智能组合串联式充电方法及智能组合串联式充电蓄电池组的制作方法
【专利摘要】本发明介绍了一种由单体蓄电池串联所构成的多个蓄电池模块、放电输出开关、充电组合开关、充电回流开关、蓄电池监测组合充放电控制器、可调式充电器组成的智能组合串联式充电蓄电池组，实现了一种智能组合串联式充电方法，能够在充电中避免对单体蓄电池的过充电现象，提高了蓄电池组寿命，且能够减少充电设施，降低成本，易于推广使用。
【专利说明】智能组合串联式充电方法及智能组合串联式充电蓄电池组
【技术领域】
[0001] 本发明为智能组合串联式充电方法及智能组合串联式充电蓄电池组，属于蓄电池 组【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 在现有的蓄电池组充电方式中，现有的技术方法分别为整组充电、模块充电及单 体充电方法；此类方法存在以下缺陷： 1. 采用对蓄电池整组充电、或模块充电方法时，由于组成蓄电池模块的单体蓄电池的 不一致性，容易对其中的单体蓄电池形成过充电而造成损坏； 2. 采用单体蓄电池充电方法时，其充电成本较高，且因为充电设施的重量、体积等因素 的影响使得其应用受限。
【发明内容】
[0003] 为方便叙述，对本说明中的个别名称作如下介绍： 单体蓄电池：为构成蓄电池模块中的各个最小蓄电池单元，也包括由多个单体蓄电池 并联而组成的蓄电池； 蓄电池模块：指由多个单体蓄电池串联而组成的蓄电池； 本发明的目的在于，提供一种由智能组合串联式充电蓄电池组所实现的智能组合串联 式充电方法，能够在充电中避免对单体蓄电池的过充电现象，且能够减少充电设施，降低成 本，易于推广使用。
[0004] 为实现上述目的，本发明介绍一种智能组合串联式充电方法，包含有由单体蓄电 池串联、放电输出开关、充电组合开关及充电回流开关所构成的蓄电池模块，可调式充电器 及蓄电池监测组合充放电控制器，其特征在于选择采用以下工作方法： (1) 在蓄电池监测组合充放电控制器中，设置单体蓄电池放电电压限定值、单体蓄电池 充电电压限定值；蓄电池监测组合充放电控制器实时采集、存储各个单体蓄电池的当前电 压参数值；蓄电池监测组合充放电控制器设置及控制调压式充电器的充电输出时间、输出 电压电流及充电模式； (2) 当各个蓄电池模块处于充电状态时，蓄电池监测组合充放电控制器关闭各个蓄电 池模块所对应连接的放电输出开关，并在每一个蓄电池模块中选择一个充电电压低于所设 置的单体蓄电池充电电压限定值的未充满电的单体蓄电池，或多个相邻连接且充电电压都 低于所设置的单体蓄电池充电电压限定值的未充满电的单体蓄电池，通过蓄电池监测组合 充放电控制器对蓄电池模块中的各个充电组合开关进行开关接通或断开设置，将所选择 的、未充满电的单体蓄电池予以串联组合形成一个串联充电蓄电池模块，即通过充电组合 开关连接组合形成串联充电蓄电池模块，且该串联充电蓄电池模块中的各个单体蓄电池的 充电电压都低于所设置的单体蓄电池充电电压限定值，并通过回流开关对该串联充电蓄电 池模块形成充电回流通道；蓄电池监测组合充放电控制器根据串联充电蓄电池模块的当前 电压，蓄电池监测组合充放电控制器控制可调式充电器的输出电压电流按照设定的充电时 间及充电模式对这个串联充电蓄电池模块进行充电；当设定的充电时间完毕或串联充电蓄 电池模块中某个单体蓄电池的充电电压大于设置的单体蓄电池充电电压限定值时，蓄电池 监测组合充放电控制器根据各个单体蓄电池的当前电压，对蓄电池组中的各个充电组合开 关重新进行开关接通或断开设置，形成新的串联充电蓄电池模块，并由蓄电池监测组合充 放电控制器根据新形成的串联充电蓄电池模块的当前电压，蓄电池监测组合充放电控制器 控制可调式充电器的输出电压电流按照设定的充电时间及充电模式对这个新形成的串联 充电蓄电池模块进行充电； (3)在放电工作状态下，蓄电池监测组合充放电控制器开启各个蓄电池模块所对应连 接的输出开关；如果某个单体蓄电池的当前电压参数值低于所设置的单体蓄电池放电电压 限定值，则蓄电池监测组合充放电控制器关闭该单体蓄电池所在的蓄电池模块所对应连接 的输出开关。
[0005] 为实现上述工作方法，本发明还介绍一种智能组合串联式充电蓄电池组，含有多 个由单体蓄电池串联所构成的多个蓄电池模块，其特征在于有多个放电输出开关、多个充 电组合开关、多个充电回流开关、一个蓄电池监测组合充放电控制器、一个可调式充电器； 各个蓄电池模块通过各自的放电输出开关后并联成蓄电池组；每个蓄电池模块中的单体蓄 电池的正极、负极分别通过两组充电开关中的一个充电开关后相并接，两组充电开关的并 接端分别与可调式充电器的充电输出端或另一个蓄电池模块的一组充电开关的一个并接 端相连接，或两组充电开关的并接端分别与另两个不同蓄电池模块的一组充电开关的一个 并接端相连接；两个蓄电池模块的两组充电开关的之间的并接端，或一个蓄电池模块的一 组充电开关的并接端通过一个充电回流开关与可调式充电器的充电回流输入端相连接；各 个单体蓄电池的输出电压采集端与蓄电池监测组合充放电控制器的各个数据采集端分别 相连接；可调式充电器的数字控制接口端与蓄电池监测组合充放电控制器的一组输入输出 端相连接；蓄电池监测组合充放电控制器的一组输出控制端分别与各个放电输出开关、充 电组合开关及充电回流开关的开关控制端相连接。
[0006] 本发明的工作原理为：如附图1、附图2所示，智能组合串联式充电蓄电池组的构 成采用单体串联得到蓄电池模块，蓄电池模块通过放电输出开关并联得到蓄电池组，各个 蓄电池模块中的各个单体蓄电池的正负极采用采用多个充电组合开关、多个充电回流开关 形成可以组成各个单体蓄电池不同的串联充电回路；在充电工作模式下，蓄电池监测组合 充放电控制器关闭各个蓄电池模块的放电输出开关Dl、D2、、、、Dn，蓄电池监测组合充放电 控制器根据参数监测得到的各个单体蓄电池的当前电压，在每一个蓄电池模块中选择一个 其当前电压低于充电截止电压的单体蓄电池，或多个相邻连接的其当前电压低于充电截止 电压的单体蓄电池，蓄电池监测组合充放电控制器控制对应的充电组合开关，使得选择的 单体蓄电池构成一个串联充电蓄电池模块；如图2所示，当B1-1 (蓄电池模块B1中的单体 蓄电池 )、B2-2及B2-3 (在蓄电池模块B1中两个相邻连接的蓄电池模块)、、、Bp-n (蓄电池 模块Bp中的单体蓄电池)的当前电压都低于充电截止电压，且处于不同的蓄电池模块中，则 蓄电池监测组合充放电控制器控制Kl-1、Kl-4、K2-3、K2-8、、、、Kp-M、Kp-j充电组合开关及 Hp充电回流开关闭合，其他无相关充电组合开关及充电回流开关断开节点连接，则形成了 Bl-1、B2-2、B2-3、、、、Bp-n单体蓄电池串联连接的蓄电池模块，即为形成串联充电蓄电池 模块，该串联充电蓄电池模块中的各个单体蓄电池的当前电压都低于充电截止电压，并由 K1-1及Hp充电回流开关形成与可调式充电器的充电输入输出相连接的充电回路，且蓄电 池监测组合充放电控制器根据形成串联充电蓄电池模块中的各个单体蓄电池的当前电压， 测算出对该串联充电蓄电池模块的充电电压，则蓄电池监测组合充放电控制器控制可调式 充电器的充电时间、充电输出电压电流及充电模式，由可调式充电器对该串联充电蓄电池 模块进行充电，当该串联充电蓄电池模块中的某个单体蓄电池的当前电压高于充电截止电 压时，蓄电池监测组合充放电控制器关闭可调式充电器、断开相关充电组合开关及充电回 流开关，重新测算各个单体蓄电池的当前电压，重新组合形成串联充电蓄电池模块并进行 充电；以此循环进行，直到所有的单体蓄电池充电达到充电截止电压为止；这样，即可以使 得在充电中避免对其中的单体蓄电池出现过充电现象，也因为在充电中实质为一个充电器 对处于串联状态的多个单体蓄电池的同时充电，所以比较单体蓄电池独立充电方法所需要 的条件，能够减少充电设施，降低充电成本、设施重量及体积，方便应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0007] 图1是本发明一实施例的智能组合串联式充电蓄电池组整体构成电原理图； 图2是本发明一实施例的智能组合串联式充电蓄电池组中的蓄电池模块的构成电原 理图； 在图1、图2中，对于具有同一功能的部件在各附图中采用相同的编号来表示，以避免 编号过多而带来混乱。
【具体实施方式】
[0008] 下面以附图为例说明本发明的实施例： 图1是本发明一实施例的智能组合串联式充电蓄电池组整体构成电原理图；其中： A为可调式充电器，充电器采用充电时间、充电电压电流及充电模式可设置、可控制的 可调式充电器，其充电时间、充电电压电流及充电模式采用数据端口予以设置及控制；B1、 B2、、、Bp为含有单体蓄电池、放电输出开关、充电组合开关及充电回流开关所构成的蓄电池 模块，详见附图2所示；C为蓄电池监测组合充放电控制器，由微处理器、数据采集器构成； 各个蓄电池模块通过各自的放电输出开关后并联成组；每个蓄电池模块中的单体蓄电池的 正极、负极通过两组充电开关中的一个充电开关后并联，两组充电开关的并联端并分别与 可调式充电器的充电输出端或另一个蓄电池模块的一组充电开关的一个并联端相连接；两 个蓄电池模块的两组充电开关的之间的并联连接端通过一个充电回流开关与可调式充电 器的充电回流输入端相连接；各个单体蓄电池的输出电压采集端与蓄电池监测组合充放电 控制器的各个数据采集端相连接；可调式充电器的数字控制接口端与蓄电池监测组合充放 电控制器的一组输入输出端相连接；蓄电池监测组合充放电控制器的一组输出控制端分别 与各个放电输出开关、充电组合开关及充电回流开关的开关控制端相连接； 图2是本发明一实施例的智能组合串联式充电蓄电池组中的蓄电池模块的构成电原 理图；其中： Dl、D2、、、、Dp为各个放电输出开关，采用固态继电器及相应驱动器构成；Kl-l~Kp-j为 各个充电组合开关，米用固态继电器及相应驱动器构成；HI、H2、、、、、Hp为各个充电回流开 关，采用采用固态继电器及相应驱动器构成；为各个单体蓄电池，或由多个单体 蓄电池并联而成的并联单体蓄电池；各个蓄电池模块通过各自的放电输出开关Dl、D2、、、、 Dp后并联成蓄电池组；每个蓄电池模块中的单体蓄电池的正极、负极分别通过两组充电开 关中的一个充电开关后相并接，两组充电开关的并接端分别与可调式充电器的充电输出 端或另一个蓄电池模块的一组充电开关的一个并接端相连接，或两组充电开关的并接端 分别与另两个不同蓄电池模块的一组充电开关的一个并接端相连接，如单体蓄电池 B1-1、 B1-2、、、Β1-η的正负极通过一组充电组合开关K1-UK1-3、、、、、Kl-m后并接，然后该并接端 与可调式充电器A的充电输出端连接，单体蓄电池 Β1-1、Β1-2、、、Β1-η的正负极通过另一组 充电组合开关Kl-2、K1-4、、、、、Kl-n后并接，该并接端与单体蓄电池 B2-1、B2-2、、、B2-n的 一组充电组合开关K2-1、K2-3、、、、、K2-m的并接端相连接，而由单体蓄电池 B2-1、B2-2、、、 B2-n组成的蓄电池模块的两组充电组合开关的并接端，则是分别与另外两个蓄电池模块 的充电组合开关的并接端相连接；两个蓄电池模块的两组充电开关的之间的并接端，或一 个蓄电池模块的一组充电开关的并接端，通过一个充电回流开关与可调式充电器的充电回 流输入端相连接，如：充电组合开关Kl-2、K1-4.....Kl-n并接端与充电组合开关K2-1、 K2-3.....K2-m的并接端通过充电回流开关H1与可调式充电器A的充电回流输入端相连 接，充电组合开关Kp-2、Kp-4.....Κρ-η的并接端通过充电回流开关Ηρ与可调式充电器A 的充电回流输入端相连接；各个单体蓄电池的输出电压采集端与蓄电池监测组合充放电控 制器的各个数据采集端分别相连接；可调式充电器的数字控制接口端与蓄电池监测组合充 放电控制器的一组输入输出端相连接；蓄电池监测组合充放电控制器的一组输出控制端分 别与各个放电输出开关、充电组合开关及充电回流开关的开关控制端相连接； 按照上述说明及附图1、附图2所示连接关系连接各个部件及模块，并按照下述的工作 方法为蓄电池监测组合充放电控制器编制相应的工作程序： (1) 在蓄电池监测组合充放电控制器中，设置单体蓄电池放电电压限定值、单体蓄电池 充电电压限定值；蓄电池监测组合充放电控制器实时采集、存储各个单体蓄电池的当前电 压参数值；蓄电池监测组合充放电控制器设置及控制调压式充电器的充电输出时间、输出 电压电流及充电模式； (2) 当各个蓄电池模块处于充电状态时，蓄电池监测组合充放电控制器关闭各个蓄电 池模块所对应连接的放电输出开关，并在每一个蓄电池模块中选择一个充电电压低于所设 置的单体蓄电池充电电压限定值的未充满电的单体蓄电池，或多个相邻连接且充电电压都 低于所设置的单体蓄电池充电电压限定值的未充满电的单体蓄电池，通过蓄电池监测组合 充放电控制器对蓄电池模块中的各个充电组合开关进行开关接通或断开设置，将所选择 的、未充满电的单体蓄电池予以串联组合形成一个串联充电蓄电池模块，即通过充电组合 开关连接组合形成串联充电蓄电池模块，且该串联充电蓄电池模块中的各个单体蓄电池的 充电电压都低于所设置的单体蓄电池充电电压限定值，并通过回流开关对该串联充电蓄电 池模块形成充电回流通道；蓄电池监测组合充放电控制器根据串联充电蓄电池模块的当前 电压，蓄电池监测组合充放电控制器控制可调式充电器的输出电压电流按照设定的充电时 间及充电模式对这个串联充电蓄电池模块进行充电；当设定的充电时间完毕或串联充电蓄 电池模块中某个单体蓄电池的充电电压大于设置的单体蓄电池充电电压限定值时，蓄电池 监测组合充放电控制器根据各个单体蓄电池的当前电压，对蓄电池组中的各个充电组合开 关重新进行开关接通或断开设置，形成新的串联充电蓄电池模块，并由蓄电池监测组合充 放电控制器根据新形成的串联充电蓄电池模块的当前电压，蓄电池监测组合充放电控制器 控制可调式充电器的输出电压电流按照设定的充电时间及充电模式对这个新形成的串联 充电蓄电池模块进行充电； (3)在放电工作状态下，蓄电池监测组合充放电控制器开启各个蓄电池模块所对应连 接的输出开关；如果某个单体蓄电池的当前电压参数值低于所设置的单体蓄电池放电电压 限定值，则蓄电池监测组合充放电控制器关闭该单体蓄电池所在的蓄电池模块所对应连接 的输出开关； 这样，即可完成本发明的实施例。
[0009] 本发明的智能组合串联式充电方法，还可以是其特征在于当各个蓄电池模块处于 充电状态时，蓄电池监测组合充放电控制器关闭各个蓄电池模块所对应连接的输出开关， 在不同的时间段里，在每一个蓄电池模块中选择一个其充电电压低于所设置的单体蓄电池 充电电压限定值的未充满电的单体蓄电池，或多个相邻连接且充电电压低于所设置的单体 蓄电池充电电压限定值的未充满电的单体蓄电池，通过蓄电池监测组合充放电控制器对蓄 电池组中的各个充电组合开关在不同的时间段进行开关接通或断开设置，将所选择的、未 充满电的单体蓄电池在不同的时间段予以串联组合形成多个串联充电蓄电池模块，即每个 形成的充电蓄电池串中的各个单体蓄电池的充电电压都低于所设置的单体蓄电池充电电 压限定值，且各个不同时间段所形成的串联充电蓄电池模块中的单体蓄电池不相同；蓄电 池监测组合充放电控制器根据各个时间段所形成的串联充电蓄电池模块的当前电压，蓄电 池监测组合充放电控制器控制可调式充电器的输出电压电流按照设定的充电时间及充电 模式对各个时间段形成的串联充电蓄电池模块进行充电；即对不同的串联充电蓄电池模块 采用不同的时间段予以充电的工作方法。
[0010] 本发明的智能组合串联式充电方法，还可以是其特征在于蓄电池监测组合充放电 控制器在对蓄电池组或蓄电池模块或各个单体蓄电池的充电的过程中对各个单体蓄电池 的电压进行数据采集及测量，并将此时测得的单体蓄电池电压作为该单体蓄电池的当前电 压，以确认该单体蓄电池是否为未充满电的单体蓄电池；即采用在充电状态下测试蓄电池 电压的方法对各个单体蓄电池进行电压测试，测试单体蓄电池是否为真实充满状态；当多 次测试后确认为充满电状态，则不再对其进行充电状态下的测试；在这样条件下所测得的 当前电压才是单体蓄电池的真实充电电压，以保正对单体蓄电池的充电能够确实达到满充 状态。
[0011] 本发明介绍了一种由单体蓄电池串联所构成的多个蓄电池模块、放电输出开关、 充电组合开关、充电回流开关、蓄电池监测组合充放电控制器、可调式充电器组成的智能组 合串联式充电蓄电池组，实现了一种智能组合串联式充电方法，能够在充电中避免对单体 蓄电池的过充电现象，提高了蓄电池组寿命，且能够减少充电设施，降低成本，易于推广使 用。
【权利要求】
1. 一种智能组合串联式充电方法，包含有由单体蓄电池串联、放电输出开关、充电组 合开关及充电回流开关所构成的蓄电池模块，可调式充电器及蓄电池监测组合充放电控制 器，其特征在于选择采用以下工作方法： (1) 在蓄电池监测组合充放电控制器中，设置单体蓄电池放电电压限定值、单体蓄电池 充电电压限定值；蓄电池监测组合充放电控制器实时采集、存储各个单体蓄电池的当前电 压参数值；蓄电池监测组合充放电控制器设置及控制调压式充电器的充电输出时间、输出 电压电流及充电模式； (2) 当各个蓄电池模块处于充电状态时，蓄电池监测组合充放电控制器关闭各个蓄电 池模块所对应连接的放电输出开关，并在每一个蓄电池模块中选择一个充电电压低于所设 置的单体蓄电池充电电压限定值的未充满电的单体蓄电池，或多个相邻连接且充电电压都 低于所设置的单体蓄电池充电电压限定值的未充满电的单体蓄电池，通过蓄电池监测组合 充放电控制器对蓄电池模块中的各个充电组合开关进行开关接通或断开设置，将所选择 的、未充满电的单体蓄电池予以串联组合形成一个串联充电蓄电池模块，即通过充电组合 开关连接组合形成串联充电蓄电池模块，且该串联充电蓄电池模块中的各个单体蓄电池的 充电电压都低于所设置的单体蓄电池充电电压限定值，并通过回流开关对该串联充电蓄电 池模块形成充电回流通道；蓄电池监测组合充放电控制器根据串联充电蓄电池模块的当前 电压，蓄电池监测组合充放电控制器控制可调式充电器的输出电压电流按照设定的充电时 间及充电模式对这个串联充电蓄电池模块进行充电；当设定的充电时间完毕或串联充电蓄 电池模块中某个单体蓄电池的充电电压大于设置的单体蓄电池充电电压限定值时，蓄电池 监测组合充放电控制器根据各个单体蓄电池的当前电压，对蓄电池组中的各个充电组合开 关重新进行开关接通或断开设置，形成新的串联充电蓄电池模块，并由蓄电池监测组合充 放电控制器根据新形成的串联充电蓄电池模块的当前电压，蓄电池监测组合充放电控制器 控制可调式充电器的输出电压电流按照设定的充电时间及充电模式对这个新形成的串联 充电蓄电池模块进行充电； (3) 在放电工作状态下，蓄电池监测组合充放电控制器开启各个蓄电池模块所对应连 接的输出开关；如果某个单体蓄电池的当前电压参数值低于所设置的单体蓄电池放电电压 限定值，则蓄电池监测组合充放电控制器关闭该单体蓄电池所在的蓄电池模块所对应连接 的输出开关。
2. 如权利要求1所述的智能组合串联式充电方法，其特征在于当各个蓄电池模块处于 充电状态时，蓄电池监测组合充放电控制器关闭各个蓄电池模块所对应连接的输出开关， 在不同的时间段里，在每一个蓄电池模块中选择一个其充电电压低于所设置的单体蓄电池 充电电压限定值的未充满电的单体蓄电池，或多个相邻连接且充电电压低于所设置的单体 蓄电池充电电压限定值的未充满电的单体蓄电池，通过蓄电池监测组合充放电控制器对蓄 电池组中的各个充电组合开关在不同的时间段进行开关接通或断开设置，将所选择的、未 充满电的单体蓄电池在不同的时间段予以串联组合形成多个串联充电蓄电池模块，即每个 形成的充电蓄电池串中的各个单体蓄电池的充电电压都低于所设置的单体蓄电池充电电 压限定值，且各个不同时间段所形成的串联充电蓄电池模块中的单体蓄电池不相同；蓄电 池监测组合充放电控制器根据各个时间段所形成的串联充电蓄电池模块的当前电压，蓄电 池监测组合充放电控制器控制可调式充电器的输出电压电流按照设定的充电时间及充电 模式对各个时间段形成的串联充电蓄电池模块进行充电。
3. 如权利要求1或权利要求2所述的智能组合串联式充电方法，其特征在于蓄电池监 测组合充放电控制器在对蓄电池组或蓄电池模块或各个单体蓄电池的充电的过程中对各 个单体蓄电池的电压进行数据采集及测量，并将此时测得的单体蓄电池电压作为该单体蓄 电池的当前电压。
4. 一种用于如权利要求1所述的智能组合串联式充电方法的智能组合串联式充电蓄 电池组，含有多个由单体蓄电池串联所构成的多个蓄电池模块，其特征在于有多个放电输 出开关、多个充电组合开关、多个充电回流开关、一个蓄电池监测组合充放电控制器、一个 可调式充电器；各个蓄电池模块通过各自的放电输出开关后并联成蓄电池组；每个蓄电池 模块中的单体蓄电池的正极、负极分别通过两组充电开关中的一个充电开关后相并接，两 组充电开关的并接端分别与可调式充电器的充电输出端或另一个蓄电池模块的一组充电 开关的一个并接端相连接，或两组充电开关的并接端分别与另两个不同蓄电池模块的一组 充电开关的一个并接端相连接；两个蓄电池模块的两组充电开关的之间的并接端，或一个 蓄电池模块的一组充电开关的并接端通过一个充电回流开关与可调式充电器的充电回流 输入端相连接；各个单体蓄电池的输出电压采集端与蓄电池监测组合充放电控制器的各个 数据采集端分别相连接；可调式充电器的数字控制接口端与蓄电池监测组合充放电控制器 的一组输入输出端相连接；蓄电池监测组合充放电控制器的一组输出控制端分别与各个放 电输出开关、充电组合开关及充电回流开关的开关控制端相连接。
【文档编号】H01M10/44GK104124738SQ201410391759
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年8月11日 优先权日:2014年8月11日
【发明者】耿直 申请人:耿直