[發明專利]全時平衡電力系統

在審

• 申請號: 201510442064.1
• 申請日: 2015-07-24
• 公開（公告）號: CN105024429A
• 公開（公告）日: 2015-11-04
• 發明（設計）人: 鐘玉麟
• 申請（專利權）人: 鐘玉麟
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 泉州市文華專利代理有限公司 35205
• 代理人: 車世偉

技術領域

本發明涉及電力系統，特別是指一種全時平衡電力系統。

背景技術

隨著負載設備演進，規格差異越來越大，當負載需要擴增時，原本的電源能力可能不足，或隨著可靠度的要求越來越高，將電源系統設計成模塊化，具有并聯且冗余的需求也是必然的趨勢。

為了提供使用的方便性以及供電的容量，許多電力系統都使用充電電池作為電力的來源；其中，以鋰聚合物為主要原料的充電鋰電池又是目前充電電池中，具有高容量密度的成熟產品，充電電池的充電過程，是在其所安裝的電力系統中經由電源供應器或交流電適配器提供電源以對充電電池充電。

然而，現有電力系統所使用的電池組在容量上未進行精確地匹配，該電池組亦會遭受不平衡情況。由于電池組之間的制造變化，此種電池組不平衡情況可存在于新電池中，又，當電池組容量隨時間以不同速率衰退時，不平衡電池組或其中一不良之電池便會降低電池組的整體容量，這意謂著具有較低電荷狀態的電池組永遠不能完整地充電。

另，現有的電力系統中大致采用下列幾種方式來對充/放電過程中的每一個電池進行平衡處理：

其一，切換電感的串聯平衡電路。在充電電池中設置多個電感，每一個電感皆與其中一電池單元并聯。在充電電池充電過程中，透過開關將具有較高電壓的電池單元能量儲存在電感，再透過開關將儲有能量的電感能量釋放給鄰近的下一個電池單元，以達到電池單元串聯平衡的目的。由于電路中的電荷只能傳送至鄰近的電池單元，若電池單元數目越多，這種解決方案顯得效率相當低。

其二，切換電容的串聯平衡電路，在充電電池中設置多個電容，每一個電容均透過雙向開關和鄰近的電池單元并聯。藉由開關快速導通與斷開的過程，達到電池單元平衡，由于電荷只能傳送至鄰近的電池單元，若電池單元數目越多，亦即當欲將能量由前端的電池單元，中間經過多個電池單元后再釋放給后端的電池單元時，必須經過多個電容的儲能/釋能，這種過長的儲能/釋能路徑嚴重影響電池平衡的效率。

本案發明人在觀察到上述缺失后，認為現有的電力系統仍有進一步改良之必要，而遂有本發明之產生。

發明內容

本發明的目的在于提供一種全時平衡電力系統，其可延長充電電池組或單一充電電池的使用壽命，從而具有平衡保護充電電池組或單一充電電池的功效，以及較好的電源可擴充性及安全性。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種全時平衡電力系統，其包含有：

一隔離變壓模塊，其電連接一電源；

至少兩個電力平衡模塊，其分別電連接至所述隔離變壓模塊；

至少兩個充電電池，其分別對應電連接至各所述電力平衡模塊；

以及一微處理器，其電連接至各所述充電電池、各所述電力平衡模塊及所述隔離變壓模塊，所述微處理器與所述隔離變壓模塊間連接有一切換開關；且所述微處理器對各所述充電電池的電量以動態的方式定義有一默認值；

各電力平衡模塊分別偵測相應的各充電電池的電量并將其反饋至微處理器，經過微處理器的判斷給出各充電電池的電量當下的默認值，同時微處理器使切換開關呈開路設置，且微處理器驅動控制各電力平衡模塊，使所有充電電池共同提出部分電能，同時將共同提出的電能對電量低于此默認值的充電電池充電，而后并持續進行共同提出電能及對電量低于此默認值的充電電池充電，直至各充電電池的電量呈平衡狀態。

較佳地，還包含有至少一輸入偵測模塊，該輸入偵測模塊分別電連接該電源及該微處理器。

較佳地，各所述電力平衡模塊均包含有一電壓電流控制單元及一電池監控單元，所述電壓電流控制單元與所述電池監控單元電連接，所述電池監控單元電連接相應的所述充電電池。

較佳地，所述電壓電流控制單元由至少一二極管及至少一電容所組成。

較佳地，所述電池監控單元與所述電壓電流控制單元間設有一控制開關。

較佳地，所述微處理器與所述隔離變壓模塊間設有至少一充電開關，所述充電開關用以控制所述隔離變壓模塊與各所述電力平衡模塊間電力傳輸的切換。

較佳地，還包含有一傳輸模塊，所述傳輸模塊電連接至所述微處理器。

較佳地，還包含有一電力輸出模塊，所述電力輸出模塊分別電連接所述微處理器及各所述電力平衡模塊，且所述電力輸出模塊具有一正極連接端和一負極連接端。

較佳地，所述微處理器與所述隔離變壓模塊間連接有一PWM控制模塊。