智能补充复位蓄电池的制作方法

本发明涉及一种智能补充复位蓄电池，具体来说就是由微控驱动开关元器件来定义充、放电组别的蓄电池组。

背景技术：

当电带给人们方便的时候，却带给人们不便移动的烦恼；蓄电池解决了移动电源的难题，却又滋生了时效太短的苦闷。尤其在当下的新能源电动车生产设计中，解决电池续航能力的技术是众多业内行家正积极投身钻研的课题。很多，在化学方法上寻找更好的解决途径，但一时难以突破，暂时仍达不到环保和快节奏生活对新能源的要求。还有，通过加油站式的快速置换，无凝对蓄电池的寿命又是一种严重的损伤，毕竟，串联充电方式下，所有联接串接受的电流是相同的，内阻大的发热高，受损较大。一般地，每一个充次下，容量大、内阻高的电芯总显得慵懒而赢得了长寿；容量小、内阻低的电芯就显得特别的积极，往往是疲于奔命的工作。所以，即使通过严格配对的电芯组装好，通过一段时间的使用充次后，原来整齐的配对参数，将变得格外的零乱。为了减小蓄电池充放电的自然损伤，有效延长整体电芯的寿命，保持电芯的整体活力，同时提高具有发电设置和能力的用电设备的续航能力，智能补充复位蓄电池可以解决一定问题。

技术实现要素：

为了充分利用自然能量以及能量消耗同时产生的衍生能源，本发明提供一种智能补充复位蓄电池，它包括高效智能保护板和电芯、以及电芯串上的功率开关元器件。其中，高效智能保护板的电路框图如图1所示，主要包括电池即时数据采集、数据存储、数据及管理输入输出、显示接口、功率放大驱动以及中央处理等几大部分组成。电芯分为充电组和放电组，充电组与放电组没有区域划分，完全由中央处理器通过功率放大驱动相应开关元器件的通断来定义，被定义为充电组的电芯串就接受充电储能的工作，被定义为放电组的电芯串就集中为使用设备提供能量的工作。如图3所示的电芯排列和开关连接，当电芯断开串联放电线路，接通充电正负母线时，此时的电芯为充电组；当充电断开，串入放电连串时，此时的电芯为放电组。智能补充复位蓄电池中所有电芯都如此，当放电组中电芯放电时的线电压接近或达到预设置时，被充电组已接近或已达到饱和的电芯置换。充电组中的电芯，在没有被置换到放电组时，不给任何放电机会，以此充分利用自然能量和衍生能源。电池充电模式为静充和行充，在静充模式下，充电组首先合并电压最高串电芯，以最少时间完成放电组的工作最佳准备状态的目的，然后再依次并入余下最高电压电芯串，直到所有电芯充满为止；行充模式下，充电组首先置换并入电压降最大的电芯串，然后再逐一置换放电组中线电压最低或接近预设置的电芯串，使终保持有电芯串在接受充电，目的是以充分利用设备工作时的衍生能源和可利用的自然能源，确保设备工作的最长时效和电池活力的最佳状态，直到置换条件不足导致放电组停止工作后，强制转为静充模式。无论静充还是行充，本发明的充电方式为电芯并入充电组后并联均衡充电，确保电芯的充电质量。放电组电芯以适合用电设备电压要求的串联工作，确保使用设备动力电能供应的安全性、稳定性和可靠性。所有这些工作，都由高效智能保护板的中央处理器指挥相应的模块和接口来完成。

附图说明

图1是本发明的高效智能保护板电路框图；

图2是每一串电芯充放电的开关电路图；

图3是电芯排列以及开关电路图例。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明包括一块高效智能保护板和一串以上的电芯，以及每一串电芯上连接的开关元器件。

所述高效智能保护板，其电路结构框图如图1所示：作为本发明的重要主成部分，其结构主要分为中央处理器、电池信号采集、功率输出控制、数据交互标准接口或模块、数据移动存盘标准接口、显示接口以及保护板自身保护电路等。

所述电池信号采集模块中的各功能模块分别按电芯串为基本单元采集的电压、电流、温度、湿度，酸碱度等检测采集端口，分别经a/d转换模块转换后，给中央处理器时时报送信息。处理器得到这些信息后，一方面根据存档规则的信息筛选，一方面通知功率输出的执行机构对电芯串充、放电的管理执行，时时通过显示端口输出即时数据。

所述功率输出控制接口分为充电控制接口和放电控制接口，充电控制接口控制电芯串上的k1、k2开关元器件，放电控制接口控制电芯串上的k3、4、5、6开关元器件，k1、k2与k3、4、5、6的开关控制信息在保护板的处理程序内和功率放大线路中实现多级互锁，确保开关动作的安全性、准确性和可靠性。

所述数据交互标准接口或模块，涵指433、蓝牙、wi-fi等标准无线通讯模块和有线网络通讯模块，通过数据交互标准接口，方便专业管理人员随时撑握电池运行的全部信息，进行必要的维护管理。当电池管理的预设信息需要调整时，通过专业验证后，技术员可通过控制程序写入端口或模块进行预设数据的修改。使用者可通过显示接口连接标准显示设备查阅电池时时参数。当电池异常时，处理器会主动通过数据交互标准接口或模块把异常相关信息发送给使用者和负责该设备的专业技术员，以提醒进行必要的异常处理。当保护板异常或损坏时，在电池串上的开关元器件完全正常的前提下，智能补充复位蓄电池的每串电芯均是相对独立。

如图2所示，每串电芯与6只开关件直接关联，当保护板通过对采集信息与预存的管理参数比较，确定某串电芯应为充电组时，中央处理器就会发出指令通过功放驱动k3、k4断开，同时，k5、k6和k1、k2均闭合。这样，通过微控驱动开关元件使电芯串达到这一状态的，即是充电储备状态，多串这样状态的组合即为充电组。充电组中的电芯串，或置于大电流快充，或小电流缓充，或饱和待置换。当微控驱动开关元件使k3、k4闭合，k5、k6和k1、k2均断开，处于这种状态的电芯串，正置于放电状态，多串这样状态的电芯串组合就被定义为放电组。智能补充复位蓄电池无论是静充还是行充模式，只有电芯被保护板定义为充电组成员时，才接受充电；定义为放电组成员时，才能串入放电组中参与放电。

智能补充复位蓄电池的主体核心是电芯和电芯串上的开关元器件，补充复位工作原理如图3所示：每串电芯配置k1至k6等6只开关元器件连接组合。当第一串、第二串、第三串、第四串等四串电芯为放电组时，所属每串电芯的k3和k4接通，行成从第一串到第四串首尾相连的串联蓄电池组。经过一段时间的放电，如果第一串的放电参数首先接近或达到保护预设置，那么，所属它的k3和k4断开，同时，k5、k6接通，原来的第五串上的k3和k4接通，作为放电组的尾串连入放电组。原第一串的k1、k2相继接通，把该串电芯并入充电组进行充电。如需降低成本，提高电池放电工作的可靠性，k5、k6处的开关可以按实际编排用金属随意替代一只开关元器件。电池芯与保护板可相对独立，也可将保护板依据电芯性能的实际简化后匹配为一体，两种组合方式的目的是方便智能补充复位蓄电池的维护、设备整体设计的整合，以及能有效利用其所在设备上的自然能源和衍生能源。终上所述，充电组与放电组中的电芯一对一的就近替换过程，就是智能补充复位电池的补充复位过程。智能补充复位蓄电池的智能补充复位的过程也就是在保护板通过对蓄电池中所有电芯串的充放电参数的不断采集报送，经处理器处理后去驱动功率开关元器件完成复位、补充工作，从而实现有效利用自然能源和衍生能源，使整只蓄电池可以边充边放，提高电池工作效率，延长电池的使用寿命。

本发明的有益效果是：采取并联且单独控制充电流充电的方式，确保了电池充电的质量，同时，科学地预设电芯串的充、放电节点，保持各电芯串的最佳充放电时间，保持蓄电池内部物质的活性，延长了电池的使用寿命，均有积极的作用。或将冲破新能源汽车开发的电池技术瓶颈，以及在一些科学探测领域，或将带来暂新的平台。