CN102195327A - 具有自动旁路功能的串联电池系统 - Google Patents

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Abstract

一种具有自动旁路功能的串联电池系统，包括多个电池单元。每一个电池单元包括一个第一开关模块、一个第二开关模块、多个串联的蓄电池、一个充电命令端口、一个充电状态端口及一个控制模块，所述电池单元沿一个高电位端至一个低电位端的方向依序串联。该第一开关模块串联于该高电位端与该低电位端之间，该第二开关模块与所述蓄电池一起串联于该高电位端与该低电位端之间。当每一个电池单元的控制模块侦测到任一个蓄电池的电压不符合一电压标准范围时，该控制模块会依序使该第二开关模块开路、该第一开关模块导通，并通过该充电状态端口输出一旁路状态信号。本发明可中断故障的电池单元的充电或放电，还可使正常的电池单元保持串联回路的关联。

Description

具有自动旁路功能的串联电池系统
技术领域
本发明涉及一种串联电池系统，特别涉及一种具有自动旁路功能的串联电池系统。
背景技术
一般电动车的电力来源采用多个串联的电池单元，每一电池单元又由多个电池及一电池电路组成，当有其中一个电池单元发生故障时，由于采用串联回路的设计，一般处理方式会自动将整个回路开路(open)，借以避免故障的电池单元持续放电而达到保护功能，然而，瞬间断电却会造成电动车在行进中迅速停摆与控制系统死机的缺点，且由于无法继续供电，所以使用者必须要借助拖吊车才能带电动车返家或返回车商维修，以致于相当不便。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够保护故障的电池单元且不会中断电力回路的具有自动旁路功能的串联电池系统，该具有自动旁路功能的串联电池系统包括多个电池单元。
本发明提供一种具有自动旁路功能的串联电池系统，包括多个电池单元，每一个电池单元包括一个高电位端、一个低电位端、一个第一开关模块、一个第二开关模块、多个串联的蓄电池、一个充电命令端口、一个充电状态端口及一个控制模块，所述电池单元沿该高电位端至该低电位端的方向依序串联；该第一开关模块串联于该高电位端与该低电位端之间，该第二开关模块与所述蓄电池一起串联于该高电位端与该低电位端之间，该控制模块能侦测每一个蓄电池的电压，并设定有一电压标准范围，其中，当该控制模块通过该充电命令端口接收到一充电命令时，该控制模块会依序使该第一开关模块开路、该第二开关模块导通，并通过该充电状态端口输出一充电状态信号；当该控制模块侦测到任一个蓄电池的电压不符合该电压标准范围时，该控制模块会依序使该第二开关模块开路、该第一开关模块导通，并通过该充电状态端口输出一旁路状态信号。
本发明所述具有自动旁路功能的串联电池系统，还包括一个充电单元，该充电单元用于电连接一交流电源，并输出一串联于所述电池单元以形成一个充电回路的直流电源以及输出该充电命令。
本发明所述具有自动旁路功能的串联电池系统，该充电单元还接收每一个电池单元的旁路状态信号，并配合旁路状态的电池单元的数量而降低该直流电源的电压。
本发明还提供一种具有自动旁路功能的串联电池系统，包括多个电池单元，该具有自动旁路功能的串联电池系统的特征在于，每一个电池单元包括一个高电位端、一个低电位端、一个第一开关模块、一个第二开关模块、多个串联的蓄电池、一个放电命令端口、一个放电状态端口及一个控制模块，所述电池单元沿该高电位端至该低电位端的方向依序串联；该第一开关模块串联于该高电位端与该低电位端之间，该第二开关模块与所述蓄电池一起串联于该高电位端与该低电位端之间，该控制模块能侦测每一个蓄电池的电压，并设定有一电压标准范围，其中：当该控制模块通过该放电命令端口接收到一放电命令时，该控制模块会依序使该第一开关模块开路、该第二开关模块导通，并通过该放电状态端口输出一放电状态信号；当该控制模块侦测到任一个蓄电池的电压不符合该电压标准范围时，该控制模块会依序使该第二开关模块开路、该第一开关模块导通，并通过该放电状态端口输出一旁路状态信号。
本发明所述的具有自动旁路功能的串联电池系统，还包括一个放电单元，该放电单元用于串联于所述电池单元以形成一个放电回路，并输出该放电命令。
本发明所述的具有自动旁路功能的串联电池系统，该放电单元还接收每一个电池单元的旁路状态信号，并配合处在旁路状态的电池单元的数量而调整输出功率。
本发明的有益效果在于：通过每一个电池单元的该第一开关模块、该第二开关模块以及该电压标准范围的判断机制，就可以使得发生故障的每一个电池单元自动形成旁路，于是不但可以中断故障的电池单元继续充电或放电，也可以使其它正常的电池单元继续保持串联回路的关联，所以应用在电动车时，能达到避免行进中停摆与控制系统死机的使用效果。
附图说明
图1是一示意图，说明本发明具有自动旁路功能的串联电池系统的较佳实施例；
图2是一示意图，说明该较佳实施例中，所有电池单元相互串联并处于正常状态的运作情形；
图3是一示意图，说明该较佳实施例中，其中一个电池单元处于旁路状态的运作情形。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
如图1、图2所示，本发明具有自动旁路功能的串联电池系统200的较佳实施例包括多个电池单元20、一个充电单元30及一个放电单元40。
每一个电池单元20包括一个高电位端211、一个低电位端212、一个第一开关模块221、一个第二开关模块222、多个串联的蓄电池23、一个充电命令端口241、一个充电状态端口242、一个放电命令端口251、一个放电状态端口252及一个控制模块26。
所述电池单元20沿该高电位端211至该低电位端212的方向依序串联，在本实施例中共有三个电池单元20，实际应用于所述电池单元20串联的数量不受限。
该第一开关模块221串联于该高电位端211与该低电位端212之间。
该第二开关模块222与所述蓄电池23一起串联于该高电位端211与该低电位端212之间，在本实施例中的第一开关模块221与该第二开关模块222都采用晶体管开关电路，实际制造时也可以采用继电器所组成的开关电路。
该充电命令端口241、该充电状态端口242、该放电命令端口251及该放电状态端口252在本实施例中都采用光耦合传输电路。
该控制模块26能侦测每一蓄电池23的电压，并设定有一电压标准范围261，在本实施例中的控制模块26采用一电池管理系统(Battery Management Systems，BMS)，该控制模块26可以监控每一个蓄电池23的电力状态，并能根据该电压标准范围261判断每一个蓄电池23充电或放电是否异常。
该充电单元30用于电连接一交流电源，并输出一串联于所述电池单元20以形成一个充电回路的直流电源以及能分别对所述电池单元20输出一充电命令，该充电单元30还能接收每一个电池单元20通过该充电状态端口242所输出的一旁路状态信号，并配合旁路状态的电池单元20的数量而降低该直流电源的电压。
该放电单元40用于串联于所述电池单元20以形成一个放电回路，并能分别对所述电池单元20输出一放电命令，在本实施例中的放电单元40采用一个马达控制器，该马达控制器可以连接控制一由马达所组成的负载90，该放电单元40还能接收每一个电池单元20通过该放电状态端口252所输出的一旁路状态信号，并配合处在旁路状态的电池单元20数量而调整输出功率或停止运作。
如图1、图2、图3所示，以下将进一步说明本发明具有自动旁路功能的串联电池系统200的使用情形，其中图2及图3为了方便说明使用情形，因此采用粗黑线(图2及图3中电池单元20、充电单元30及放电单元40之间的具有双箭头的连线)表示来简化该充电单元30与该充电命令端口241、该充电状态端口242的连接关系，以及该放电单元40与该放电命令端口251、该放电状态端口252的连接关系。
当每一个电池单元20的控制模块26通过该充电命令端口241接收到一来自该充电单元30的充电命令时，该控制模块26会依序使该第一开关模块221开路(open)、该第二开关模块222导通(short)，并通过该充电状态端口242输出一充电状态信号到该充电单元30，此时该充电单元30对所述电池单元20进行充电。
同样地，当每一个电池单元20的控制模块26通过该放电命令端口251接收到一来自该放电单元40的放电命令时，该控制模块26会依序使该第一开关模块221开路(open)、该第二开关模块222导通(short)，并通过该放电状态端口252输出一放电状态信号到该放电单元40，此时所述电池单元20对该放电单元40供电。
当控制模块26侦测到任一个蓄电池23的电压不符合该电压标准范围261时，该控制模块26会依序使该第二开关模块222开路、该第一开关模块221导通，此时会中断本身电池单元20的充电或放电程序，并产生旁路效果，同时通过该充电状态端口242或该放电状态端口252输出一旁路状态信号告知该充电单元30或该放电单元40，例如图3所示，位于中间的电池单元20呈现旁路状态，但不影响其它电池单元20继续保持串联回路。
借此，通过每一电池单元的该第一开关模块221、该第二开关模块222以及该电压标准范围261的判断机制，就可以使得发生故障的每一个电池单元20自动形成旁路(bypass)，于是不但可以中断故障的电池单元20继续充电或放电，也可以使其它正常的电池单元20继续保持串联回路的关联，所以应用在电动车时，能达到避免行进中突然停摆与控制系统死机的使用效果。

Claims (6)

1.一种具有自动旁路功能的串联电池系统，包括多个电池单元，该具有自动旁路功能的串联电池系统的特征在于，
每一个电池单元包括一个高电位端、一个低电位端、一个第一开关模块、一个第二开关模块、多个串联的蓄电池、一个充电命令端口、一个充电状态端口及一个控制模块，所述电池单元沿该高电位端至该低电位端的方向依序串联；
该第一开关模块串联于该高电位端与该低电位端之间，该第二开关模块与所述蓄电池一起串联于该高电位端与该低电位端之间，该控制模块能侦测每一个蓄电池的电压，并设定有一电压标准范围，其中：
当该控制模块通过该充电命令端口接收到一充电命令时，该控制模块会依序使该第一开关模块开路、该第二开关模块导通，并通过该充电状态端口输出一充电状态信号；
当该控制模块侦测到任一个蓄电池的电压不符合该电压标准范围时，该控制模块会依序使该第二开关模块开路、该第一开关模块导通，并通过该充电状态端口输出一旁路状态信号。
2.根据权利要求1所述具有自动旁路功能的串联电池系统，其特征在于，还包括一个充电单元，该充电单元用于电连接一交流电源，并输出一串联于所述电池单元以形成一个充电回路的直流电源以及输出该充电命令。
3.根据权利要求2所述具有自动旁路功能的串联电池系统，其特征在于，该充电单元还接收每一个电池单元的旁路状态信号，并配合旁路状态的电池单元的数量而降低该直流电源的电压。
4.一种具有自动旁路功能的串联电池系统，包括多个电池单元，该具有自动旁路功能的串联电池系统的特征在于，
每一个电池单元包括一个高电位端、一个低电位端、一个第一开关模块、一个第二开关模块、多个串联的蓄电池、一个放电命令端口、一个放电状态端口及一个控制模块，所述电池单元沿该高电位端至该低电位端的方向依序串联；
该第一开关模块串联于该高电位端与该低电位端之间，该第二开关模块与所述蓄电池一起串联于该高电位端与该低电位端之间，该控制模块能侦测每一个蓄电池的电压，并设定有一电压标准范围，其中：
当该控制模块通过该放电命令端口接收到一放电命令时，该控制模块会依序使该第一开关模块开路、该第二开关模块导通，并通过该放电状态端口输出一放电状态信号；
当该控制模块侦测到任一个蓄电池的电压不符合该电压标准范围时，该控制模块会依序使该第二开关模块开路、该第一开关模块导通，并通过该放电状态端口输出一旁路状态信号。
5.根据权利要求4所述的具有自动旁路功能的串联电池系统，其特征在于，还包括一个放电单元，该放电单元用于串联于所述电池单元以形成一个放电回路，并输出该放电命令。
6.根据权利要求5所述的具有自动旁路功能的串联电池系统，其特征在于，该放电单元还接收每一个电池单元的旁路状态信号，并配合处在旁路状态的电池单元的数量而调整输出功率。
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