專利名稱：蓄電池組在線串并聯(lián)轉(zhuǎn)換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蓄電池組的輸入輸出連接方式的一種電路。
技術(shù)背景
目前，蓄電池組在實際應(yīng)用中存在著許多亟待解決的技術(shù)難題蓄電池組的一致性及壽命問題，一直困擾著電池行業(yè)的發(fā)展，至今沒有實質(zhì)性的徹底解決方案。電池串聯(lián)越多，單體報廢率就越高。那么，怎樣才能解決電池組的一致性問題呢？我們通過多年大量的實驗發(fā)現(xiàn)，鉛酸電池都有一個共性問題，在充電時作為儲能裝置儲電，放電時作為電源對外供電，但放電電壓低于某一值時又會成為負載，消耗電池組的電能，故電池組在放電時，假如有其中一個單體率先出現(xiàn)落后，它就會消耗整個電池組的電能，引起整組電池放電電壓降至控制器設(shè)定的放電終止電壓以下無法工作而終止。蓄電池組之所以一致性差，平衡性不好，并不是電池生產(chǎn)廠家技術(shù)不好，控制不嚴，而是因為蓄電池串聯(lián)組合時必然產(chǎn)生的結(jié)果，例如常用的12伏電池是六個單體相串聯(lián)，密閉在一個電池殼里，無法采取有效措施對每個單體之間一致性平衡的參數(shù)進行徹底控制。而一組48伏的電池組，通常是由8只6伏或者4只12伏電池串聯(lián)而成，中只是8只/6只串聯(lián)體之間的動態(tài)平衡，并沒有達到一組電池中2伏M只單體之間的參數(shù)一致性平衡，所以它必然會隨著使用次數(shù)的增多，累積欠充過放導(dǎo)致其中一只或幾只內(nèi)部平衡性不好的12伏電池率先落后。要徹底解決蓄電池組一致性問題，只有從電池的本質(zhì)原理-2V單體抓起，只有蓄電池組的并聯(lián)方式，才能保證每組電池中每只單體電池參數(shù)一致性平衡，才能徹底避免整組電池中落后單體電池累積欠充過放引起的單節(jié)過早落后現(xiàn)象的發(fā)生，才能保證延長電池使用壽命，但是蓄電池并聯(lián)聯(lián)接時卻只能提供2伏的總電壓輸出，完全不能滿足用電設(shè)備的需求。發(fā)明內(nèi)容
蓄電池組在串聯(lián)組合時，其電池組的整體性能是由性能最差的一只單體決定；而蓄電池組在并聯(lián)組合時，其電池組的整體性能是由全部單體的平均值決定，并且電池在并聯(lián)時，即使在負載斷開時，電池組自身也會構(gòu)成一個閉合的電路，并且高性能的單體隨時在對低性能的單體進行著修補，為了克服蓄電池組在串聯(lián)組合時，其放電及充電的過程中都會對性能較差的單體形成損害的事實，本發(fā)明提出了一種電池組在需要向設(shè)備輸電時，自動瞬時轉(zhuǎn)換為串聯(lián)狀態(tài)并輸出最高電壓；電池組在不需要向設(shè)備輸電或者需要充電時，自動瞬時轉(zhuǎn)換為并聯(lián)狀態(tài)并輸出最低電壓，從而使每一個單體電池都能得到同等電量的補充，并最終達到電池組整體參數(shù)的一致性的一種電路方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是電池組串并聯(lián)在線轉(zhuǎn)換電路，包括電池組，雙向連動開關(guān)組，其特征在于電池組通過雙向聯(lián)動開關(guān)組，相互連接后可以以串聯(lián)方式向外接設(shè)備提供電能，也可以以并聯(lián)方式讓外接設(shè)備向電池組補充電能，雙向聯(lián)動開關(guān)組可以是一個及以上的雙向電磁繼電器組，或者一個及以上的固態(tài)繼電器組，或者一個及以上的電磁接觸器組，或者晶體管電子開關(guān)組組成。雙向連動開關(guān)組由一對及一對以上的開關(guān)組組成，在每對開關(guān)組中，其中一個開關(guān)組由一個動觸點、一個左側(cè)靜觸點、一個右側(cè)靜觸點組成；另一個開關(guān)組由一個動觸點、一個靜觸點組成。在雙向連動開關(guān)組中所有的動觸點都通過機械傳動裝置而聯(lián)動；或者通過電磁控制而聯(lián)動；或者通過電信號控制而聯(lián)動。
根據(jù)電池組單體數(shù)量的不同而相對應(yīng)采用多只同軸聯(lián)動的組合開關(guān)或者同步控制的繼電器組，通過改變其組合電路中的中間觸頭或者動觸頭的轉(zhuǎn)向，瞬間完成電池組的串并聯(lián)轉(zhuǎn)換。當(dāng)組合開關(guān)采用晶體管開關(guān)電路時，結(jié)構(gòu)更加簡單，電路的可靠性更高。
如圖1圖2圖3所示，最小的電池組是只有兩節(jié)單體的電池組，如圖1所示，在圖 1中動觸頭(或者中間觸頭)k0及h0為聯(lián)動設(shè)計(機械聯(lián)動或者電控聯(lián)動)，當(dāng)k0與kl 相連時，同步地h0與hi相連，電池El及E2被設(shè)置成串聯(lián)結(jié)構(gòu)，如圖2所示此時電池組輸出端為高電壓；當(dāng)k0與k2相連時，同步地h0與h2相連，電池El及E2被設(shè)置成并聯(lián)結(jié)構(gòu)， 如圖3所示此時電池組輸出端為單體電壓，且電池El及E2自身構(gòu)成閉合電路，電池El及 E2可相互均衡補充，其中性能高的電池隨時向性能低的電池補充，最終達到兩電池電壓完全一致。圖4是由3只電池單體組成的電池組，圖5是由4只電池單體組成的電池組，更多的電池單體組成的電池組與之相同。
本發(fā)明的有益效果是1.能夠使電池組以串聯(lián)方式連接到用電設(shè)備上，向設(shè)備提供高電壓輸出；2.能夠使電池組以并聯(lián)方式連接到充電設(shè)備上，使得充電設(shè)備能夠以單體電池所需的最佳電壓，對每個單體電池進行相同的均衡充電；3.并聯(lián)電池組即使不連接任何電器設(shè)備時，各單體也自成回路并且能夠相互完成均衡修復(fù)，使電池組的每個單體都能保持一致性。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
圖1是2只電池單體電路圖。
圖2是圖1的串聯(lián)等效電路圖。
圖3是圖1的并聯(lián)等效電路圖。
圖4是3只電池單體電路圖。
圖5是4只電池單體電路圖。
圖6是圖5的串聯(lián)等效電路圖。
圖7是圖5的并聯(lián)等效電路圖。
在圖1圖4圖5中雙向開關(guān)組K由動觸點k0、靜觸點kl、靜觸點k2組成；雙向開關(guān)組Kl由動觸點ko-l、左側(cè)靜觸點kl-Ι、右側(cè)靜觸點k2-l組成；雙向開關(guān)組K2由動觸點 kO-2、左側(cè)靜觸點kl-2、右側(cè)靜觸點k2-2組成；雙向開關(guān)組H由動觸點h0、左側(cè)靜觸點hi、 右側(cè)靜觸點h2組成；雙向開關(guān)組Hl由動觸點hO-Ι、左側(cè)靜觸點hl-Ι、右側(cè)靜觸點h2-l組成；雙向開關(guān)組H2由動觸點hO-2、左側(cè)靜觸點hl-2、右側(cè)靜觸點h2-2組成。其中動觸點 k0、動觸點kO-Ι、動觸點kO-2、動觸點h0、動觸點hO-Ι、動觸點hO-2是由同一個機械軸控制，或者同一個電磁線圈控制，或者由同一個信號控制的多個可同步動作的電磁線圈控制， 并且在每個組中二個靜觸點，一個是常開靜觸點另一個是常閉靜觸點。至于是將左側(cè)靜觸點設(shè)為常開靜觸點，還是將右側(cè)靜觸點設(shè)為常開靜觸點，具體由技術(shù)人員自己設(shè)定。
具體實施方式
圖1是二節(jié)電池的電池組，電池組的正極輸出端V+和開關(guān)組H的靜觸點h2—起與電池El的正極相連，電池組的負極輸出端V-和開關(guān)組K的靜觸點k2 —起與電池E2的負極相連，電池El的負極與開關(guān)組K的動觸點k0相連，開關(guān)組H的動觸點h0和開關(guān)組K的靜觸點kl 一起與電池E2的正極相連。假設(shè)kl和hi是常閉靜觸點，則在動觸點臂不動作時， 動觸點k0與靜觸點kl相連；動觸點h0和靜觸點hi相連，此時電池El與電池E2組成串聯(lián)電池組，等效電路如圖2所示。當(dāng)動觸點臂受控動作時，動觸點k0與靜觸點k2相連；動觸點h0和靜觸點h2相連，此時電池El與電池E2組成并聯(lián)電池組，等效電路如圖3所示。
圖4是三節(jié)電池的電池組。
圖5是四節(jié)電池的電池組，其中圖6是其串聯(lián)電池組的等效電路，圖7是其并聯(lián)電池組的等效電路。更多節(jié)電池的電池組，可按照此方法依此類推。開關(guān)組的數(shù)量是按照 2 (N-I)的方式成對增加的，其中N是電池的個數(shù)。
權(quán)利要求
1.電池組串并聯(lián)在線轉(zhuǎn)換電路，其特征在于電池組通過雙向連動開關(guān)組連接，雙向連動開關(guān)組可以是機械式連動雙向開關(guān)組，或者多組同步控制雙向觸頭電磁繼電器，或者固態(tài)繼電器，或者晶體管電子開關(guān)電路。根據(jù)電池組單體數(shù)量的不同而相對應(yīng)采用多只同軸聯(lián)動的組合開關(guān)或者同步控制的繼電器組，通過改變其組合電路中的中間觸頭或者動觸頭的轉(zhuǎn)向，瞬間完成電池組的串并聯(lián)轉(zhuǎn)換。能夠使電池組以串聯(lián)方式連接到用電設(shè)備上，向設(shè)備提供高電壓輸出；也能夠使電池組以并聯(lián)方式連接到充電設(shè)備上，使得充電設(shè)備能夠以單體電池所需的最佳電壓，對每個單體電池進行相同的均衡充電，使電池組的每個單體都能保持一致性。
全文摘要
電池組串并聯(lián)在線轉(zhuǎn)換電路，其特征在于電池組通過雙向連動開關(guān)組連接，雙向連動開關(guān)組可以是機械式連動雙向開關(guān)組，或者多組同步控制雙向觸頭電磁繼電器，或者固態(tài)繼電器，或者晶體管電子開關(guān)電路。根據(jù)電池組單體數(shù)量的不同而相對應(yīng)采用多只同軸聯(lián)動的組合開關(guān)或者同步控制的繼電器組，通過改變其組合電路中的中間觸頭或者動觸頭的轉(zhuǎn)向，瞬間完成電池組的串并聯(lián)轉(zhuǎn)換。能夠使電池組以串聯(lián)方式連接到用電設(shè)備上，向設(shè)備提供高電壓輸出；也能夠使電池組以并聯(lián)方式連接到充電設(shè)備上，使得充電設(shè)備能夠以單體電池所需的最佳電壓，對每個單體電池進行相同的均衡充電，使電池組的每個單體都能保持一致性。
文檔編號H02J7/00GK102522795SQ20111043505
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者趙延斌 申請人:趙延斌