CN1449085A - 蓄电池、超级电容充放电均衡方法与装置 - Google Patents
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Abstract
一种蓄电池、超级电容充放电均衡方法与装置，该装置是由微机***构成的充放电均衡控制器与若干个由电压检测器、温度检测器和隔离式降压DC/DC组成的充放电均衡器电联接，充放电均衡器分别接于各个单体蓄电池或超级电容的两端。其方法是由充放电均衡控制器控制各充放电均衡器，充电时：各充放电均衡器以相应于蓄电池或超级电容容量的不同电流充电，当某个蓄电池或超级电容的电压、温度达到其充电特征值时，对应的充放电均衡器停止充电；放电时：当某个蓄电池或超级电容的电压低于放电特征值时，充放电均衡器提供均衡电流使各放电电流维持相同值，而当大多数蓄电池或超级电容电压达到放电特征值时，停止放电。本发明的优点是通过实现均衡充、放电，防止过充电、过放电，避免影响蓄电池或超级电容寿命，甚至损坏。
Description
技术领域：本发明涉及一种蓄电池、超级电容充放电方法及装置，特别是蓄电池、超级电容充放电均衡方法与装置。
背景技术：串联工作的蓄电池或超级电容在充电和放电时，由于种种原因都存在不均衡性；充电时：容量小的蓄电池或超级电容常常会产生过充，严重时将导致蓄电池或超级电容损坏；而容量大的蓄电池或超级电容往往不能充满电。放电时：电量不足的蓄电池或超级电容会最先进入放电下限值，同样存在的放电不均衡性，如果继续放电，该蓄电池或超级电容就会产生过放电，从而缩短蓄电池或超级电容的使用寿命，严重时会出现反极性，彻底损坏蓄电池或超级电容。
发明内容：本发明的目的在于提供一种蓄电池、超级电容充放电方法与装置，克服现有蓄电池、超级电容充放电不均衡带来的上述弊病。
本发明的技术解决方案是一种蓄电池、超级电容充放电均衡方法与装置。蓄电池、超级电容充放电均衡装置是由充放电均衡控制器与若干个充放电均衡器电联接组成；充放电均衡控制器由微机***构成；每个充放电均衡器由电压检测器、温度检测器和隔离式降压DC/DC电能转换器组成；隔离式降压DC/DC的输入端接至电能输入端，输出端接至单体蓄电池或超级电容两端，电压检测器输入端与单体蓄电池或超级电容两端联接，温度检测器输入端与测温探头联接，测温探头贴附在单体蓄电池或超级电容正极柱处，电压检测器与温度检测器的输出端分别接至充放电均衡控制器，充放电均衡控制器输出端分别与各个隔离式降压DC/DC的控制信号输入端联接；蓄电池、超级电容充放电均衡方法是：充电时，充放电均衡控制器发出控制信号给各个充放电均衡器，充放电均衡器工作，以对应于各自充电的单体蓄电池或超级电容的容量大小的不同充电电流i1、i2……in，对每个对应的单体蓄电池或超级电容进行充电，与此同时，电压检测器与温度检测器分别对每个单体蓄电池或超级电容的电压及温度进行随机检测，检测的结果送到充放电均衡控制器，当检测电压、温度达到某个单体蓄电池或超级电容的充电特征电压、充电特征温度值时，充放电均衡控制器发出指令信号给对应的充放电均衡器，停止对该单体蓄电池或超级电容充电；放电时：开始，所有的充放电均衡器关闭不工作，各充放电均衡器的输出的均衡电流都为零值，即i’Fj1＝i’Fj2＝……＝iFjn＝0，而所有各个单体蓄电池或超级电容的放电电流均相等，等于负载电流iL，即iF1＝iF2＝……＝iFn＝iL；与此同时，电压检测器与温度检测器对所有的单体蓄电池或超级电容进行电压、温度检测，检测结果送到充放电均衡控制器；当某一个(第i个)单体蓄电池或超级电容的电压下降到放电特征电压值时，充放电均衡控制器向该充放电均衡器发出开启信号，此时：iFji≠0，充放电均衡器从电源总线经整流管D获得电能，反馈向该蓄电池或超级电容补充电，使该蓄电池或超级电容的电压下降速度减慢。当大多数蓄电池或超级电容都达到其放电特征电压值时，充放电均衡控制器发出信号，关闭所有已开启的充放电均衡器，停止放电并报警。
充电特征电压是表征蓄电池或超级电容充足电时的电压值VCT，
充电特征温度是表征蓄电池或超级电容充足电时的温度值TCT，
放电特征电压是表征蓄电池或超级电容放完电时的电压值VFT。
若某一蓄电池或超级电容电压过低、短路或开路，充放电均衡控制器发出停止放电信号给充放电均衡器，停止工作并报警。
若某一蓄电池温度过高，充放电均衡控制器发出指令开启蓄电池或超级电容的冷却风扇。若经过一段时间，后蓄电池温或超级电容温度仍不下降，充放电均衡控制器发出停止放电信号给充放电均衡器，停止工作并报警。
附图说明：
图1是蓄电池充放电均衡装置结构原理图。
图2是充放电均衡器结构原理图。
图3是蓄电池充放电均衡装置充电均衡原理图。
图4是蓄电池充放电均衡装置放电均衡原理图。
具体实施方式：本发明结合具体实施例参见附图进一步说明如下：
本发明适用于对串联蓄电池组或超级电容组进行充电与放电。
蓄电池、超级电容充放电均衡装置的结构原理参见附图1，本实施例是本发明用于对一组蓄电池进行充放电。蓄电池、超级电容充放电均衡装置是由充放电均衡控制器与若干个充放电均衡器电联接组成，充放电均衡控制器由微机***构成；每个充放电均衡器由电压检测器、温度检测器和隔离式降压DC/DC电能转换器组成，参见附图2，隔离式降压DC/DC的输入端a、a’接至电能输入端A、A’，输出端b、b’与电压检测器输入端并联，接至单体蓄电池或超级电容两端，温度检测器输入端f与测温探头T联接，测温探头贴附在单体蓄电池或超级电容正极柱处，电压检测器与温度检测器的输出端Cv、CT分别接至充放电均衡控制器，充放电均衡控制器输出端分别与各个隔离式降压DC/DC的控制信号输入端Cw联接。每一个蓄电池或超级电容并联一个充放电均衡器，使每一个蓄电池或超级电容在充电和放电时都能均衡，由充放电均衡器对所有蓄电池或超级电容的电压、温度扫描检测和监控，并将所测得的电压、温度信号送给充放电均衡控制器；充放电均衡控制器对所测量数据进行计算处理后，依据某一规则控制每一个充放电均衡器的工作，实现蓄电池或超级电容的充放电均衡。当某一蓄电池或超级电容出现超压、欠压或超温时会开启或关闭对应的充放均衡器使其达到均衡，从而有效地保护蓄电池或超级电容，延长蓄电池或超级电容的使用寿命，并能充分利用每一个蓄电池或超级电容贮存的电量。充电均衡方法及过程：参见附图3
充放电均衡控制器发出指令开启蓄电池或超级电容的冷却风扇和所有充放电均衡器，开始对蓄电池或超级电容充电；同时，充放电均衡器内部的电压、温度检测器监测蓄电池或超级电容的充电状态，并将检测参数传送给充放电均衡控制器。充放电均衡控制器依照一定的控制算法和蓄电池或超级电容的充电特征参数VCT、TCT来控制每个充放电均衡器的充电过程，此时有：i1，i2……in不为零，各自的大小依其对应的容量来确定。各充放均衡器以限压、恒流方式或某种充电方式向对应的蓄电池或超级电容充电。由充电输入能量端向所有充放均衡器供电。由于整流管D的反向接法使充电输入能量不能直接向蓄电池或超级电容充电，必须由充放均衡器向对应的蓄电池或超级电容充电。每一个充放均衡器内部由高频变压器将蓄电池或超级电容和充电能量输入端隔离。当某个电池的电压或温度值达到其充电特征值时，充放电均衡控制器便发出指令关闭该电池或超级电容的充电。
如：某一蓄电池或超级电容超温，充放电均衡控制器发出指令使该充放电均衡器降低充电电流，若经过一段时间，例如30min后温度还没有下降到正常值，该蓄电池或超级电容被认为内阻过高，充放电均衡控制器发出报警及锁存，同时关闭该充放电均衡器。
如：某一蓄电池或超级电容总是不能充满电，而其他的蓄电池或超级电容均已充满电，该蓄电池或超级电容被认为漏电，充放电均衡控制器发出报警及锁存，同时关闭该充放电均衡器。
如果所有的蓄电池或超级电容都充满电，维持一段时间的浮充后，充放电均衡控制器发出指令关闭所有的充放电均衡器，并关闭蓄电池或超级电容的冷却风扇。放电均衡方法及过程：参见附图4
放电开始时，所有的充放电均衡器处于关闭状态，
此时有：iF1＝iF2＝iF3＝……＝iFn＝iL
i’Fj1＝iFj2＝i’Fj3＝……＝i’Fjn＝0
当某一个(第i个)蓄电池或超级电容的电压下降到VFT值时，充放电均衡控制器向该充放电均衡器发出开启信号，此时：iFji≠0，充放电均衡器从电源总线经整流管D获得电能反馈向该蓄电池或超级电容补充电，使该蓄电池的电压下降速度减慢。当大多数的蓄电池或超级电容的电压都达到其放电特征参数VFT值时，充放电均衡控制器关闭所有已开启的充放电均衡器，并发出停止放电信号，断开放电开关K，并报警。参见附图1。使蓄电池或超级电容在放电过程在达到均衡，充分利用每一个蓄电池或超级电容的电量能。
若某一蓄电池或超级电容电压过低、短路或开路，充放电均衡控制器发出停止放电信号，断开放电开关K，并报警。参见附图1。
若某一蓄电池温度过高，充放电均衡控制器发出指令(开启信号)开启蓄电池或超级电容的冷却风扇。若某一时间后，如：30min后蓄电池或超级电容温度仍不下降，充放电均衡控制器会发出停止放电信号，断开放电开关并报警。参见附图1。
本发明的优点是：能使串联的蓄电池组或超级电容组在充放电过程中实现各个单体蓄电池或超级电容的均衡充电和均衡放电，防止小容量蓄电池或超级电容过充电或过放电而导致损坏和影响寿命；避免小容量蓄电池或超级电容充电不满。
Claims (2)
1、一种蓄电池、超级电容充放电均衡装置，由充放电均衡控制器与若干个充放电均衡器电联接组成，其特征在于：充放电均衡控制器由微机***构成；每个充放电均衡器由电压检测器、温度检测器和隔离式降压DC/DC电能转换器组成，隔离式降压DC/DC的输入端接至电能输入端，输出端接至单体蓄电池或超级电容两端，电压检测器输入端与单体蓄电池或超级电容两端联接，温度检测器输入端与测温探头联接，测温探头贴附在单体蓄电池或超级电容正极柱处，电压检测器与温度检测器的输出端分别接至充放电均衡控制器，充放电均衡控制器输出端分别与各个隔离式降压DC/DC的控制信号输入端联接。
2、一种蓄电池、超级电容充放电均衡方法，其特征在于：充电时，充放电均衡控制器发出控制信号给各个充放电均衡器，充放电均衡器工作，以对应于各自充电的单体蓄电池或超级电容的容量大小的不同充电电流i1、i2……in对每个对应的单体蓄电池或超级电容进行充电，与此同时，电压检测器与温度检测器分别对每个单体蓄电池或超级电容的电压及温度进行随机检测，检测的结果送到充放电均衡控制器，当检测电压、温度达到某个单体蓄电池或超级电容的充电特征电压、充电特征温度值时，充放电均衡控制器发出指令信号给对应的充放电均衡器，停止对该单体蓄电池或超级电容充电；放电时，开始所有的充放电均衡器关闭不工作，各充放电均衡器的输出的均衡电流都为零值，即i’Fj1＝i’Fj2＝……＝iFjn＝0，而所有各个单体蓄电池或超级电容的放电电流均相等，等于负载电流iL，即iF1＝iF2＝……＝iFn＝iL；与此同时，电压检测器与温度检测器对所有的单体蓄电池或超级电容进行电压温度检测，检测结果送到充放电均衡控制器；当某一个(第i个)单体蓄电池或超级电容的电压下降到放电特征电压值时，充放电均衡控制器向该充放电均衡器发出开启信号，此时：iFji≠0，充放电均衡器从电源总线经整流管D获得电能，反馈向该蓄电池或超级电容补充电，使该蓄电池或超级电容的电压下降速度减慢。当大多数的蓄电池或超级电容都达到其放电特征电压值时，充放电均衡控制器发出信号关闭所有已开启的充放电均衡器，停止放电并报警；
若某一蓄电池或超级电容电压过低、短路或开路，充放电均衡控制器发出停止放电信号给充放电均衡器，停止工作并报警；
若某一蓄电池温度过高，充放电均衡控制器发出指令开启蓄电池或超级电容的冷却风扇。若经过一段时间后蓄电池温或超级电容温度仍不下降，充放电均衡控制器会发出停止放电信号给充放电均衡器，停止工作并报警。
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