专利名称：蓄电池组在线串并联转换电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种蓄电池组的输入输出连接方式的一种电路。
技术背景
目前，蓄电池组在实际应用中存在着许多亟待解决的技术难题蓄电池组的一致性及寿命问题，一直困扰着电池行业的发展，至今没有实质性的彻底解决方案。电池串联越多，单体报废率就越高。那么，怎样才能解决电池组的一致性问题呢？我们通过多年大量的实验发现，铅酸电池都有一个共性问题，在充电时作为储能装置储电，放电时作为电源对外供电，但放电电压低于某一值时又会成为负载，消耗电池组的电能，故电池组在放电时，假如有其中一个单体率先出现落后，它就会消耗整个电池组的电能，引起整组电池放电电压降至控制器设定的放电终止电压以下无法工作而终止。蓄电池组之所以一致性差，平衡性不好，并不是电池生产厂家技术不好，控制不严，而是因为蓄电池串联组合时必然产生的结果，例如常用的12伏电池是六个单体相串联，密闭在一个电池壳里，无法采取有效措施对每个单体之间一致性平衡的参数进行彻底控制。而一组48伏的电池组，通常是由8只6伏或者4只12伏电池串联而成，中只是8只/6只串联体之间的动态平衡，并没有达到一组电池中2伏M只单体之间的参数一致性平衡，所以它必然会随着使用次数的增多，累积欠充过放导致其中一只或几只内部平衡性不好的12伏电池率先落后。要彻底解决蓄电池组一致性问题，只有从电池的本质原理-2V单体抓起，只有蓄电池组的并联方式，才能保证每组电池中每只单体电池参数一致性平衡，才能彻底避免整组电池中落后单体电池累积欠充过放引起的单节过早落后现象的发生，才能保证延长电池使用寿命，但是蓄电池并联联接时却只能提供2伏的总电压输出，完全不能满足用电设备的需求。发明内容
蓄电池组在串联组合时，其电池组的整体性能是由性能最差的一只单体决定；而蓄电池组在并联组合时，其电池组的整体性能是由全部单体的平均值决定，并且电池在并联时，即使在负载断开时，电池组自身也会构成一个闭合的电路，并且高性能的单体随时在对低性能的单体进行着修补，为了克服蓄电池组在串联组合时，其放电及充电的过程中都会对性能较差的单体形成损害的事实，本发明提出了一种电池组在需要向设备输电时，自动瞬时转换为串联状态并输出最高电压；电池组在不需要向设备输电或者需要充电时，自动瞬时转换为并联状态并输出最低电压，从而使每一个单体电池都能得到同等电量的补充，并最终达到电池组整体参数的一致性的一种电路方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是电池组串并联在线转换电路，包括电池组，双向连动开关组，其特征在于电池组通过双向联动开关组，相互连接后可以以串联方式向外接设备提供电能，也可以以并联方式让外接设备向电池组补充电能，双向联动开关组可以是一个及以上的双向电磁继电器组，或者一个及以上的固态继电器组，或者一个及以上的电磁接触器组，或者晶体管电子开关组组成。双向连动开关组由一对及一对以上的开关组组成，在每对开关组中，其中一个开关组由一个动触点、一个左侧静触点、一个右侧静触点组成；另一个开关组由一个动触点、一个静触点组成。在双向连动开关组中所有的动触点都通过机械传动装置而联动；或者通过电磁控制而联动；或者通过电信号控制而联动。
根据电池组单体数量的不同而相对应采用多只同轴联动的组合开关或者同步控制的继电器组，通过改变其组合电路中的中间触头或者动触头的转向，瞬间完成电池组的串并联转换。当组合开关采用晶体管开关电路时，结构更加简单，电路的可靠性更高。
如图1图2图3所示，最小的电池组是只有两节单体的电池组，如图1所示，在图 1中动触头(或者中间触头)k0及h0为联动设计(机械联动或者电控联动)，当k0与kl 相连时，同步地h0与hi相连，电池El及E2被设置成串联结构，如图2所示此时电池组输出端为高电压；当k0与k2相连时，同步地h0与h2相连，电池El及E2被设置成并联结构， 如图3所示此时电池组输出端为单体电压，且电池El及E2自身构成闭合电路，电池El及 E2可相互均衡补充，其中性能高的电池随时向性能低的电池补充，最终达到两电池电压完全一致。图4是由3只电池单体组成的电池组，图5是由4只电池单体组成的电池组，更多的电池单体组成的电池组与之相同。
本发明的有益效果是1.能够使电池组以串联方式连接到用电设备上，向设备提供高电压输出；2.能够使电池组以并联方式连接到充电设备上，使得充电设备能够以单体电池所需的最佳电压，对每个单体电池进行相同的均衡充电；3.并联电池组即使不连接任何电器设备时，各单体也自成回路并且能够相互完成均衡修复，使电池组的每个单体都能保持一致性。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是2只电池单体电路图。
图2是图1的串联等效电路图。
图3是图1的并联等效电路图。
图4是3只电池单体电路图。
图5是4只电池单体电路图。
图6是图5的串联等效电路图。
图7是图5的并联等效电路图。
在图1图4图5中双向开关组K由动触点k0、静触点kl、静触点k2组成；双向开关组Kl由动触点ko-l、左侧静触点kl-Ι、右侧静触点k2-l组成；双向开关组K2由动触点 kO-2、左侧静触点kl-2、右侧静触点k2-2组成；双向开关组H由动触点h0、左侧静触点hi、 右侧静触点h2组成；双向开关组Hl由动触点hO-Ι、左侧静触点hl-Ι、右侧静触点h2-l组成；双向开关组H2由动触点hO-2、左侧静触点hl-2、右侧静触点h2-2组成。其中动触点 k0、动触点kO-Ι、动触点kO-2、动触点h0、动触点hO-Ι、动触点hO-2是由同一个机械轴控制，或者同一个电磁线圈控制，或者由同一个信号控制的多个可同步动作的电磁线圈控制， 并且在每个组中二个静触点，一个是常开静触点另一个是常闭静触点。至于是将左侧静触点设为常开静触点，还是将右侧静触点设为常开静触点，具体由技术人员自己设定。
具体实施方式
图1是二节电池的电池组，电池组的正极输出端V+和开关组H的静触点h2—起与电池El的正极相连，电池组的负极输出端V-和开关组K的静触点k2 —起与电池E2的负极相连，电池El的负极与开关组K的动触点k0相连，开关组H的动触点h0和开关组K的静触点kl 一起与电池E2的正极相连。假设kl和hi是常闭静触点，则在动触点臂不动作时， 动触点k0与静触点kl相连；动触点h0和静触点hi相连，此时电池El与电池E2组成串联电池组，等效电路如图2所示。当动触点臂受控动作时，动触点k0与静触点k2相连；动触点h0和静触点h2相连，此时电池El与电池E2组成并联电池组，等效电路如图3所示。
图4是三节电池的电池组。
图5是四节电池的电池组，其中图6是其串联电池组的等效电路，图7是其并联电池组的等效电路。更多节电池的电池组，可按照此方法依此类推。开关组的数量是按照 2 (N-I)的方式成对增加的，其中N是电池的个数。
权利要求
1.电池组串并联在线转换电路，其特征在于电池组通过双向连动开关组连接，双向连动开关组可以是机械式连动双向开关组，或者多组同步控制双向触头电磁继电器，或者固态继电器，或者晶体管电子开关电路。根据电池组单体数量的不同而相对应采用多只同轴联动的组合开关或者同步控制的继电器组，通过改变其组合电路中的中间触头或者动触头的转向，瞬间完成电池组的串并联转换。能够使电池组以串联方式连接到用电设备上，向设备提供高电压输出；也能够使电池组以并联方式连接到充电设备上，使得充电设备能够以单体电池所需的最佳电压，对每个单体电池进行相同的均衡充电，使电池组的每个单体都能保持一致性。
全文摘要
电池组串并联在线转换电路，其特征在于电池组通过双向连动开关组连接，双向连动开关组可以是机械式连动双向开关组，或者多组同步控制双向触头电磁继电器，或者固态继电器，或者晶体管电子开关电路。根据电池组单体数量的不同而相对应采用多只同轴联动的组合开关或者同步控制的继电器组，通过改变其组合电路中的中间触头或者动触头的转向，瞬间完成电池组的串并联转换。能够使电池组以串联方式连接到用电设备上，向设备提供高电压输出；也能够使电池组以并联方式连接到充电设备上，使得充电设备能够以单体电池所需的最佳电压，对每个单体电池进行相同的均衡充电，使电池组的每个单体都能保持一致性。
文档编号H02J7/00GK102522795SQ20111043505
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月20日 优先权日2011年12月20日
发明者赵延斌 申请人:赵延斌