CN102324771A

CN102324771A - 一种消除串联工作电池压差的方法及电路

Info

Publication number: CN102324771A
Application number: CN201110280510A
Authority: CN
Inventors: 孙荣勋; 孙国圣
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-09-21
Filing date: 2011-09-21
Publication date: 2012-01-18

Abstract

本发明公开了一种消除串联工作电池压差的方法，其特征在于，当无电压差或电压差可以忽略不计时使各电池处于串联充放电工作状态，当需要消除其电压差时使它们并联起来进行充电。本发明结构简单，使用方便，从手动到自动均可简单地去实现，而且可以适应较大的充放电电流。

Description

一种消除串联工作电池压差的方法及电路

技术领域

本发明属于新能源领域，具体涉及一种消除串联工作电池压差的方法及电路。

背景技术

目前在许多要用到蓄电池的地方，常常因电子(或电器)设备的要求需要将若干只相同的蓄电池串联起来以达到工作所需的电压。通常同一厂家的同一批次的蓄电池在出厂时其电压是基本一致的。但在串联起来经长时间的充放电工作后，往往就会出现电压不一致的现象，如果不及时加以平衡调整电压较高的电池有可能过充电，而电压较低的电池有可能过放电，这些都将直接影响蓄电池的使用寿命。现行的消除这种电压不平衡的方法实现起来都比较复杂而且造价昂贵。因此需要一种从手动到自动均可简单地去实现，而且可以适应较大的充放电电流的消除串联工作电池压差的方法。

发明内容

本发明目的是：提供一种从手动到自动均可简单地去实现，而且可以适应较大的充放电电流的消除串联工作电池压差的方法及电路。

本发明的技术方案是：一种消除串联工作电池压差的方法，其特征在于，当无电压差或电压差可以忽略不计时使各电池处于串联充放电工作状态，当需要消除其电压差时使它们并联起来进行充电。

进一步的，所述电池的连接方式为除了与外部相连的作为正负极的单极点可分别与某两个电池的正极和负极分别相连外其余电池的端点只能与双极点相连并且只能与一个电池的端点相连。

进一步的，所述双极点通过多路双掷开关、C节点型继电器或者用电子器件构造的等效开关电路实现。

一种消除串联工作电池压差的电路，其特征在于，包括多路双掷开关、电池以及导线，除了与外部相连的作为正负极的单极点可分别与某两个电池的正极和负极分别相连外其余电池的端点只能与所述双掷开关的双极点相连并且只能与一个电池的端点相连。

进一步的，如果正常工作时的充电器与消除电压差所用的充电器是分开来的场合，那么m个电池与所需的路数n的关系为：n＝2x(m-1)+1(m＞1)；如果正常工作时的充电器与消除电压差所用的充电器是一体化的场合，那么m个电池与所需的路数n的关系为：n＝2x(m-1)(m＞1)。

进一步的，还包括电池电压检测电路。

本发明的优点是：

结构简单，使用方便，从手动到自动均可简单地去实现，而且可以适应较大的充放电电流。其串并切换方法不仅可用于蓄电池，也可用于LED照明灯的电压切换(如将两块12V电压驱动的LED组灯串联成24V电压驱动的LED灯组，反之亦然)，以及将同规格的太阳能电池板经串并转换，得到不同的输出电压以发挥充电控制器的最大效能。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1～3为开关切换时不应出现的拓扑结构图。

图4为拓扑结构的转变过程图。

图5为拓扑结构的转变过程图。

图6为双路双掷开关示意图。

图7为本发明的一种实施例电路图。

图8为本发明的另一种实施例电路图。

图9蓄电池。

图10为本发明的又一种实施例电路图。

具体实施方式

如图6所示的无中间点的双路双掷开关，从物理和数学的角度看端子1，2，3，4是固定的，不会能动地与其它端子相接触，暂以单极点命名之，而端子A，B由于与闸刀相联可左右切换与相邻端子连通，故称之为双极点。图9中的蓄电池可看成是一条向量。而开关本身则是一种约束。其构成的约束条件如下：两根闸刀要动一起动，并且如果不与左侧连通则必与右侧连通，学上的约束那就是不管怎么加入导线将电池与开关的各端子连接起来，不可以出现如图1，图2，图3所示的回路。图1电池形成了闭环短路，图2流经各电池的电流不等，图3电池的正负极短路。并且最终构成的系统只有一对端子作为正负极与外部相连。这样我们就将一个物理问题转化为一个有向图的数学问题。如图4所示现有6个点，两条向量在上述的约束条件下，考虑如何利用这种开关具有的左右切换排他性(或简单的2值性)来从图4向图5拓扑结构的转变过程，首尾的正负极点暂放一边。分析两个向量的连接处，如果向量1的首与向量2的尾都固定在单极点上，显然就再也不可能分离开，去与另一向量的另一端相连。即使中间通过双极点来过渡，若不是形成了孤立点便是构成了不应有的回路。反之从图5到图4的变化过程也会出现同样的问题。因此除了与外部相连的作为正负极的单极点可分别与某两个电池的正极和负极分别相连外其余电池的端点只能与双极点相连并且只能与一个电池的端点相连。那么m个电池与所需的路数n的关系由下式决定：n＝2x(m-1)(m＞1)。

实施例：如图7所示，其中的多路双掷开关如果将闸刀投向右侧，就使得A，B，C分别同时与2，4，6接通，另一方面如果将闸刀切换到左侧，就将A，B，C分别同时与1，3，5接通。如果用这样的3路双掷开关我们就可以来处理2只12V的蓄电池的电压不平衡的问题。端子4和6直接相连，端子5，C分别于蓄电池的正极(红线所示)；端子3，B分别与蓄电池的负极相连；端子A，5直接相连。这样当闸刀掷于左侧时两个蓄电池就处于并联状态，端子1可与用以消除各蓄电池的电压差的12V充电器的正输出端相连。当闸刀掷于右侧时两个蓄电池就处于串联状态，端子2则与平常工作时的24V充放电电路的正极相连。端子3则是两者(DC 12V/24V)的公共负极。对于2个以上的蓄电池来说例如将8只3.3V的锂电池用一个15路双掷开关实现其串并转换的构成方法，如图8所示。一般情况下如果正常工作时的充电器与消除电压差所用的充电器是分开来的场合，那么m个电池与所需的路数n的关系由下式决定：n＝2x(m-1)+1(m＞1)。另一方面如果正常工作时的充电器与消除电压差所用的充电器是一体化的场合，那么m个电池与所需的路数n的关系由下式决定：n＝2x(m-1)(m＞1)。

但是现实中如果不是去特别定做，可能买不到现成的15路双掷开关。可用图10所示的方法，用1个具有中间点的3路双掷开关(A)，3个4路双掷开关(B，C，D)来实现。在这种情况下(除非采用继电器或用电子器件构造的开关电路)各通路不可能做到同步切换。因此对切换方法有一定的要求。具体如下：先将开关A拨到中间点(即与左右皆不通)，其次将开关B，C，D掷于同一侧，最后再将A掷于与B，C，D相同的一侧。以上用多路双掷开关为例，来说明了本发明的串并切换逻辑关系及电路学上的拓扑结构。无疑代之此类开关的亦可用C节点型继电器(包括SSR)或用电子器件(如FET)来构造等效的开关电路及切换控制电路并配上对各蓄电池的电压检测电路从而实现自动管理是不难做到的。不过需要说明的是无论手动还是自动，在从串联到并联切换前，要检查一下各蓄电池的电压，有无低于所规定的最低电压，如果存在则要将其更换掉(自动管理时可发出警报通知用户进行更换)。一般情况下，如果检测出最高电池的电压与最低电池的电压的压差在0.05V以上时即需进行电压平衡处理。

Claims

1.一种消除串联工作电池压差的方法，其特征在于，当无电压差或电压差可以忽略不计时使各电池处于串联充放电工作状态，当需要消除其电压差时使它们并联起来进行充电。

2.根据权利要求1所述的消除串联工作电池压差的方法，其特征在于，所述电池的连接方式为除了与外部相连的作为正负极的单极点可分别与某两个电池的正极和负极分别相连外其余电池的端点只能与双极点相连并且只能与一个电池的端点相连。

3.根据权利要求2所述的消除串联工作电池压差的方法，其特征在于，所述双极点通过多路双掷开关、C节点型继电器或者用电子器件构造等效的开关电路实现的拓扑结构。

4.一种消除串联工作电池压差的电路，其特征在于，包括多路双掷开关、电池以及导线，除了与外部相连的作为正负极的单极点可分别与某两个电池的正极和负极分别相连外其余电池的端点只能与所述双掷开关的双极点相连并且只能与一个电池的端点相连。

5.根据权利要求4所述的消除串联工作电池压差的电路，其特征在于，如果正常工作时的充电器与消除电压差所用的充电器是分开来的场合，那么m个电池与所需的路数n的关系为：n＝2x(m-1)+1(m＞1)；如果正常工作时的充电器与消除电压差所用的充电器是一体化的场合，那么m个电池与所需的路数n的关系为：n＝2x(m-1)(m＞1)。

6.根据权利要求4所述的消除串联工作电池压差的电路，其特征在于，还包括电池电压检测电路以及自动方式时的开关控制电路。