CN201341030Y - 一种用于串联蓄电池组的监控及均衡装置 - Google Patents

一种用于串联蓄电池组的监控及均衡装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种用于串联蓄电池组的监控及均衡装置，包括输入/输出接口单元及总控单元，所述输入/输出接口单元包括检测单元及充电单元，其中，所述检测单元内部设置有电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块，所述充电单元包括：电源输入接口模块、电源转换模块、执行模块、分路选择模块。本实用新型所述用于串联蓄电池组的监控及均衡装置，通过实时或定期检测蓄电池组中各单体蓄电池的电压、电流、温度等信息，以判断出处于亏电状态的单体蓄电池，并对该处于亏电状态的单体蓄电池进行充电，实现了检测管理与均衡充电一体化，其结构简单、充电准确，大大提高了蓄电池组的使用寿命和工作性能。

Description

一种用于串联蓄电池组的监控及均衡装置
技术领域
本实用新型涉及一种电器装置，尤其涉及一种用于串联蓄电池组、并可对蓄电池组中各个蓄电池的电压进行监控及对电压不足的蓄电池进行充电的监控及均衡装置。
背景技术
蓄电池的单体电压是固定的，但在实际应用中，往往需要获得更高的电压，为此，需要把多个蓄电池串联起来，以该蓄电池组的两端输出电压而获得高电压。
对于串联蓄电池组来说，若其中任何一个蓄电池出现问题，都会影响到整个蓄电池组的性能。由于蓄电池制造工艺的不确定性，某些质量差的蓄电池会快速放电而造成长期亏电，而长期亏电又加速了该蓄电池的损坏，这导致了整个蓄电池组的使用寿命和性能随之降低。
为解决上述个别蓄电池亏电而易损坏的问题，现有技术中采取了多种方法。例如，在串联的两个蓄电池间设置一个能量装置，以对两节蓄电池的电压进行比较，当出现电压差别时，将电压比较高的蓄电池能量送往电压较低的蓄电池，使得两蓄电池电量得以均衡。
或者，通过开关装置把蓄电池组由串联方式改为并联方式充电，以避免串联充电带来的容量较差的蓄电池首先损坏的问题。这样，虽然解决了避免个别蓄电池首先损坏，却使得***变得庞大，机械结构太多，进而故障点也随之增多，***故障率增加。
然而，不论上述何种方法或设备，都无法实时检测蓄电池的亏电情况并进行充电以保证蓄电池组内各蓄电池的电量均衡，对于维持蓄电池组的性能和使用寿命来说都是不完善的。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种用于串联蓄电池组的监控及均衡装置，可对蓄电池组中各蓄电池的工作状况实时检测并对亏电的蓄电池进行充电，从而提高整个蓄电池组的性能和使用寿命。
本实用新型所述用于串联蓄电池组的监控及均衡装置，包括输入/输出接口单元及总控单元，所述输入/输出接口单元包括检测单元及充电单元，其中，
所述检测单元内部设置有电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块，且所述电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块的信号输入端分别连接至各个蓄电池，所述电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块的信号输出端分别连接至总控单元的信号输入端；
所述充电单元包括：
用于连接外部充电电源的电源输入接口模块；
与上述电源输入接口模块的输出端连接，用于根据执行模块的控制指令将输入的外部电源转换为各蓄电池对应电压的电源转换模块；
用于接收总控单元信息，并对电源转换模块和分路选择模块发出控制指令的执行模块；
用于接收执行模块的控制指令，选择接通对应蓄电池充电回路的分路选择模块，该分路选择模块的输入端与上述电源转换模块的输出端连接，其输出端则设置有分别连接至各个蓄电池正、负极的导线。
本实用新型所述用于串联蓄电池组的监控及均衡装置中，还包括用于上传总控单元信息的通信单元，该通信单元与总控单元连接。具体的，所述通信单元具有RS485总线接口或CAN总线接口。
本实用新型所述用于串联蓄电池组的监控及均衡装置中，所述充电单元的电源输入接口模块为对应于外部交流充电电源的电压输出接口的类型。所述电源转换模块为交流/直流电压转换模块。
本实用新型所述用于串联蓄电池组的监控及均衡装置中，所述充电单元的电源输入接口模块为对应于蓄电池组的电压输出接口的类型。所述电源转换模块为直流/直流电压转换模块。
本实用新型所述用于串联蓄电池组的监控及均衡装置中，所述分路选择模块为对应于蓄电池组中蓄电池数量的继电器，且所述继电器闭合时接通该继电器对应的蓄电池正、负极进入充电回路。或者，所述分路选择模块为对应于蓄电池组中蓄电池数量的电子开关，且所述电子开关闭合时接通该电子开关对应的蓄电池正、负极进入充电回路。
本实用新型所述用于串联蓄电池组的监控及均衡装置，通过实时或定期检测蓄电池组中各单体蓄电池的电压、电流、温度等信息，以判断出处于亏电状态的单体蓄电池，并以外部充电电源或本蓄电池组的输出电源作为该处于亏电状态单体蓄电池的充电电源，对该单体蓄电池进行充电，实现了检测管理与均衡充电一体化，其结构简单、充电准确，大大提高了蓄电池组的使用寿命和工作性能。
附图说明
图1为本实用新型所述用于串联蓄电池组的监控及均衡装置结构示意图；
图2为本实用新型所述用于串联蓄电池组的监控及均衡装置中检测单元的结构示意图；
图3为本实用新型所述用于串联蓄电池组的监控及均衡装置中充电单元的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型所述的做详细说明，以使本领域技术人员参阅本说明书后能够据以实施。
如图1所示，本实用新型所述用于串联蓄电池组的监控及均衡装置包括总控单元、输入/输出接口单元，所述输入/输出接口单元包括检测单元及充电单元，该输入/输出接口单元可与蓄电池组连接。
所述输入/输出接口单元可检测到蓄电池组中各个蓄电池的电压、电流、温度等信息，并传送至总控单元进行判断处理，总控单元根据接收到的各个蓄电池的电压、电流、温度信息判断出各个蓄电池的工作情况，并向输入/输出接口单元发出控制指令，由该输入/输出接口单元对处于亏电状态的蓄电池进行充电。
所述总控单元还可连接一通信单元，该通信单元用于向上位机上传总控单元信息，该通信单元可配置RS485总线接口或CAN总线接口。
具体来说，如图2所示，所述检测单元内部设置有电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块。
其中，所述电压检测模块用于检测蓄电池组中各单体蓄电池的电压。具体可设置分别连接至各个蓄电池正、负极的导线，所述导线的另一端则接入电压检测模块的信号输入端。该电压检测模块的信号输出端连接总控单元的输入端，以将其检测的电压信号传送至总控单元。
所述电流检测模块用于检测蓄电池组中各单体蓄电池的电流。具体可设置分别连接至各个蓄电池正、负极的导线，所述导线的另一端则接入电流检测模块的信号输入端。该电流检测模块的信号输出端连接总控单元的输入端，以将其检测的电流信号传送至总控单元。
所述温度检测模块用于检测蓄电池组中各单体蓄电池的温度。该温度检测模块的信号输入端可连接对应于各个蓄电池的温度传感器，由所述温度传感器测量各个蓄电池的温度信息。该温度检测模块的信号输出端连接总控单元的输入端，以将其检测的温度信号传送至总控单元。
如图3所示，所述充电单元包括：电源输入接口模块、电源转换模块、执行模块及分路选择模块。
其中，所述电源输入接口模块用于连接外部充电电源。所述电源转换模块用于根据执行模块的控制指令将输入的外部电源转换为各蓄电池对应电压，该转换模块的输入端与电源输入接口模块的输出端连接。
所述电源输入接口模块可为对应于外部交流充电电源的电压输出接口的类型，或者，所述充电单元的电源输入接口模块为对应于蓄电池组的电压输出接口的类型。
也就是说，本实用新型所述的监控及均衡装置的充电电源可以为外部的交流充电电源，也可以为本蓄电池组。
当充电电源为外部的交流充电电源时，例如，外部充电电源为交流220V，那么，所述电源输入接口模块即为与该交流220V电源的输出接头对应的型式。而对应的，所述电源转换模块为交流/直流电压转换模块，其具体的电压转换指令来自于执行模块转发的总控单元的控制指令。
当充电电源为本蓄电池组时，即以本蓄电池组作为单体蓄电池的充电电源，那么，所述电源输入接口模块即为与本蓄电池组的输出接头对应的型式。对应的，所述电源转换模块为直流/直流电压转换模块，其具体的电压转换指令来自于执行模块转发的总控单元的控制指令。
所述分路选择模块用于根据执行模块的控制指令，选择接通各个单体蓄电池所对应的充电回路，该分路选择模块的输入端与上述电源转换模块的输出端连接，其输出端则设置有分别连接至各个蓄电池正、负极的导线。所述分路选择模块可为对应于蓄电池组中蓄电池数量的继电器，即每个单体蓄电池对应一个独立的继电器，且所述继电器闭合时接通该继电器对应的蓄电池正、负极进入充电回路。或者，所述分路选择模块为对应于蓄电池组中蓄电池数量的电子开关，即每个单体蓄电池对应一个独立的电子开关，且所述电子开关闭合时接通该电子开关对应的蓄电池正、负极进入充电回路。如图3所示，为分路选择模块为电子开关的示例。
由图3可以看出，1#、2#、N-1#、N#蓄电池分别对应电子开关K1、K2、Kn-1、Kn。假若，总控单元根据检测单元检测到的各个蓄电池的信息，判断出1#蓄电池处于亏电状态，则向执行模块发出控制指令，该控制指令包括了具体的电源转换的控制信息和接通1#蓄电池路电子开关的控制信息。此时，执行模块转发该控制指令至电源转换模块，该电源转换模块将外部充电电源转换为对应1#蓄电池充电电压的电压并输出至分路选择模块，所述分路选择模块则在执行模块转发控制指令的控制下，接通电子开关K1，使1#蓄电池所在的充电回路接通，即使电源转换模块的输出端与1#蓄电池的正、负极分别连接，实现对1#蓄电池的充电。
本实用新型所述的用于串联蓄电池的监控及均衡装置，既可实时对各单体蓄电池的工作状况进行检测，以对处于亏电状态的蓄电池进行充电，也可设定间隔时间，定时对各单体蓄电池的工作状况进行检测，以对处于亏电状态的蓄电池进行充电。
而为了避免频繁充电所引起的电子开关或继电器频繁接通易损坏的情况发生，在总控单元中对蓄电池的亏电标准进行了设置。以设置电压标准为例，检测蓄电池组中各个蓄电池的工作电压，若某个蓄电池的实际输出电压低于该蓄电池组中各蓄电池的输出电压平均值10％，则认为该蓄电池处于亏电状态，需要充电。而在充电过程中，总控单元也会定期或实时接收到各蓄电池的电压信息，当蓄电池组中所有蓄电池的输出电压与平均值相差10％以内时，就认为该蓄电池组工作正常，各蓄电池均不需充电。
尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种用于串联蓄电池组的监控及均衡装置，包括输入/输出接口单元及总控单元，所述输入/输出接口单元包括检测单元及充电单元，其特征在于，
所述检测单元内部设置有电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块，且所述电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块的信号输入端分别连接至各个蓄电池，所述电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块的信号输出端分别连接至总控单元的信号输入端；
所述充电单元包括：
用于连接外部充电电源的电源输入接口模块；
与上述电源输入接口模块的输出端连接，用于根据执行模块的控制指令将输入的外部电源转换为各蓄电池对应电压的电源转换模块；
用于接收总控单元信息，并对电源转换模块和分路选择模块发出控制指令的执行模块；
用于接收执行模块的控制指令，选择接通对应蓄电池充电回路的分路选择模块，该分路选择模块的输入端与上述电源转换模块的输出端连接，其输出端则设置有分别连接至各个蓄电池正、负极的导线。
2.如权利要求1所述的监控及均衡装置，其特征在于，还包括用于上传总控单元信息的通信单元，该通信单元与总控单元连接。
3.如权利要求2所述的监控及均衡装置，其特征在于，所述通信单元具有RS485总线接口或CAN总线接口。
4.如权利要求1或2所述的监控及均衡装置，其特征在于，所述充电单元的电源输入接口模块为对应于外部交流充电电源的电压输出接口的类型。
5.如权利要求4所述的监控及均衡装置，其特征在于，所述电源转换模块为交流/直流电压转换模块。
6.如权利要求1或2所述的监控及均衡装置，其特征在于，所述充电单元的电源输入接口模块为对应于蓄电池组的电压输出接口的类型。
7.如权利要求6所述的监控及均衡装置，其特征在于，所述电源转换模块为直流/直流电压转换模块。
8.如权利要求1或2所述的监控及均衡装置，其特征在于，所述分路选择模块为对应于蓄电池组中蓄电池数量的继电器，且所述继电器闭合时接通该继电器对应的蓄电池正、负极进入充电回路。
9.如权利要求1或2所述的监控及均衡装置，其特征在于，所述分路选择模块为对应于蓄电池组中蓄电池数量的电子开关，且所述电子开关闭合时接通该电子开关对应的蓄电池正、负极进入充电回路。
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