电池串联能量平衡电路制造技术

本发明专利技术是一种电池串联能量平衡电路，包括第一电池模块、第二电池模块及变压器绕组。第一电池模块具有第一电池单体、第一放电回路及第一充电回路，第一放电回路具有第一线圈与第一电池单体串联，第一充电回路包括第二线圈及第一二极管与第一电池单体串联；第二电池模块具有第二电池单体、第二放电回路及第二充电回路，第二放电回路由第二线圈与第二电池单体串联成，第二充电回路包括第三线圈及第二二极管与第二电池单体串联；变压器绕组耦合于第一、第二及第三线圈，在放电模式下，第一及第二放电回路借由变压器绕组平衡第一与第二线圈的能量，而放电平衡第一与第二电池单体，在充电模式下，则将第二、第三线圈的能量回充至第一、第二电池单体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电池串联能量平衡电路，特别是涉及一种多颗电池单体串联连接，并借由以变压器绕组为主所构成的平衡模块以达到各电池单体能量平衡的电池串联能量平衡电路。
技术介绍
目前的电池应用为了提高使用电压，在实际应用上多采串联连接形式，为了增加使用寿命及减少电池单体差异，因此电池的挑选就非常重要，通常是依据电池电压、内阻与容量等性能指标将电池分类，以此搜寻性能匹配性高的电池单体(Cell)组成电池组使用，随着电池充放电次数的增加以及受到老化程度的影响，每个电池单体电压差异性会越来越大，导致电池组充电时提早到达过充保护点，放电时提早启动过放保护点，造成电池组可使用容量大幅缩小，以下的例子可以说明此现象。请参阅图I所示,是串联电池组的电路示意图。此例中电池组是由三个实施为锂电池的电池单体11、12、13串联连接所组成，而此处三颗电池单体11、12、13在还没有经过充放电测试前是如图2所示，每个电池单体11、12、13的电压都相同，其中图2是串联电池组各电池未经充放电测试前的电量示意图。再者，在放电阶段后，每个电池单体11、12、13的电压如图3所示(斜线区域为每个电池经过放电后能量的变化)，图3是图2中各电池经放电后的电量示意图，其中电池单体12的电池老化程度比电池单体11与电池单体13还要快，在多次使用后不平衡的差异性明显增加，而由于目前电池保护IC为电压量测方式，只要有任何一个电池单体(如图3中的电池单体12)的电压低于低电压保护点(如图3中2. 6V)，保护IC就会停止所有电池单体11、12、13执行放电动作，因此仅有一颗电池单体提早老化，就会让整个电池组提早告知没电的信息，也会让使用者觉得电池组很快就没有电了。再者,请参阅图4所示,是图3中各电池经充电后的电量示意图。其中,在充电阶段时，由于电池单体11实际残留的能量较其他两颗电池单体12、13还多，因此充电时会最早达到过充保护点(如图4中4. 2V)，此时电池保护IC启动，所有电池单体11、12、13停止充电，因此会让使用者觉得电池组很快就充饱了。缘此，在反复对电池组充电放电的情况下，各电池单体之间能量不平衡所造成的问题只会越来越严重，在保护IC的作用下，电池组的利用率会非常低。为了解决上述问题，目前有如图5所示的放电回路配置,其中图5是现有习知电池放电回路的电路图。图中所示电池单体11是并联一组放电回路14，此放电回路14包括有一电阻141及一开关142，前述电池组每一个电池单体11、12、13皆可并联此一放电回路14，借由电阻141与开关142的控制，能使得每个电池单体11、12、13能量释放后的电压均一化，在实际操作上，如图6所示，以最低能量的电池单体12为基准点(如图6中3. 7V)，接着将电池单体11及电池单体13斜线区释放至与电池单体12均等，而可达到电池电压平衡的目的，其中图6是借由图5的电路对各电池进行放电平衡的电量示意图。此类被动式的电压平衡技术是以能量释放为基础，在充电时，充电速度大于电路平衡能力时，就必须减低充电电流，所以会拉长充电时间，在放电时，因电池能量所剩不多，更不可能启动平衡电路，将有能量的电池进行放电，因此此类技术效率低，且还有易发热及能源浪费等缺失。由此可见，上述现有的电池单体串联组成的电池组在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的电池串联能量平衡电路，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服现有的电池单体串联组成的电池组存在的缺陷，而提供一种新型结构的电池串联能量平衡电路，所要解决的技术问题是使其中的各电池模块通过 与变压器绕组的感应，而能够在放电模式下达到能量由高转移至低以取得各电池电量的平衡，并且能够在充电模式下将变压器绕组内电量回收至对电池充电，非常适于实用。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种电池串联能量平衡电路，其包括有一第一电池模块、一第二电池模块及一变压器绕组，其中第一电池模块具有一第一电池单体、一第一放电回路及一第一充电回路，第一放电回路具有一第一线圈与第一电池单体串联，而第一充电回路则包括有一第二线圈及一第一二极管以与第一电池单体串联，再者，第二电池模块则具有一第二电池单体、一第二放电回路及一第二充电回路，第二放电回路由第二线圈与第二电池单体串联组成，而第二充电回路则包括有一第三线圈及一第二二极管以与第二电池单体串联，另外，变压器绕组则耦合于第一线圈、第二线圈及第三线圈。本专利技术电池串联能量平衡电路在放电模式下，第一放电回路及第二放电回路借由变压器绕组平衡第一线圈与第二线圈的能量，而放电平衡第一电池单体与第二电池单体，而在充电模式下，则将第二线圈的能量回充至第一电池单体，以及将第三线圈的能量回充至第二电池单体。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的电池串联能量平衡电路，其中所述的第一电池模块还包括有一第一开关，该第一开关是与该第一电池单体及该第一线圈串联连接，其闭合连通时为该放电模式，而在断开不连通时为该充电模式。前述的电池串联能量平衡电路，其中所述的第二电池模块还包括有一第二开关，该第二开关是与该第二电池单体及该第二线圈串联连接，其闭合连通时为该放电模式，而在断开不连通时为该充电模式。前述的电池串联能量平衡电路，还包括有多个电池模块，且每一个电池模块皆包括有一电池单体、一放电回路及一充电回路，该放电回路具有一线圈与该电池单体串联，该充电回路具有另一线圈及一二极管以与该电池单体串联，而该些线圈皆耦合于该变压器绕组。本专利技术与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本专利技术电池串联能量平衡电路至少具有下列优点及有益效果本专利技术的电池串联能量平衡电路借由上述的电路组成，而能够适用于不同类型的电池，即无需在平衡过程中监控每个电池的电压，并且可依照串联电池的数目而调整线圈数目，达到可无限扩充电池模块之效，再者，由于本专利技术为能量转移的架构，非能量消耗，因此可达到平衡损失少、效率高及平衡时间短等功效，进而提高电池利用率及延长使用寿命，能够减少电池的浪费。综上所述,本专利技术是有关于一种电池串联能量平衡电路，其包括有一第一电池模块、一第二电池模块及一变压器绕组。其中第一电池模块具有一第一电池单体、一第一放电回路及一第一充电回路，第一放电回路具有一第一线圈与第一电池单体串联，而第一充电回路则包括有一第二线圈及一第一二极管以与第一电池单体串联；第二电池模块则具有一第二电池单体、一第二放电回路及一第二充电回路，第二放电回路由第二线圈与第二电池单体串联组成，而第二充电回路则包括有一第三线圈及一第二二极管以与第二电池单体串联；变压器绕组则耦合于第一线圈、第二线圈及第三线圈，在放电模式下，第一放电回路及第二放电回路借由变压器绕组平衡第一线圈与第二线圈的能量，而放电平衡第一电池单体与第二电池单体，在充电模式下，则将第二线圈的能量回充至第一电池单体及将第三线圈的能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池串联能量平衡电路，其特征在于其包括有：一第一电池模块，包括有一第一电池单体、一第一放电回路及一第一充电回路，该第一放电回路包括有一第一线圈与该第一电池单体串联，该第一充电回路则包括有一第二线圈及一第一二极管以与该第一电池单体串联；一第二电池模块，包括有一第二电池单体、一第二放电回路及一第二充电回路，该第二放电回路包括有该第二线圈与该第二电池单体串联，该第二充电回路则包括有一第三线圈及一第二二极管以与该第二电池单体串联；以及一变压器绕组，耦合于该第一线圈、该第二线圈及该第三线圈，在一放电模式下，该第一放电回路及该第二放电回路是借由该变压器绕组平衡该第一线圈及该第二线圈的能量，而放电平衡该第一电池单体与该第二电池单体，且在一充电模式下，将该第二线圈的能量回充至该第一电池单体，以及将该第三线圈的能量回充至该第二电池单体。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张维骐，何桐坤，李昭哲，杨显裕，张弘岳，
申请(专利权)人：美律实业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：