专利名称：一种电池/电容组的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电池/电容单体装配成电池/电容组的串联和并联结构，特别是指一种均流性能较高的电池/电容组结构。
背景技术：
目前电池组中电池的并联方法都是通过电池单体的直接并联，这种连接形式存在着以下几个问题(I)由于电池单体的内阻及容量的差异，导致电池在充放电的过程中存在严重的 不均压不均流现象；(2)由于电池个体的差异而造成的并联不均流问题导致某一个电池一直工作在过载状态，从而加速了电池单体寿命的衰减；(3)如果一个电池短路，整个并联的模组将全部失效。电容组通常也是将若干电容单体进行并联，因此同样存在着上述问题。基于此，本设计人对现有电池组及电容组中电池/电容单体的并联形式进行改进，本案由此产生。
实用新型内容本实用新型的目的，在于提供一种电池/电容组，其可规避单体由于容量或内部等效阻抗上的差异而造成的在充电或放电过程中的电流不均衡问题，规避当多个单体并联时由于某个单体失效而造成的整个电池/电容组失效，同时可以通过对串联开关的控制抑制在充电和放电过程中的冲击电流过大的问题，从而提高电池/电容组的寿命。为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是一种电池/电容组，所述电池/电容组由至少一个单体相互并联而成，还包括控制器、开关和电流采样器，其中，开关的数量不少于单体的数量，所述开关的功率端子与单体串联，而开关的控制极连接控制器，通过控制极进行开关及开通占空比的控制；电流采样器的数量与单体的数量相同，并与单体一一对应进行串联，且电流采样器的信号端子与控制器连接，根据电流控制开关的动作。上述单体是电池单体、电容单体或电池单体与电容单体混合连接的混合模组。上述电池单体是单个电池、相互串联或并联的至少两个电池或混合连接的电池包。上述电容单体是单个电容、相互串联或并联的至少两个电容或混合连接的电容包。上述开关是机械开关或电子开关。通过对串联开关的控制抑制电池/电容在充电和放电过程中的冲击电流过大的问题。上述开关可以工作在直接导通状态，也可以工作在由电池包或电池单体的控制系统进行控制的闭环调整占空比状态。由多个电池单体并联后的电池包可以通过串联功率开关后进行更大规模的电池包的并联及串联进行组包。外部控制系统可以根据电池单体的差异及采样信号的分析进行优化处理，对不同的单体采用不同驱动及控制策略以达到最佳的充放电状态延长电池或电容寿命。串联在单体中的开关可以工作在如下三种工作状态开关状态、闭环调节特定占空比状态和线性调节状态。采用上述方案后，本实用新型彻底改变了传统对电池或者电容并联时对单体一致性的依赖，从根本上解决了因电池一致性差造成不均流直接并联电池损坏的顽疾，从而让每一节电池都能把其最大能力存储和释放出来，从而提高了电池或电容系统的利用效率。此外，如果某一个电池损害，开关自动将其从系统中剥离，从而极大提高电池组的可靠性，同时通过对串联开关的控制可以较大地降低电池再充电和放电过程中浪涌电流对电池和电容的冲击，提高系统的可靠性。通过对电池内部的开关可以有效地控制不同电池或者电容的等效阻抗，电池可以很方便地将若干个电池并联在一起并实行单体电池或者电容的均流，从而极大地降低对电池的一致性的依赖，提升系统的可靠性。
图I是本实用新型第一实施例的示意图；图2是本实用新型第二实施例的示意图；图3是本实用新型第三实施例的示意图；图4是本实用新型第四实施例的示意图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细说明。本实用新型提供一种电池/电容组，所述电池/电容组由至少一个单体相互并联而成，其中，所述单体可以是电池单体，该电池单体可以是单个电池，也可以是由至少两个电池串联或并联而成，甚至是由多个电池通过串联和并联混合连接而成的电池包；单体可以是电容单体，所述单体电容可以是单个电容，也可以是由至少两个电容串联或并联而成，或是由多个电容通过串联和并联混合连接而成的电容包；所述单体还可以是由前述电池单体和电容单体通过串联和并联混合连接而成的混合模组。本实用新型的改进点在于所述电池/电容组还包括控制器、开关和电流采样器，所述开关的数量不少于电池/电容组中单体的数量，所述开关可以是机械开关，也可以是电子开关，如MOSFET、JEFET、三极管、IGBT或可控硅等半导体功率元件，前述开关与单体串联，每一个单体可串联一个或多个开关；每个开关的控制极分别连接控制器，通过其控制极进行开关及开通占空比的控制；而电流采样器的数量与电池/电容组中单体的数量相同，与单体一一对应进行串联，其中，电流采样器的信号通过信号端子与控制器连接。配合图I所示，是本实用新型的第一实施例，其是以单个电池构成的单体的结构图，其中El为电池，电池El的正极与电池组的引线端子BAR+相连，负极与开关SI的一个功率端子相连，开关SI的控制端子与PWMl相连；电流采样器CSl的输入端与开关SI的另一个功率端子相连，输出端子与电池组的引线端子BAR-相连，所述电流采样器CSl的信号端子与CSl控制端子相连。外部的控制器通过控制PWMl的驱动脉冲来控制电池单体两端的电压，从而达到精确控制电池组两端电压一致性的目的。同时，外部的控制器通过采样CSl的电压来监控流过电池El的电流，一旦流过电池El的电流过高，控制器将通过调整PWMl的驱动占空比来达到调节电池El电流的目的，从而实现对电池El充电和放电电流的控制。参照图2，为本实用新型的第二实施例，其是以多个电池单体相互并联构成电池组的结构图，其中E2、E3、E4为电池，电池E2、E3、E4的正极分别与电池组的引线端子BAR+相连，负极分别与开关S2、S3、S4的一个功率端子相连，开关S2、S3、S4的控制端子分别与PWM2、PWM3、PWM4相连；电流采样器CS2、CS3、CS4的输入端分别与开关S2、S3、S4的另一个功率端子相连，输出端子则与电池组的引线端子BAR-相连，电流采样器CS2、CS3、CS4的信 号端子分别与控制器Ul的相应控制端子相连。Ul为由DSP、MCU、CPU等控制芯片组成的电池组中心控制器。外部的控制器Ul通过控制PWM输出通道的驱动脉冲来分别控制每个单体两端的电压，从而达到精确控制电池组两端电压一致性的目的。同时，外部的控制器Ul通过采样电流采样器的电流信号来监控流过每个电池的电流，一旦流过每个电池的电流过高，控制器将通过调整PWM的驱动占空比来达到调节每个电池电流的目的，从而实现对每个电池的充电和放电电流的控制。参照图3，为本实用新型的第三实施例，其是以多个电容单体相互并联构成电容组的结构图，其中C2、C3、C4为电容，电容C2、C3、C4的正极与电容组的引线端子BAR+相连，负极分别与开关S2、S3、S4的一个功率端子相连，开关S2、S3、S4的控制端子分别与PWM2、PWM3、PWM4相连；电流采样器CS2、CS3、CS4的输入端分别与开关S2、S3、S4的另一个功率端子相连，输出端子与电容组的引线端子BAR-相连，电流采样器CS2、CS3、CS4的信号端子分别与控制器Ul的相应控制端子相连。Ul为由DSP、MCU、CPU等控制芯片组成的电容组中心控制器。外部的控制器Ul通过控制PWM输出通道的驱动脉冲来分别控制每个单体两端的电压，从而达到精确控制电容组两端电压一致性的目的。同时，外部的控制器Ul通过采样电流采样器的电流信号来监控流过每个电容的电流，一旦流过每个电容的电流过高，控制器Ul将通过调整PWM的驱动占空比来达到调节每个电容器电流的目的，从而实现对每个电容的充电和放电电流的控制。参照图4，为本实用新型的第四实施例，其是以多个电池单体相互并联构成电池组的结构图，其中E2、E3、E4为电池，电池E2、E3、E4的正极分别与电池组的引线端子BAR+相连，负极分别与MOSFET S2、S3、S4的漏极相连，而M0SFETS2、S3、S4的栅极分别与PWM2、PWM3、PWM4相连，进而与控制器的控制端子连接；电流采样器CS2、CS3、CS4的输入端分别与MOSFET S2、S3、S4的源极相连，输出端子则与电池组的引线端子BAR-相连，电流采样器CS2、CS3、CS4的信号端子分别与控制器Ul的相应控制端子相连。Ul为由DSP、MCU、CPU等控制芯片组成的电池组中心控制器。需要说明的是，本实用新型一种电池/电容组，其中的开关既可以工作在直接导通状态，也可以工作在由控制器进行控制的闭环调整占空比状态；控制器可以根据电流采样器的反馈信号，通过与单体串联的开关进行占空比的调节，从而实现特定的输出电压或等效内阻；控制器可以根据单体的差异及采样信号的分析进行优化处理，对不同的单体采用不同驱动及控制策略，以达到最佳的充放电状态，从而延长电池或电容寿命；另外，基于本实用新型的技术思想，由多个电池单体并联后的电池组，可以通过串联开关后进行更大规模的并联及串联，从而构成更大的电池包。以上仅为本实用新型例示，不能以此限定其保护范围，亦即凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。·
权利要求1.一种电池/电容组，所述电池/电容组由至少一个单体相互并联而成；其特征在于还包括控制器、开关和电流采样器，其中，开关的数量不少于单体的数量，所述开关的功率端子与单体串联，而开关的控制极连接控制器，通过控制极进行开关及开通占空比的控制；电流采样器的数量与单体的数量相同，并与单体一一对应进行串联，且电流采样器的信号端子与控制器连接，根据电流控制开关的动作。
2.如权利要求I所述的一种电池/电容组，其特征在于所述单体是电池单体、电容单体或电池单体与电容单体混合连接的混合模组。
3.如权利要求2所述的一种电池/电容组，其特征在于所述电池单体是单个电池、相互串联或并联的至少两个电池或混合连接的电池包。
4.如权利要求2所述的一种电池/电容组，其特征在于所述电容单体是单个电容、相互串联或并联的至少两个电容或混合连接的电容包。
5.如权利要求I所述的一种电池/电容组，其特征在于所述开关是机械开关或电子 开关。
6.如权利要求I所述的一种电池/电容组，其特征在于所述开关工作在直接导通状态，或工作在由电池包或电池单体的控制系统进行控制的闭环调整占空比状态。
7.如权利要求I所述的一种电池/电容组，其特征在于由多个电池单体并联后的电池包通过串联功率开关后进行更大规模的电池包的并联及串联进行组包。
8.如权利要求I所述的一种电池/电容组，其特征在于串联在单体中的开关工作在如下三种工作状态开关状态、闭环调节特定占空比状态和线性调节状态。
专利摘要本实用新型公开一种电池/电容组，所述电池/电容组由至少一个单体相互并联而成，还包括控制器、开关和电流采样器，开关的数量不少于单体的数量，所述开关的功率端子与单体串联，而开关的控制极连接控制器，通过控制极进行开关及开通占空比的控制；电流采样器的数量与单体的数量相同，并与单体一一对应进行串联，且电流采样器的信号端子与控制器连接，根据电流控制开关的动作。此结构可规避单体由于容量或内部等效阻抗上的差异而造成的在充电或放电过程中的电流不均衡问题，规避当多个单体并联时由于某个单体失效而造成的整个电池/电容组失效，同时可以抑制在充电和放电过程中的冲击电流过大的问题，从而提高电池/电容组的寿命。
文档编号H01M2/20GK202487685SQ201220007319
公开日2012年10月10日 申请日期2012年1月9日 优先权日2012年1月9日
发明者张从峰 申请人:张从峰