一種實現多組鋰電池并聯循環充電的控制系統及其方法
【專利摘要】本發明提供一種實現多組鋰電池并聯循環充電的控制系統及其方法，所述系統至少包括：充電機、多組鋰電池、充電回路和通訊線路組；其中，所述多組鋰電池通過所述充電回路相互并聯地連接在所述充電機上，所述充電機通過所述通訊線路組與各個鋰電池相通訊。本發明的實現多組鋰電池并聯循環充電的控制系統及其方法可以實現在無人值守的情況下，保證每組鋰電池都能充滿，可顯著增加鋰電池的續航能力，延長電池組的循環使用壽命；同時不增加充電系統控制的復雜度和開發成本的前提下，顯著的提高了充電機的使用率。
【專利說明】一種實現多組鋰電池并聯循環充電的控制系統及其方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電池充電的控制系統及其方法，特別是涉及一種實現多組鋰電池并聯循環充電的控制系統及其方法。
【背景技術】
[0002]隨著微電子技術的不斷發展，小型化設備日益增多，因此對所使用的電源提出了更高的要求。鋰電池具有能量較高、使用壽命長、額定電壓高、高功率承受力強、自放電率低、重量輕、綠色環保等優點，因而廣泛應用于手機、筆記本電腦、電動車等小型化設備上。相應地，需要提供一種更高效、更快速的鋰電池充電方法。
[0003]目前，鋰電池的充電方式主要是針對一顆鋰電池進行充電。如果對單組的多顆鋰電池充電的話，基本上采用串聯方式，而無法對類似并聯的多組鋰電池進行充電，且充電機的使用率很低。另外，現有技術中，對多組鋰電池并聯進行充電通常需要增加額外的電路控制單元來控制不同組鋰電池的充電電壓或實現多組鋰電池之間的分時充電控制。不論是控制不同組鋰電池的充電電壓還是控制多組鋰電池之間的分時充電，都增加了充電系統控制的復雜度和開發成本。
【發明內容】
[0004]鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種實現多組鋰電池并聯循環充電的控制系統及其方法，其結合鋰電池本身的充電控制特性及鋰電池管理系統(Battery Management System, BMS),實現了對多組鋰電池進行并聯循環充電。
[0005]為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種實現多組鋰電池并聯循環充電的控制系統，至少包括:充電機、多組鋰電池、充電回路和通訊線路組；其中，所述多組鋰電池通過所述充電回路相互并聯地連接在所述充電機上，所述充電機通過所述通訊線路組與各個鋰電池相通訊；充電機檢測到新的鋰電池接入系統后，所述充電機檢測充電母線上當前是否存在正在充電的鋰電池，若不存在，新接入的鋰電池進入充電狀態；若存在，新接入的鋰電池進入等待充電狀態，待正在充電的鋰電池充電完成之后，新接入的鋰電池進入充電狀態。
[0006]根據上述的實現多組鋰電池并聯循環充電的控制系統，其中:所述通訊線路組采用有線或無線的方式。
[0007]根據上述的實現多組鋰電池并聯循環充電的控制系統，其中:所述充電機具有多個充電接口，能夠使多組鋰電池同時接入充電機系統。
[0008]根據上述的實現多組鋰電池并聯循環充電的控制系統，其中:所述鋰電池上包括充電控制開關，所述充電控制開關默認是斷開的。
[0009]同時，本發明還提供一種實現多組鋰電池并聯循環充電的控制方法，其包括以下步驟:
[0010]步驟S1:充電機檢測到新的鋰電池接入系統后，與各個鋰電池BMS管理系統建立通訊連接；
[0011]步驟S2:充電機從鋰電池BMS管理系統中讀取鋰電池的相關信息，其中，所述相關信息中包括鋰電池的電壓信息；
[0012]步驟S3:充電機檢測充電母線上當前是否存在正在充電的鋰電池，若不存在，轉入步驟S4，新接入的鋰電池進入充電狀態；若存在，轉入步驟S5，新接入的鋰電池進入等待充電狀態；
[0013]步驟S4:充電機依據讀取到新接入的鋰電池的電池電壓調節充電機的輸出電壓，并發送充電控制命令到新接入的鋰電池，使其進入充電狀態；
[0014]步驟S5:充電機保持新接入的鋰電池處于等待充電狀態，待正在充電的鋰電池充滿之后，充電機依據讀取到新接入的鋰電池的電池電壓調節充電機的輸出電壓，并發送充電控制命令到新接入的鋰電池，使其進入充電狀態。
[0015]根據上述的實現多組鋰電池并聯循環充電的控制方法，其中:步驟SI中，當充電機檢測到新的鋰電池接入系統時，充電機通過無線或有線的方式與各個鋰電池BMS管理系統建立通訊連接。
[0016]根據上述的實現多組鋰電池并聯循環充電的控制方法，其中:步驟S4中，充電機依據讀取到的新接入的鋰電池的電池電壓調節充電機的輸出電壓，使充電機的輸出電壓低于電池電壓，然后發送充電控制命令至新接入的鋰電池，通知其閉合充電控制開關，進入充電狀態。
[0017]根據上述的實現多組鋰電池并聯循環充電的控制方法，其中:步驟S5中，待正在充電的鋰電池充滿之后，充電機發送停止充電控制命令至正在充電的鋰電池，通知其斷開充電控制開關；然后充電機依據讀取到新接入的鋰電池的電池電壓調節充電機的輸出電壓，使充電機的輸出電壓低于新接入的鋰電池的電池電壓，并發送充電控制命令至新接入的鋰電池，通知其閉合充電控制開關，進入充電狀態。
[0018]根據上述的實現多組鋰電池并聯循環充電的控制方法，其中:步驟S5中，當充電機檢測到有多組鋰電池處于等待充電狀態時，充電機依據各組鋰電池的剩余電池容量，優先對剩余容量最少的鋰電池進行充電，直至連接在充電母線上的所有鋰電池都充滿為止。
[0019]進一步地，根據上述的實現多組鋰電池并聯循環充電的控制方法，其中:所述充電機保存每組鋰電池的充電記錄。
[0020]如上所述，本發明的實現多組鋰電池并聯循環充電的控制系統及其方法，具有以下有益效果:
[0021](I)可以實現在無人值守的情況下，保證每組鋰電池都能充滿，可顯著增加鋰電池的續航能力，延長電池組的循環使用壽命；
[0022](2)顯著地提高了充電機的使用率；
[0023](3)不增加充電系統控制的復雜度和開發成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1顯示為本發明的多組鋰電池并聯循環充電控制系統的結構示意圖；
[0025]圖2顯示為本發明的實現多組鋰電池并聯循環充電的控制方法流程圖。
[0026]元件標號說明[0027]1充電機
[0028]21、22、......2N多組鋰電池
[0029]31、32、......3N 充電回路
[0030]41、42、......4N通訊線路組
【具體實施方式】
[0031]以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。
[0032]需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發明的基本構想，遂圖式中僅顯示與本發明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態也可能更為復雜。
[0033]參照圖1，本發明的多組鋰電池并聯循環充電的控制系統包括充電機1、多組鋰電
池(21、22、......2N)、充電回路(31、32、......3N)和通訊線路組(41、42、......4N)。其中，
多組鋰電池(21、22、……2N)通過充電回路(31、32、……3N)相互并聯地連接在充電機I上，充電機I通過通訊線路組(41、42、……4N)來與各個鋰電池相通訊。
[0034]充電機I用于控制系統的輸出電壓、發送控制命令通知鋰電池開始或停止充電、根據鋰電池的剩余容量優先選擇剩余電池容量最少的鋰電池進行充電。充電機具有多個充電接口，可以使多組鋰電池同時接入充電機系統。
[0035]鋰電池上包括充電控制開關，且默認是斷開的，這樣可以保證在鋰電池接入充電機系統的時候，不會因為充電機的輸出電壓與鋰電池的當前電壓的差異而出現鋰電池過充現象。其中，多組鋰電池(21、22、......2N)中的每組鋰電池由一個BMS系統進行管理。
[0036]充電回路(31、32、……3N)包括充電機I與鋰電池之間的充電連接電纜線和連接器。其中，連接電纜線的一端固定在充電機I上，另一端通過連接器與鋰電池相連接。
[0037]通訊線路組為充電機與鋰電池之間的通訊信道，可以采用有線或無線的方式。充電機作為主機通過不同的地址分別與每個鋰電池進行通訊。充電機與鋰電池之間的通訊方式可以采用有線或無線的。通訊內容主要是充電機讀取鋰電池的電池容量、電池電壓、電池充電電流、電池溫度、告警信息及參數信息。
[0038]如圖2所示，本發明的實現多組鋰電池并聯循環充電的控制方法包括如下步驟:
[0039]步驟S1:充電機檢測到新的鋰電池接入系統后，與各個鋰電池BMS管理系統建立通訊連接。
[0040]具體地，當充電機檢測到新的鋰電池接入系統時，充電機通過無線或有線的方式與各個鋰電池BMS管理系統建立通訊連接。
[0041]步驟S2:充電機從鋰電池BMS管理系統中讀取鋰電池的電池電壓、電池剩余容量、電池溫度等相關信息，并把這些信息保存在本地。其中，電池溫度信息用于對電池的溫度補償處理過程。
[0042]步驟S3:充電機檢測充電母線上當前是否存在正在充電的鋰電池，若不存在，轉入步驟S4，新接入的鋰電池進入充電狀態；若存在，轉入步驟S5，新接入的鋰電池進入等待充電狀態。
[0043]步驟S4:充電機依據讀取到的新接入的鋰電池的電池電壓調節充電機的輸出電壓，并發送充電控制命令到新接入的鋰電池，使其進入充電狀態。
[0044]具體地，充電機依據讀取到的電池電壓調節充電機的輸出電壓，使充電機的輸出電壓略低于電池電壓，以防止產生鋰電池過充現象，然后發送充電控制命令，通知鋰電池閉合充電控制開關，進入充電狀態。優選地，通常輸出電壓=電池電壓-1.8V。
[0045]步驟S5:充電機保持新接入的鋰電池處于等待充電狀態，待正在充電的鋰電池充滿之后，充電機依據讀取到新接入的鋰電池的電池電壓調節充電機的輸出電壓，并發送充電控制命令到新接入的鋰電池，使其進入充電狀態。
[0046]具體地，充電機保持新接入的鋰電池的充電控制開關斷開，使其處于等待充電狀態。待正在充電的鋰電池充滿之后，充電機發送停止充電控制命令至正在充電的鋰電池，通知其斷開充電控制開關；然后充電機依據讀取到新接入的鋰電池的電池電壓調節充電機的輸出電壓，使充電機的輸出電壓略低于電池電壓，以防止產生鋰電池過充現象，并發送充電控制命令至新接入的鋰電池，通知其閉合充電控制開關，進入充電狀態。優選地，通常輸出電壓=電池電壓-1.8V。
[0047]在本發明中，多組鋰電池循環充電指的是不同組鋰電池之間的輪流交替充電。若充電機檢測到有多組鋰電池處于等待充電狀態時，則充電機會依據各組鋰電池的剩余電池容量，優先對剩余容量最少的鋰電池進行充電，直至連接在充電母線上的所有鋰電池都充滿為止。充電機同時保存每組鋰電池的充電記錄。
[0048]綜上所述，本發明的實現多組鋰電池并聯循環充電的控制系統及其方法可以實現在無人值守的情況下，保證每組鋰電池都能充滿，可顯著增加鋰電池的續航能力，延長電池組的循環使用壽命；同時不增加充電系統控制的復雜度和開發成本的前提下，顯著的提高了充電機的使用率。所以，本發明有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。
[0049]上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用于限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術領域】中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。
【權利要求】
1.一種實現多組鋰電池并聯循環充電的控制系統，其特征在于，至少包括:充電機、多組鋰電池、充電回路和通訊線路組；其中，所述多組鋰電池通過所述充電回路相互并聯地連接在所述充電機上，所述充電機通過所述通訊線路組與各個鋰電池相通訊； 充電機檢測到新的鋰電池接入系統后，所述充電機檢測充電母線上當前是否存在正在充電的鋰電池，若不存在，新接入的鋰電池進入充電狀態；若存在，新接入的鋰電池進入等待充電狀態，待正在充電的鋰電池充電完成之后，新接入的鋰電池進入充電狀態。
2.根據權利要求1所述的實現多組鋰電池并聯循環充電的控制系統，其特征在于:所述通訊線路組采用有線或無線的方式。
3.根據權利要求1所述的實現多組鋰電池并聯循環充電的控制系統，其特征在于:所述充電機具有多個充電接口，能夠使多組鋰電池同時接入充電機系統。
4.根據權利要求1所述的實現多組鋰電池并聯循環充電的控制系統，其特征在于:所述鋰電池上包括充電控制開關，所述充電控制開關默認是斷開的。
5.一種實現多組鋰電池并聯循環充電的控制方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟S1:充電機檢測到新的鋰電池接入系統后，與各個鋰電池BMS管理系統建立通訊連接； 步驟S2:充電機從鋰電池BMS管理系統中讀取鋰電池的相關信息，其中，所述相關信息中包括鋰電池的電壓信息； 步驟S3:充電機檢測充電母線上當前是否存在正在充電的鋰電池，若不存在，轉入步驟S4，新接入的鋰電池進入充電狀態；若存在，轉入步驟S5，新接入的鋰電池進入等待充電狀態； 步驟S4:充電機依據讀取到新接入的鋰電池的電池電壓調節充電機的輸出電壓，并發送充電控制命令到新接入的鋰電池，使其進入充電狀態； 步驟S5:充電機保持新接入的鋰電池處于等待充電狀態，待正在充電的鋰電池充滿之后，充電機依據讀取到新接入的鋰電池的電池電壓調節充電機的輸出電壓，并發送充電控制命令到新接入的鋰電池，使其進入充電狀態。
6.根據權利要求5所述的實現多組鋰電池并聯循環充電的控制方法，其特征在于:步驟SI中，當充電機檢測到新的鋰電池接入系統時，充電機通過無線或有線的方式與各個鋰電池BMS管理系統建立通訊連接。
7.根據權利要求5所述的實現多組鋰電池并聯循環充電的控制方法，其特征在于:步驟S4中，充電機依據讀取到的新接入的鋰電池的電池電壓調節充電機的輸出電壓，使充電機的輸出電壓低于電池電壓，然后發送充電控制命令至新接入的鋰電池，通知其閉合充電控制開關，進入充電狀態。
8.根據權利要求5所述的實現多組鋰電池并聯循環充電的控制方法，其特征在于:步驟S5中，待正在充電的鋰電池充滿之后，充電機發送停止充電控制命令至正在充電的鋰電池，通知其斷開充電控制開關；然后充電機依據讀取到新接入的鋰電池的電池電壓調節充電機的輸出電壓，使充電機的輸出電壓低于新接入的鋰電池的電池電壓，并發送充電控制命令至新接入的鋰電池，通知其閉合充電控制開關，進入充電狀態。
9.根據權利要求5所述的實現多組鋰電池并聯循環充電的控制方法，其特征在于:步驟S5中，當充電機檢測到有多組鋰電池處于等待充電狀態時，充電機依據各組鋰電池的剩余電池容量，優先對剩余容量最少的鋰電池進行充電，直至連接在充電母線上的所有鋰電池都充滿為止。
10.根據權利要求9所述的實現多組鋰電池并聯循環充電的控制方法，其特征在于:所述充電機保存每組鋰電池 的充電記錄。
【文檔編號】H01M10/44GK103795124SQ201410056812
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年2月19日 優先權日:2014年2月19日
【發明者】張永, 歐陽云云, 徐文康 申請人:中達電通股份有限公司