专利名称：一种电池动态平衡装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于蓄电池控制装置，特别是多节串联电池充放电时的一种附加监测 和动态平衡调整装置。
背景技术：
可循环充放电的蓄电池已广泛应用于各个领域，一般由多个单元串联或以节为单 位的子蓄电池组串联成组使用。在蓄电池的生产过程中，不论工艺控制有多严格和标准，生产出来的电池在诸多 指标上仍会表现不一致，特别是容量、自放电率和内阻这三个指标的差异对整组电池的表 现性能影响最大，所以大多数电池厂在出厂前都对电池进行严格配组，选取此三个指标比 较接近的电池配在同一组。然而在消费者使用过程中，随着使用时间加长和使用次数的增 多，这些差异性会引起在同一时刻，各节电池的荷电状态不一致，特征为同一时刻各节电 池的电压不一致。以电动自行车上普遍采用的铅酸蓄电池为例，一般情况下，当消费者使用一两个 月后，电压最大和最小电池之间的压差已经扩大到SOOmV左右，如果配组不严格，或者根本 是随意组装，压差会更大。目前市场上铅酸电动车充放电方式几乎都是“串联充电一串联放 电”，串充充电器的充电保护电压是根据整组电压进行判断，一般是平均每节14. 8V保护，如 果四节串联就是59. 2V，控制器的欠压保护点也是依整组电压判断，一般是平均每节10. 5V 保护，如果四节串联就是42V保护，这时候如果各节电池电压不一样，就会出现这种情况: 充电时当充电器在平均电压处于保护时，也许有一节落后电池充到了 15V甚至15. 5V以上， 已经发生了严重过充电，而其它节的电池还没完全充满；电池整体放电时当控制器在平均 电压处于保护时，也许那一节落后电池已经放到IOV甚至9. 5V以下，已经发生了严重过放 电，而其它节的电池还没放完电，这样平时因落后电池的原因使整组电池的续行里程缩短， 最终会因落后电池的彻底损坏而终结了整组电池的寿命。由此可知，蓄电池在充放电过程中的不平衡是影响电池使用寿命的主要原 因，目前的各种平衡电路，有的只在充电时均流，如锂电池控制器，少数电路也能放电时均 流，但存在功耗需求与价格的矛盾，推广较难。
发明内容本实用新型的目的是解决背景技术中提到的现有平衡电路的不足，发明一种电池 电量的动态平衡装置，在充电或放电时都自动参与电池的工作，通过从高电量电池中转移 出的电量来补偿给落后电池以减轻落后电池的负担，使得各节电池达到动态的平衡，也即 端电压尽可能保持相等，从而延长背景技术中所述的续行里程和电池寿命两大指标。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案本装置包含主控单元、电量转移模块、电量转移时序控制电路、电量监测模块。其 中，电量监测模块一端与电池组相连，另一端连接至主控单元，电量转移模块一端与电池组相连，另一端连到电量转移时序控制电路，电量转移时序控制电路与主控单元相连。所述的主控单元为一单片机控制系统，负责信号采集和输出控制；所述的电量转 移模块为由一系列电容、电感以及电子开关共同组成的电量储存和释放电路；所述的电量 转移时序控制电路为一可设定频率的、具有一定驱动功率的、在时间上交错的开关控制电 路，接收来自主控单元的合理频率和时序的逻辑信号，然后以相应的功率切换相关通路的 控制信号，从而控制电量转移模块间隔地处于储存和释放状态；所述的电量监测模块监测 着各节电池的电量情况。为了实际使用方便，优选方案是还有一个状态指示器与主控单元相连。所述的状 态指示器指示着本电池动态平衡电路实时所处的各种工作状况。本实用新型装置完全透明地并接于电池组中各节电池端口，无论充电或放电 时都自动参与电池的工作，充电时使串联充电总电流的一部分由本平衡装置电路从落后电 池中分走，而放电时由本平衡装置电路与落后电池共同承担了串联放电总电流，使得各节 电池达到动态的平衡，各电池端电压尽可能保持相等。这样就减少了蓄电池本身的参数差 异对实际使用的影响，延长了整个电池组的使用寿命和续航里程，节约使用成本。而且本实 用新型结构也简单，能够大规模推广应用。
图1，本实用新型含状态指示器的实施例结构图。
具体实施方式
结合附图1，说明本实用新型的实施例和运行方式。按照图1，本实用新型的电量 监测模块4 一端与电池组6相连，另一端连接至主控单元1，电量转移模块2 —端与电池组 6相连，另一端连到电量转移时序控制电路3，电量转移时序控制电路3与主控单元1相连， 主控单元1上还连接有工作状态指示器5。主控单元1在运行进程中主要负责三方面的工作，第一，对电量监测模块4采集 来的数据进行分析，得出整组电池的平均电量，并跟踪各节电池的情况，算出平衡电流的大 小，再察看平衡是否有效，以此作出电池动态平衡电路继续参与尚有优化必要的电池的充 放电循环或放弃平衡工作而自我保护的决策，因为对于象电池微短路等胎生问题必需通过 物理化学进程等才能修复，尚不能由本实用新型电路解决，如果本电路继续强行长时间工 作会引起过度发热；第二，根据工作状况调整为电量转移时序控制电路3提供的基准频率; 第三，控制工作状态指示器5。电量转移模块2利用储能元件对不同节或单元电池的充放电循环而实现，也即电 量高的电池对储能元件充电，然后由储能元件再对电量低的电池放电，从而完成电量搬迁 工作，达到各节电池的动态平衡这一目的。电量转移时序控制电路3是将主控单元发出的 逻辑命令进行电平转换和功率放大，为电量转移模块2提供一系列的开头控制时序。本实施例中的电量监测模块4主要监测各节电池的瞬时电压及变化过程，为电池 电动平衡电路进一步的工作决策提供依据。本实施例中的工作状态指示器5可以由多种方式实现，可以是成本较低的发光二 极管，以不同的闪烁频率代表不同的工作状态；也可以是其它数码显示方式，只要成本可接受又方便用户区分各种工作状态就可以了。
权利要求一种电池动态平衡装置，其特征是包含主控单元(1)、电量转移模块(2)、电量转移时序控制电路(3)、电量监测模块(4)，电量监测模块(4)一端与电池组(6)相连，另一端连接至主控单元(1)，电量转移模块(2)一端与电池组(6)相连，另一端连到电量转移时序控制电路(3)，电量转移时序控制电路(3)与主控单元(1)相连。
2.按权利要求1所述的一种电池动态平衡装置，其特征是主控单元(1)上还连接有状 态指示器(5)。
3.按权利要求1或2所述的一种电池动态平衡装置，其特征是所述的电量转移模块 (2)是电量储存和释放电路。
4.按权利要求1或2所述的一种电池动态平衡装置，其特征是所述的电量转移时序控 制电路(3)为一可设定频率的、在时间上交错的开关控制电路。
5.按权利要求2所述的一种电池动态平衡装置，其特征是所述工作状态指示器(5)是 可闪烁的发光二极管。
专利摘要本实用新型公开了一种电池动态平衡装置，属于蓄电池控制装置。包含主控单元、电量转移模块、电量转移时序控制电路、电量监测模块，其中，电量监测模块一端与电池组相连，另一端连接至主控单元，电量转移模块一端与电池组相连，另一端连到电量转移时序控制电路，电量转移时序控制电路与主控单元相连。本装置完全透明地并接于各节电池端口，充、放电时都自动参与电池的工作，通过从高电量电池中转移出的电量来补偿给落后电池以减轻落后电池的负担，使得各节电池达到动态的平衡，也即端电压尽可能保持相等，从而延长电池的续行里程和使用寿命，而且结构简单成本低，能够推广应用。
文档编号H02J7/00GK201655927SQ20102011700
公开日2010年11月24日 申请日期2010年2月23日 优先权日2010年2月23日
发明者虞金中 申请人:东南大学无锡应用科学与工程研究院有限责任公司