[发明专利]全时平衡电力系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统，特别是指一种全时平衡电力系统。

背景技术

随着负载设备演进，规格差异越来越大，当负载需要扩增时，原本的电源能力可能不足，或随着可靠度的要求越来越高，将电源系统设计成模块化，具有并联且冗余的需求也是必然的趋势。

为了提供使用的方便性以及供电的容量，许多电力系统都使用充电电池作为电力的来源；其中，以锂聚合物为主要原料的充电锂电池又是目前充电电池中，具有高容量密度的成熟产品，充电电池的充电过程，是在其所安装的电力系统中经由电源供应器或交流电适配器提供电源以对充电电池充电。

然而，现有电力系统所使用的电池组在容量上未进行精确地匹配，该电池组亦会遭受不平衡情况。由于电池组之间的制造变化，此种电池组不平衡情况可存在于新电池中，又，当电池组容量随时间以不同速率衰退时，不平衡电池组或其中一不良之电池便会降低电池组的整体容量，这意谓着具有较低电荷状态的电池组永远不能完整地充电。

另，现有的电力系统中大致采用下列几种方式来对充/放电过程中的每一个电池进行平衡处理：

其一，切换电感的串联平衡电路。在充电电池中设置多个电感，每一个电感皆与其中一电池单元并联。在充电电池充电过程中，透过开关将具有较高电压的电池单元能量储存在电感，再透过开关将储有能量的电感能量释放给邻近的下一个电池单元，以达到电池单元串联平衡的目的。由于电路中的电荷只能传送至邻近的电池单元，若电池单元数目越多，这种解决方案显得效率相当低。

其二，切换电容的串联平衡电路，在充电电池中设置多个电容，每一个电容均透过双向开关和邻近的电池单元并联。藉由开关快速导通与断开的过程，达到电池单元平衡，由于电荷只能传送至邻近的电池单元，若电池单元数目越多，亦即当欲将能量由前端的电池单元，中间经过多个电池单元后再释放给后端的电池单元时，必须经过多个电容的储能/释能，这种过长的储能/释能路径严重影响电池平衡的效率。

本案发明人在观察到上述缺失后，认为现有的电力系统仍有进一步改良之必要，而遂有本发明之产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全时平衡电力系统，其可延长充电电池组或单一充电电池的使用寿命，从而具有平衡保护充电电池组或单一充电电池的功效，以及较好的电源可扩充性及安全性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种全时平衡电力系统，其包含有：

一隔离变压模块，其电连接一电源；

至少两个电力平衡模块，其分别电连接至所述隔离变压模块；

至少两个充电电池，其分别对应电连接至各所述电力平衡模块；

以及一微处理器，其电连接至各所述充电电池、各所述电力平衡模块及所述隔离变压模块，所述微处理器与所述隔离变压模块间连接有一切换开关；且所述微处理器对各所述充电电池的电量以动态的方式定义有一默认值；

各电力平衡模块分别侦测相应的各充电电池的电量并将其反馈至微处理器，经过微处理器的判断给出各充电电池的电量当下的默认值，同时微处理器使切换开关呈开路设置，且微处理器驱动控制各电力平衡模块，使所有充电电池共同提出部分电能，同时将共同提出的电能对电量低于此默认值的充电电池充电，而后并持续进行共同提出电能及对电量低于此默认值的充电电池充电，直至各充电电池的电量呈平衡状态。

较佳地，还包含有至少一输入侦测模块，该输入侦测模块分别电连接该电源及该微处理器。

较佳地，各所述电力平衡模块均包含有一电压电流控制单元及一电池监控单元，所述电压电流控制单元与所述电池监控单元电连接，所述电池监控单元电连接相应的所述充电电池。

较佳地，所述电压电流控制单元由至少一二极管及至少一电容所组成。

较佳地，所述电池监控单元与所述电压电流控制单元间设有一控制开关。

较佳地，所述微处理器与所述隔离变压模块间设有至少一充电开关，所述充电开关用以控制所述隔离变压模块与各所述电力平衡模块间电力传输的切换。

较佳地，还包含有一传输模块，所述传输模块电连接至所述微处理器。

较佳地，还包含有一电力输出模块，所述电力输出模块分别电连接所述微处理器及各所述电力平衡模块，且所述电力输出模块具有一正极连接端和一负极连接端。

较佳地，所述微处理器与所述隔离变压模块间连接有一PWM控制模块。