一种电能转移方法及一种电能总线的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电能转移技术领域。
【背景技术】
[0002]过度充电严重影响电池的循环寿命，甚至引发火灾事故，由于电池的不一致性的存在，传统串联充电技术在对电池组充电时，会导致部分电池处于过度充电状态。
[0003]过度放电严重影响电池的循环寿命，由于电池的不一致性的存在，串联电池组在放电终止时，各单体电池的放电深度不一致，其中部分电池会处于过度放电状态，另外部分电池中还有部分可用的剩余电量未使用，从而导致电池组中部分电池过早报废，而整组更换则导致另外部分尚处于可用状态的电池一同报废造成浪费。
[0004]以电池组的电能为动力的系统，越来越多地配备各种发电设备用来增加电池组的续航时间，如太阳能发电设备、制动能量回收设备、减震能量回收设备等，而在使用这些发电设备对电池组充电时，都要先将发电设备的输出电压转换至电池组的电压水平再对电池组进行充电，转换中会造成电能的损失。
[0005]以电池组的电能为动力的系统，其控制部分和部分负载采用低电压的的供电，需要额外的DC-DC转换器将电池组的高电压转换成控制系统需要的低电压，DC-DC转换器会造成额外的电能损失，并增加重量、体积与成本；在部分低成本的系统中如电动自行车，为了降低成本，省去了 DC-DC转换器，直接采用动力电池组的输出电压为喇叭、车灯等辅助电气设备供电，其中动力电池组的电压一般为36V、48V、60V甚至72V，远远超过了人体安全电压，而这些辅助电气设备有零散分布在车把及车身四周，增加了骑行者的触电风险。
[0006]专利号为ZL201520115163.4的中国专利公开了一种电量转移总线系统，该专利提出了电量转移总线的概念，但其中实现电量转移的电池都是自带控制单元的智能电池，对电池的体积、重量、成本均有较高要求，在推广应用中受到限制。
【发明内容】
[0007]本发明公开的一种电能转移方法及一种电能总线，将多个供电设备及受电设备分别通过统一控制的开关与电能总线连接，实现在供电设备与受电设备间进行可控的电能转移。
[0008]本发明公开的一种电能转移方法，用于供电设备向受电设备进行可控的电能转移，其特征在于，I个以上的供电设备分别通过开关与电能总线连接，I个以上的受电设备分别通过开关与电能总线连接，其中:
所述电能包括:直流电能和交流电能；
所述电能总线为2~5根相互绝缘的导线；通过电能总线转移直流电能时，电能总线使用2根导线，分别为直流电的正极和负极；通过电能总线转移单相交流电能时，电能总线使用2根或3根导线，2根线分别为火线L和零线N，3根线分别为火线L、零线N和地线GND ;通过电能总线转移三相交流电能时，电能总线使用4根或5根导线，4根线分别为A、B、C和N，5根线分别为A、B、C、N和GND ；
所述开关包括物理开关及电子开关，数量为2个以上，每个开关的通断受上级控制系统的控制，用于供电设备与电能总线在电气上的连接或断开，以及受电设备与电能总线在电气上的连接或断开，开关包括继电器、接触器、晶体管等物理开关和电子开关；
所述供电设备的数量为I个以上，包括发电设备、可对外输出电能的蓄电设备及可对外输出电能的电能中转设备；其中发电设备包括化学能、机械能、热能、光能和风能等发电设备，蓄电设备包括电池和电容，电能中转设备包括AC-AC交流转换器或电源、AC-DC直流转换器或电源、DC-AC逆变器、DC-DC转换器等各种交直流电源及转换设备，充电器可视为上述一种电源类的电能中转设备；2个以上的供电设备可以串联或并联后接入电能总线；所述受电设备的数量为I个以上，包括电气负载、可接受外界电能的蓄电设备及可接受外界电能的电能中转设备；其中电气负载包括各种依靠电能运行的电子设备如灯、喇叭、控制器等，蓄电设备包括电池和电容，电能中转设备包括AC-AC交流转换器或电源、AC-DC直流转换器或电源、DC-AC逆变器、DC-DC转换器等各种交直流电源及转换设备，充电器可视为上述一种电源类的电能中转设备；2个以上的受电设备可以串联或并联后接入电能总线；
在电能转移时，供电设备的电压可以低于、等于或高于受电设备的电压；
在蓄电设备间转移电能时，输出电能的蓄电设备的剩余电量可以低于、等于或高于接受电能的蓄电设备的剩余电量。
[0009]本发明公开的一种电能总线，包括电能总线及若干开关，用于供电设备向受电设备进行可控的电能转移，其特征在于，I个以上的供电设备分别通过开关与电能总线连接，I个以上的受电设备分别通过开关与电能总线连接，其中:
所述电能包括:直流电能和交流电能；
所述电能总线为2~5根相互绝缘的导线；通过电能总线转移直流电能时，电能总线使用2根导线，分别为直流电的正极和负极；通过电能总线转移单相交流电能时，电能总线使用2根或3根导线，2根线分别为火线L和零线N，3根线分别为火线L、零线N和地线GND ;通过电能总线转移三相交流电能时，电能总线使用4根或5根导线，4根线分别为A、B、C和N，5根线分别为A、B、C、N和GND ；
所述开关包括物理开关及电子开关，数量为2个以上，每个开关的通断受上级控制系统的控制，用于供电设备与电能总线在电气上的连接或断开，以及受电设备与电能总线在电气上的连接或断开，开关包括继电器、接触器、晶体管等物理开关和电子开关；
所述供电设备的数量为I个以上，包括发电设备、可对外输出电能的蓄电设备及可对外输出电能的电能中转设备；其中发电设备包括化学能、机械能、热能、光能和风能等发电设备，蓄电设备包括电池和电容，电能中转设备包括AC-AC交流转换器或电源、AC-DC直流转换器或电源、DC-AC逆变器、DC-DC转换器等各种交直流电源及转换设备，充电器可视为上述一种电源类的电能中转设备；2个以上的供电设备可以串联或并联后接入电能总线；所述受电设备的数量为I个以上，包括电气负载、可接受外界电能的蓄电设备及可接受外界电能的电能中转设备；其中电气负载包括各种依靠电能运行的电子设备如灯、喇叭、控制器等，蓄电设备包括电池和电容，电能中转设备包括AC-AC交流转换器或电源、AC-DC直流转换器或电源、DC-AC逆变器、DC-DC转换器等各种交直流电源及转换设备，充电器可视为上述一种电源类的电能中转设备；2个以上的受电设备可以串联或并联后接入电能总线；
在电能转移时，供电设备的电压可以低于、等于或高于受电设备的电压；
在蓄电设备间转移电能时，输出电能的蓄电设备的剩余电量可以低于、等于或高于接受电能的蓄电设备的剩余电量。
[0010]电能总线的基本原理如图1所示:供电设备I通过开关102与电能总线101连接，供电设备2通过开关103与电能总线101连接，受电设备I通过开关104与电能总线101连接，受电设备2通过开关105与电能总线101连接，受电设备3通过开关106与电能总线101连接，开关102~106的通断受上级控制系统的控制；开关102和105处于接通状态，其余开关处于断开状态，供电设备I与受电设备2接入电能总线101，此时电能转移路径为:供电设备I通过开关102、电能总线101、开关105向受电设备2提供电能。
[0011]2组以上的电能总线可以级联使用，中间通过I个以上的电能中转设备连接；2组电能总线级联的示意框图如图2所示，电能总线201和202为级联关系，发电设备I通过开关203与第一组电能总线201连接，发电设备2通过开关204与第一组电能总线201连接，电能中转设备I的输入端通过开关205与第一组电能总线201连接，电能中转设备2的输入端通过开关206与第一组电能总线201连接，电气负载I通过开关207与第一组电能总线201连接，电能中转设备I的输出端通过开关208与第二组电能总线202连接，电能中转设备2的输出端通过开关209与第二组电能总线202连接，蓄电设备I通过开关210与第二组电能总线202连接，蓄电设备2通过开关211与第二组电能总线202连接，电气负载2通过开关212与第二组电能总线202连接，开关203~212的通断受上级控制系统的控制；开关203、205、208、211处于接通状态，其他开关处于断开状态；发电设备I和电能中转设备I接入电能总线201，电能中转设备I和蓄电设备2接入电能总线202，此时电能转移路径为:发电设备I通过开关203、电能总线201、开关205、电能中转设备1、开关208、电能总线202、开关211向蓄电设备2供电。
[0012]2组以上的电能总线可以并联使用，以提高电能转移的效率；2组电能总线并联的示意框图如图3所示，电能总线301和302为并联关系，供电设备I分别通过开关303和304与电能总线301和302连接，供电设备2通过开关305与电能总线301连接，供电设备3通过开关306与电能总线302连接，受电设备I分别通过开关307和308与电能总线301和302连接，受电设备2分别通过开关309和310与电能总线301和302连接，受电设备3通过开关311与电能总线301连接，受电设备4通过开关312与电能总线302连接；开关303-312的通断受上级控制系统的控制；开关303、306、307、311和312处于接通状态，其他开关处于断开状态；供电设备1、受电设备I和受电设备3接入电能总线301，供电设备3和受电设备4接入电能总线302，此时电能转移路径为:供电设备I通过开关303、电能总线301、开关307和开关311为受电设备I和受电设备3供电，供电设备3通过开关306、电能总线302和开关312为受电设备312供电。
[0013]进一步地，可以使用3组电能总线(每组电能总线为2根导线)并联传输三相交流电能，其中第一组电能总线的2根导线为A和N，第二组电能总线的2根导线为B和N，第三组电能总线的2根导线为C和N。
[0014]进一步地，同一时刻接入同一组电能总线的供电设备与受电设备的电气规格(如交流/直流电，电压、电流、频率、功率等)相匹配。
[0015]进一步地，电能总线的导线规格与所转移的电能的电压、电流相匹配。
[0016]进一步地，所述蓄电设备包括电池组、电池组中的某个单体电池或电池组中I个以上连续串联的单体电池；蓄电设备包括电容组、电容组中某个单体电容或电容组中I个以上连续串联的单体电容。
[0017]进一步地，蓄电设备处于充电、待机或放电状态时，均可参与电能转移。
[0018]进一步地，发电设备、蓄电设备、电气负载、电能中转设备之间通过电能总线进