專利名稱：一種電動車的太陽能主動均衡蓄電池裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種蓄電池裝置，特別是一種電動車的太陽能主動均衡蓄電池裝置。
背景技術：
電動車是代表未來方向的新型交通工具，制約電動車推廣的瓶頸是蓄電池的高成 本和低壽命。高端電動車采用鋰電池，低端電動車采用鉛酸蓄電池。低端電動車采用的鉛酸蓄電池一般都是將多個蓄電池串聯(lián)成組后使用，即使成組 前經(jīng)過篩選蓄電池的一致性較好，經(jīng)過一段時間的使用后也會出現(xiàn)差異。傳統(tǒng)的蓄電池裝置均衡電壓的做法是提高充電電壓(即所謂的“過充電”)，充電 后期電流逐漸下降，當充電電流不再下降時完成均衡充電，轉為浮充，這種均衡方式被成為 “被動均衡”。這種均衡方式對單個蓄電池是比較有效的，但是對蓄電池組來說，所付出的代 價是電壓高的蓄電池會失水，能量損耗大，周期性的均衡對蓄電池造成損害，使蓄電池容量 下降，甚至造成蓄電池的熱失控。隨著電動車的不斷發(fā)展，車用蓄電池需要頻繁充放電，放電電流和放電深度較傳 統(tǒng)應用都有較大提高，蓄電池組不做均衡或采用傳統(tǒng)的均衡方法已經(jīng)不能滿足需要，蓄電 池的循環(huán)壽命與額定壽命會相差很大。近年來隨著太陽能電池技術的不斷發(fā)展、太陽能電池組件發(fā)電效率的不斷提高， 太陽能電池組件也越來越廣泛的應用于不同的領域，太陽能電動車就是很好的證明。將太陽能電池組件加裝在電動車的某個位置，在天氣晴好的情況下，為電動車提 供一部分的電能，是太陽能電動車的主要設計思路。但是，在實際應用中，太陽能電池組件的應用也面臨以下幾個問題第一，受到電 動車空間、位置的限制，太陽能電池組件的安裝容量不能太大，因此導致太陽能電池組件發(fā) 出的這部分的電能較少，對整個電動車所需要的能量來說，所占比例不大。第二，太陽能電 池組件發(fā)出的電能對蓄電池組的充電電流較小。如一般電動車的工作電壓多為36V 96V (3 8節(jié)12V鉛酸蓄電池)，而單個太陽能電池組件發(fā)出的電能的最佳工作電壓一般為 17V左右，在進行升壓變換后，對蓄電池組進行充電時，充電電流較小，充電效果并不理想。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有普通鉛酸蓄電池及太陽能電池組件應用在電動車上的時所存在的不足， 本發(fā)明提出一種電動車的太陽能主動均衡蓄電池裝置，該蓄電池裝置可避免傳統(tǒng)的由于蓄 電池不均衡造成的蓄電池失效，能量損耗大，單體蓄電池性能和壽命短等問題的發(fā)生。本發(fā)明采用如下技術方案該電動車的太陽能主動均衡蓄電池裝置包括由多塊 蓄電池串聯(lián)而成的蓄電池組，提供主動均衡電壓的太陽能電池組件，控制器，充電電路，分 別用于檢測蓄電池電壓和太陽能電池組件輸出電壓的第一、第二 A/D轉換模塊，第一、第二 單刀多擲模擬開關、雙刀雙擲模擬開關以及測量環(huán)境溫度的溫度傳感器，其中，多塊蓄電池 組串聯(lián)在一起為電動車提供工作所需電能，多塊蓄電池的正極分別和第一單刀多擲模擬開關的多個固定觸點連接，多塊蓄電池的負極分別和第二單刀多擲模擬開關的多個固定觸點 連接，第一、第二單刀多擲模擬開關的可動觸點分別雙刀雙擲模擬開關的可動觸點連接，雙 刀雙擲模擬開關的兩組固定觸點分別與第一 A/D轉換模塊以及充電電路連接，充電電路與 太陽能電池組件以及第二 A/D轉換模塊連接，太陽能電池組件與第二 A/D轉換模塊連接，溫 度傳感器的輸出端與控制器連接，用以將溫度信號傳遞給控制器，控制器與第一和第二 A/ D轉換模塊的輸出端連接以接收來自它們的電壓數(shù)據(jù)，控制器的控制信號輸出端與第一、第 二 A/D轉換模塊、充電電路、雙刀雙擲模擬開關以及兩個單刀多擲模擬開關連接?？刂破魍ㄟ^控制第一和第二單刀多擲模擬開關、雙刀雙擲模擬開關以及第一和第 二 A/D轉換模塊循環(huán)檢測蓄電池組中每塊蓄電池的電壓以及太陽能電池組件的輸出電壓， 判斷出電壓最低的單個蓄電池的位置，若太陽能電池組件的輸出電壓達到單塊蓄電池充電 所需電壓，則控制器將啟動充電電路對選中的、電壓最低的單個蓄電池充電，達到預定充電 時間后則循環(huán)上述過程，從而達到所有蓄電池的電壓基本相等，實現(xiàn)主動均衡，待蓄電池組 穩(wěn)定一段時間后，重復進行上述主動均衡操作。如出現(xiàn)兩塊電壓相等且電壓最低的蓄電池， 則隨機選擇某一塊蓄電池進行上述操作。蓄電池裝置還可以利用溫度傳感器測量蓄電池周圍的環(huán)境溫度，控制器則根據(jù)測 量結果適時控制充電電路對蓄電池做溫度補償。蓄電池以及太陽能電池組件的電壓檢測精度控制在20mv以內(nèi)，溫度傳感器的精 度控制在士 1°C以內(nèi)。采用上述技術方案的蓄電池裝置，可以擺脫由于蓄電池不均衡造成的蓄電池失 效；主動均衡的蓄電池組不再需要被動均衡的高壓過充電，可降低最高充電電壓，這樣可以 使蓄電池失水更少，延長蓄電池壽命，并且大大降低蓄電池熱失控的可能性，減少不必要的 能量損耗；當蓄電池組中某只蓄電池損壞后，只須將該只蓄電池更換，而不須整組更換，可 節(jié)約許多費用。該蓄電池裝置將使新舊蓄電池電壓保持一致，正常工作。且由于只針對單 個蓄電池進行主動均衡處理，太陽能電池組件無需升壓變化，減少不必要的能量損耗。由于 不再進行升壓變化，即使電池組件功率較小，充電電流也相對較大，對單個蓄電池進行均衡 充電所需時間也可以較短。只要太陽能電池組件發(fā)出的電能(主要是電壓要求)符合單塊 蓄電池的充電要求，即可開始充電，充分利用能源。
圖1本發(fā)明蓄電池裝置結構圖其中1-蓄電池，2-太陽能電池組件，3-控制器，4-第二 A/D轉換模塊，5_第一 A/ D轉換模塊，6-第一單刀多擲模擬開關，7-第二單刀多擲模擬開關，8-充電電路，9-雙刀雙 擲模擬開關，10-溫度傳感器。
具體實施例方式如圖1所示，多塊蓄電池1串聯(lián)在一起組成蓄電池組用以給電動車提供電能，提 供主動均衡電壓的太陽能電池組件2與充電電路8連接，多塊蓄電池的正極分別和第一單 刀多擲模擬開關6的多個固定觸點連接，多塊蓄電池的負極分別和第二單刀多擲模擬開關 7的多個固定觸點連接，第一、第二單刀多擲模擬開關6、7的可動觸點分別雙刀雙擲模擬開關9的可動觸點連接，第一、第二單刀多擲模擬開關6、7以及雙刀雙擲模擬開關9的控制信 號輸入端與控制器3連接，控制器3輸出控制信號控制模擬開關6、7和9的動作，使得雙刀 雙擲開關9的可動觸點和與第一 A/D轉換模塊5的輸入端連接的一組固定觸點連接，以循 環(huán)檢測每塊蓄電池1的輸出電壓，該電壓值經(jīng)第一 A/D轉換模塊5轉換為數(shù)字信號輸送至 控制器3，控制器3根據(jù)第一 A/D轉換模塊5的輸入判斷出電壓最低的單個蓄電池的位置， 太陽能電池組件2的輸出電壓經(jīng)第二 A/D轉換模塊4轉換為數(shù)字信號被輸送至控制器3， 控制器判斷太陽能電池組件2的輸出電壓是否滿足單塊蓄電池的充電要求，若滿足要求， 則控制器3使得雙刀雙擲模擬開關9的可動觸點和與充電電路8的電壓輸出端連接的一 組固定觸點連接，并控制第一第二單刀多擲模擬開關6、7以接通電壓最低的蓄電池進行充 電。達到預定充電時間后則循環(huán)上述過程，從而達到所有蓄電池的電壓基本相等，實現(xiàn)主動 均衡。待蓄電池組穩(wěn)定一段時間后，重復進行上述主動均衡過程。在均衡過程中如出現(xiàn)兩 塊電壓相等且電壓最低的蓄電池，則控制器3隨機選擇某一塊蓄電池1進行上述操作。同時，蓄電池裝置還利用溫度傳感器10測量蓄電池周圍的環(huán)境溫度，控制器3則 根據(jù)測量結果適時控制充電電路8對蓄電池做溫度補償。為了達到更好的主動均衡效果， 蓄電池以1及太陽能電池組件2的電壓檢測精度控制在20mv以內(nèi)，溫度傳感器的測量精度 控制在士 1°C以內(nèi)。以上對本發(fā)明的具體描述旨在說明具體實施方案的實現(xiàn)方式，不能理解為是對本 發(fā)明的限制。本領域普通技術人員在本發(fā)明的教導下，可以在詳述的實施方案的基礎上做 出各種變體，這些變體均應包含在本發(fā)明的構思之內(nèi)。
權利要求
1.一種電動車的太陽能主動均衡蓄電池裝置，包括由多塊蓄電池(1)串聯(lián)而成的蓄 電池組，提供主動均衡電壓的太陽能電池組件0)，控制器(3)，充電電路(8)，分別用于采 集并轉換蓄電池和太陽能電池組件輸出電壓的第一和第二 A/D轉換模塊(5、4)，第一和第 二單刀多擲模擬開關(6、7)、雙刀雙擲模擬開關(9)以及測量環(huán)境溫度的溫度傳感器(10)， 其中，所述多塊蓄電池(1)的正極分別和所述第一單刀多擲模擬開關(6)的多個固定觸點 連接，所述多塊蓄電池(1)的負極分別和所述第二單刀多擲模擬開關(7)的多個固定觸點 連接，所述第一、第二單刀多擲模擬開關(6、7)的可動觸點分別與所述雙刀雙擲模擬開關 (9)的可動觸點連接，所述雙刀雙擲模擬開關(9)的兩組固定觸點分別與所述第一 A/D轉 換模塊(5)以及所述充電電路(8)的輸出端連接，所述充電電路(8)與所述太陽能電池組 件O)以及所述第二 A/D轉換模塊(4)連接，所述太陽能電池組件( 與所述第二 A/D轉 換模塊(4)連接，所述溫度傳感器(10)的輸出端與所述控制器C3)連接，用以將溫度信號 傳遞給所述控制器(3)，所述控制器(3)與所述第一和第二 A/D轉換模塊(5、4)的輸出端 連接以接收來自它們的電壓數(shù)據(jù)，所述控制器⑶的控制信號輸出端與所述第一、第二 A/D 轉換模塊(5、4)、所述充電電路(8)、所述雙刀雙擲模擬開關(9)以及所述兩個單刀多擲模 擬開關(6、7)連接，所述控制器C3)通過控制所述第一和第二單刀多擲模擬開關(6、7)、所 述雙刀雙擲模擬開關(9)以及所述第一和第二 A/D轉換模塊(5、4)循環(huán)檢測蓄電池組中每 塊蓄電池⑴的電壓以及所述太陽能電池組件⑵的輸出電壓，判斷出電壓最低的單個蓄 電池的位置，若太陽能電池組件(2)的輸出電壓達到充電所需電壓，則所述控制器(3)將啟 動充電電路(8)對選中的電壓最低的單個蓄電池充電，達到預定充電時間后則循環(huán)上述過 程，從而達到所有蓄電池的電壓基本相等，實現(xiàn)蓄電池組的主動均衡，待蓄電池組穩(wěn)定一段 時間后，重復進行上述主動均衡操作。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于還利用所述溫度傳感器(10)測量環(huán)境溫 度，所述控制器⑶則根據(jù)測量結果適時控制充電電路⑶為蓄電池做溫度補償。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的裝置，其特征在于對于蓄電池(1)以及太陽能電池組 件O)的電壓檢測精度控制在20mv以內(nèi)，溫度傳感器的精度控制在士 1°C以內(nèi)。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的裝置，其特征在于若檢測到多于1個的蓄電池電壓相 同且電壓值最低，則所述控制器(3)隨機選擇一塊蓄電池進行充電。
5.一種電動車，其特征在于包括有權利要求1-4中任一項所述的電動車的太陽能主動 均衡蓄電池裝置。
全文摘要
一種電動車的太陽能主動均衡蓄電池裝置，該裝置包括蓄電池組、太陽能電池組件、控制器、充電電路以及多個模擬開關，控制器通過控制模擬開關循環(huán)檢測每塊蓄電池電壓，并控制充電電路對電壓最低的蓄電池進行充電，以實現(xiàn)蓄電池組的主動均衡，既延長了蓄電池的使用壽命又節(jié)約了能源。
文檔編號H02J7/00GK102088200SQ201110023288
公開日2011年6月8日 申請日期2011年1月20日 優(yōu)先權日2011年1月20日
發(fā)明者李玉芝 申請人:濰坊廣生新能源有限公司