CN201797333U - 蓄电池电量转移电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种蓄电池电量转移电路，包括蓄电池组和若干电容，所述蓄电池组为两只以上单体蓄电池串联而成，每个单体蓄电池分别通过控制装置与单个电容并联，实现将蓄电池组中电压较高的单体蓄电池电量转移到电压较低的单体蓄电池中。本实用新型由于采用了上述技术方案，在串联n只单体蓄电池中，通过利用电容与蓄电池之间自动的电压平衡关系使所有蓄电池的电压保持一致，对单个蓄电池的电压进行监测，并将容量较高的蓄电池的电量转移到蓄电池容量较低的蓄电池中，消除了由于电池之间的差异引起蓄电池故障，保证蓄电池的一致性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种蓄电池平衡电路。
背景技术
电动车是以蓄电池作能量源的交通工具。对蓄电池组内部各单体电池均衡管理将能更好保证电动车运行，延长电池的使用寿命，降低电动车的使用成本。
现有铅酸蓄电池管理系统一般只是对蓄电池组中的单只蓄电池进行电压监测，对蓄电池充放电电流的监测，然后将监测结果进行分析，以提示使用者(或者将信息传递给控制系统)对蓄电池进行控制，防止过放电、过充电等不正常使用。这种方式要求使用者人为地来控制或者与要输出控制信号由其它控制部件来进行控制，很难达到预期效果。
现有蓄电池的充电器是独立的系统，其充电模式由充电器厂家设定，由于客户使用充电器不处于受控状态，充电模式与蓄电池不配套，同时充电器没有实时和长期监控并适时调整充电的功能，没有蓄电池表面温度采集功能，对蓄电池来说，这样的充电方法是不合理甚至是有害的，导致蓄电池使用寿命的快速衰减，甚至提前报废。
现有蓄电池单体均衡系统，绝大多数是电阻分流型单体电池均衡方式，即是在蓄电池正、负极并接旁路电阻负责，其通断由电子开关来实现。蓄电池均衡系统根据蓄电池充电电压情况，将多余的电流从旁路电路上通过，而不通过蓄电池，避免过充电，和欠充电，并且提高充电效率，避免和降低充电副反应发生，降低蓄电池失水率，减小极板腐蚀，延长蓄电池循环使用寿命；但是，现在单体电池均衡器以电阻分流法，这样不仅浪费电能，同时也只能在充电过程中对电池进行均衡，没有在放电过程中均衡，往往会出现过放电，导致过放电而出现快速衰减。
电感斩波升降压方式均衡器，是采用电感升降压电路(BOOST/BUCK)，将一个蓄电池的电能转移到相邻的蓄电池中。工作方式为：接通一个高频开关，使蓄电池组中的一个蓄电池对电感进行充电，经过一定的时间，关闭高频开关，使电感中的能量转移到相邻的电路中。高频开关是一个包括振荡器和电子开关的电子电路。整个电路相对复杂。
现有技术的缺陷：电阻分流消耗能量，且只能在充电过程中才能有效。电感斩波方式体积较大，控制困难，成本相对高。能量转移的方式单一。不利于小型化，并且会产生电磁干扰。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种蓄电池电量转移电路，对单个蓄电池的电压进行监测，并将容量较高的蓄电池的电量转移到蓄电池容量较低的蓄电池中，消除了由于电池之间的差异引起蓄电池故障，保证蓄电池的一致性。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：蓄电池电量转移电路，包括蓄电池组和若干电容，所述蓄电池组为两只以上单体蓄电池串联而成，每个单体蓄电池分别通过控制装置与单个电容并联，实现将蓄电池组中电压较高的单体蓄电池电量转移到电压较低的单体蓄电池中。
所述控制装置为并联的开关和二极管。
所述控制装置为场效应管。
所述单体蓄电池包括铅酸蓄电池或者锂电池或者镍氢电池。
本实用新型由于采用了上述技术方案，在串联n只单体蓄电池中，通过利用电容与蓄电池之间自动的电压平衡关系使所有蓄电池的电压保持一致，对单个蓄电池的电压进行监测，并将容量较高的蓄电池的电量转移到蓄电池容量较低的蓄电池中，消除了由于电池之间的差异引起蓄电池故障，保证蓄电池的一致性。
附图说明
图1为本实用新型蓄电池电量转移电路实施例一的结构示意图。
图2为本实用新型蓄电池电量转移电路实施例二的结构示意图。
图3为本实用新型蓄电池电量转移电路实施例三的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。
图1为本实用新型蓄电池电量转移电路实施例一的结构示意图，电路图中的第一蓄电池BATT1的正极接到第一组开关的第一开关KA1的一端，第一组开关的第一开关KA1的另一端与第一电容的C1负极和第一组开关的第二开关KB1的一端相连，第一组开关KA1、KB1两端分别并联二极管DA1、DB1，开关和并接的二极管可以集成在一个器件中。第一蓄电池BATT1的负极与第一组开关的第二开关KB1一端相连接。第二蓄电池BATT2的负极与第一蓄电池BATT1的正极相连。第二蓄电池BATT2的正极接到第二组开关的第一开关KA2的一端，第二组开关的第一开关KA2的另一端与第二电容的C2负极和第二组开关的第二开关KB2的一端相连，第二组开关KA2、KB2两端分别并联二极管DA2、DB2，开关和并接的二极管可以集成在一个器件中……，第n蓄电池BATTn的负极与第n-1蓄电池BATTn-1的正极相连。所述的控制装置是场效应管(MOSFET)、双极型晶体管、电磁继电器等具有导通和关断能力的电子器件。
与电压较高的单体蓄电池并联时，电压较高的单体蓄电池通过开关给电容充电，与电压较低的单体蓄电池并联时，电容中的部分电量充入电压较低的单体蓄电池中。
蓄电池数量为正整数n(n≥2)，电容的数量正好等于蓄电池数量n减1，开关KA、KB的数量等于n，并联于开关的二极管DA、DB的数量等于n。可以实现将n(n≥2)只串联蓄电池组的电量转移到任意一只电池中或n-1只串联蓄电池组中。所述单体蓄电池包括铅酸蓄电池或者锂电池或者镍氢电池。
能量转移原理1：通过微处理器的采样电路对蓄电池进行电压采集，比较相邻两个蓄电池电压的大小，接通连接电压较高的一组开关(例如：第一蓄电池电压较低，则接通第一组开关的第二开关KB1和第二组开关的第二开关KB2)，使电压较高的蓄电池(例如：第一蓄电池BATT1)对电容(例如：第一电容C1)进行充电。经过一定时间，关闭以上所述的一组开关，接通该电容(例如：第一电容C1)与电压较低蓄电池(例如：第二蓄电池BATT2)连接的一组开关(例如：第一组开关的第一开关KA1和第二组开关的第一开关KA2)，将电容中的电能充入蓄电池。实现在相邻串联两只蓄电池中，把电压较高的蓄电池中的电量向电压较低的蓄电池转移。同理，当第二蓄电池BATT2电压较高时，也可以给第一蓄电池BATT1充电。
电能转换原理2：通过微处理器的采样电路对蓄电池进行电压采集，接通与相邻两只蓄电池串联的一组开关(例如：第一组开关的第二开关KB1和第二组开关的第一开关KA2)，使相邻两个蓄电池(例如：第一蓄电池BATT1和第二蓄电池BATT2)同时串联对电容进行充电。经过一定时间，关闭以上所述的一组开关。接通该电容与上述两组蓄电池中的一组蓄电池组的连接开关(例如：为第一蓄电池BATT1充电则接通第一组开关的第一开关KB1和第二给开关的第二开关KB2)，将电容中的电能充入蓄电池中。实现相邻串联的两只蓄电池对其中一只蓄电池的电量转移。同理，为第二蓄电池BATT2充电，则接通第一组开关的第一开关KA1和第二组开关的第二开关KB2。
能量转移原理3：通过微处理器的采样电路对蓄电池进行电压采集，接通与相邻三只蓄电池串联的一组开关(例如：第一组开关的第二开关KB1和第三组开关的第一开关KA3)，使相邻三个蓄电池(例如：第一蓄电池BATT1、第二蓄电池BATT2和第三蓄电池)同时串联对两个串联的电容C1和C2进行充电。经过一定时间，关闭以上所述的一组开关。接通该电容与上述三组蓄电池中的任意两只蓄电池组的连接开关(例如：为第一蓄电池BATT1充电则接通第一组开关的第二开关KB1和第二组开关的第二开关KB2。为第三蓄电池BATT3充电则接通第三组开关的第一开关KA3和第二组开关的第一开关KA2。)，将电容中的电能充入蓄电池中。实现相邻串联的三只蓄电池对其中任意两只蓄电池的电量转移。同理，为第二蓄电池BATT2充电，则接通第一组开关的第一开关KA1和第二组开关的第一开关KA2。
能量转移原理4：在不需通过微处理器判断电池电压状态下，接通连接第一组开关的第二开关KB1和第二组开关的第二开关KB2，使第一蓄电池BATT1对第一电容C1进行充电或者放电。经过一定时间，关闭以上所述的一组开关，接通第一电容C1与第一组开关的第一开关KA1和第二组开关的第开关KA2，使第一电容C1对第二蓄电池BATT2进行充电或者放电。经过一定时间，关闭以上所述的一组开关，接通连接第二组开关的第二开关KB1和第三组开关的第二开关KB3，使第二蓄电池BATT2对第二电容C2进行充电或者放电……经过一定时间，关闭以上所述的一组开关，接通第n电容Cn与第n-1组开关的第一开关KAn-1和第n组开关的第一开关KAn，使第n电容Cn对第n蓄电池BATTn进行充电或者放电。以上所述为一次电量转移过程完。按上述方法从第n个电容Cn开始，以递减的方法进行逆向电量转换，直到第一电容C1。实现在串联n只蓄电池中，通过利用电容与蓄电池之间自动的电压平衡关系使所有蓄电池的电压保持一致。
能量转移原理5：按上述原理1、2、3、4，可以实现将n(n≥2)只串联蓄电池组的电量转移到任意一只电池中。
图2为本实用新型蓄电池电量转移电路实施例二的结构示意图：电路图中的场效应管(MOSFET)结合了图1中的开关和二极管的功能。连接于电池组中电压最低的蓄电池负极的场效应管(MOSFET)采用N型场效应管(MOSFET)，其他所有场效应管(MOSFET)采用P型场效应管(MOSFET)。
图3为本实用新型蓄电池电量转移电路实施例三的结构示意图：电路图中的场效应管(MOSFET)结合了图1中的开关和二极管的功能。所有场效应管(MOSFET)采用N型场效应管(MOSFET)。
Claims (4)
1.蓄电池电量转移电路，其特征在于：包括蓄电池组和若干电容，所述蓄电池组为两只以上单体蓄电池串联而成，每个单体蓄电池分别通过控制装置与单个电容并联。
2.根据权利要求1所述蓄电池电量转移电路，其特征在于：所述控制装置为并联的开关和二极管。
3.根据权利要求1所述蓄电池电量转移电路，其特征在于：所述控制装置为场效应管。
4.根据权利要求1所述蓄电池电量转移电路，其特征在于：所述单体蓄电池包括铅酸蓄电池或者锂电池或者镍氢电池。
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