專利名稱：實現(xiàn)電池電壓平衡的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及實現(xiàn)電池電壓平衡的方法和裝置。背景技術(shù)：
一些移動設(shè)備對電能容量有較大的需求，而由于技術(shù)條件或安全隱患的限制，單 一電池的容量難以達(dá)到要求。因此，需要將多個電池組成電池組，以提供更容量更大 的電能。
從理論上講，電池的電壓、內(nèi)阻、壽命等性能應(yīng)該是一致的，可以無限多組數(shù)地 進(jìn)行并聯(lián)以達(dá)到要求的容量。但在實際生產(chǎn)過程中，由于所用材料純度、生產(chǎn)工藝、 工作人員、生產(chǎn)環(huán)境溫度等差異，同一條流水線上制造的電池通常在性能上有一定的
差異。即使同一品牌同一型號相同生產(chǎn)日期生產(chǎn)的電池，性能也難以侮:得完全一致。
而二次電池的電池組在充電過程中，對電池的性能指標(biāo)，尤其是電池組中各個電 池的電壓差要求甚為嚴(yán)格。將性能參數(shù)在一定范圍內(nèi)的電池放到一起， 一個重要指標(biāo) 就是，多個電池的電壓差要在一定的范圍之內(nèi)。如果采用性能均一性較差的電池多組 并聯(lián)，性能差、電壓低的電池組就會將性能好的電池組拖垮，導(dǎo)致整套電池裝置提前 失效。
目前，同一電池組中的電池是從多個電池中，通過精密電壓檢測，從大量備選電 池中分選出電壓基本一致的電池。測電壓對電池配對的方法的不足之處在于，該方法 工作量大，分選復(fù)雜；再則，該方法只能挑出電壓相差不大的電池，不能對電池的電 壓進(jìn)行改變，而實際上，同批電池中很多電池之間的電壓相差較大，無法進(jìn)行配對。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種實現(xiàn)電池電壓平衡的方法和裝置，達(dá)到以較小的工 作量、方便地實現(xiàn)電池電壓平衡的目的。
為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提出以下的技術(shù)方案
一種實現(xiàn)電池電壓平衡的方法，該方法包括以下步驟a、 將至少兩只有電壓且無短路的電池并聯(lián)連接；
b、 經(jīng)過設(shè)定時間后，斷開電池之間的并聯(lián)連接，檢測各個電池的電壓差，如果電 壓差范圍在預(yù)定范圍之外，返回步驟a;否則，輸出電壓平衡完畢信號。
所述步驟a之前，進(jìn)一步包括步驟al:
檢測各個電池是否短路、電壓是否為零，如果電池短路或電壓為零，保持該電池 與充電電路斷開；如果電池有電壓且無短路，轉(zhuǎn)到步驟a。
步驟al中所述保持該電池與充電電路斷開之后，進(jìn)一步包括將電池短路或零電 壓的信息進(jìn)行反饋。
所述步驟a之后、步驟b之前，進(jìn)一步包括步驟a2:
利用直流電源對并聯(lián)電池進(jìn)行充電。
其中，步驟b具體包括
到達(dá)設(shè)定的時間后，斷開電池之間的并聯(lián)連接，檢測各個電池的電壓差，如果電 壓差范圍大于或等于0. 03伏，返回步驟a;如果電壓差范圍小于0. 03伏，電壓平衡 過程結(jié)束。
一種實現(xiàn)電池電壓平衡的裝置，該裝置包括 充電電路，用于接入至少兩只電池進(jìn)行并聯(lián)連接；
檢測電路，用于每隔一段設(shè)定時間后，將充電電路中的電池接入檢測電路；還用 于在檢測所述電池的電壓差在預(yù)定范圍之外時，將所述電池重新接入充電電路，與充 電電路中其他電池并聯(lián)連接；在檢測所述電池的電壓差在預(yù)定范圍之內(nèi)時，輸出電壓 平衡完畢信號。
所述檢測電路包括
雙向開關(guān)，與充電電路中的電池串聯(lián)，用于將所述電池與充電電路中其他電池并 聯(lián)連接，或?qū)⒃撾姵亟尤霗z測電路； 時間控制器，用于設(shè)定時間；
電壓采集控制單元，用于接收時間控制器發(fā)送的設(shè)定時間到達(dá)消息；還用于接收 到所述消息后，控制雙向開關(guān)并將充電電路中的電池接入檢測電路；還用于在檢測到所述電壓差在預(yù)定范圍之外時，控制雙向開關(guān)將所述電池與充電 電路中其他電池并聯(lián)連接進(jìn)行充電，在檢測所述電池的電壓差在預(yù)定范圍之內(nèi)時了 ， 輸出電壓平衡完畢信號。
其中，所述電壓采集控制單元還用于檢測充電電路中電池是否短路、有無電壓；
所述裝置還包括顯示器，用于顯示所述^r測電路^r測的電池短路或無電壓消息進(jìn) 行上報，并顯示所述電池在充電電路中的位置；還用于根據(jù)所述時間控制器的提示消 息，顯示充電電路中電池的充電時間；還用于輸出所述檢測電路發(fā)送的電壓平衡完畢 信息。
優(yōu)選地，該裝置還包括
直流電源，用于對充電電路中并聯(lián)電池進(jìn)行充電。
其中，所述雙向開關(guān)是內(nèi)阻為毫歐級的金屬氧化物半導(dǎo)體M0S開關(guān)。
從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明將多個電池進(jìn)行并聯(lián)，電池件互相進(jìn)行充放電，
能將不同電壓的電池達(dá)到相近甚至相同的電壓值，本發(fā)明技術(shù)方案與傳統(tǒng)測電壓對電
池配對的方案相比，具有工作量小、方便的優(yōu)點，且不受電池數(shù)量的限制，不會出現(xiàn)
一些電池?zé)o法配對的現(xiàn)象。
本發(fā)明技術(shù)方案中，將短路或無電壓的電池進(jìn)行上報，方便了工作人員對問題電
池的處理，提高了工作效率。
本發(fā)明技術(shù)方案中，可以利用直流電源對并聯(lián)的多個電池同時充電，使得電池以
更快的速度達(dá)到基本相同的電壓值，進(jìn)一步提高了電壓平衡的效率。
本發(fā)明技術(shù)方案中，雙向開關(guān)采用內(nèi)阻為毫歐級的M0S開關(guān)，進(jìn)一步提高了電池
電壓平衡的效率。


圖1為本發(fā)明實現(xiàn)電池電壓平衡的方法的具體流程圖； 圖2為本發(fā)明實現(xiàn)電池電壓平衡的裝置的基本結(jié)構(gòu)圖； 圖3為本發(fā)明實現(xiàn)電池電壓平衡的裝置的基本電路示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明的基本技術(shù)構(gòu)思是，檢測各個電池的短路、電壓狀況，將多個有電壓且無
短路的電池并聯(lián)連接；經(jīng)過設(shè)定時間后，斷開電池之間的并聯(lián)連接，檢測各個電池的 電壓差，如果電壓差范圍不在預(yù)定范圍之內(nèi)，重新將有電壓且無短路的電池進(jìn)行并聯(lián) 連接，如果電壓差范圍在預(yù)定范圍之內(nèi)，則電壓平衡過程結(jié)束。
本發(fā)明提供了 一種實現(xiàn)電池電壓平衡的方法，該方法的主要流程包括以下步驟 步驟a、將至少兩只有電壓且無短路的電池并聯(lián)；
步驟b、經(jīng)過設(shè)定時間后，斷開電池之間的并聯(lián)連接，檢測各個電池的電壓差， 如果電壓差范圍在預(yù)定范圍之外，返回步驟a;否則，輸出電壓平衡完畢信號。
下面結(jié)合具體的實施例，對本發(fā)明中實現(xiàn)電池電壓平衡的方法進(jìn)行具體的描述。 參照圖l,實現(xiàn)電池電壓平衡的方法具體包括以下步驟
步驟SIOI、 4全測電池是否短路、電壓是否為零，如果電池有電壓且無短路，則進(jìn) 入步驟S103，否則進(jìn)入步驟S102。
步驟S102、將無電壓或短路的電池保持與充電電路斷開；進(jìn)一步，還可以輸出問 題電池為短路或零電壓的信息。將電池短路或無電壓的消息進(jìn)行輸出上報，能方便工 作人員對問題電池進(jìn)行處理，提高工作效率。
步驟S103、將有電壓且無短路的電池進(jìn)行并聯(lián)連接。
步驟S104、利用直流電源對上述并聯(lián)電池進(jìn)行充電IO分鐘。
在較佳的實施方式中，利用直流電源對并聯(lián)的多個電池同時充電，使得電池以更 快的速度達(dá)到基本相同的電壓值，進(jìn)一步提高了電壓平衡的效率。
在本步驟中，可以利用電壓源對并聯(lián)電路進(jìn)行恒壓充電。
在本步驟中，并聯(lián)之后采用電壓上述充電IO分鐘屬于一種較佳方案，在實際應(yīng)用 中，還可以根據(jù)充電的具體需要來設(shè)定充電時間。
步驟S105、充電10分鐘后，控制雙向開關(guān)斷開電池之間的并聯(lián)連接，并檢測各 個電池的電壓差是否在大于0. 03伏，如果大于0. 03伏則返回步驟S103;如果各個電 池的電壓差小于等于0. 03伏，則進(jìn)入步驟S106。
在檢測電壓時，將電池與充電網(wǎng)絡(luò)的連接斷開，檢測完電壓后，確保電池?zé)o短路狀況后，才將其與充電網(wǎng)絡(luò)連接，提高電池電壓平衡的安全性。
步驟S106、并通過輸出設(shè)備輸出電壓平衡完畢信號。
在本步驟中，預(yù)定的電壓差范圍0. 03伏是一個經(jīng)驗值。顯然，該預(yù)定值可以才艮據(jù) 實際需要進(jìn)行更改。
本發(fā)明還提供了一種實現(xiàn)電池電壓平衡的裝置，該裝置主要包括充電電路和檢測 電路，其中
充電電路，用于接入至少兩只電池進(jìn)行并聯(lián)連接；
檢測電路，用于每隔一段設(shè)定時間后，將充電電路中的電池接入檢測電路；還用 于在檢測所述電池的電壓差在預(yù)定范圍之外時，將所述電池重新接入充電電路，與充 電電路中其他電池并聯(lián)連接；在檢測所述電池的電壓差在預(yù)定范圍之內(nèi)時，輸出電壓 平衡完畢信號。
下面結(jié)合附圖2，對該裝置的具體實施例進(jìn)行詳細(xì)描述
在本實施例中，該裝置具體包括充電電路100、檢測電路200、顯示器300和電壓 源400，具體描述如下
(1) 、充電電路IOO。充電電路100用于接入至少兩只電池進(jìn)行并聯(lián)連接，如圖2 所示，該電路可以將電池IOI、 102和103等進(jìn)行并聯(lián)連接。需要說明的是，充電電路 100中的電池數(shù)量并不局限于3個，根據(jù)實際需要，可以充電電路100可以接入多個 電池。
(2) 、檢測電路200。檢測電路200主要包括雙向開關(guān)201、 202和203，以及時間 控制器204和電壓采集控制單元205。
(2.1)、雙向開關(guān)201、 202和203。電池IOI、 102和103分別通過雙向開關(guān)201、 202和203與電壓采集控制單元205連接，電池IOI、 102和103還通過分別通過雙向 開關(guān)201、 202和203實現(xiàn)在充電電路100中進(jìn)行并聯(lián)連接。
在較優(yōu)的實施例中，雙向開關(guān)201、 202和203采用內(nèi)阻為毫歐級的金屬氧化物半 導(dǎo)體(MOS)開關(guān)。采用內(nèi)阻較小的MOS開關(guān)的意義在于，電池間電壓差在幾十毫伏級 別，如果采用普通的MOS開關(guān)，其內(nèi)阻一般都在十歐級別，這樣會導(dǎo)致電池電壓平衡 的效率大大降低。(2.2) 、時間控制器204。時間控制器204用于設(shè)定一個時間，可以在電池IOI、 102和103進(jìn)行電壓平衡了預(yù)定的時間之后，提示電壓采集控制單元205對電池101、 102和103的電壓差進(jìn)行檢測。時間控制器204還可以將該設(shè)定時間消息發(fā)送到顯示 器300上，使得工作人員可以對電池進(jìn)行電壓平衡的時間一目了然。
(2.3) 、電壓采集控制單元205。電壓采集控制單元205用于檢測充電電路100中 電池IOI、 102和103是否短路、有無電壓，還可以將電池短路或無電壓的消息發(fā)送到 顯示器300中進(jìn)行顯示。
電壓采集控制單元205還用于接收時間控制器204發(fā)送的設(shè)定時間到達(dá)消息；還 用于接收到所迷消息后，控制雙向開關(guān)201、 202和203并將充電電路中的電池101、 102和103接入檢測電路，以檢測各個電池的電壓差。
電壓釆集控制單元205還用于在檢測到所述電壓差在預(yù)定范圍之外時，控制雙向 開關(guān)將所述電池與充電電路中其他電池并聯(lián)連接進(jìn)行充電，在檢測所述電池的電壓差 在預(yù)定范圍之內(nèi)時，向顯示器300輸出電壓平衡完畢信號。
(3) 、顯示器300。顯示器300用于將所述電壓采集控制單元205檢測的電池短 路或無電壓消息進(jìn)行顯示，還可以根據(jù)雙向開關(guān)的位置，顯示該問題電池在充電電路 100中在何位置，屬于哪個通道；還用于根據(jù)所述時間控制器204的提示消息，顯示 充電電路100中電池的充電時間；還用于輸出檢測電路200發(fā)送的電壓平衡完畢信息。
(4) 、電壓源400。電壓源400用于對充電電路100中并聯(lián)的電池IOI、 102和103 同時充電，使電池以更快的速度達(dá)到基本相同的電壓值。電壓源400屬于直流電源的 一種，可以理解的是，可以采用其他的直流電源對充電電路100中并聯(lián)的電池101、 102和103進(jìn)行同時充電。
參照圖3,在具體的電路實現(xiàn)中，電池與MOS開關(guān)AOD403串聯(lián)，而各個電池之間
進(jìn)行并聯(lián)連接。AOD403的內(nèi)阻大約為7.8毫歐，能較大地提高電池電壓平衡的效率。 需要指出的是，圖3為72只電池實現(xiàn)電池電壓平衡的電路示意圖，但為簡約起見，圖 3中僅列出其中的三個電池、三個MOS開關(guān)。
電壓采集控制裝置205由一片單片機(jī)U6和多個多路開關(guān)Ul ~ U5組成。所有的控 制、選通、電壓數(shù)據(jù)采樣功能由一片單片機(jī)實現(xiàn)。由于電池一組至少在七十只以上，一個模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊通道遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，這里使用多路開關(guān)輪流選通每一個電池。對于72 只電池，采用5片多路開關(guān)進(jìn)行控制。
時間控制器204集成于單片機(jī)，顯示器300采用液晶顯示器U7實現(xiàn)。 以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并 不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于 本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、 一種實現(xiàn)電池電壓平衡的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟a、 將至少兩只有電壓且無短路的電池并聯(lián)連接；b、 經(jīng)過設(shè)定時間后，斷開電池之間的并聯(lián)連接，檢測各個電池的電壓差，如果電 壓差范圍在預(yù)定范圍之外，返回步驟a;否則，輸出電壓平衡完畢信號。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)電池電壓平衡的方法，其特征在于，所述步驟a之 前，進(jìn)一步包括步驟al:檢測各個電池是否短路、電壓是否為零，如果電池短路或電壓為零，保持該電池 與充電電路斷開；如果電池有電壓且無短路，轉(zhuǎn)到步驟a。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的實現(xiàn)電池電壓平衡的方法，其特征在于，步驟al中所 述保持該電池與充電電路斷開之后，進(jìn)一步包括將電池短路或零電壓的信息進(jìn)行反饋。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)電池電壓平衡的方法，其特征在于，所述步驟a之 后、步驟b之前，進(jìn)一步包括步驟a2:利用直流電源對并聯(lián)電池進(jìn)行充電。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l至4中任一項所述的實現(xiàn)電池電壓平衡的方法，其特征在于， 步驟b具體包括到達(dá)設(shè)定的時間后，斷開電池之間的并聯(lián)連接，檢測各個電池的電壓差，如果電 壓差范圍大于或等于0. 03伏，返回步驟a;如果電壓差范圍小于0. 03伏，電壓平衡 過程結(jié)束。
6、 一種實現(xiàn)電池電壓平衡的裝置，其特征在于，該裝置包括 充電電路，用于接入至少兩只電池進(jìn)行并聯(lián)連接；檢測電路，用于每隔一段設(shè)定時間后，將充電電路中的電池接入檢測電路；還用 于在檢測所述電池的電壓差在預(yù)定范圍之外時，將所述電池重新接入充電電路，與充 電電路中其他電池并聯(lián)連接；在檢測所述電池的電壓差在預(yù)定范圍之內(nèi)時，輸出電壓 平衡完畢信號。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的實現(xiàn)電池電壓平衡的裝置，其特征在于，所述檢測電路包括雙向開關(guān)，與充電電路中的電池串聯(lián)，用于將所述電池與充電電路中其他電池并 聯(lián)連接，或?qū)⒃撾姵亟尤霗z測電路；時間控制器，用于設(shè)定時間；電壓采集控制單元，用于接收時間控制器發(fā)送的設(shè)定時間到達(dá)消息；還用于接收 到所述消息后，控制雙向開關(guān)并將充電電路中的電池接入檢測電路；還用于在檢測到所述電壓差在預(yù)定范圍之外時，控制雙向開關(guān)將所述電池與充電 電路中其他電池并聯(lián)連接進(jìn)行充電，在檢測所述電池的電壓差在預(yù)定范圍之內(nèi)時了 ，輸出電壓平衡完畢信號。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的實現(xiàn)電池電壓平衡的裝置，其特征在于所述電壓采集控制單元還用于檢測充電電路中電池是否短路、有無電壓；所述裝置還包括顯示器，用于顯示所述檢測電路^r測的電池短路或無電壓消息進(jìn) 行上報，并顯示所述電池在充電電路中的位置；還用于根據(jù)所述時間控制器的提示消 息，顯示充電電路中電池的充電時間；還用于輸出所述檢測電路發(fā)送的電壓平衡完畢 信息。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的實現(xiàn)電池電壓平衡的裝置，其特征在于，該裝置還包括 直流電源，用于對充電電路中并聯(lián)電池進(jìn)行充電。
10、 根據(jù)權(quán)利要求6至9中任一項所述的實現(xiàn)電池電壓平衡的裝置，其特征在于， 所述雙向開關(guān)是內(nèi)阻為毫歐級的金屬氧化物半導(dǎo)體M0S開關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種實現(xiàn)電池電壓平衡的方法和裝置，所述方法包括步驟a.將至少兩只有電壓且無短路的電池并聯(lián)連接；b.經(jīng)過設(shè)定時間后，斷開電池之間的并聯(lián)連接，檢測各個電池的電壓差，如果電壓差范圍在預(yù)定范圍之外，返回步驟a；否則，輸出電壓平衡完畢信號。本發(fā)明技術(shù)方案與傳統(tǒng)測電壓對電池配對的方案相比，具有工作量小、方便的優(yōu)點，且不受電池數(shù)量的限制，不會出現(xiàn)一些電池?zé)o法配對的現(xiàn)象。本發(fā)明還在電池并聯(lián)之前檢測電池是否短路、電壓是否為零，還可以將電池短路或零電壓的信息進(jìn)行反饋，方便了工作人員對問題電池的處理，提高了工作效率。本發(fā)明還利用直流電源對并聯(lián)電池進(jìn)行充電，進(jìn)一步提高了電壓平衡的效率。
文檔編號H02J7/00GK101312294SQ20071007456
公開日2008年11月26日 申請日期2007年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月25日
發(fā)明者丁景剛, 闕建新 申請人:深圳市比克電池有限公司