全时平衡电力系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统，特别是指一种全时平衡电力系统。
【背景技术】
[0002]随着负载设备演进，规格差异越来越大，当负载需要扩增时，原本的电源能力可能不足，或随着可靠度的要求越来越高，将电源系统设计成模块化，具有并联且冗余的需求也是必然的趋势。
[0003]为了提供使用的方便性以及供电的容量，许多电力系统都使用充电电池作为电力的来源；其中，以锂聚合物为主要原料的充电锂电池又是目前充电电池中，具有高容量密度的成熟产品，充电电池的充电过程，是在其所安装的电力系统中经由电源供应器或交流电适配器提供电源以对充电电池充电。
[0004]然而，现有电力系统所使用的电池组在容量上未进行精确地匹配，该电池组亦会遭受不平衡情况。由于电池组之间的制造变化，此种电池组不平衡情况可存在于新电池中，又，当电池组容量随时间以不同速率衰退时，不平衡电池组或其中一不良之电池便会降低电池组的整体容量，这意谓着具有较低电荷状态的电池组永远不能完整地充电。
[0005]另，现有的电力系统中大致采用下列几种方式来对充/放电过程中的每一个电池进行平衡处理:
[0006]其一，切换电感的串联平衡电路。在充电电池中设置多个电感，每一个电感皆与其中一电池单元并联。在充电电池充电过程中，透过开关将具有较高电压的电池单元能量储存在电感，再透过开关将储有能量的电感能量释放给邻近的下一个电池单元，以达到电池单元串联平衡的目的。由于电路中的电荷只能传送至邻近的电池单元，若电池单元数目越多，这种解决方案显得效率相当低。
[0007]其二，切换电容的串联平衡电路，在充电电池中设置多个电容，每一个电容均透过双向开关和邻近的电池单元并联。藉由开关快速导通与断开的过程，达到电池单元平衡，由于电荷只能传送至邻近的电池单元，若电池单元数目越多，亦即当欲将能量由前端的电池单元，中间经过多个电池单元后再释放给后端的电池单元时，必须经过多个电容的储能/释能，这种过长的储能/释能路径严重影响电池平衡的效率。
[0008]本案发明人在观察到上述缺失后，认为现有的电力系统仍有进一步改良之必要，而遂有本发明之产生。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于提供一种全时平衡电力系统，其可延长充电电池组或单一充电电池的使用寿命，从而具有平衡保护充电电池组或单一充电电池的功效，以及较好的电源可扩充性及安全性。
[0010]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0011]一种全时平衡电力系统，其包含有:
[0012]—隔离变压模块，其电连接一电源；
[0013]至少两个电力平衡模块，其分别电连接至所述隔离变压模块；
[0014]至少两个充电电池，其分别对应电连接至各所述电力平衡模块；
[0015]以及一微处理器，其电连接至各所述充电电池、各所述电力平衡模块及所述隔离变压模块，所述微处理器与所述隔离变压模块间连接有一切换开关；且所述微处理器对各所述充电电池的电量以动态的方式定义有一默认值；
[0016]各电力平衡模块分别侦测相应的各充电电池的电量并将其反馈至微处理器，经过微处理器的判断给出各充电电池的电量当下的默认值，同时微处理器使切换开关呈开路设置，且微处理器驱动控制各电力平衡模块，使所有充电电池共同提出部分电能，同时将共同提出的电能对电量低于此默认值的充电电池充电，而后并持续进行共同提出电能及对电量低于此默认值的充电电池充电，直至各充电电池的电量呈平衡状态。
[0017]较佳地，还包含有至少一输入侦测模块，该输入侦测模块分别电连接该电源及该微处理器。
[0018]较佳地，各所述电力平衡模块均包含有一电压电流控制单元及一电池监控单元，所述电压电流控制单元与所述电池监控单元电连接，所述电池监控单元电连接相应的所述充电电池。
[0019]较佳地，所述电压电流控制单元由至少一二极管及至少一电容所组成。
[0020]较佳地，所述电池监控单元与所述电压电流控制单元间设有一控制开关。
[0021]较佳地，所述微处理器与所述隔离变压模块间设有至少一充电开关，所述充电开关用以控制所述隔离变压模块与各所述电力平衡模块间电力传输的切换。
[0022]较佳地，还包含有一传输模块，所述传输模块电连接至所述微处理器。
[0023]较佳地，还包含有一电力输出模块，所述电力输出模块分别电连接所述微处理器及各所述电力平衡模块，且所述电力输出模块具有一正极连接端和一负极连接端。
[0024]较佳地，所述微处理器与所述隔离变压模块间连接有一 PffM控制模块。
[0025]采用上述方案后，本发明的全时平衡电力系统，各电力平衡模块分别侦测相应的各充电电池的电量并将其反馈至微处理器，经过微处理器的判断给出各充电电池的电量当下的默认值，同时微处理器使切换开关呈开路设置，且微处理器驱动控制各电力平衡模块，使所有充电电池共同提出部分电能，同时将共同提出的电能对电量低于此默认值的充电电池充电，而后并持续进行共同提出电能及对电量低于此默认值的充电电池充电，直至各充电电池的电量呈平衡状态。
[0026]当微处理器判断某充电电池的电量低于此默认值时，且输入侦测模块侦测到电源的存在，微处理器即控制切换开关呈闭路设置，令电源对相应的充电电池分别单独充电，以及分别单独控制。
[0027]藉此，使本发明利用全时电力平衡的电力系统设置，可使各充电电池的电量全时于默认值，藉以达到延长充电电池组或单一充电电池的使用寿命，以及平衡保护充电电池组或单一充电电池的效用，同时更具有较佳的电源可扩充性及安全性，以及更重要的是本发明具有全时电力平衡的重要作用，所述作用意指本发明的电力系统可透过电源对其中之一充电电池或各充电电池进行充电，或者电力系统内部各充电电池彼此间的充放电，以达全时持续地进行对各充电电池电力平衡的目的，又，本发明更能设置于汽车的电力系统、电动车的电力系统或储能电力系统，而具备有较佳的通用适用性。
【附图说明】
[0028]图1为本发明的第一实施例的系统方框图。
[0029]图2为本发明的第一实施例的系统电路示意图。
[0030]图3为本发明的第二实施例的方框示意图。
[0031]各图中:
[0032]100、100A、100B电力系统
[0033]10隔呙变压模块 11充电开关
[0034]12电源
[0035]20电力平衡模块 21电压电流控制单元
[0036]211 二极管212电容
[0037]22电池监控单元 23控制开关
[0038]30充电电池
[0039]40微处理器41切换开关
[0040]50输入侦测模块
[0041]60传输模块
[0042]70电力输出模块 71正极连接端
[0043]72负极连接端73连接开关
[0044]74传感器
[0045]80PffM控制模块 81控制开关
【具体实施方式】
[0046]如图1及图2所示，揭露了本发明的全时平衡电力系统100，该电力系统100包含有:
[0047]—隔离变压模块10，其电连接一电源12，该电源12选自一交流电或一直流电，于本实施例中，该电源12为交流电。
[0048]至少二电力平衡模块20，其电连接至该隔离变压模块10，且各电力平衡模块20均包含有一电压电流控制单元21及一电池监控单元22，该电压电流控制单元21电连接该电池监控单元22，又，于本实施例中，该电压电流控制单元21由至少一二极管211及至少一电容212所组成，且该电压电流控制单元21与该电池监控单元22间设有一控制开关23，如图2所示，该控制开关23可设于该电压电流控制单元21的正极端或负极端其中之一，该控制开关23供进行开路或闭路有控制，本实施例该控制开关23以设置于正极端为例。
[0049]至少二充电电池30，其分别电连接至各电力平衡模块20的电池监控单元22，于本实施例中，各充电电池30可为铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池等蓄电池，本实施例以锂离子电池为例，但不限制本发明之实施，仅为本发明一较佳实施例。
[0050]一微处理器40，其电连接至各充电电池30、各电力平衡模块20及该隔离变压模块10，且该微处理器40与该隔离变压模块10间设有一切换开关41，又，该微处理器40与该隔尚变压模块10间设有至少一充电开关11，该充电开关11用以控制切换该隔尚变压模块10的开路与否，另，于本实施例中，该微处理器40与该隔离变压模块10间设有一 PffM控制模块80，该PffM控制模块80主要用以调节脉冲宽度，以达减少功率消耗，且该PWM控制模块80与该微处理器40间设有一控制开关81，以供该微处理器40控制该PffM控制模块80开启或关闭。且微处理器40对各充电电池30的电量以动态的方式定义有一默认值，该默认值为某一时刻各充电电池30电量的平均值。
[0051]至少一输入侦测模块50，该输入侦测模块50分别电连接该电源12及该微处理器40，该输入侦测模块50用以侦测电源12是否接入，且该输入侦测模块50将侦测到的电源信息反馈至该微处理器40。
[0052]一电力输出模块70，该电力输出模块70分别电连接该微处理器40及该等电力平衡模块20，且该电力输出模块70具有一正极连接端71及一负极连接端72，又，该负极连接端72与该微处理器40间设有一连接开关73，以供该微处理器40控制该电力输出模块70的导通与否，该微处理器40与该连接开关73间设有一传感器74。
[0053]—传输模块60，该传输模块60电连接至该微处理器40，该传输模块60用以对外部的控制装置讯号传输链接，而该控制装置能得知该电力系统100电力转换及供应的状态，于本实施例中，该微处