快速均衡充電裝置製造方法
2023-06-16 08:47:16 1
快速均衡充電裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種快速均衡充電裝置，包括充電機以及並接充電機的串聯電池組，串聯電池組的每個電池單體正負極間均並聯一個分流裝置和一個補充充電單元，每個分流裝置均由分流電路和與分流電路串接的開關組成，所有的分流裝置和補充充電單元均連接檢測電路，檢測電路和所有的分流裝置以及補充充電單元分別連接於控制電路；可採用動態的電池平均單體電壓作為基準電壓給各個補充充電單元與分流單元作為統一基準，同時對電壓比平均單體電壓高的單體進行分流，對電壓比平均單體電壓低的單體進行補充，雙向進行均衡，均衡速度快，均衡效果好。
【專利說明】快速均衡充電裝置
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及蓄電池領域，具體涉及對蓄電池中的各個單體電池實現均衡充電的裝置。
【背景技術】
[0002]蓄電池由多個單體電池串聯組成，蓄電池組由多個蓄電池串聯組成，已廣泛地應用在交通、電力、通信等領域的電子設備中。實踐表明，蓄電池組的壽命遠遠低於單體電池的壽命，最根本的原因就是在充電設備對蓄電池組充電式時，流過各個單體電池的電流大小相同，然而由於單體電池的容量存在差異，在以相同的充電電流充電時，會造成有的單體電池未充滿，而有的單體電池過衝的現象，也就是造成單體電池充電不均衡，嚴重降低了蓄電池組的壽命。現有的充電均衡器能夠有效彌補在充電過程中不一致性，最大限度地發揮電池的效用，延長電池的使用壽命。常見的充電均衡器有如下幾種:
[0003](I)高放低充式充電均衡器。這種充電均衡器由放電裝置和充電裝置共同組成，利用BMS檢測充電過程中的單體電池電壓，檢測到端電壓較高的單體電池則閉合相應的開關，同時為端電壓低的單體電池補充充電直到與其他單體電壓接近為止。這種充電均衡器，優點是單體電池有充有放，相對減少了部分能量損耗；缺點是控制比較複雜，同時也有不必要的能量損耗，同樣有部分單體電池多充後能量再被放出來損耗掉。
[0004](2)電容切換式充電均衡器。這種充電均衡器，利用電容在蓄電池組問來回切換實現電壓均衡充放電，通過單刀雙擲的雙向開關進行切換。每個電容都與相鄰的兩個蓄電池相連。切換過程中，電壓發生轉化，向蓄電池釋放或者吸收能量，最終達到相鄰兩個單體蓄電池的容量一致的目的。這種方法優點是不用消耗能量，效率較高；缺點是這種方法由於引進電容，所以均衡頻率受到一定限制。另外，單刀雙擲開關的實現比較複雜。同樣存在部分電池單體多充後再被放出來轉移到欠充的電池單體，轉移過程中同樣會再次造成能量損耗。
[0005](3)放電平衡式均衡充電機。以最低單體電壓為基準，高於這個基準的單體電池則閉合相應的開關，為其放電，直至電壓等於最低的單體電池電壓，這時，所有閉合的開關都打開，充電機為串聯電池組以相同的電流充電，單體電池的電壓自動平衡。這種方法的優點是簡單易行，缺點是電壓檢測電路較複雜，電池能量得不到充分利用。同樣存在部分電池單體多充後再被放出來損耗掉了。
【發明內容】
[0006]本實用新型的目的是為解決常見的充電均衡器存在的部分電池單體多充後再被放出損耗掉或轉移到欠充的部分單體中，存在二次轉移時的能量損耗，同時每次充電時或充電後多充的電池單體先被充入再放出也會影響電池充電循環壽命的問題，提出一種新型的均衡效果好的快速均衡充電裝置。
[0007]本實用新型採用的技術方案是:包括充電機以及並接充電機的串聯電池組，串聯電池組的每個電池單體正負極間均並聯一個分流裝置和一個補充充電單元，每個分流裝置均由分流電路和與分流電路串接的開關組成，所有的分流裝置和補充充電單元均連接檢測電路，檢測電路和所有的分流裝置以及補充充電單元分別連接於控制電路。
[0008]本實用新型可採用動態的電池平均單體電壓作為基準電壓給各個補充充電單元與分流單元作為統一基準，同時對電壓比平均單體電壓高的單體進行分流，對電壓比平均單體電壓低的單體進行補充，雙向進行均衡，均衡速度快，均衡效果好。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型的電路結構框圖；
[0010]圖中:1.充電機；2.分流裝置；3.補充充電單元；4.控制電路;5.檢測電路。【具體實施方式】
[0011]參見圖1所示，本實用新型包括充電機I以及並接充電機的串聯電池組，BI，B2,......，Bn是串聯電池組中的電池單體，充電機I並接串聯電池組，對串聯電池組充電。
每個電池單體B1，B2，……，Bn正負極間均並聯一個分流裝置2和一補充充電單元3，每個分流裝置2均由分流電路和與分流電路串接的開關組成，與電池單體BI，B2，……，Bn並聯的分流裝置中的開關分別是開關SI，S2，……，Sn。所有的分流裝置2和補充充電單元3均連接檢測電路5，檢測電路5和所有的分流裝置2以及補充充電單元3分別連接於控制電路4。整個均衡充電過程採用控制電路4控制，控制電路4可以是模擬數字電路，也可以是利用單片機或相關的M⑶通過軟體進行控制，
[0012]補充充電單元3可以適用於各種正激式、反激式、BUCK-B00ST(升降壓轉換器)等不同拓撲形式的電路，但又不僅限於這幾種拓撲形式。分流裝置2可以是恆流源、DC/DC轉換電路、電阻、其它類型的能量轉換裝置，也可以將補充充電單元3與分流裝置2合在一起，如採用可雙向充放電的電路拓撲。DC/DC轉換電路可以是正激式、反激式、單橋、全橋、LLC、推挽、升壓、BUCK-B00ST電路等。
[0013]本實用新型工作時，在電池充電過程中，在各個電池單體電壓都在正常範圍內時，檢測電路對電池組的充電電壓進行取樣，檢測電池組總電壓與各電池單體電壓，控制電路計算出電池組在充電過程中相同時間內的平均單體電壓，將電池組總電壓和各電池單體電壓以及平均單體電壓送給相應的補充充電單元3和分流裝置2。在電池充電過程中，以變化的平均單體電壓作為均衡基準，對於單體電壓比平均單體電壓低的電池單體，控制電路4控制與它們並聯的各補充充電單元3開始工作，向各相應的單體進行補充充電；對於單體電壓比平均單體電壓高的電池單體，控制電路4控制與它們並聯的各分流裝置2開始工作，減少相應單體的充電電流。由於各補充充電單元3及各分流裝置2的都是以平均單體電壓為基準，當各補充充電單元3和各分流裝置2都停止工作時，說明各電池單體電壓已都已等於當前的平均單體電壓，說明各單體容量接近一致，均衡充電基本完成，充電機按正常工作充電曲線繼續充電，各補充充電單元3與分流裝置2處於等待工作狀態，當出現新的不均衡時，它們會隨時進行工作，直至充電完成。在充電後期，當出現某個單體電池電壓達到單體最高保護電壓時，給整個電池組充電的充電迴路斷開，或當電池組總電壓達到電池組最高保護電壓時，整個電池組的充電迴路也斷開，這時，分流裝置2不再工作，但給各個單體補充充電的補充充電單元3可以繼續給各個單體電壓偏低的電池單體進行充電，當各個單體電壓逐步到達與這個最高單體電壓時，各個單體的補充充電單元3也相應停止補充充電，直到最後一個補充充電單元3停止補充充電時，均衡充電完成。
【權利要求】
1.一種快速均衡充電裝置，包括充電機以及並接充電機的串聯電池組，其特徵是:串聯電池組的每個電池單體正負極間均並聯一個分流裝置和一個補充充電單元，每個分流裝置均由分流電路和與分流電路串接的開關組成，所有的分流裝置和補充充電單元均連接檢測電路，檢測電路和所有的分流裝置以及補充充電單元分別連接於控制電路。
2.根據權利要求1所述的快速均衡充電裝置，其特徵是:補充充電單元是正激式、反激式或升降壓轉換電路。
3.根據權利要求1所述的快速均衡充電裝置，其特徵是:分流裝置是恆流源、DC/DC轉換電路或電阻。
【文檔編號】H02J7/00GK203607879SQ201320684772
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年11月4日 優先權日:2013年11月4日
【發明者】吳連日 申請人:江蘇嘉鈺新能源技術有限公司