全時平衡電力系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)，特別是指一種全時平衡電力系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著負載設(shè)備演進，規(guī)格差異越來越大，當負載需要擴增時，原本的電源能力可能不足，或隨著可靠度的要求越來越高，將電源系統(tǒng)設(shè)計成模塊化，具有并聯(lián)且冗余的需求也是必然的趨勢。
[0003]為了提供使用的方便性以及供電的容量，許多電力系統(tǒng)都使用充電電池作為電力的來源；其中，以鋰聚合物為主要原料的充電鋰電池又是目前充電電池中，具有高容量密度的成熟產(chǎn)品，充電電池的充電過程，是在其所安裝的電力系統(tǒng)中經(jīng)由電源供應(yīng)器或交流電適配器提供電源以對充電電池充電。
[0004]然而，現(xiàn)有電力系統(tǒng)所使用的電池組在容量上未進行精確地匹配，該電池組亦會遭受不平衡情況。由于電池組之間的制造變化，此種電池組不平衡情況可存在于新電池中，又，當電池組容量隨時間以不同速率衰退時，不平衡電池組或其中一不良之電池便會降低電池組的整體容量，這意謂著具有較低電荷狀態(tài)的電池組永遠不能完整地充電。
[0005]另，現(xiàn)有的電力系統(tǒng)中大致采用下列幾種方式來對充/放電過程中的每一個電池進行平衡處理:
[0006]其一，切換電感的串聯(lián)平衡電路。在充電電池中設(shè)置多個電感，每一個電感皆與其中一電池單元并聯(lián)。在充電電池充電過程中，透過開關(guān)將具有較高電壓的電池單元能量儲存在電感，再透過開關(guān)將儲有能量的電感能量釋放給鄰近的下一個電池單元，以達到電池單元串聯(lián)平衡的目的。由于電路中的電荷只能傳送至鄰近的電池單元，若電池單元數(shù)目越多，這種解決方案顯得效率相當?shù)汀?br>[0007]其二，切換電容的串聯(lián)平衡電路，在充電電池中設(shè)置多個電容，每一個電容均透過雙向開關(guān)和鄰近的電池單元并聯(lián)。藉由開關(guān)快速導通與斷開的過程，達到電池單元平衡，由于電荷只能傳送至鄰近的電池單元，若電池單元數(shù)目越多，亦即當欲將能量由前端的電池單元，中間經(jīng)過多個電池單元后再釋放給后端的電池單元時，必須經(jīng)過多個電容的儲能/釋能，這種過長的儲能/釋能路徑嚴重影響電池平衡的效率。
[0008]本案發(fā)明人在觀察到上述缺失后，認為現(xiàn)有的電力系統(tǒng)仍有進一步改良之必要，而遂有本發(fā)明之產(chǎn)生。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種全時平衡電力系統(tǒng)，其可延長充電電池組或單一充電電池的使用壽命，從而具有平衡保護充電電池組或單一充電電池的功效，以及較好的電源可擴充性及安全性。
[0010]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0011]一種全時平衡電力系統(tǒng)，其包含有:
[0012]—隔離變壓模塊，其電連接一電源；
[0013]至少兩個電力平衡模塊，其分別電連接至所述隔離變壓模塊；
[0014]至少兩個充電電池，其分別對應(yīng)電連接至各所述電力平衡模塊；
[0015]以及一微處理器，其電連接至各所述充電電池、各所述電力平衡模塊及所述隔離變壓模塊，所述微處理器與所述隔離變壓模塊間連接有一切換開關(guān)；且所述微處理器對各所述充電電池的電量以動態(tài)的方式定義有一默認值；
[0016]各電力平衡模塊分別偵測相應(yīng)的各充電電池的電量并將其反饋至微處理器，經(jīng)過微處理器的判斷給出各充電電池的電量當下的默認值，同時微處理器使切換開關(guān)呈開路設(shè)置，且微處理器驅(qū)動控制各電力平衡模塊，使所有充電電池共同提出部分電能，同時將共同提出的電能對電量低于此默認值的充電電池充電，而后并持續(xù)進行共同提出電能及對電量低于此默認值的充電電池充電，直至各充電電池的電量呈平衡狀態(tài)。
[0017]較佳地，還包含有至少一輸入偵測模塊，該輸入偵測模塊分別電連接該電源及該微處理器。
[0018]較佳地，各所述電力平衡模塊均包含有一電壓電流控制單元及一電池監(jiān)控單元，所述電壓電流控制單元與所述電池監(jiān)控單元電連接，所述電池監(jiān)控單元電連接相應(yīng)的所述充電電池。
[0019]較佳地，所述電壓電流控制單元由至少一二極管及至少一電容所組成。
[0020]較佳地，所述電池監(jiān)控單元與所述電壓電流控制單元間設(shè)有一控制開關(guān)。
[0021]較佳地，所述微處理器與所述隔離變壓模塊間設(shè)有至少一充電開關(guān)，所述充電開關(guān)用以控制所述隔離變壓模塊與各所述電力平衡模塊間電力傳輸?shù)那袚Q。
[0022]較佳地，還包含有一傳輸模塊，所述傳輸模塊電連接至所述微處理器。
[0023]較佳地，還包含有一電力輸出模塊，所述電力輸出模塊分別電連接所述微處理器及各所述電力平衡模塊，且所述電力輸出模塊具有一正極連接端和一負極連接端。
[0024]較佳地，所述微處理器與所述隔離變壓模塊間連接有一 PffM控制模塊。
[0025]采用上述方案后，本發(fā)明的全時平衡電力系統(tǒng)，各電力平衡模塊分別偵測相應(yīng)的各充電電池的電量并將其反饋至微處理器，經(jīng)過微處理器的判斷給出各充電電池的電量當下的默認值，同時微處理器使切換開關(guān)呈開路設(shè)置，且微處理器驅(qū)動控制各電力平衡模塊，使所有充電電池共同提出部分電能，同時將共同提出的電能對電量低于此默認值的充電電池充電，而后并持續(xù)進行共同提出電能及對電量低于此默認值的充電電池充電，直至各充電電池的電量呈平衡狀態(tài)。
[0026]當微處理器判斷某充電電池的電量低于此默認值時，且輸入偵測模塊偵測到電源的存在，微處理器即控制切換開關(guān)呈閉路設(shè)置，令電源對相應(yīng)的充電電池分別單獨充電，以及分別單獨控制。
[0027]藉此，使本發(fā)明利用全時電力平衡的電力系統(tǒng)設(shè)置，可使各充電電池的電量全時于默認值，藉以達到延長充電電池組或單一充電電池的使用壽命，以及平衡保護充電電池組或單一充電電池的效用，同時更具有較佳的電源可擴充性及安全性，以及更重要的是本發(fā)明具有全時電力平衡的重要作用，所述作用意指本發(fā)明的電力系統(tǒng)可透過電源對其中之一充電電池或各充電電池進行充電，或者電力系統(tǒng)內(nèi)部各充電電池彼此間的充放電，以達全時持續(xù)地進行對各充電電池電力平衡的目的，又，本發(fā)明更能設(shè)置于汽車的電力系統(tǒng)、電動車的電力系統(tǒng)或儲能電力系統(tǒng)，而具備有較佳的通用適用性。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明的第一實施例的系統(tǒng)方框圖。
[0029]圖2為本發(fā)明的第一實施例的系統(tǒng)電路示意圖。
[0030]圖3為本發(fā)明的第二實施例的方框示意圖。
[0031]各圖中:
[0032]100、100A、100B電力系統(tǒng)
[0033]10隔咼變壓模塊 11充電開關(guān)
[0034]12電源
[0035]20電力平衡模塊 21電壓電流控制單元
[0036]211 二極管212電容
[0037]22電池監(jiān)控單元 23控制開關(guān)
[0038]30充電電池
[0039]40微處理器41切換開關(guān)
[0040]50輸入偵測模塊
[0041]60傳輸模塊
[0042]70電力輸出模塊 71正極連接端
[0043]72負極連接端73連接開關(guān)
[0044]74傳感器
[0045]80PffM控制模塊 81控制開關(guān)
【具體實施方式】
[0046]如圖1及圖2所示，揭露了本發(fā)明的全時平衡電力系統(tǒng)100，該電力系統(tǒng)100包含有:
[0047]—隔離變壓模塊10，其電連接一電源12，該電源12選自一交流電或一直流電，于本實施例中，該電源12為交流電。
[0048]至少二電力平衡模塊20，其電連接至該隔離變壓模塊10，且各電力平衡模塊20均包含有一電壓電流控制單元21及一電池監(jiān)控單元22，該電壓電流控制單元21電連接該電池監(jiān)控單元22，又，于本實施例中，該電壓電流控制單元21由至少一二極管211及至少一電容212所組成，且該電壓電流控制單元21與該電池監(jiān)控單元22間設(shè)有一控制開關(guān)23，如圖2所示，該控制開關(guān)23可設(shè)于該電壓電流控制單元21的正極端或負極端其中之一，該控制開關(guān)23供進行開路或閉路有控制，本實施例該控制開關(guān)23以設(shè)置于正極端為例。
[0049]至少二充電電池30，其分別電連接至各電力平衡模塊20的電池監(jiān)控單元22，于本實施例中，各充電電池30可為鉛蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池或鋰離子電池等蓄電池，本實施例以鋰離子電池為例，但不限制本發(fā)明之實施，僅為本發(fā)明一較佳實施例。
[0050]一微處理器40，其電連接至各充電電池30、各電力平衡模塊20及該隔離變壓模塊10，且該微處理器40與該隔離變壓模塊10間設(shè)有一切換開關(guān)41，又，該微處理器40與該隔尚變壓模塊10間設(shè)有至少一充電開關(guān)11，該充電開關(guān)11用以控制切換該隔尚變壓模塊10的開路與否，另，于本實施例中，該微處理器40與該隔離變壓模塊10間設(shè)有一 PffM控制模塊80，該PffM控制模塊80主要用以調(diào)節(jié)脈沖寬度，以達減少功率消耗，且該PWM控制模塊80與該微處理器40間設(shè)有一控制開關(guān)81，以供該微處理器40控制該PffM控制模塊80開啟或關(guān)閉。且微處理器40對各充電電池30的電量以動態(tài)的方式定義有一默認值，該默認值為某一時刻各充電電池30電量的平均值。
[0051]至少一輸入偵測模塊50，該輸入偵測模塊50分別電連接該電源12及該微處理器40，該輸入偵測模塊50用以偵測電源12是否接入，且該輸入偵測模塊50將偵測到的電源信息反饋至該微處理器40。
[0052]一電力輸出模塊70，該電力輸出模塊70分別電連接該微處理器40及該等電力平衡模塊20，且該電力輸出模塊70具有一正極連接端71及一負極連接端72，又，該負極連接端72與該微處理器40間設(shè)有一連接開關(guān)73，以供該微處理器40控制該電力輸出模塊70的導通與否，該微處理器40與該連接開關(guān)73間設(shè)有一傳感器74。
[0053]—傳輸模塊60，該傳輸模塊60電連接至該微處理器40，該傳輸模塊60用以對外部的控制裝置訊號傳輸鏈接，而該控制裝置能得知該電力系統(tǒng)100電力轉(zhuǎn)換及供應(yīng)的狀態(tài)，于本實施例中，該微處