[發明專利]用于均衡蓄電池充電程度的系統

無效

• 申請號: 96197999.2
• 申請日: 1996-10-30
• 公開（公告）號: CN1201562A
• 公開（公告）日: 1998-12-09
• 發明（設計）人: 波·維斯喬姆
• 申請（專利權）人: 西肯電池電子學公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 王茂華

目前通用的蓄電池組充電或放電的方式是將充電裝置或負載連接到所有蓄電池上的電極螺栓上。蓄電池組通常由很多個串聯的蓄電池元件組成。充電和放電時，相同的電流將會通過所有的蓄電池元件。

在對蓄電池組充電或放電時，通常利用一控制系統通過變化組合比例來控制該過程。充電或放電就是通過向蓄電池組提供供電電流或加上負載電流來實現。電流的數值根據很多的參數例如為：當時的蓄電池電壓、蓄電池溫度、蓄電池性能參數，當時的充電程度等來控制。應用串聯的蓄電池組產生的一個問題是，實際上各蓄電池元件具有不同電極電壓、溫度、性能參數、充電程度等。將這一問題降低到最低程度的一種方法是，均衡蓄電池的放電，即，將所有蓄電池的能量放光，以便在下一個充電循環周期使各個元件的充電程度盡可能均衡。根據提高可利用率和壽命的要求，已研究開發一些能夠均衡充電的充電系統。這些系統要連接到每一個蓄電池元件或蓄電池組件上。這就意味著，經過電極螺栓按常規提供電源供電電流。此外，可以經過各單獨的連接器件向需要額外充電以便達到充滿程度的各蓄電池元件或蓄電池組件提供附加電流。這種類型的系統的一個缺點是可能使裝置變得十分復雜，并且僅在充電時才能作到均衡。

本發明的一個目的是要明顯避免上述問題，在所有運行條件下利用一均衡系統在蓄電池組中的不同的蓄電池元件或蓄電池組件之間導引充電電流來實現，而不必進行不方便的電纜安裝。

利用一安裝在每一蓄電池元件或蓄電池組件上的電壓變換器來實現這些目的。這些電壓變換器單元連接到一所有蓄電池中的連接到各電極螺栓上的公用電流線路，在這種情況下，由具有較高充電程度、溫度和電極電壓等的各個元件轉移能量。由于這一電流通道將所有蓄電池的電極螺栓相連接，實現了充電程度的均衡。

該系統還可具有另外的技術解決方案，其中由公用的電流線路經過各電壓變換器單元向各個蓄電池元件或蓄電池組件轉移能量。與上述解決方案相比，現在能量是沿相反的方向轉移的，但如果現在向與其它蓄電池元件或蓄電池組件相比具有較低的充電程度、溫度、電極電壓等的那些蓄電池元件或蓄電池組件提供能量，這種方案可以得到相同的效果。

下面參照各示意連接圖對本發明進行介紹，其中圖1表示一蓄電池，其中充電程度均衡系統連接在該蓄電池之中的每一蓄電池元件。圖2表示一蓄電池，其中充電程度均衡系統連接到在該蓄電池之中的每一蓄電池組件。

圖1表示一用于在各蓄電池之間均衡充電程度的系統的主要連接圖，其中按照蓄電池元件級別來連接該系統。具有正極1和負極2的蓄電池包含多個串聯的蓄電池元件3。該用于均衡充電程度的系統包含多個電壓變換器4，這些變換器4由一對于該蓄電池處于中心位置的控制單元遙控。各電壓變換器4在其一側分別連接到各蓄電池元件的正極8和負極7。各蓄電池組件的正極10或負極11。該各電壓變換器4在另一側連接到一公共的電流線路中的正極5和負極6。公共電流線路的正極5連接到蓄電池的正極1。公共電流線路的負極6連接到蓄電池的負極2。

各電壓變換器4可以設計得由一或多個蓄電池元件3得到能量并將該能量轉移到公共電流線路5、6。作為另一種選擇，各電壓變換器4也可以設計得由公用電流線路5、6得到能量并將該能量轉移到一或幾個蓄電池元件3。

圖2表示一用于均衡充電的系統的主要連接示意圖，其中該系統已按蓄電池組件級9連接。該系統的功能是與參照圖1所介紹的相同，所不同的是用蓄電池組件9取代蓄電池元件3。

用于在各蓄電池中均衡充電程度的系統可以按照不同的規則進行控制，這意味著在所有蓄電池充電的過程中，盡管是串聯的，部分充電電流可以引向不同的蓄電池元件3或蓄電池組件9。按照這種方式，這些蓄電池元件或組件可以單獨地充電到預定的程度。按照相同的方式，在蓄電池放電時，盡管是串聯的，可以將電流導引，以使各蓄電池元件3或蓄電池組件9達到預定的程度。

電壓變換器4還裝有用于檢測各個蓄電池元件3或蓄電池組件9的溫度和電極電壓的裝置。各電壓變換器4由蓄電池組件中央控制單元以與電壓變換器4有線或無線的通信方式進行控制。上述電壓變換器還可以按其它方式連接到每一蓄電池元件3或蓄電池元件9。圖3表示按照所謂的減少連線的方式的一個實例，即盡管電壓變換器的數目要少于蓄電池元件的數目，仍可以控制每個蓄電池元件的充電程度。

圖4表示一種接線方式，其中的各電壓變換器均連接到一公用地回路。這一操作程序專門適用于低電壓蓄電池系統。