蓄电池放电能力提升装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种蓄电池放电能力提升装置及方法，装置包括工作电池组、续能器。工作电池组包括若干工作电池单元。续能器包括续能电池组和电位提升器。每个工作电池单元配设一双向电子开关。控制器通过控制双向电子开关的充放电切换状态来实现工作电池单元充放电状态的改变。控制器借由向各双向电子开关发出循环移位充电信号来实现续能器对工作电池单元逐次轮流充电，每次对至少一工作电池单元进行充电而不充电的各工作电池单元向负载放电。充电的各工作电池单元接收充电电压进行充电，放电的各工作电池单元从放电输出接口向负载放电。本发明专利技术在不改变电池原有容量的前提下，有效延长了放电时间，提升了蓄电池放电能力。

Increasing Device and Method of Battery Discharge Capability

The invention discloses a device and a method for improving the discharge capacity of a storage battery, which comprises a working battery pack and a continuator. The working battery pack includes several working battery units. The renewable energy includes a renewable battery pack and a potential elevator. Each working battery unit is equipped with a two-way electronic switch. The controller controls the charge-discharge switching state of the bidirectional electronic switch to change the charge-discharge state of the working battery unit. By issuing cyclic shift charging signals to the two-way electronic switches, the controller can charge the working battery unit by turns, and discharge the working battery units which charge at least one working battery unit at a time without charging to the load. Each working battery unit charged receives charging voltage for charging, and each working battery unit discharged discharges from discharge output interface to load. The invention effectively prolongs the discharge time and improves the discharge capacity of the storage battery without changing the original capacity of the battery.

【技术实现步骤摘要】
蓄电池放电能力提升装置及方法
本专利技术涉及一种蓄电池放电能力提升装置，以及基于该装置实现的蓄电池放电能力提升方法，属于蓄电池放电能力提升

技术介绍
目前市场上常见的二次电池，即蓄电池，主要类型有铅酸蓄电池、锂离子电池等，广泛应用于各类储能、节能和清洁能源系统以及各类用电装置中，这些蓄电池的容量和能量密度大小不等，但都十分有限，使得其在能源领域中的应用受到了很大的局限，特别是在对蓄电池的放电能力或能量密度要求较高的领域，蓄电池的放电性能与实际使用要求相差很远，问题突出。蓄电池是各种电器装置和设备中的重要基础能源部件，已有蓄电池存在的放电能力弱、能量密度低和高成本等缺陷已成为限制能源产业技术进步的严重障碍，由此可见，如何进一步地优化和提高已有蓄电池的放电性能，提升其放电能力，是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种蓄电池放电能力提升装置及方法，其对工作电池组中的工作电池单元采用逐次轮流充电，不充电的工作电池单元对外部负载放电的方式，在不改变电池原有容量的前提下，有效提升了蓄电池的放电能力。为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种蓄电池放电能力提升装置，其特征在于：它包括工作电池组、续能器、控制器和双向电子开关，其中：工作电池组包括若干工作电池单元；续能器包括续能电池组和电位提升器；续能电池组向电位提升器供电并与电位提升器串联连接来向工作电池组输出高于工作电池单元端电压的充电电压；每个工作电池单元配设一双向电子开关，控制器通过控制双向电子开关的充放电切换状态来实现工作电池单元充放电状态的改变；控制器借由向各双向电子开关发出循环移位充电信号来实现续能器对工作电池单元逐次轮流充电，每次对至少一工作电池单元进行充电而不充电的各工作电池单元向负载放电，其中，充电的各工作电池单元通过双向电子开关并联后接收充电电压进行充电，放电的各工作电池单元通过双向电子开关并联后从放电输出接口向负载放电。一种基于所述的蓄电池放电能力提升装置实现的蓄电池放电能力提升方法，其特征在于，它包括步骤：1)判断所述续能电池组的端电压是否等于或小于所述工作电池组的端电压，或者虽然所述续能电池组的端电压大于所述工作电池组的端电压但所述工作电池组端电压是否达到下限阈值而无法通过所述续能电池组的充电来弥补：若是，则停止所述续能器向各所述工作电池单元进行逐次轮流充电；若否，则转至2)；2)若所述工作电池组电能下降，则基于所述控制器对所述双向电子开关的充放电切换状态的控制，使所述续能器对所述工作电池组的所述工作电池单元进行逐次轮流充电，在每次充电时：所述控制器向至少一所述双向电子开关发出充电指令以及向其它所述双向电子开关发出放电指令，接收到充电指令的所述双向电子开关切换至充电模式，来使所述续能器对切换至充电模式的所述双向电子开关所连接的所述工作电池单元充电，同时接收到放电指令的所述双向电子开关切换至放电模式，来使切换至放电模式的所述双向电子开关所连接的所述工作电池单元向负载放电；3)返回1)。本专利技术的优点是：本专利技术彻底改变了有史以来蓄电池一直沿用的充、放电和放、充电的使用模式，对工作电池组中的工作电池单元采用逐次轮流充电的方式，在不影响工作电池组整体对外部负载放电功效的基础上，实现了对各工作电池单元电能的在线恢复和补充，同时达到了既提升工作电池组的放电能力，又不间断地向外放电的目的，在不改变电池原有容量的前提下，用较小的功率有效抑制了蓄电池内部在持续放电时出现的不良效应，大大改善了蓄电池在充放电过程中电化学反应的环境和工作条件，做到了对工作电池组放电潜能的充分挖掘，使蓄电池的等效容量、能量密度得到了明显提升。附图说明图1是本专利技术蓄电池放电能力提升装置的一较佳实施例示意图。具体实施方式如图1所示，本专利技术蓄电池放电能力提升装置包括工作电池组20、续能器10、控制器40和双向电子开关50，其中：工作电池组20包括若干工作电池单元，如图1示出的工作电池单元B1至Bn(n为大于等于1的正整数)；续能器10包括续能电池组11和电位提升器12；续能电池组11向电位提升器12供电并与电位提升器12串联连接来向工作电池组20输出高于工作电池单元端电压的充电电压(可视为电位提升器12对续能电池组11进行了电位提升处理)，即续能器10输出的充电电压为续能电池组11的端电压与电位提升器12自身内部变换后得到的电压之和；每个工作电池单元配设一双向电子开关50，控制器40通过控制双向电子开关50的充放电切换状态来实现工作电池单元充放电状态的改变；控制器40借由向各双向电子开关50发出循环移位充电信号来实现续能器10对工作电池单元逐次轮流充电，每次对至少一工作电池单元进行充电而不充电的各工作电池单元向外部负载(图中未示出)放电，其中，充电的各工作电池单元通过相应的各双向电子开关50并联后接收充电电压进行充电，放电的各工作电池单元通过相应的各双向电子开关50并联后从放电输出接口80向负载放电。在实际设计中，如图，所有工作电池单元的负极接地，各工作电池单元的正极互相独立而分别与相应一双向电子开关50的电池连接端(如图1所示管脚3)连接。续能电池组11包括若干续能电池单元，如图1示出的续能电池单元A1至Am(m为大于等于1的正整数)。所有续能电池单元的负极接地而正极分两路，一路与电位提升器12的输入侧正极连接，电位提升器12的输入侧负极接地，另一路与电位提升器12的输出侧负极连接。电位提升器12的输出侧正极用来输出充电电压而与各双向电子开关50的充电端(如图1所示管脚1)连接，各双向电子开关50的放电端(如图1所示管脚2)与放电输出接口80连接，放电输出接口80用于连接负载，各双向电子开关50的充放电控制端(如图1所示管脚4)分别与控制器40的相应充放电控制信号输出端(控制器40的充放电控制信号输出端如图1示出的端口P1至Pn)连接。在本专利技术中，控制器40包括微处理器41或由其它数字化电路构成的控制单元。在本专利技术中，工作电池单元由一个蓄电池构成或由多个同容量的蓄电池串联构成。续能电池单元由一个蓄电池构成，或由多个同容量的蓄电池串联而成，或由多个蓄电池以串并联的混联方式构成。在本专利技术中，工作电池组20、续能电池组11互相独立。进一步地，工作电池单元中的各蓄电池的容量和规格相同，同样，续能电池单元中的各蓄电池的容量和规格相同，各工作电池单元的负极与各续能电池单元的负极共地。在本专利技术中，电位提升器12为隔离式电压可调DC/DC转换器、隔离式稳压电源或电池组等已有成熟电子部件。隔离式电压可调DC/DC变换器为一种输入侧与输出侧相隔离的电压调节器件，其为本领域的熟知器件。当选用隔离式电压可调DC/DC变换器时，工作电池单元的平衡电压设计为等于续能电池单元的平衡电压即可。在实际设计中，双向电子开关50包括充电电子开关和放电电子开关，充电电子开关的一端连接电位提升器12的输出侧正极，充电电子开关的另一端分两路，一路与相应一工作电池单元的正极连接，另一路与放电电子开关的一端连接，放电电子开关的另一端与放电输出接口80连接，充电电子开关、放电电子开关的开关控制端共同与控制器40上相应的同一充放电控制信号输出端连接，且充电电子开关、放电电子开关中的任一个与控制器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蓄电池放电能力提升装置，其特征在于：它包括工作电池组、续能器、控制器和双向电子开关，其中：工作电池组包括若干工作电池单元；续能器包括续能电池组和电位提升器；续能电池组向电位提升器供电并与电位提升器串联连接来向工作电池组输出高于工作电池单元端电压的充电电压；每个工作电池单元配设一双向电子开关，控制器通过控制双向电子开关的充放电切换状态来实现工作电池单元充放电状态的改变；控制器借由向各双向电子开关发出循环移位充电信号来实现续能器对工作电池单元逐次轮流充电，每次对至少一工作电池单元进行充电而不充电的各工作电池单元向负载放电，其中，充电的各工作电池单元通过双向电子开关并联后接收充电电压进行充电，放电的各工作电池单元通过双向电子开关并联后从放电输出接口向负载放电。

【技术特征摘要】
1.一种蓄电池放电能力提升装置，其特征在于：它包括工作电池组、续能器、控制器和双向电子开关，其中：工作电池组包括若干工作电池单元；续能器包括续能电池组和电位提升器；续能电池组向电位提升器供电并与电位提升器串联连接来向工作电池组输出高于工作电池单元端电压的充电电压；每个工作电池单元配设一双向电子开关，控制器通过控制双向电子开关的充放电切换状态来实现工作电池单元充放电状态的改变；控制器借由向各双向电子开关发出循环移位充电信号来实现续能器对工作电池单元逐次轮流充电，每次对至少一工作电池单元进行充电而不充电的各工作电池单元向负载放电，其中，充电的各工作电池单元通过双向电子开关并联后接收充电电压进行充电，放电的各工作电池单元通过双向电子开关并联后从放电输出接口向负载放电。2.如权利要求1所述的蓄电池放电能力提升装置，其特征在于：所有所述工作电池单元的负极接地，各所述工作电池单元的正极互相独立而分别与相应一所述双向电子开关的电池连接端连接；所述续能电池组包括若干续能电池单元，所有续能电池单元的负极接地而正极分两路，一路与所述电位提升器的输入侧正极连接，另一路与所述电位提升器的输出侧负极连接；所述电位提升器的输出侧正极与各所述双向电子开关的充电端连接，各所述双向电子开关的放电端与所述放电输出接口连接，各所述双向电子开关的充放电控制端分别与所述控制器的相应充放电控制信号输出端连接。3.如权利要求1所述的蓄电池放电能力提升装置，其特征在于：所述双向电子开关包括充电电子开关和放电电子开关，充电电子开关的一端连接所述电位提升器的输出侧正极，充电电子开关的另一端分两路，一路与相应一所述工作电池单元的正极连接，另一路与放电电子开关的一端连接，放电电子开关的另一端与所述放电输出接口连接，充电电子开关、放电电子开关的开关控制端与所述控制器上相应的同一充放电控制信号输出端连接，且充电电子开关、放电电子开关中的任一个与所述控制器之间连接有反相器，以使充电电子开关与放电电子开关之间以反相状态交替导通、关断。4.如权利要求3所述的蓄电池放电能力提升装置，其特征在于：所述充电电子开关包括充电开关晶体管，所述放电电子开关包括放电开关晶体管，其中：充电开关晶体管与放电开关晶体管之间以半桥形式连接，充电开关晶体管与放电开关晶体管的公共连接端与相应一所述工作电池单元的正极连接，充电开关晶体管、放电开关晶体管分别与各自的驱动电路连接，各驱动电路与所述控制器连接。5.如权利要求1所述的蓄电池放电能力提升装置，其特征在于：所述电位提升器为隔离式电压可调DC/DC转换器。6.如权利要求1至5中任一项所述的蓄电池放电能力提升装置，其特征在于：所述蓄电池放电能力提升装置包括过程参数检测器，其中：过程参数检测器包括连接在所述电位提升器与各所述双向电子开关之间、用来检测充电电流的充电电流传感器，以及连接在各所述双向电子开关与所述放电输出接口之间、用来检测放电电流的放电电流传感器，充电电流传感器的检测信号输出端经由第一放大电路与所述控制器的相应A/D转换信号端连接，放电电流传感器的检测信号输出端...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘森磊，
申请(专利权)人：必利恩北京新能源技术研究有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11