专利名称：一种电动车的太阳能主动均衡蓄电池装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种蓄电池装置，特别是一种电动车的太阳能主动均衡蓄电池装置。
背景技术：
电动车是代表未来方向的新型交通工具，制约电动车推广的瓶颈是蓄电池的高成 本和低寿命。高端电动车采用锂电池，低端电动车采用铅酸蓄电池。低端电动车采用的铅酸蓄电池一般都是将多个蓄电池串联成组后使用，即使成组 前经过筛选蓄电池的一致性较好，经过一段时间的使用后也会出现差异。传统的蓄电池装置均衡电压的做法是提高充电电压(即所谓的“过充电”)，充电 后期电流逐渐下降，当充电电流不再下降时完成均衡充电，转为浮充，这种均衡方式被成为 “被动均衡”。这种均衡方式对单个蓄电池是比较有效的，但是对蓄电池组来说，所付出的代 价是电压高的蓄电池会失水，能量损耗大，周期性的均衡对蓄电池造成损害，使蓄电池容量 下降，甚至造成蓄电池的热失控。随着电动车的不断发展，车用蓄电池需要频繁充放电，放电电流和放电深度较传 统应用都有较大提高，蓄电池组不做均衡或采用传统的均衡方法已经不能满足需要，蓄电 池的循环寿命与额定寿命会相差很大。近年来随着太阳能电池技术的不断发展、太阳能电池组件发电效率的不断提高， 太阳能电池组件也越来越广泛的应用于不同的领域，太阳能电动车就是很好的证明。将太阳能电池组件加装在电动车的某个位置，在天气晴好的情况下，为电动车提 供一部分的电能，是太阳能电动车的主要设计思路。但是，在实际应用中，太阳能电池组件的应用也面临以下几个问题第一，受到电 动车空间、位置的限制，太阳能电池组件的安装容量不能太大，因此导致太阳能电池组件发 出的这部分的电能较少，对整个电动车所需要的能量来说，所占比例不大。第二，太阳能电 池组件发出的电能对蓄电池组的充电电流较小。如一般电动车的工作电压多为36V 96V (3 8节12V铅酸蓄电池)，而单个太阳能电池组件发出的电能的最佳工作电压一般为 17V左右，在进行升压变换后，对蓄电池组进行充电时，充电电流较小，充电效果并不理想。
发明内容
针对现有普通铅酸蓄电池及太阳能电池组件应用在电动车上的时所存在的不足， 本发明提出一种电动车的太阳能主动均衡蓄电池装置，该蓄电池装置可避免传统的由于蓄 电池不均衡造成的蓄电池失效，能量损耗大，单体蓄电池性能和寿命短等问题的发生。本发明采用如下技术方案该电动车的太阳能主动均衡蓄电池装置包括由多块 蓄电池串联而成的蓄电池组，提供主动均衡电压的太阳能电池组件，控制器，充电电路，分 别用于检测蓄电池电压和太阳能电池组件输出电压的第一、第二 A/D转换模块，第一、第二 单刀多掷模拟开关、双刀双掷模拟开关以及测量环境温度的温度传感器，其中，多块蓄电池 组串联在一起为电动车提供工作所需电能，多块蓄电池的正极分别和第一单刀多掷模拟开关的多个固定触点连接，多块蓄电池的负极分别和第二单刀多掷模拟开关的多个固定触点 连接，第一、第二单刀多掷模拟开关的可动触点分别双刀双掷模拟开关的可动触点连接，双 刀双掷模拟开关的两组固定触点分别与第一 A/D转换模块以及充电电路连接，充电电路与 太阳能电池组件以及第二 A/D转换模块连接，太阳能电池组件与第二 A/D转换模块连接，温 度传感器的输出端与控制器连接，用以将温度信号传递给控制器，控制器与第一和第二 A/ D转换模块的输出端连接以接收来自它们的电压数据，控制器的控制信号输出端与第一、第 二 A/D转换模块、充电电路、双刀双掷模拟开关以及两个单刀多掷模拟开关连接。控制器通过控制第一和第二单刀多掷模拟开关、双刀双掷模拟开关以及第一和第 二 A/D转换模块循环检测蓄电池组中每块蓄电池的电压以及太阳能电池组件的输出电压， 判断出电压最低的单个蓄电池的位置，若太阳能电池组件的输出电压达到单块蓄电池充电 所需电压，则控制器将启动充电电路对选中的、电压最低的单个蓄电池充电，达到预定充电 时间后则循环上述过程，从而达到所有蓄电池的电压基本相等，实现主动均衡，待蓄电池组 稳定一段时间后，重复进行上述主动均衡操作。如出现两块电压相等且电压最低的蓄电池， 则随机选择某一块蓄电池进行上述操作。蓄电池装置还可以利用温度传感器测量蓄电池周围的环境温度，控制器则根据测 量结果适时控制充电电路对蓄电池做温度补偿。蓄电池以及太阳能电池组件的电压检测精度控制在20mv以内，温度传感器的精 度控制在士 1°C以内。采用上述技术方案的蓄电池装置，可以摆脱由于蓄电池不均衡造成的蓄电池失 效；主动均衡的蓄电池组不再需要被动均衡的高压过充电，可降低最高充电电压，这样可以 使蓄电池失水更少，延长蓄电池寿命，并且大大降低蓄电池热失控的可能性，减少不必要的 能量损耗；当蓄电池组中某只蓄电池损坏后，只须将该只蓄电池更换，而不须整组更换，可 节约许多费用。该蓄电池装置将使新旧蓄电池电压保持一致，正常工作。且由于只针对单 个蓄电池进行主动均衡处理，太阳能电池组件无需升压变化，减少不必要的能量损耗。由于 不再进行升压变化，即使电池组件功率较小，充电电流也相对较大，对单个蓄电池进行均衡 充电所需时间也可以较短。只要太阳能电池组件发出的电能(主要是电压要求)符合单块 蓄电池的充电要求，即可开始充电，充分利用能源。
图1本发明蓄电池装置结构图其中1-蓄电池，2-太阳能电池组件，3-控制器，4-第二 A/D转换模块，5_第一 A/ D转换模块，6-第一单刀多掷模拟开关，7-第二单刀多掷模拟开关，8-充电电路，9-双刀双 掷模拟开关，10-温度传感器。
具体实施例方式如图1所示，多块蓄电池1串联在一起组成蓄电池组用以给电动车提供电能，提 供主动均衡电压的太阳能电池组件2与充电电路8连接，多块蓄电池的正极分别和第一单 刀多掷模拟开关6的多个固定触点连接，多块蓄电池的负极分别和第二单刀多掷模拟开关 7的多个固定触点连接，第一、第二单刀多掷模拟开关6、7的可动触点分别双刀双掷模拟开关9的可动触点连接，第一、第二单刀多掷模拟开关6、7以及双刀双掷模拟开关9的控制信 号输入端与控制器3连接，控制器3输出控制信号控制模拟开关6、7和9的动作，使得双刀 双掷开关9的可动触点和与第一 A/D转换模块5的输入端连接的一组固定触点连接，以循 环检测每块蓄电池1的输出电压，该电压值经第一 A/D转换模块5转换为数字信号输送至 控制器3，控制器3根据第一 A/D转换模块5的输入判断出电压最低的单个蓄电池的位置， 太阳能电池组件2的输出电压经第二 A/D转换模块4转换为数字信号被输送至控制器3， 控制器判断太阳能电池组件2的输出电压是否满足单块蓄电池的充电要求，若满足要求， 则控制器3使得双刀双掷模拟开关9的可动触点和与充电电路8的电压输出端连接的一 组固定触点连接，并控制第一第二单刀多掷模拟开关6、7以接通电压最低的蓄电池进行充 电。达到预定充电时间后则循环上述过程，从而达到所有蓄电池的电压基本相等，实现主动 均衡。待蓄电池组稳定一段时间后，重复进行上述主动均衡过程。在均衡过程中如出现两 块电压相等且电压最低的蓄电池，则控制器3随机选择某一块蓄电池1进行上述操作。同时，蓄电池装置还利用温度传感器10测量蓄电池周围的环境温度，控制器3则 根据测量结果适时控制充电电路8对蓄电池做温度补偿。为了达到更好的主动均衡效果， 蓄电池以1及太阳能电池组件2的电压检测精度控制在20mv以内，温度传感器的测量精度 控制在士 1°C以内。以上对本发明的具体描述旨在说明具体实施方案的实现方式，不能理解为是对本 发明的限制。本领域普通技术人员在本发明的教导下，可以在详述的实施方案的基础上做 出各种变体，这些变体均应包含在本发明的构思之内。
权利要求
1.一种电动车的太阳能主动均衡蓄电池装置，包括由多块蓄电池(1)串联而成的蓄 电池组，提供主动均衡电压的太阳能电池组件0)，控制器(3)，充电电路(8)，分别用于采 集并转换蓄电池和太阳能电池组件输出电压的第一和第二 A/D转换模块(5、4)，第一和第 二单刀多掷模拟开关(6、7)、双刀双掷模拟开关(9)以及测量环境温度的温度传感器(10)， 其中，所述多块蓄电池(1)的正极分别和所述第一单刀多掷模拟开关(6)的多个固定触点 连接，所述多块蓄电池(1)的负极分别和所述第二单刀多掷模拟开关(7)的多个固定触点 连接，所述第一、第二单刀多掷模拟开关(6、7)的可动触点分别与所述双刀双掷模拟开关 (9)的可动触点连接，所述双刀双掷模拟开关(9)的两组固定触点分别与所述第一 A/D转 换模块(5)以及所述充电电路(8)的输出端连接，所述充电电路(8)与所述太阳能电池组 件O)以及所述第二 A/D转换模块(4)连接，所述太阳能电池组件( 与所述第二 A/D转 换模块(4)连接，所述温度传感器(10)的输出端与所述控制器C3)连接，用以将温度信号 传递给所述控制器(3)，所述控制器(3)与所述第一和第二 A/D转换模块(5、4)的输出端 连接以接收来自它们的电压数据，所述控制器⑶的控制信号输出端与所述第一、第二 A/D 转换模块(5、4)、所述充电电路(8)、所述双刀双掷模拟开关(9)以及所述两个单刀多掷模 拟开关(6、7)连接，所述控制器C3)通过控制所述第一和第二单刀多掷模拟开关(6、7)、所 述双刀双掷模拟开关(9)以及所述第一和第二 A/D转换模块(5、4)循环检测蓄电池组中每 块蓄电池⑴的电压以及所述太阳能电池组件⑵的输出电压，判断出电压最低的单个蓄 电池的位置，若太阳能电池组件(2)的输出电压达到充电所需电压，则所述控制器(3)将启 动充电电路(8)对选中的电压最低的单个蓄电池充电，达到预定充电时间后则循环上述过 程，从而达到所有蓄电池的电压基本相等，实现蓄电池组的主动均衡，待蓄电池组稳定一段 时间后，重复进行上述主动均衡操作。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于还利用所述温度传感器(10)测量环境温 度，所述控制器⑶则根据测量结果适时控制充电电路⑶为蓄电池做温度补偿。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于对于蓄电池(1)以及太阳能电池组 件O)的电压检测精度控制在20mv以内，温度传感器的精度控制在士 1°C以内。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于若检测到多于1个的蓄电池电压相 同且电压值最低，则所述控制器(3)随机选择一块蓄电池进行充电。
5.一种电动车，其特征在于包括有权利要求1-4中任一项所述的电动车的太阳能主动 均衡蓄电池装置。
全文摘要
一种电动车的太阳能主动均衡蓄电池装置，该装置包括蓄电池组、太阳能电池组件、控制器、充电电路以及多个模拟开关，控制器通过控制模拟开关循环检测每块蓄电池电压，并控制充电电路对电压最低的蓄电池进行充电，以实现蓄电池组的主动均衡，既延长了蓄电池的使用寿命又节约了能源。
文档编号H02J7/00GK102088200SQ201110023288
公开日2011年6月8日 申请日期2011年1月20日 优先权日2011年1月20日
发明者李玉芝 申请人:潍坊广生新能源有限公司