專利名稱：蓄電池模塊升壓成組控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型為蓄電池模 塊升壓成組控制器，屬于蓄電池控制技術領域。
背景技術：
在現(xiàn)有的蓄電池成組方式中，為滿足負載電壓的要求，都是采用對單體蓄電池及蓄電池模塊串聯(lián)升壓的方式予以組合，由于蓄電池目前的生產(chǎn)技術及工藝的限制，造成各個單體蓄電池的技術指標一致性較差，因此串聯(lián)成組后單體蓄電池及蓄電池模塊在充放電過程中相互影響，使得串聯(lián)電池組中的部分電池容易過充電或過放電，造成蓄電池組的工作壽命遠小于單體蓄電池及蓄電池模塊的工作壽命，這在鋰離子電池的應用中較為普遍；在現(xiàn)有的技術及解決方案中，都是采用對串聯(lián)成組中的各個單體蓄電池的兩極上并聯(lián)一個均衡及測控支路，在微處理器及測控支路的監(jiān)測控制下使得串聯(lián)中的單體蓄電池的對外特性趨于一致，從而提高串聯(lián)蓄電池組的壽命；這樣做的缺陷是均衡及測控支路的有效工作范圍有限，因此當單體蓄電池的指標差別及變化過大時仍然會影響到整個串聯(lián)蓄電池組的壽命，如果直接對單體電池進行獨立升壓后予以成組，由于單體電池的電壓較低，直接采用電子技術予以升壓會造成輸出電能效率降低的后果。
發(fā)明內(nèi)容鑒于上述原因及問題，本實用新型的目的在于提供一種蓄電池模塊升壓成組控制器，采用多個由單體蓄電池組成蓄電池模塊，然后對各個蓄電池模塊獨立采用電子技術升壓達到負載所需的電壓指標，對升壓后的輸出電流予以合并輸出的成組方法，使得各個蓄電池模塊能夠相互隔離及獨立工作，能夠避免各個蓄電池模塊在成組后的相互影響，提高蓄電池組壽命，且具有實施方便的特點。為達到上述目的，本實用新型介紹一種蓄電池模塊升壓成組控制器，含有多個由單體蓄電池所構成的蓄電池模塊，其特征在于有一個超級電容、多個蓄電池模塊充電及放電升壓控制器、一個蓄電池組監(jiān)控器，每一個蓄電池模塊的電流輸入輸出端與一個蓄電池模塊充電及放電升壓控制器的低壓輸入輸出端相連接，每一個蓄電池模塊充電及放電升壓控制器的升壓直流輸出端都與超級電容相連接，每一個蓄電池模塊充電及放電升壓控制器中有一個放電開關限流調(diào)壓器、一個充電開關限流調(diào)壓器、一個DC-DC電源變換器、一個單體蓄電池監(jiān)測器、一個蓄電池模塊監(jiān)測器、一個脈沖變壓器、一個整流器、一個輸出電源濾波器、一個溫度調(diào)節(jié)器、一個蓄電池模塊充電及溫度調(diào)節(jié)控制器、一個蓄電池模塊充放電控制器、一個微處理器，每一個放電開關限流調(diào)壓器中有一個放電開關、一個限流器、一個調(diào)壓器，每一個充電開關限流調(diào)壓器中有多個充電開關、多個限流器、多個調(diào)壓器，每一個充電開關限流調(diào)壓器具有對多個單體蓄電池進行獨立充電的功能，蓄電池模塊監(jiān)測器中有一個溫度傳感器、一個電壓傳感器和一個電流傳感器，每一個單體蓄電池監(jiān)測器中有多個溫度傳感器、多個電壓傳感器和多個電流傳感器，每一個單體蓄電池監(jiān)測器具有對多個單體蓄電池進行數(shù)據(jù)采集的功能，放電開關限流調(diào)壓器的輸入端與蓄電池模塊的電流輸入輸出端相連接，放電開關限流調(diào)壓器的輸出端與脈沖變壓器的低壓輸入端相連接，脈沖變壓器的升壓輸出端與整流器交流輸入端相連接，整流器的直流輸出端與電源濾波器的輸入端相連接，電源濾波器的輸出端與超級電容相連接后與負載相連接，每一個充電開關限流調(diào)壓器的各個充電輸出端都分別與同一蓄電池模塊中的各個單體蓄電池的輸入輸出端相連接，充電開關限流調(diào)壓器的充電電流輸入端與蓄電池模塊充電及溫度調(diào)節(jié)控制器的充電輸出端相連接，蓄電池模塊充電及溫度調(diào)節(jié)控制器的充電輸入端與充電電源的輸出端相連接，蓄電池模塊充電及溫度調(diào)節(jié)控制器的溫度調(diào)節(jié)電流輸出端與溫度調(diào)節(jié)器的工作電流輸入端相連接，放電開關限流調(diào)壓器、充電開關限流調(diào)壓器、蓄電池模塊充電及溫度調(diào)節(jié)控制器、單體蓄電池監(jiān)測器、蓄電池模塊監(jiān)測器的工作狀態(tài)及控制端分別與蓄電池模塊充放電控制器的部分輸入輸出端相連接，蓄電池模塊充放電控制器的工作控制輸入輸出端分別與微處理器的工作輸入輸出端相連接，DC-DC電源變換器的輸 入端與電源濾波器的輸出端相連接，DC-DC電源變換器的電流輸出端與蓄電池模塊充放電控制器、單體蓄電池監(jiān)測器、蓄電池模塊監(jiān)測器、微處理器的電源輸入端相連接，各個微處理器的部分工作輸入輸出端分別與蓄電池組監(jiān)控器、單體蓄電池監(jiān)測器、蓄電池模塊監(jiān)測器的工作輸入輸出端相連接。本實用新型的工作原理為對每一個蓄電池模塊設置放電升壓控制器及單體充電控制器，這樣，每個蓄電池模塊的充放電工作就相對獨立，尤其是采用對單體蓄電池進行充電的工作方法，避免單體蓄電池因個體差異造成充電不平衡的影響；這樣既不會受到其他蓄電池模塊的影響，也不會去影響到其他蓄電池模塊，對每一個蓄電池模塊的輸出電流進行電子開關控制、調(diào)壓、脈沖變壓及整流輸出，且并聯(lián)連接、合并匯集到超級電容上，這樣就實現(xiàn)了對各個蓄電池模塊的獨立供電、升壓及電流匯集的功能，就實現(xiàn)了提升輸出電壓及加大輸出電流的大功率供電功能；上述過程即為采用蓄電池模塊獨立放電、電子開關控制產(chǎn)生脈沖信號、調(diào)壓管進行電壓調(diào)整、高頻變壓器對脈沖信號變壓及整流的方式實現(xiàn)獨立調(diào)壓及升壓輸出、電流匯集的成組工作方式，使得各個蓄電池模塊的工作各自獨立，電流電壓相互隔離，不會帶來相互影響；在充電過程中，由于對各個蓄電池模塊進行隔離獨立充電，某一個蓄電池模塊的充電狀態(tài)不會影響其他蓄電池模塊的充電工作；當通過蓄電池模塊監(jiān)測器、微處理器及蓄電池組監(jiān)控器的監(jiān)測處理發(fā)現(xiàn)某一個蓄電池模塊或該模塊中的某一單體蓄電池的工作監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)不正常現(xiàn)象時，則可以通過對應的蓄電池模塊充電及放電升壓控制器對該蓄電池模塊關閉其充放電功能，而其他的蓄電池模塊仍然可以繼續(xù)工作；這樣，在一定蓄電池模塊數(shù)量的冗余度配置下，個別蓄電池模塊的指標變化甚至損壞的情況下也不會影響到其他的蓄電池模塊及整個蓄電池組的工作及壽命。

圖I是本實用新型一實施例的蓄電池模塊升壓成組控制器的系統(tǒng)構成電原理圖；圖2是本實用新型一實施例的蓄電池模塊升壓成組控制器的構成電原理圖；在圖I及圖2中,對于具有同一功能的部件在各附圖中米用相同的編號來表不，以避免編號過多而帶來混亂。
具體實施方式
下面以附圖為例說明本實用新型的實施例[0010]圖I是本實用新型一實施例的蓄電池模塊升壓成組控制器的系統(tǒng)構成電原理圖，其中A為蓄電池模塊，采用常規(guī)單體蓄電池所串聯(lián)而構成即可；B為蓄電池模塊充電及放電升壓控制器，其電路構成原理詳見 附圖2所示；C為超級電容，采用大容量電容器及耐壓與輸出電壓相匹配即可；D為負載；E為充電輸入電源,米用輸出與各個蓄電池模塊充電指標相符合的充電輸入電源即可；每一個蓄電池模塊的電流輸入輸出端分別與一個蓄電池模塊充電及放電升壓控制器的低壓輸入輸出端相連接，每一個蓄電池模塊充電及放電升壓控制器的升壓直流輸出端都與超級電容相連接；圖2是本實用新型一實施例的蓄電池模塊升壓成組控制器的構成電原理圖，其中在蓄電池模塊充電及放電升壓控制器B中，I為蓄電池模塊監(jiān)測器，采用溫度傳感器、電壓傳感器和電流傳感器構成，用于采集蓄電池模塊的狀態(tài)參數(shù)；2為放電開關限流調(diào)壓器，采用晶閘管及可控調(diào)壓管所構成，實現(xiàn)對蓄電池模塊放電輸出電流的輸出開關、限流及調(diào)壓的功能；3為充電開關限流調(diào)壓器及單體蓄電池監(jiān)測器，其中充電開關限流調(diào)壓器采用晶閘管及可控調(diào)壓管所構成，分別與各個單體蓄電池的輸入輸出端相連接，實現(xiàn)對蓄電池模塊中各個單體蓄電池充電輸入電流的輸入開關、限流及調(diào)壓的功能，其中的單體蓄電池監(jiān)測器采用多個溫度傳感器、多個電壓傳感器和多個電流傳感器構成，分別與蓄電池模塊中的各個單體蓄電池相連接，用于采集各個單體蓄電池的狀態(tài)參數(shù)；4為脈沖變壓器，采用常規(guī)高頻變壓器即可；5為整流器，采用橋式整流器構成；6為輸出電源濾波器，采用大功率低通電源濾波器即可；7為溫度調(diào)節(jié)器，采用電加熱器及風扇即可；8為蓄電池模塊充電及溫度調(diào)節(jié)控制器，采用電子開關及放大驅動電路所構成；9為蓄電池模塊充放電控制器，采用放大器、晶閘管驅動電路、分壓電路構成，分壓電路用于對輸出直流電壓進行分壓測試，并由微處理器采集處理；10為微處理器，采用常規(guī)單片機系統(tǒng)構成；11為DC-DC電源變換器，采用常規(guī)DC-DC直流電源變換芯片或模塊即可；另外，附圖2中C為超級電容，采用大容量、耐壓與輸出電壓相匹配的電容即可；放電開關限流調(diào)壓器的輸入端與蓄電池模塊的電流輸入輸出端相連接，放電開關限流調(diào)壓器的輸出端與脈沖變壓器的輸入端相連接，脈沖變壓器的升壓輸出端與整流器交流輸入端相連接，整流器的直流輸出端與電源濾波器的輸入端相連接，電源濾波器的輸出端與超級電容相連接，充電開關限流調(diào)壓器的輸出端與蓄電池模塊的輸入輸出端相連接，充電開關限流調(diào)壓器的充電電流輸入端與蓄電池模塊充電及溫度調(diào)節(jié)控制器的充電輸出端相連接，蓄電池模塊充電及溫度調(diào)節(jié)控制器的充電輸入端與充電電源的輸出端相連接，蓄電池模塊充電及溫度調(diào)節(jié)控制器的溫度調(diào)節(jié)電流輸出端與溫度調(diào)節(jié)器的工作電流輸入端相連接，放電開關限流調(diào)壓器、充電開關限流調(diào)壓器、蓄電池模塊充電及溫度調(diào)節(jié)控制器、蓄電池模塊監(jiān)測器的工作狀態(tài)及控制端分別與蓄電池模塊充放電控制器的部分輸入輸出端相連接，蓄電池模塊充放電控制器的其他部分工作控制輸入輸出端分別與微處理器的工作輸入輸出端相連接，DC-DC電源升壓器的低壓輸入端與蓄電池模塊的電流輸入輸出端相連接，DC-DC電源升壓器的升壓電流輸出端與蓄電池模塊充放電控制器、蓄電池模塊監(jiān)測器、微處理器的電源輸入端相連接，各個微處理器的部分工作輸入輸出端分別與蓄電池組監(jiān)控器的工作輸入輸出端相連接；按照附圖I及附圖2所示元器件及模塊構成及上述連線說明完成相互連接，對各個微處理器及蓄電池組監(jiān)控器編制工作軟件即可完成本實用新型的實施例。本實用新型的蓄電池模塊升壓成組控制器，還可以是有多個蓄電池模塊的電流輸出端分別通過多個二極管并接后與一個開 關變壓整流器的輸入端相連接，這樣可以在開關變壓整流器容量允許的情況下由多個蓄電池模塊共用，減少開關變壓整流器的使用數(shù)量，降低本實用新型的實施成本。本實用新型的蓄電池模塊升壓成組控制器，還可以是對一組蓄電池模塊充電及放電升壓控制器中的放電開關限流調(diào)壓器的輸出端并接后與同一個脈沖變壓器的輸入端相連接，在各個放電開關限流調(diào)壓器中，調(diào)壓器輸入端與對應的蓄電池模塊的輸出端相連接，調(diào)壓器輸出端與限流器輸入端相連接，限流器輸出端與電子開關輸入相連接，一組放電開關限流調(diào)壓器的電子開關輸出端并接后與一個脈沖變壓器的輸入端相連接，這樣可以減少脈沖變壓器的使用數(shù)量，使得本實用新型的實施更為簡單，降低成本及減輕所述的蓄電池模塊升壓成組控制器的重量，便于實際應用。本實用新型的蓄電池模塊升壓成組控制器，還可以是所述的蓄電池模塊升壓成組控制器中的放電開關限流調(diào)壓器及充電開關限流調(diào)壓器采用GTO或IGCT或MOSFET或IGBT器件及相應控制驅動電路實現(xiàn)其對通過電流的開關、限流及調(diào)壓的綜合功能，這樣可以使得本實用新型的實施更為簡單易行，降低成本。本實用新型介紹了一種由多個單體蓄電池所構成的蓄電池模塊、超級電容、放電開關限流調(diào)壓器、充電開關限流調(diào)壓器、DC-DC電源升壓器、蓄電池模塊監(jiān)測器、脈沖變壓器、整流器、輸出電源濾波器、溫度調(diào)節(jié)器、蓄電池模塊充電及溫度調(diào)節(jié)控制器、蓄電池模塊充放電控制器及微處理器所組成的蓄電池模塊升壓成組控制器，使得蓄電池模塊在成組后能夠相互隔離及獨立工作，能夠避免蓄電池模塊在成組后的相互影響，提高蓄電池組壽命，且具有實施方便的特點。
權利要求1.一種蓄電池模塊升壓成組控制器，含有多個由單體蓄電池所構成的蓄電池模塊，其特征在于有ー個超級電容、多個蓄電池模塊充電及放電升壓控制器、ー個蓄電池組監(jiān)控器，每ー個蓄電池模塊的電流輸入輸出端與一個蓄電池模塊充電及放電升壓控制器的低壓輸入輸出端相連接，每ー個蓄電池模塊充電及放電升壓控制器的升壓直流輸出端都與超級電容相連接，每ー個蓄電池模塊充電及放電升壓控制器中有一個放電開關限流調(diào)壓器、ー個充電開關限流調(diào)壓器、ー個DC-DC電源變換器、ー個單體蓄電池監(jiān)測器、一個蓄電池模塊監(jiān)測器、ー個脈沖變壓器、ー個整流器、一個輸出電源濾波器、ー個溫度調(diào)節(jié)器、ー個蓄電池模塊充電及溫度調(diào)節(jié)控制器、一個蓄電池模塊充放電控制器、ー個微處理器，姆ー個放電開關限流調(diào)壓器中有ー個放電開關、一個限流器、一個調(diào)壓器，每ー個充電開關限流調(diào)壓器中有多個充電開關、多個限流器、多個調(diào)壓器，蓄電池模塊監(jiān)測器中有ー個溫度傳感器、ー個電壓傳感器和ー個電流傳感器，每ー個単體蓄電池監(jiān)測器中有多個溫度傳感器、多個電壓傳感器和多個電流傳感器，放電開關限流調(diào)壓器的輸入端與蓄電池模塊的電流輸入輸出端相連接，放電開關限流調(diào)壓器的輸出端與脈沖變壓器的低壓輸入端相連接，脈沖變壓器的升壓輸出端與整流器交流輸入端相連接，整流器的直流輸出端與電源濾波器的輸入端相連接，電源濾波器的輸出端與超級電容相連接后與負載相連接，每ー個充電開關限流調(diào)壓器的各個充電輸出端都分別與同一蓄電池模塊中的各個單體蓄電池的輸入輸出端相連接，充電開關限流調(diào)壓器的充電電流輸入端與蓄電池模塊充電及溫度調(diào)節(jié)控制器的充電輸出端相連接，蓄電池模塊充電及溫度調(diào)節(jié)控制器的充電輸入端與充電電源的輸出端相連接，蓄電池模塊充電及溫度調(diào)節(jié)控制器的溫度調(diào)節(jié)電流輸出端與溫度調(diào)節(jié)器的工作電流輸入端相連接，放電開關限流調(diào)壓器、充電開關限流調(diào)壓器、蓄電池模塊充電及溫度調(diào)節(jié)控制器、単體蓄電池監(jiān)測器、蓄電池模塊監(jiān)測器的工作狀態(tài)及控制端分別與蓄電池模塊充放電控制器的部分輸入輸出端相連接，蓄電池模塊充放電控制器的工作控制輸入輸出端分別與微處理器的工作輸入輸出端相連接，DC-DC電源變換器的輸入端與電源濾波器的輸出端相連接，DC-DC電源變換器的電流輸出端與蓄電池模塊充放電控制器、單體蓄電池監(jiān)測器、蓄電池模塊監(jiān)測器、微處理器的電源輸入端相連接，各個微處理器的部分工作輸入輸出端分別與蓄電池組監(jiān)控器、単體蓄電池監(jiān)測器、蓄電池模塊監(jiān)測器的工作輸入輸出端相連接。
2.如權利要求I所述的蓄電池模塊升壓成組控制器，其特征在于在有多個蓄電池模塊的電流輸出端分別通過多個ニ極管并接后與ー個開關變壓整流器的輸入端相連接。
3.如權利要求I或2所述的蓄電池模塊升壓成組控制器，其特征在于對ー組蓄電池模塊充電及放電升壓控制器中的放電開關限流調(diào)壓器的輸出端并接后與同一個脈沖變壓器的輸入端相連接，在各個放電開關限流調(diào)壓器中，調(diào)壓器輸入端與對應的蓄電池模塊的輸出端相連接，調(diào)壓器輸出端與限流器輸入端相連接，限流器輸出端與電子開關輸入相連接，一組放電開關限流調(diào)壓器的電子開關輸出端并接后與一個脈沖變壓器的輸入端相連接。
4.如權利要求I所述的蓄電池模塊升壓成組控制器，其特征在于蓄電池模塊升壓成組控制器中的充電開關限流調(diào)壓器及充電開關限流調(diào)壓器中有MOSFET或IGBT模塊及相應的控制驅動模塊。
專利摘要本實用新型介紹了一種由多個單體蓄電池所構成的蓄電池模塊、超級電容、放電開關限流調(diào)壓器、充電開關限流調(diào)壓器、DC-DC電源升壓器、蓄電池模塊監(jiān)測器、脈沖變壓器、整流器、輸出電源濾波器、溫度調(diào)節(jié)器、蓄電池模塊充電及溫度調(diào)節(jié)控制器、蓄電池模塊充放電控制器及微處理器所組成的蓄電池模塊升壓成組控制器，使得蓄電池模塊在成組后能夠相互隔離及獨立工作，能夠避免蓄電池模塊在成組后的相互影響，提高蓄電池組壽命，且具有實施方便的特點。
文檔編號H02J7/00GK202444285SQ201120570978
公開日2012年9月19日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權日2011年12月31日
發(fā)明者耿直 申請人:耿直