[發(fā)明專利]晶格式電池電位平衡器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910132945.8
• 申請(qǐng)日: 2005-07-28
• 公開（公告）號(hào): CN101577439A
• 公開（公告）日: 2009-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 小西義弘;羅天賜;黃怡碩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): H02J7/00
• 分類號(hào): H02J7/00;H02J7/04;H01M10/44
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 周國城

本發(fā)明是：

申請(qǐng)?zhí)枮椋?00510088430.4

申請(qǐng)日為：2005年7月28日

發(fā)明名稱為：晶格式電池電位平衡器的分案申請(qǐng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是有關(guān)于一種串聯(lián)電池的電位平衡器，尤指一種晶格式電池電位平衡器。

背景技術(shù)

在大多數(shù)的電池應(yīng)用場(chǎng)合，除了在少數(shù)低電壓與低耗能的電子設(shè)備外，皆將電池作串聯(lián)使用，此乃因?yàn)楝F(xiàn)今單顆電池電壓不高，單獨(dú)使用時(shí)電能損耗較大。舉例來說，在相同負(fù)載功率下，采用四顆電池串聯(lián)的系統(tǒng)比起采用單顆電池的系統(tǒng)，其電壓與容量大了四倍，然其所需輸出電流僅為單電池系統(tǒng)的四分之一，如此約可減少16倍的線路傳輸損耗。使用串聯(lián)電池組雖有其優(yōu)點(diǎn)，然而若不考慮單電池間彼此特性差異，僅將其視為一個(gè)具高電壓與大容量的“單電池”，則在實(shí)際應(yīng)用上將會(huì)整體效能不如原先所預(yù)期。

二次電池的充放電容量、充電轉(zhuǎn)換效率、初始電量、內(nèi)阻等特性，即使是同一批生產(chǎn)的產(chǎn)品也無法完全相同，如此直接將這些具有些微差異的單電池串聯(lián)起來使用，或許在剛開始使用時(shí)，不覺得性能有何不妥，然而隨著重復(fù)充放電使用次數(shù)增加，使用者會(huì)逐漸發(fā)現(xiàn)電池電源可使用的時(shí)間越來越短，常常需要重新充電，另外在充放電時(shí)，覺得電池組的溫度比起新電池時(shí)高出許多；此導(dǎo)因于電池組剛開始使用時(shí)，單電池間彼此差異不大，但隨著充放電次增加時(shí)，將逐漸加大彼此的差異，如此惡性循環(huán)，使得特性差的單電池越來越差，導(dǎo)致整個(gè)電池組的效能均受限于此些特性較差的單電池。因此，目前產(chǎn)業(yè)為解決所述問題，必須對(duì)串聯(lián)電池組中各顆單電池的電池進(jìn)行監(jiān)控，并利用電池電位平衡器來平衡單電池間因彼此特性差異所造成儲(chǔ)能不均的現(xiàn)象，進(jìn)而提升電池組實(shí)際可充放電量與延長使用壽命。

串聯(lián)電池組中各電池端電壓的大小與電池容量及其所儲(chǔ)存的電量有關(guān)，欲使各電池電壓相等，是一種能量轉(zhuǎn)移動(dòng)作；換言之，即將電池電壓較高的能量消耗或轉(zhuǎn)移至電壓較低的電池中。在分類上以能量消耗與否，可分為消耗式與非消耗式兩類電池電位平衡裝置：前者將電池電壓較高的能量利用開關(guān)切換式電阻負(fù)載轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芑蚴褂瞄_關(guān)切換式緩沖電容，達(dá)到電壓平衡的目的；后者采用切換式直流轉(zhuǎn)換器使能量在電池中傳遞，其理論上若忽略開關(guān)切換損失，可達(dá)到無損耗的傳遞。非消耗式電池電位平衡裝置若以能量轉(zhuǎn)移是否牽涉總電池能量轉(zhuǎn)移，可進(jìn)一步分為總電量分配法及單元電量分配法兩種：前者乃汲取或灌輸總串聯(lián)電池能量，以平衡各電池電壓，后者則透過相鄰單電池間的能量傳遞，達(dá)成平衡目的。其中，總電量分配法中若采用的電力轉(zhuǎn)換器為互相獨(dú)立的，則稱為分散型電池電位平衡裝置，相對(duì)地，若采用單一電力轉(zhuǎn)換器，稱為集中型電池電位平衡裝置。

依現(xiàn)有技術(shù)，圖1顯示一種消耗式電池電位平衡裝置的電路架構(gòu)圖，通過由開關(guān)的動(dòng)作，將端電壓較高的電池3的能量消耗于各別電位平衡器2的負(fù)載電阻，雖然電路架構(gòu)簡單，但需要對(duì)各別電池端電壓進(jìn)行檢測(cè)且有散熱問題。在非消耗式電池電位平衡技術(shù)中，圖2顯示一種基于單元電量分配的電池電位平衡裝置的電路架構(gòu)圖，基本上以相鄰兩單元電池為平衡機(jī)制，將端電壓較高者的能量傳送至較低者，電路架構(gòu)具有模組擴(kuò)充性；圖3顯示一種基于總電量分配的分散型電池電位平衡裝置的電路架構(gòu)圖，所有的直流轉(zhuǎn)換器電路為互相獨(dú)立的，當(dāng)電池電壓異于平均值時(shí)，啟動(dòng)直流轉(zhuǎn)換器電路，將過高的電池能量抽離而轉(zhuǎn)移至串聯(lián)電池組或由串聯(lián)電池組提供額外能量至較低電壓的電池3，因此控制自由度高；圖4顯示一種基于總電量分配的集中型電池電位平衡裝置的電路架構(gòu)圖，使用單一直流轉(zhuǎn)換器作為串聯(lián)電池組中各電池均壓機(jī)制，理論上，此集中式均壓電路體積較小、成本較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種晶格式電池電位平衡器，其適用于非消耗式或階層式電池電位平衡裝置。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

提供一種晶格式電池電位平衡器，用以等化串聯(lián)電池組的電位，其特征在于：每一單電池跨接于一能量轉(zhuǎn)換電路，該能量轉(zhuǎn)換電路以晶格式架構(gòu)連接。

其中，該能量轉(zhuǎn)換電路具有一第一節(jié)點(diǎn)、一第二節(jié)點(diǎn)、一第三節(jié)點(diǎn)及一第四節(jié)點(diǎn)，所述第一節(jié)點(diǎn)至第三節(jié)點(diǎn)依序串聯(lián)一第一半導(dǎo)體開關(guān)與一第一二極管，而該第三節(jié)點(diǎn)為該第一二極管的正極，所述第二節(jié)點(diǎn)至第四節(jié)點(diǎn)依序串聯(lián)一第二二極管與一第二半導(dǎo)體開關(guān)，而該第二節(jié)點(diǎn)為該第二二極管的負(fù)極，一儲(chǔ)能元件具有一第一端與一第二端，該第一端接于所述第一半導(dǎo)體開關(guān)與第一二極管之間，而該第二端接于所述第二二極管與第二半導(dǎo)體開關(guān)之間。