CN201947001U - 串联蓄电池组多环电容均衡器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种串联蓄电池组均衡器，具体为串联蓄电池组多环电容均衡器。本实用新型是为了解决传统串联蓄电池组电容均衡器只能相邻两个单体电池之间进行能量传递而引起的均衡速度慢的问题。串联蓄电池组多环电容均衡器包括与串联蓄电池组单体电池数量相同的单刀双掷开关以及电容，单刀双掷开关的两端分别与单体电池的两端相连，相邻两个单刀双掷开关的刀之间连接有一个电容，每个单刀双掷开关的刀除相邻两边的单刀双掷开关的刀外，都与剩余的单刀双掷开关的刀之间连接有一个电容。本实用新型设计巧妙，解决了传统容性均衡器均衡速度偏慢的问题，可广泛应用于电力、通信、便携式设备、后备电源、电动汽车、军事及洁净太阳能和风能等技术领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种串联蓄电池组均衡器，具体为串联蓄电池组多环电容均衡器。
背景技术
传统串联蓄电池组电容均衡器包括与串联蓄电池组中单体电池数量相同的单刀双掷开关以及电容，单刀双掷开关的两端分别与蓄电池组中单体电池的两端相连，相邻两个单刀双掷开关的刀之间连接有一个电容。当蓄电池组由N个单体电池串成时，共需（N-1）个电容。工作时相邻的两个单体电池之间进行能量传递，将高能量单体电池的储能不断传递到低能量单体电池上，从而实现串联蓄电池组能量均衡。如图1所示，B1、B2、B3、B4为串联蓄电池组的单体电池，S1、S2、S3、 S4为单刀双掷开关，C0102、C0203、C0304为电容。当单体电池B4能量低时，单体电池B3通过对电容C0304的充放电将能量直接传递给单体电池B4；单体电池B2首先通过对电容C0203的充放电将能量传递给单体电池B3，接着单体电池B3通过对电容C0304的充放电将能量传递给单体电池B4；单体电池B1则首先通过对电容C0102的充放电将能量传递给单体电池B2，其次单体电池B2通过对电容C0203的充放电将能量传递给单体电池B3，然后单体电池B3通过对电容C0304的充放电将能量传递给单体电池B4。但随着单体电池个数的增加，当单体电池的数量为N时，首尾单体电池之间能量传递需要（N-1）次才能传递完成，均衡速度慢，同时由于每次传递都要消耗能量，因此传递次数越多能耗也越大，严重时会影响电池组的使用寿命。
发明内容
本实用新型是为了解决传统串联蓄电池组电容均衡器只能相邻两个单体电池之间进行能量传递而引起的均衡速度慢的问题，提供一种串联蓄电池组多环电容均衡器。
本实用新型是采用如下技术方案实现的：串联蓄电池组多环电容均衡器，包括与串联蓄电池组单体电池数量相同的单刀双掷开关以及电容，单刀双掷开关的两端分别与单体电池的两端相连，相邻两个单刀双掷开关的刀之间连接有一个电容，每个单刀双掷开关的刀除相邻两边的单刀双掷开关的刀外，都与剩余的单刀双掷开关的刀之间连接有一个电容。
所述单刀双掷开关为本领域技术人员公知，单刀双掷开关在单片机芯片给予时钟信号时可在极短的时间间隔内自动在单体电池的两端跳转，如SPDT单刀双掷开关可实现每秒钟两万次跳转。当串联蓄电池组的单体电池数量为N时，共连接有（1/2）N（N-1）个电容。工作时，在原工作过程不变的基础上，其它单体电池进行如下工作过程：假设第M个单体电池能量低，第K个单体电池对第M个单体电池进行能量传递时，当单刀双掷开关均置于各单体电池的左边，第K个单体电池到第（M-1）个单体电池对连接在第K个单体电池相对应的第K个单刀双掷开关的刀和第M个单体电池相对应的第M个单刀双掷开关的刀之间的电容充电；当单刀双掷开关均置于各单体电池的右边，连接在第K个单体电池相对应的第K个单刀双掷开关的刀和第M个单体电池相对应的第M个单刀双掷开关的刀之间的电容对第（K+1）个单体电池到第M个单体电池放电，这样就实现了第K个单体电池对第M个单体电池的能量传递。其它单体电池之间的能量传递依此类推，从而实现每个单体电池之间在同一时间内同时实现能量传递。
进一步地，所述串联蓄电池组单体电池的数量为：2~18。串联蓄电池组中单体电池个数越多，需要连接的电容只数也越多，这就需要在传递次数和电容只数之间进行权衡，所以单体电池数量2~18为最佳。
以四节串联电池组为例，并规定任意一节单体电池都在使用寿命周期内，选用12V/60Ah的单体电池对本实用新型与传统串联蓄电池组电容均衡器完成均衡所需时间进行实验。下表为实验结果：
从上面数据表可以看出经三次循环后，单体电池之间差值从500mV均衡降到50mV，本实用新型和传统串联蓄电池组电容均衡器分别用了9.6小时和38小时，而单体电池之间差值从500mV均衡到20mV，本实用新型和传统串联蓄电池组电容均衡器分别用了14小时和50小时，其均衡时间显著缩短了，即串联蓄电池组任意单体电池之间均可实现快速均衡，这样可以降低损耗也有利于延长电池组的使用寿命。在原工作过程不变的基础上，不相邻的各单体电池之间也可以进行能量直接传递，从而实现每个单体电池之间在同一时间内同时实现能量传递，这样极大地缩短了串联蓄电池组能量均衡的时间。
本实用新型设计巧妙，解决了传统容性均衡器均衡速度偏慢的问题，可广泛应用于电力、通信、便携式设备、后备电源、电动汽车、军事及洁净太阳能和风能等技术领域。
附图说明
图1是传统串联蓄电池组电容均衡器单体电池数量为4时的连接示意图。
图2是本实用新型串联蓄电池组单体电池数量为4时的连接示意图。
具体实施方式
串联蓄电池组多环电容均衡器，包括与串联蓄电池组中单体电池数量相同的单刀双掷开关以及电容，单刀双掷开关的两端分别与蓄电池组中单体电池的两端相连，相邻两个单刀双掷开关的刀之间连接有一个电容，每个单刀双掷开关的刀除相邻两边的单刀双掷开关的刀外，都与剩余的单刀双掷开关的刀之间连接有一个电容。所述串联蓄电池组中单体电池的数量为2~18。
具体实施时，以蓄电池组由4个单体电池串成为例，如附图2所示：在原有3只电容C0102、C0203和C0304的基础上，增加3只电容C0103、C0104和C0204，电容C0103连接在单刀双掷开关S1和单刀双掷开关S3之间，电容C0104连接在单刀双掷开关S1和单刀双掷开关S4之间，电容C0204连接在单刀双掷开关S2和单刀双掷开关S4之间，形成了多个环形电容串。当单体电池B4能量低时，单体电池B3通过对电容C0304的充放电将能量直接传递给单体电池B4；单体电池B2首先通过对电容C0203的充放电将能量传递给单体电池B3，接着单体电池B3通过对电容C0304的充放电将能量传递给单体电池B4；单体电池B1则首先通过对电容C0102的充放电将能量传递给单体电池B2，其次单体电池B2通过对电容C0203的充放电将能量传递给单体电池B3，然后单体电池B3通过对电容C0304的充放电将能量传递给单体电池B4。同时，当单刀双掷开关均置于单体电池的左边时，单体电池B1、单体电池B2和单体电池B3同时对电容C0104充电，单体电池B2和单体电池B3同时对电容C0204充电；当单刀双掷开关均置于单体电池的右边时，电容C0104同时对单体电池B2、单体电池B3和单体电池B4放电，从而实现了单体电池B1对单体电池B4的电能差值一次传递，电容C0204同时对单体电池B3和单体电池B4放电，从而实现了单体电池B2对单体电池B4的电能差值一次传递。
Claims (2)
1.串联蓄电池组多环电容均衡器，包括与串联蓄电池组中单体电池数量相同的单刀双掷开关以及电容，单刀双掷开关的两端分别与蓄电池组中单体电池的两端相连，相邻两个单刀双掷开关的刀之间连接有一个电容，其特征在于：每个单刀双掷开关的刀除相邻两边的单刀双掷开关的刀外，都与剩余的单刀双掷开关的刀之间连接有一个电容。
2.根据权利要求1所述的串联蓄电池组多环电容均衡器，其特征在于：所述串联蓄电池组中单体电池的数量为2~18。
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