智能補充復位蓄電池的制作方法

本發明涉及一種智能補充復位蓄電池，具體來說就是由微控驅動開關元器件來定義充、放電組別的蓄電池組。

背景技術：

當電帶給人們方便的時候，卻帶給人們不便移動的煩惱；蓄電池解決了移動電源的難題，卻又滋生了時效太短的苦悶。尤其在當下的新能源電動車生產設計中，解決電池續航能力的技術是眾多業內行家正積極投身鉆研的課題。很多，在化學方法上尋找更好的解決途徑，但一時難以突破，暫時仍達不到環保和快節奏生活對新能源的要求。還有，通過加油站式的快速置換，無凝對蓄電池的壽命又是一種嚴重的損傷，畢竟，串聯充電方式下，所有聯接串接受的電流是相同的，內阻大的發熱高，受損較大。一般地，每一個充次下，容量大、內阻高的電芯總顯得慵懶而贏得了長壽；容量小、內阻低的電芯就顯得特別的積極，往往是疲于奔命的工作。所以，即使通過嚴格配對的電芯組裝好，通過一段時間的使用充次后，原來整齊的配對參數，將變得格外的零亂。為了減小蓄電池充放電的自然損傷，有效延長整體電芯的壽命，保持電芯的整體活力，同時提高具有發電設置和能力的用電設備的續航能力，智能補充復位蓄電池可以解決一定問題。

技術實現要素：

為了充分利用自然能量以及能量消耗同時產生的衍生能源，本發明提供一種智能補充復位蓄電池，它包括高效智能保護板和電芯、以及電芯串上的功率開關元器件。其中，高效智能保護板的電路框圖如圖1所示，主要包括電池即時數據采集、數據存儲、數據及管理輸入輸出、顯示接口、功率放大驅動以及中央處理等幾大部分組成。電芯分為充電組和放電組，充電組與放電組沒有區域劃分，完全由中央處理器通過功率放大驅動相應開關元器件的通斷來定義，被定義為充電組的電芯串就接受充電儲能的工作，被定義為放電組的電芯串就集中為使用設備提供能量的工作。如圖3所示的電芯排列和開關連接，當電芯斷開串聯放電線路，接通充電正負母線時，此時的電芯為充電組；當充電斷開，串入放電連串時，此時的電芯為放電組。智能補充復位蓄電池中所有電芯都如此，當放電組中電芯放電時的線電壓接近或達到預設置時，被充電組已接近或已達到飽和的電芯置換。充電組中的電芯，在沒有被置換到放電組時，不給任何放電機會，以此充分利用自然能量和衍生能源。電池充電模式為靜充和行充，在靜充模式下，充電組首先合并電壓最高串電芯，以最少時間完成放電組的工作最佳準備狀態的目的，然后再依次并入余下最高電壓電芯串，直到所有電芯充滿為止；行充模式下，充電組首先置換并入電壓降最大的電芯串，然后再逐一置換放電組中線電壓最低或接近預設置的電芯串，使終保持有電芯串在接受充電，目的是以充分利用設備工作時的衍生能源和可利用的自然能源，確保設備工作的最長時效和電池活力的最佳狀態，直到置換條件不足導致放電組停止工作后，強制轉為靜充模式。無論靜充還是行充，本發明的充電方式為電芯并入充電組后并聯均衡充電，確保電芯的充電質量。放電組電芯以適合用電設備電壓要求的串聯工作，確保使用設備動力電能供應的安全性、穩定性和可靠性。所有這些工作，都由高效智能保護板的中央處理器指揮相應的模塊和接口來完成。

附圖說明

圖1是本發明的高效智能保護板電路框圖；

圖2是每一串電芯充放電的開關電路圖；

圖3是電芯排列以及開關電路圖例。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：本發明包括一塊高效智能保護板和一串以上的電芯，以及每一串電芯上連接的開關元器件。

所述高效智能保護板，其電路結構框圖如圖1所示：作為本發明的重要主成部分，其結構主要分為中央處理器、電池信號采集、功率輸出控制、數據交互標準接口或模塊、數據移動存盤標準接口、顯示接口以及保護板自身保護電路等。

所述電池信號采集模塊中的各功能模塊分別按電芯串為基本單元采集的電壓、電流、溫度、濕度，酸堿度等檢測采集端口，分別經a/d轉換模塊轉換后，給中央處理器時時報送信息。處理器得到這些信息后，一方面根據存檔規則的信息篩選，一方面通知功率輸出的執行機構對電芯串充、放電的管理執行，時時通過顯示端口輸出即時數據。

所述功率輸出控制接口分為充電控制接口和放電控制接口，充電控制接口控制電芯串上的k1、k2開關元器件，放電控制接口控制電芯串上的k3、4、5、6開關元器件，k1、k2與k3、4、5、6的開關控制信息在保護板的處理程序內和功率放大線路中實現多級互鎖，確保開關動作的安全性、準確性和可靠性。

所述數據交互標準接口或模塊，涵指433、藍牙、wi-fi等標準無線通訊模塊和有線網絡通訊模塊，通過數據交互標準接口，方便專業管理人員隨時撐握電池運行的全部信息，進行必要的維護管理。當電池管理的預設信息需要調整時，通過專業驗證后，技術員可通過控制程序寫入端口或模塊進行預設數據的修改。使用者可通過顯示接口連接標準顯示設備查閱電池時時參數。當電池異常時，處理器會主動通過數據交互標準接口或模塊把異常相關信息發送給使用者和負責該設備的專業技術員，以提醒進行必要的異常處理。當保護板異常或損壞時，在電池串上的開關元器件完全正常的前提下，智能補充復位蓄電池的每串電芯均是相對獨立。

如圖2所示，每串電芯與6只開關件直接關聯，當保護板通過對采集信息與預存的管理參數比較，確定某串電芯應為充電組時，中央處理器就會發出指令通過功放驅動k3、k4斷開，同時，k5、k6和k1、k2均閉合。這樣，通過微控驅動開關元件使電芯串達到這一狀態的，即是充電儲備狀態，多串這樣狀態的組合即為充電組。充電組中的電芯串，或置于大電流快充，或小電流緩充，或飽和待置換。當微控驅動開關元件使k3、k4閉合，k5、k6和k1、k2均斷開，處于這種狀態的電芯串，正置于放電狀態，多串這樣狀態的電芯串組合就被定義為放電組。智能補充復位蓄電池無論是靜充還是行充模式，只有電芯被保護板定義為充電組成員時，才接受充電；定義為放電組成員時，才能串入放電組中參與放電。

智能補充復位蓄電池的主體核心是電芯和電芯串上的開關元器件，補充復位工作原理如圖3所示：每串電芯配置k1至k6等6只開關元器件連接組合。當第一串、第二串、第三串、第四串等四串電芯為放電組時，所屬每串電芯的k3和k4接通，行成從第一串到第四串首尾相連的串聯蓄電池組。經過一段時間的放電，如果第一串的放電參數首先接近或達到保護預設置，那么，所屬它的k3和k4斷開，同時，k5、k6接通，原來的第五串上的k3和k4接通，作為放電組的尾串連入放電組。原第一串的k1、k2相繼接通，把該串電芯并入充電組進行充電。如需降低成本，提高電池放電工作的可靠性，k5、k6處的開關可以按實際編排用金屬隨意替代一只開關元器件。電池芯與保護板可相對獨立，也可將保護板依據電芯性能的實際簡化后匹配為一體，兩種組合方式的目的是方便智能補充復位蓄電池的維護、設備整體設計的整合，以及能有效利用其所在設備上的自然能源和衍生能源。終上所述，充電組與放電組中的電芯一對一的就近替換過程，就是智能補充復位電池的補充復位過程。智能補充復位蓄電池的智能補充復位的過程也就是在保護板通過對蓄電池中所有電芯串的充放電參數的不斷采集報送，經處理器處理后去驅動功率開關元器件完成復位、補充工作，從而實現有效利用自然能源和衍生能源，使整只蓄電池可以邊充邊放，提高電池工作效率，延長電池的使用壽命。

本發明的有益效果是：采取并聯且單獨控制充電流充電的方式，確保了電池充電的質量，同時，科學地預設電芯串的充、放電節點，保持各電芯串的最佳充放電時間，保持蓄電池內部物質的活性，延長了電池的使用壽命，均有積極的作用。或將沖破新能源汽車開發的電池技術瓶頸，以及在一些科學探測領域，或將帶來暫新的平臺。