專利名稱：一種電池組的并聯(lián)充電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電池組的并聯(lián)充電裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)前大多數(shù)電池(如鉛酸電池/各類鋰電池等)的充電方式，如圖I所示，至少經(jīng)過一個(gè)恒流和一個(gè)恒壓階段，一般以在恒定電壓(Vc)下當(dāng)充電電流減小至截止電流(Ic)為充電截止；這種充電方式也稱為TAPER型充電方式。截止電流(Ic) 一般取為O. I倍的恒
流值?，F(xiàn)有對(duì)電池組的充電可分為串聯(lián)充電和并聯(lián)充電，并聯(lián)充電最常見的為單線制并聯(lián)充電。常見的單線制并聯(lián)充電如圖2所示，所有并充模塊同時(shí)工作，每個(gè)并充模塊的充電模式為TAPER型，且可獨(dú)立進(jìn)行充電控制。傳統(tǒng)的單線制并聯(lián)充電方法會(huì)出現(xiàn)充電結(jié)束時(shí)，各電池端電壓不一致的情況，無法消除連接線壓降對(duì)各電池影響的不一致性。此方法不但沒有體現(xiàn)并充方式對(duì)均衡電池、提高電池壽命的優(yōu)點(diǎn)，反而加劇了電池的不一致性和離散度，縮短了電池組壽命。傳統(tǒng)單線制并聯(lián)充電方法在充電結(jié)束時(shí)各電池端電壓，至少有如下幾種可能假設(shè)所有并充模塊的參數(shù)性能一致，其充電停止的截止電流為Ic、恒壓為Vc ;各連接線(L0 Ln)參數(shù)性能一致，其總的內(nèi)阻(線內(nèi)阻+連接內(nèi)阻)均為r。I.電池組首、尾電池，如圖2中VBl和VBn，其充電結(jié)束時(shí)其電池端電壓有可能=Vc - IcXr (此時(shí)相鄰電池充電未結(jié)束)，也可能=Vc — 2IcXr (此時(shí)相鄰電池充電已結(jié)束)。2.電池組中其它電池，如圖2中VB2和VB3，其充電結(jié)束時(shí)其電池端電壓都有三種可能如此時(shí)相鄰電池中，有一個(gè)充電未結(jié)束，一個(gè)
已結(jié)束，其=Vc - IcXr ;如此時(shí)相鄰電池充電都已結(jié)束，其=Vc - 2IcXr ;如此時(shí)相鄰電池充電都未結(jié)束，其=Vc。因各電池性能及并充模塊等必然存在差異，必導(dǎo)致電池組中各電池完成充電的順序必然有先后，故各電池在充電截止時(shí)必然出現(xiàn)不同的端電壓；而且系統(tǒng)無法對(duì)這種隨機(jī)出現(xiàn)的不同電池的不同端電壓進(jìn)行補(bǔ)償。另外，現(xiàn)有的并聯(lián)充電方式中一個(gè)單體電池必須配一個(gè)并充模塊，成本較高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于傳統(tǒng)單線制并聯(lián)充電方法因各電池充電結(jié)束順序的不同而出現(xiàn)的電池端電壓不一致的問題，而提供了一種可有效的減輕電池極化，加快電池充電速度，降低電池充電溫升，提高電池使用壽命的電池組的并聯(lián)充電裝置。一種電池組的并聯(lián)充電裝置，所述電池組由NI個(gè)單體電池串聯(lián)而成，所述的并聯(lián)充電裝置包括N2個(gè)并充模塊、轉(zhuǎn)換開關(guān)組和時(shí)序控制器，NU N2均為大于零的整數(shù)；當(dāng)NI為偶數(shù)時(shí)，N2 = N1/2，按單體電池的排列順序，每?jī)蓚€(gè)相鄰的單體電池為一個(gè)電池集合，每個(gè)電池集合通過轉(zhuǎn)換開關(guān)組連接同一并充模塊；當(dāng)NI為奇數(shù)時(shí)，N2 =(N1+1)/2，按單體電池的排列順序，每?jī)蓚€(gè)相鄰的單體電池為一個(gè)電池集合，多余的一個(gè)單體電池為一個(gè)獨(dú)立的電池集合，每個(gè)電池集合通過轉(zhuǎn)換開關(guān)組連接同一并充模塊；所述的轉(zhuǎn)換開關(guān)組均連接時(shí)序控制器。本實(shí)用新型所述的單體電池可為單節(jié)電池，亦可為由若干節(jié)電池串并組成的電池模塊；此電池可為鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰電池等二次電池，亦可為電容或超級(jí)電
容等儲(chǔ)能器件。本實(shí)用新型所述的并充模塊可為恒流源和/或恒壓源。假設(shè)所有并充模塊的參數(shù)性能一致，其充電停止的截止電流為Ic、恒壓為Vc ;各連接線(L0 Ln)參數(shù)性能一致，其總的內(nèi)阻(線內(nèi)阻+連接內(nèi)阻)均為r，采用本實(shí)用新型的并聯(lián)充電裝置，所有電池在結(jié)束充電時(shí)的端電壓VB = Vc — 2IcXr。優(yōu)選地，所述的轉(zhuǎn)換開關(guān)組為每個(gè)電池集合中在任何時(shí)刻只接通其中一個(gè)單體電池與并充模塊而進(jìn)行充電的轉(zhuǎn)換開關(guān)。優(yōu)選地，所述的轉(zhuǎn)換開關(guān)組為電子開關(guān)。優(yōu)選地，所述的轉(zhuǎn)換開關(guān)組為機(jī)械觸點(diǎn)開關(guān)。本實(shí)用新型的有益效果在于I、采用時(shí)序控制器及轉(zhuǎn)換開關(guān)組控制相鄰電池交替脈沖充電，解決了傳統(tǒng)單線制并聯(lián)充電方法因各電池充電結(jié)束順序的不同而出現(xiàn)的電池端電壓不一致的問題，可有效的減輕電池極化，加快電池充電速度，降低電池充電溫升，提高電池使用壽命；2、通過開關(guān)組進(jìn)行切換，使得一個(gè)并充模塊在不同的時(shí)域可對(duì)兩個(gè)單體電池進(jìn)行充電，從而減少了一半的并充模塊，降低了成本，減小了體積，模塊化方便擴(kuò)展，尤其是在并充模塊功率較大時(shí)優(yōu)勢(shì)更加明顯。

圖I是傳統(tǒng)充電過程中電流/電壓與時(shí)間的關(guān)系圖。圖2是傳統(tǒng)并聯(lián)充電的電路原理圖。圖3是實(shí)施例I并聯(lián)充電裝置的電路原理圖。圖4是實(shí)施例2并聯(lián)充電裝置的電路原理圖。圖5是本實(shí)用新型兩個(gè)控制時(shí)序的通斷波形圖。圖6是本實(shí)用新型轉(zhuǎn)換開關(guān)組的一種電路原理圖。圖7是本實(shí)用新型轉(zhuǎn)換開關(guān)組的另一種電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不限于此。實(shí)施例I參照?qǐng)D3，一種電池組的并聯(lián)充電裝置，所述電池組由四個(gè)單體電池VB1、VB2、VB3、VB4串聯(lián)而成，所述的并聯(lián)充電裝置包括二個(gè)并充模塊1#和2#、轉(zhuǎn)換開關(guān)組和時(shí)序控制器，按單體電池的排列順序，每?jī)蓚€(gè)相鄰的單體電池為一個(gè)電池集合，即VB1、VB2為一個(gè)電池集合，VB3、VB4為一個(gè)電池集合，每個(gè)電池集合通過轉(zhuǎn)換開關(guān)組連接同一并充模塊；所述的轉(zhuǎn)換開關(guān)組均連接時(shí)序控制器。本實(shí)用新型工作時(shí)，在時(shí)序控制器和轉(zhuǎn)換開關(guān)組控制下，所有奇數(shù)項(xiàng)電池VB1、VB3由SI時(shí)序控制充電，所有偶數(shù)項(xiàng)電池VB2、VB4由S2時(shí)序控制充電，兩個(gè)時(shí)序的通斷波形如圖5所示，即奇數(shù)項(xiàng)電池在充電時(shí)，偶數(shù)項(xiàng)電池?cái)嚅_充電；而偶數(shù)項(xiàng)電池在充電時(shí)，奇數(shù)項(xiàng)電池?cái)嚅_充電。并充模塊1#對(duì)電池VBl和VB2交替充電，即在任一時(shí)刻，或者與電池VBl導(dǎo)通形成充電回路，或者與電池VB2導(dǎo)通形成充電回路；同理，并充模塊2#對(duì)電池VB3和VB4交替充電，即在任一時(shí)刻，或者與電池VB3導(dǎo)通形成充電回路，或者與電池VB4導(dǎo)通形成充電回路。所述的時(shí)序SI和S2導(dǎo)通時(shí)間為Ton，關(guān)閉時(shí)間為Toff，D = Ton/ (Ton+Toff)為
占空比，圖5中D = 49%，Td為死區(qū)時(shí)間，Td = 1%。圖3中單體電池可為三元鋰電池或錳酸鋰電池，容量可為lOAh，充電截止電流為Ic = O. 5A,恒壓電壓為Vc = 4. 3,恒流電流I = 5A, r = O. I Ω ,此處選擇f = 1Hz, D =49%, Td = 1%?？刂撇呗詾槌潆娨潦季烷_始脈沖交替充電，具體而言開始各節(jié)電池，以5A的脈沖進(jìn)行充電，到充電電壓達(dá)到4. 3V即恒壓電壓值時(shí)，以恒壓脈沖進(jìn)行充電，此時(shí)充電電流會(huì)逐步減小，下降到截止電流O. 5A時(shí)充電結(jié)束；充電結(jié)束后所有單體電池端電壓VB=Vc -2IcXr = 4. 2V，其中Ic為充電停止的截止電流，Vc為恒壓，r為各連接線(LO Ln)的總內(nèi)阻(線內(nèi)阻+連接內(nèi)阻)。圖6表示一種轉(zhuǎn)換開關(guān)組的工作原理圖，SI和S2不允許同時(shí)導(dǎo)通。圖7表示另一種轉(zhuǎn)換開關(guān)組的工作原理圖，此時(shí)若只用開關(guān)Kl和K2組成雙刀雙擲開關(guān)，在確保安全下，很難做到導(dǎo)通和關(guān)閉都為50%，故在此引入了輔助開關(guān)K3。其真值表如下
I 狀態(tài)I SII S2I KiI K2K3
1....................................................I......I.................................................................I..... ................................................................I.....a...........................................................[.....a...............................................................................................i............................................................
1.......................................................i.....ο...............................................................I......I.................................................................I.....f f...........................................................I.....bI................................................................ii...........................................................
1.....fcii...............................................fo...........................................................j a...............................................................I.....態(tài)........................................................:Ii........................................................
(IΠ口 n.麗涵^
L；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；J；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；±；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；^
O實(shí)施例2參照?qǐng)D4，一種電池組的并聯(lián)充電裝置，所述電池組由五個(gè)單體電池VB1、VB2、VB3、VB4、VB5串聯(lián)而成，所述的并聯(lián)充電裝置包括三個(gè)并充模塊1#、2#和3#、轉(zhuǎn)換開關(guān)組和時(shí)序控制器，按單體電池的排列順序，VBU VB2為一個(gè)電池集合，VB3、VB4為一個(gè)電池集合，VB5為一個(gè)獨(dú)立的電池集合，每個(gè)電池集合通過轉(zhuǎn)換開關(guān)組連接同一并充模塊；所述的轉(zhuǎn)換開關(guān)組均連接時(shí)序控制器。本實(shí)用新型工作時(shí)，在時(shí)序控制器和轉(zhuǎn)換開關(guān)組控制下，所有奇數(shù)項(xiàng)電池VB1、VB3.VB5由SI時(shí)序控制充電，所有偶數(shù)項(xiàng)電池VB2、VB4由S2時(shí)序控制充電。并充模塊1#在任一時(shí)刻，或者與電池VBl導(dǎo)通形成充電回路，或者與電池VB2導(dǎo)通形成充電回路；同理，并充模塊2#在任一時(shí)刻，或者與電池VB3導(dǎo)通形成充電回路，或者與電池VB4導(dǎo)通形成充電回路；并充模塊3#在任一時(shí)刻，或者與電池VB5導(dǎo)通形成充電回路，或者斷開充電。本實(shí)施例的工作原理可參見實(shí)施例I。
權(quán)利要求1.一種電池組的并聯(lián)充電裝置，所述電池組由NI個(gè)單體電池串聯(lián)而成，其特征在于所述的并聯(lián)充電裝置包括N2個(gè)并充模塊、轉(zhuǎn)換開關(guān)組和時(shí)序控制器，NI、N2均為大于零的整數(shù)； 當(dāng)NI為偶數(shù)時(shí)，N2 = N1/2，按單體電池的排列順序，每?jī)蓚€(gè)相鄰的單體電池為一個(gè)電池集合，每個(gè)電池集合通過轉(zhuǎn)換開關(guān)組連接同一并充模塊； 當(dāng)NI為奇數(shù)時(shí)，N2 =(N1+1)/2，按單體電池的排列順序，每?jī)蓚€(gè)相鄰的單體電池為一個(gè)電池集合，多余的一個(gè)單體電池為一個(gè)獨(dú)立的電池集合，每個(gè)電池集合通過轉(zhuǎn)換開關(guān)組連接同一并充模塊； 所述的轉(zhuǎn)換開關(guān)組均連接時(shí)序控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池組的并聯(lián)充電裝置，其特征在于所述的轉(zhuǎn)換開關(guān)組為每個(gè)電池集合中在任何時(shí)刻只接通其中一個(gè)單體電池與并充模塊而進(jìn)行充電的轉(zhuǎn)換開關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池組的并聯(lián)充電裝置，其特征在于所述的轉(zhuǎn)換開關(guān)組為電子開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池組的并聯(lián)充電裝置，其特征在于所述的轉(zhuǎn)換開關(guān)組為機(jī)械觸點(diǎn)開關(guān)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電池組的并聯(lián)充電裝置，所述的并聯(lián)充電裝置包括N2個(gè)并充模塊、轉(zhuǎn)換開關(guān)組和時(shí)序控制器；當(dāng)N1為偶數(shù)時(shí)，N2＝N1/2，每?jī)蓚€(gè)相鄰的單體電池為一個(gè)電池集合，每個(gè)電池集合通過轉(zhuǎn)換開關(guān)組連接同一并充模塊；當(dāng)N1為奇數(shù)時(shí)，N2＝(N1+1)/2，一個(gè)獨(dú)立的電池集合，每個(gè)電池集合通過轉(zhuǎn)換開關(guān)組連接同一并充模塊；所述的轉(zhuǎn)換開關(guān)組均連接時(shí)序控制器。本實(shí)用新型解決了因各電池充電結(jié)束順序的不同而出現(xiàn)的電池端電壓不一致的問題，同時(shí)一個(gè)并充模塊可對(duì)兩個(gè)單體電池進(jìn)行充電，減少了一半的并充模塊，降低了成本，減小了體積。
文檔編號(hào)H02J7/00GK202616823SQ20122022034
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月17日
發(fā)明者陳春飛 申請(qǐng)人:陳春飛