[实用新型]电池能量双向转换装置有效

专利信息
申请号: 201220571728.6 申请日: 2012-11-01
公开(公告)号: CN202997599U 公开(公告)日: 2013-06-12
发明(设计)人: 言永明;施利勇;李福林;刘文法;张慧;施寅;何英;钱亮 申请(专利权)人: 浙江天能能源科技有限公司
主分类号: H02J7/00 分类号: H02J7/00;H02M3/16
代理公司: 杭州天勤知识产权代理有限公司 33224 代理人: 胡红娟
地址: 313100 浙江省湖*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 电池 能量 双向 转换 装置
【说明书】:

技术领域

本实用新型涉及一种电存储元件的控制装置,尤其是一种电池能量双向转换装置。

背景技术

目前,蓄电池组在使用过程中,电池系统的充/放电电压是受电池组的总电压所决定,实际应用中,由于电池的一致性存在差异问题,往往会造成电池组的总电压不稳定,从而影响电池组的使用寿命,使其无法达到预期的要求。

这其中主要受以下两种因素影响:一是过充电影响,电池组在充电过程中,由于电池一致性的差异问题,电池不可能同时达到最高的限压值,没有达到限压值的电池会造成电池欠充,使得电池组不能达到最大储能效果;而超过限压值的电池会造成电池过充电,影响电池的使用寿命。二是过放电影响,电池组在放电过程中,同样由于电池一致性的差异问题,电池也不可能同时到达最低的限压值,没有达到限压值的电池会造成电池容量释放损失,使电池组不能达到最大储能利用;而低于限压值的电池会造成电池过放电,同样会影响到电池的使用寿命。

在电池组合应用中,为了实现电池能量的最大化,在电池的充放电过程中有必要对各单元电池进行均衡管理,在充电过程中,使每个单元电池充满且又不过充;在放电过程中,使每个单元电池电能充分释放且又不过放,从而避免对电池使用寿命的损害。

现有均衡管理技术主要以下两种方式:一是耗能型,利用旁路电阻进行分流,降低(充电时)、增加(放电时)单元电池的电流,实现单元电池均衡管理,缺点是因发热问题均衡功率做不大,增加电池消耗。二是使用双向DC/DC进行单元电池之间能量的双向传递,中国专利申请号为03267475.9,申请人为2003年7月9日,专利名称为“电池能量双向换能装置”中就公开了一种电池能量双向换能装置,包括充电电路、放点电路、电源和电池,电源电压高于电池电压,所述电源是电池库,放电电路的电流从电池正极流出,经电感、二极管进入电池库的正极,再经电池库的负极形成回路,二极管的正极与电池负极之间并联有场效应管,其源极与二极管的正极相连接,漏极与电池负极相连接,场效应管的栅极连接有一脉冲宽度调制电路。专利“电池能量双向换能装置”在电池的充电和放电时,努力去解决了电池能量浪费和所产生能耗热量大的问题,但是,实际市场投入中,却存在元器件多、电路复杂、成本高的情况。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足,本实用新型提供了一种不仅降低电池能量浪费和产生的热量,而且元器件少,电路简单,成本低的电池能量双向转换装置。

本实用新型技术方案是:一种电池能量双向转换装置,包括多个单元电池的电池组,设有电压转换单元、主控单元以及与每个单元电池分别对应的若干电压采样单元;

各个单元电池通过各自的放电电路并联地接入所述电压转换单元的输入端,每条放电电路上都设有放电开关;

各个单元电池通过各自的充电电路并联地接入所述电压转换单元的输出端,每条充电电路上都设有充电开关;

所述主控单元根据各个电压采样单元的信号控制所有的放电开关和充电开关。

本实用新型中,电压转换单元(level shifter),是近年来在90nm或更加先进的低功耗设计中新增加的一种特殊单元,用于低功耗多供电电压设计中芯片不同电压域模块之间信号电压转换。电压采用单元是用于监测所在单元电池的当前电压信号,并且将当前电压信号发送给主控单元,主控单元根据所接收到的各当前电压信号进行分析比较,如果发现存在单元电池的电压上升(下降)到一定值或单元电池之间的电压差达到一定值时,控制充电开关闭合,将电压高的单元电池两端端接入电压转换单元的输入端,电压转换单的输出端连接到电压低的单元电池两端,从而实现了高电压电池向低电压电池进行电能传递的目的。

为了便于对充电开关和放点开关的控制,所述放电开关和充电开关均采用继电器,各个继电器的控制信号来自于所述主控单元。继电器是一种电控制器件,当输入量(激励量)的变化达到规定要求时,在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。继电器具有结构简单,成本低,控制方便的优点。

对于有温度特性的电池(如铅酸电池),还设有与所述主控单元相连的温度补偿电路,主控单元可以通过温度信号输入端口,通过电池和环境温度检测,对电池工作电压进行修正控制,这样有助于提高电池的使用寿命。

为了保证空间的合理利用,所述多个单元电池之间相互串联,也即各个单元电池都始终被用于同一个充放电的电路中。

主控单元和电压采用单元均需要独立电源来提供能量,故特别设有用于向所述主控单元供电的电源电路。其中,电源电路还可以与外部生活或工业用电连接,从而实现电源电路设置的多样化,提高对环境的适应性。

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