串联电池组的等化电路制造技术

本发明专利技术提供一种串联电池组于充电状态时的电位等化的电路，用以使串联电池组中各个电池皆能均等充电，当串联电池组中某个电池的端电压与其它电池的端电压有所不同时，监控电路会产生高频信号用以驱动开关元件，将端电压较高的电池能量，通过变压器转移到串联电池组中其它电压较低的电池上。通过开关元件的高频切换，一方面可减少高端电压电池的充电电流，一方面增加低端电压电池的充电电流，藉此达到避免电池因过度充电而损坏以及快速达到电池电位平衡的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术有关于一种对充电电池电位等化的电路，特别是有关于在充电过程中平衡各电池端电压的等化电路。
技术介绍
在电池的应用上常常会需要将多个电池串联使用，如电动机车即需四个铅酸电池串联，电动脚踏车则需两个或三个铅酸电池串联，所以串联电池组在进行充电时，在各电池间的残电量(power residue)，电池容量以及电池特性是否匹配就显得格外重要。另外因为残电量会随着使用次数的增加以及串联电池组的匹配与否而产生差异，再加上残电量难以量测等因素，致使各电池间的端电压差异越来越大，当残电量较多的电池充电时，容易因过度充电而使电池损坏。因此，若串联电池组于充电时能针对单颗电池的状况做适时的监控与调整，使串联电池组中各电池皆能操作于最佳的状态中，例如，让串联电池组各电池间的端电压随时保持平衡，则必能有效地延长电池的使用寿命，这也是充电等化电路存在的目的。图1为一组典型利用电阻设计的消耗性充电等化电路，其中串联电池组由B1、B2、B3为三个充电电池所组成，I为一定电流源，可对串联电池组充电。如图1所示，电池B1、B2、B3分别与电阻R1、R2、R3及开关元件S1、S2、S3所组成的旁路电路连接，并且还有一电池电压监控电路用来控制等化电路的运作。当串联电池组进行充电时，电池电压监控电路会持续地对B1、B2、B3电池做端电压的监控，在不失一般原则下，今假设电池B1端电压较高，当检测出B1电池的端电压超过B2、B3电池的端电压并超过一定的程度时，则电池电压监控电路会从P1输出一信号驱动开关元件S1，此时B1电池与R1电阻形成一并联状态，故会有一部份的充电电流通过R1，所以流入B1电池的充电电流会较原来少(因为IB1＝I-IR1)，而流经B2、B3电池的充电电流则仍然为I，如此可延缓B1电池端电压的上升速率，渐渐地使串联电池组中的各电池电位达到平衡。上述的电阻式充电等化电路，利用分流电阻来消耗各电池间的电压不平衡所超出的能量，因此，容易使整个电路产生高热，并且此种做法也使总体的电能利用率降低，不符合经济效益。图2表示了一个利用变压器设计的非消耗性充电等化电路，其电路结构和图1相同，其中仅将电阻改为三组相同且独立的非消耗性返驰(flyback)变压器T1、T2、T3。此外，在电池电压监控电路中，则加入高频信号产生器，而各变压器的第一、二次侧线圈拥有相反的极性和相同的匝数。当B1电池的端电压若超过B2、B3电池的端电压达一定的差时，电池电压检测与控制电路会从P1输出一高频信号，用以驱动开关元件S1持续地做切换的动作，使得变压器T1的第一次侧线圈产生激磁感应电压，藉此将能量传递至第二次侧线圈，并在第二次侧线圈上产生感应电流，此感应电流再经由二极管D1回到充电回路对串联电池组充电，如此同样可延缓电池B1端电压的上升速度，渐渐地使串联电池组中的各电池电位达到平衡，还可将B1电池的多余电量在等化过程中回收并再加以利用。利用此种非消耗性变压器来做电池电位等化的方法，能够有效地改善消耗性电阻等化电路产生高热，以及电能利用率不佳等问题。但是，一个电池必须对应一组变压器，若应用上需要多个电池串联成电池组时，则多个变压器的体积和重量会使整个电路尺寸及重量增加。因此，我们需要将非消耗性等化电路做进一步改进，使电路的结构上能更加小型化及弹性化，以求在运用时能达到低热度、高电能利用率、体积小以及重量轻等特点。
技术实现思路
由前述可知，现有技术中所使用的方法有着产生高热、电能使用率低、体积及重量过大等问题。因此，本专利技术提供一种串联电池组充电等化电路，其主要目的之一为使串联电池组里的各个电池皆能在最佳的状况下进行充电，确保电池的使用寿命。本专利技术另一主要目的在提供一种利用顺向式的能量转换装置，使得在各电池组端电压的等化过程中，将高端电压电池中超出的能量，直接地转移到低端电压的电池上，以达到更快速的等化效果。另外，本专利技术还有另一主要目的在于提供一种串联电池组等化电路，可有效地缩小电路上变压器的总体积，大幅降低整个电路的尺寸与重量。为达上述目的，本专利技术所采用的技术手段包括一变压器装置，其由一第一侧线圈与一第二侧线圈所组成，该第一侧线圈由复数个相同匝数与相同极性的线圈所组成，该第二侧线圈的匝数与该第一侧线圈的匝数和相同；及一开关装置，由复数个开关元件所组成，该每一开关元件均与该第一线圈的该复数个线圈相耦接于同极性点，其中该复数个开关经一控制信号同时被导通时，该第一侧线圈中的该复数个线圈相互形成一第一次侧线圈及一第二次侧线圈。附图说明图1为消耗性串联电池组充电均衡器的电路图。图2为非消耗性串联电池组充电均衡器的电路图。图3为本专利技术具体实施例的架构方块示意图。图4为本专利技术具体实施例的电路图。图5为本专利技术具体实施例的电路图。图中符号说明301串联电池组与充电电路示意图302电池电压监控电路示意图303电压等化电路示意图311电池电压检测路径312电压等化电路驱动路径313电池电压等化路径401串联电池组与充电电路402电池电压监控电路403电压等化电路501电压等化电路的第一线路502电压等化电路的第二线路503电压等化电路的第三线路504电压等化电路的第四线路505电压等化电路的第五线路506电压等化电路的第六线路511串联电池组与充电电路的第一线路512串联电池组与充电电路的第二线路513串联电池组与充电电路的第三线路514串联电池组与充电电路的第四线路I 定电流源IB1流经串联电池组的电流IR1流经消耗电阻的电流B1 串联电池组的第一电池B2 串联电池组的第二电池B3 串联电池组的第三电池B4 串联电池组的第四电池R1 第一消耗电阻R2 第二消耗电阻R3 第三消耗电阻 S1第一开关晶体管S2第二开关晶体管S3第三开关晶体管S4第四开关晶体管P1等化电路驱动信号第一输出端P2等化电路驱动信号第二输出端P3等化电路驱动信号第三输出端P4等化电路驱动信号第四输出端T 电压等化电路的变压器T1返驰式电压等化电路的第一变压器T2返驰式电压等化电路的第二变压器T3返驰式电压等化电路的第三变压器N1电压等化电路中变压器的第一线圈N2电压等化电路中变压器的第二线圈N3电压等化电路中变压器的第三线圈N4电压等化电路中变压器的第四线圈Nk电压等化电路中变压器的铁心消磁线圈D1第一二极管D2第二二极管D3第三二极管D4第四二极管Dk铁心消磁二极管VD1 电池电压检测第一输入端VD2 电池电压检测第二输入端VD3 电池电压检测第三输入端VD4 电池电压检测第四输入端VD5 电池电压检测第五输入端TS1 电压等化电路的高频信号第一输出端TS2 电压等化电路的高频信号第二输出端TS3 电压等化电路的高频信号第三输出端 TS4 电压等化电路的高频信号第四输出端具体实施方式以下对本专利技术在电路方面的描述，并不包括充电等化电路的完整结构。本专利技术所沿用的技术，在此仅做重点式的引用，以助本专利技术的阐述。并且下述内文中相关附图并未依比例绘制，其作用仅在表现本专利技术的结构特征。本专利技术包括一变压器装置，其由一第一侧线圈与一第二侧线圈所组成，该第一侧线圈由复数个相同匝数与相同极性的线圈所组成，该第二侧线圈的匝数与该第一侧线圈的匝数和相同；及一开关装置，由复数个开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压等化电路，包括：一变压器装置，其由一第一侧线圈与一第二侧线圈所组成，该第一侧线圈由复数个相同匝数与相同极性的线圈所组成，该第二侧线圈的匝数与该第一侧线圈的匝数和相同；及一开关装置，由复数个开关元件所组成，该每一开关元 件均与该第一线圈的该复数个线圈相耦接于同极性点；其中该复数个开关元件经一个控制信号同时被驱动时，该第一侧线圈中的该复数个线圈相互形成一第一次侧线圈及一第二次侧线圈。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊贤，林保全，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]