[发明专利]用于主动平衡蓄电池电力系统中的电池组的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及由蓄电池供电的直流(D.C.)电路。本发明提供一种用于平衡及保护蓄电池电力系统中的电池的装置。

背景技术

当前用于蓄电池管理系统(Battery Management System；BMS)的主动平衡方法需要复杂的控制及平衡电路。在平衡过程期间，电力必须从单个电池或单个电池组转换或转移到其他电池组或所选的单个电池。此种过程会导致严重的转换损耗。此外，电路在备用及运作模式下会消耗电力。电路也会使组件数目、大小及成本增大。因此，也会使系统可靠性降低以及蓄电池寿命缩短。

现有技术对此种问题的解决方案是利用更多精细的控制，而这些控制会消耗更多的能量而使此问题加剧。可在http：／／ece.tamu.edu／～rbalog/publications／Robert％20Balog_PhD_Dissertation_WE B.pdf参见Balog，R.S.的“分布式DC电力系统中的自主局部控制(Autonomous Local Control in Distributed DC Power Systems)”(伊利诺伊大学香槟分校，2006年)。

发明内容

本发明提供的一种用于主动平衡蓄电池电力系统中的电池组的装置包括主电池单元，所述主电池单元包括第一局部电池模块及第二局部电池模块，所述第一局部电池模块与所述第二局部电池模块并联形成并联电池模块。所述主电池单元电性耦合至系统控制单元，且所述系统控制单元以通信方式耦合至所述第一局部电池模块及所述第二局部电池模块。补偿电池与电力开关单元，以通信方式连接至所述主电池单元，且以通信方式连接至所述系统控制单元。所述补偿电池与电力开关单元还包括多个补偿电池。所述多个补偿电池与所述并联电池模块配对以形成具有最佳总容量的所述电池组。

本发明提供的一种用于主动平衡蓄电池电力系统中的电池组的方法包括：将系统控制单元耦合至主电池单元。所述主电池单元包括第一并联电池模块及与第一并联电池模块串联的第二并联电池模块，使得所述系统控制单元可与所述第一并联电池模块及所述第二并联电池模块通信。接着，用户将补偿电池与电力开关单元耦合至所述主电池单元及所述系统控制单元，使得所述补偿电池与电力开关单元可与所述系统控制单元通信，其中所述补偿电池与电力开关单元包括多个补偿电池。所述系统控制单元确定所述补偿电池的额定值与所述主电池单元的一总电池容量的额定值，并将所述额定值存储于所述系统控制单元中。接着，所述系统控制单元基于所述系统控制单元中所存储的所述额定值而将每一补偿电池与每一并联电池模块配对。

附图说明

上文已对本发明进行了概括性描述，现在将参照附图，所述附图未必按比例绘制，其中：

图1为本发明的系统图；

图2为本发明的详细电池模块图；以及

图3为本发明的补偿电池图。

主要元件标记说明：

10：蓄电池电力系统

100：主电池单元

101：局部电池模块

10N：局部电池模块

101A：电阻器

101B：电阻器

101C：电阻器

101D：晶体管

101E：温度传感器

101F：电力开关

201：局部电池模块

20N：局部电池模块

300：并联电池模块

301：局部电池模块

30N：局部电池模块

400：系统控制单元

410：模拟-数字转换器

420：多工器

430：微控制器

500：补偿电池&电力开关单元

501：补偿电池

501A：电源开关

501B：电源开关

501C：电源开关

501D：电源开关

501E：电源开关

501F：电源开关

502：补偿电池

503：补偿电池

50N：补偿电池

V1：电压源

V2：电压源

V3：电压源

V4：电压源

具体实施方式