便攜式儲能電池充放電控制方法及系統與流程

本發明涉及電池技術領域，尤其涉及一種便攜式儲能電池充放電控制方法及系統。

背景技術：

目前，對便攜式電池而言，對其充電放電管理是一個關鍵技術，在現有技術中，充放電管理不科學的問題可能影響電池的使用壽命、電池容量、使用效率等，如何科學管理電池的充放電，是本領域專業技術人員迫切需要解決的一個技術問題。

技術實現要素：

本發明實施例所要解決的一個技術問題是：提供一種便攜式儲能電池充放電控制方法及系統，以解決現有技術中存在的問題。

根據本發明實施例的一個方面，提供的一種便攜式儲能電池充放電控制方法，包括：

啟動便攜式儲能電池充放電控制系統，并選擇工作模式，所述工作模式包括：16.8v/3a充電控制模式、太陽能mppt充電管理控制模式、pd雙向快充電管理控制模式、usb自動檢測以及輸出控制模式、逆變器輸出控制模式；

在相應的工作模式下啟動充放電保護程序，所述充放電保護程序包括：智能充電接反保護控制、智能充電過壓保護控制、智能充放電高溫保護控制、智能放電過流保護控制、智能放電欠壓保護控制、智能放電過壓保護控制。

基于本發明上述便攜式儲能電池充放電控制方法的另一個實施例中，所述16.8v/3a充電控制模式包括：

系統完成初始化，并進入16.8v/3a充電控制模式，系統自動識別插入充電；

系統檢驗充電電壓是否正常；

如果否，則充電電壓異常，關閉充電，進入休眠，充電電壓異常的情況包括：插入接反、接入低電壓、接入過壓保護；

如果是，則電池進行充電，充電指示燈指示充電狀態；

檢測充電電流、電壓、溫度是否正常，所述充電電流、電壓、溫度正常的參數為：正常電流<3a、5v<正常電壓<30v、正常溫度<55℃；

如果否，則啟動充電過壓、充電欠壓、過溫、過流保護程序，充電指示燈顯示充電異常狀態，關閉充電，進入休眠；

如果是，則檢測電池是否充電完畢，所述電池充電完畢的參數為：16.4v<電池電壓<16.8v、充電電流<300ma；

如果是，則充電指示燈顯示充電完成狀態，關閉充電，進入休眠；

如果否，則繼續進行充電，直至充電參數達到電池充電完畢參數。

基于本發明上述便攜式儲能電池充放電控制方法的另一個實施例中，所述太陽能mppt充電管理控制模式包括：

系統完成初始化，并進入太陽能mppt充電管理控制模式，系統自動識別插入充電；

系統自動檢測是否有輸入電壓或輸入功率；

如果否，則充電異常，關閉充電，進入休眠，所述充電異常的因素包括：插入接反、接入低電壓、接入過壓保護、太陽能功率不足；

如果是，則電池進行充電，充電指示燈指示充電狀態；

檢測充電電壓、充電電流、電池溫度是否正常，所述充電電流、電壓、溫度正常的參數為：正常電流<3a、5v<正常電壓<30v、正常溫度<55℃；

如果否，則啟動充電過壓、充電欠壓、過溫、過流保護程序，充電指示燈顯示充電異常狀態，關閉充電，進入休眠；

如果是，則檢測充電功率大小，如果充電功率不足，則減小充電電流；

檢測電池是否充電完畢，所述電池充電完畢的參數為：16.4v<電池電壓<16.8v、充電電流<300ma；

如果是，則充電指示燈顯示充電完成狀態，關閉充電，進入休眠；

如果否，則繼續進行充電，直至充電參數達到電池充電完畢參數。

基于本發明上述便攜式儲能電池充放電控制方法的另一個實施例中，所述pd雙向快充電管理控制模式包括：

系統完成初始化，并進入pd雙向快充電管理控制模式，判斷升降壓電路及pd協議電路是否正常；

如果否，停止執行并返回；

如果是，則識別電路的充電或放電狀態；

如果識別系統進入充電狀態，則檢測外部設備是否兼容pd快充電協議；

如果是，則系統以5v/3a、12v/2a、20v/1.45a、3-21v，步進20mv的任一模式充電，直至充電完畢；

如果否，則系統以5v、最大2.4a模式充電，直至充電完畢；

如果識別系統進入放電狀態，則檢測外部設備是否兼容pd快放電協議；

如果是，則系統以5v/3a、12v/2a、20v/1.45a、3-21v，步進20mv的任一模式放電，直至放電完畢，低電壓告警、指示燈告警，進入休眠，所述放電完畢的參數為：電池電壓<12.5v；

如果否，則系統以5v、最大2.4a模式放電，直至放電完畢低電壓告警、指示燈告警，進入休眠，所述放電完畢的參數為：電池電壓<12.5v。

基于本發明上述便攜式儲能電池充放電控制方法的另一個實施例中，所述usb自動檢測以及輸出控制模式包括：

系統完成初始化，并進入usb自動檢測以及輸出控制模式；

系統檢測到usb插入后，檢測usb插入使能信號是否正常，usb插入使能信號為i-load，如果正常，則i-load信號為低電平，如果不正常，則i-load信號為高電平；

如果否，則重新檢測；

如果是，則開啟5v輸出，充放電指示燈指示放電狀態；

檢測5v輸出電流、電池溫度、電池電壓的參數，并判斷usb輸出是否正常；

如果是，則繼續進行5v輸出；

如果否，則關閉輸出，開啟對應的短路、過流、過溫、低壓保護，指示燈告警，進入休眠。

基于本發明上述便攜式儲能電池充放電控制方法的另一個實施例中，所述逆變器輸出控制模式包括：

系統完成初始化，并進入逆變器輸出控制模式；

系統判斷逆變器是否開啟，逆變器開啟的信號為inv_en，如果未開啟，則inv_en信號為高電平，如果開啟，則inv_en為低電平；

如果否，則繼續檢測逆變器開啟信號，直至逆變器開啟信號為低電平；

如果是，則開啟逆變器輸出，充放電指示燈指示放電狀態；

檢測逆變器輸出電流、輸出電壓、電池溫度、電池電壓，判斷判斷逆變器輸出是否正常；

如果是，繼續進行逆變器輸出；

如果否，則關閉輸出，開啟對應的短路、過流、過溫、低壓保護，指示燈告警，進入休眠。

基于本發明的另一方面，公開一種便攜式儲能電池充放電控制系統，包括：

主控mcu單元，所述主控mcu單元用于檢測充放電控制系統各功能模塊的充放電過溫狀態、充放電過流狀態、充電過壓狀態、放電欠壓狀態、充電反接狀態、短路狀態、并智能控制充電電路、usb輸出電路、升降壓電路、逆變器輸出電路、led電量指示電路、報警電路，并控制相應模塊工作；

充電電流檢測模塊，用于檢測充電電流情況，并反饋給主控mcu單元；

充電電壓檢測模塊，用于檢測充電電壓情況，并反饋給主控mcu單元；

溫度檢測模塊，用于檢測充放電的溫度情況，并反饋給主控mcu單元；

usb放電電流檢測模塊，用于檢測usb放電的電流情況，并反饋給主控mcu單元；

逆變器電流檢測模塊，用于檢測逆變器放電的電流情況，并反饋給主控mcu單元；

電池電壓檢測模塊，用于檢測電池的電壓情況，并反饋給主控mcu單元；

逆變器電壓檢測模塊，用于檢測逆變器的電壓情況，并反饋給主控mcu單元；

led電量與led報警模塊，用于控制led電量指示和報警；

mos控制模塊，用于檢測控制輸出的mos開關情況；

充電電路模塊，包括適配器充電模塊、太陽能充電模塊、pd快充電模塊，將外部輸出轉化為適合電池充電的電壓和電流；

usb放電電路模塊，用于將電池降壓為5v輸出；

逆變器放電電路模塊，用于將電池升壓至160v并轉為110v交流輸出，最大200w輸出。

基于本發明上述便攜式儲能電池充放電控制系統的另一個實施例中，所述主控mcu單元包括ht66f2370芯片。

與現有技術相比，本發明包括以下優點：

本發明提供了一種便攜式儲能電池充放電控制方法及系統，能滿足多種模式的工作方式，并對各種模式下的充電或放電進行保護，可以通過type-c端口pd快充電協議或者適配器、太陽能充電實現快充功能，內部還集成了純正弦波ac逆變器輸出模塊、太陽能充電模塊、手機和平板等移動多媒體的5v充電平臺與便攜式冰箱、戶外探照燈等常用的110v市電供電平臺于一體，具有16.8v/3a快速充電控制、pd快充協議、5v/4.8a輸出控制、逆變器110v輸出控制、充放電過溫保護、充放電過流保護、充電過壓保護、放電欠壓保護、充電反接保護、短路保護、usb與逆變器輸出狀態提示功能、自動識別切換輸出功能，本發明使用方便、管理效果良好。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所使用的附圖做一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明的便攜式儲能電池充放電控制系統的一個實施例的結構示意圖。

圖2是本發明的便攜式儲能電池充放電控制方法的一個實施例的流程圖。

圖3是本發明的便攜式儲能電池充放電控制方法的另一個實施例的流程圖。

圖4是本發明的便攜式儲能電池充放電控制方法的又一個實施例的流程圖。

圖5是本發明的便攜式儲能電池充放電控制方法的又一個實施例的流程圖。

圖6是本發明的便攜式儲能電池充放電控制方法的又一個實施例的流程圖。

圖7是本發明的便攜式儲能電池充放電控制方法的又一個實施例的流程圖。

圖中：1主控mcu單元、2充電電流檢測模塊、3充電電壓檢測模塊、4溫度檢測模塊、5usb放電電流檢測模塊、6逆變器電流檢測模塊、7電池電壓檢測模塊、8逆變器電壓檢測模塊、9led電量與led報警模塊、10mos控制模塊、11充電電路模塊、12usb放電電路模塊、13逆變器放電電路模塊。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例只是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

下面結合附圖和實施例對本發明提供的一種便攜式儲能電池充放電控制方法及系統進行更詳細地說明。

圖1是本發明的便攜式儲能電池充放電控制方法及系統的一個實施例的結構示意圖，如圖1所示，該實施例的便攜式儲能電池充放電控制系統包括：

主控mcu單元1，所述主控mcu單元1用于檢測充放電控制系統各功能模塊的充放電過溫狀態、充放電過流狀態、充電過壓狀態、放電欠壓狀態、充電反接狀態、短路狀態、并智能控制充電電路、usb輸出電路、升降壓電路、逆變器輸出電路、led電量指示電路、報警電路，并控制相應模塊工作；

充電電流檢測模塊2，用于檢測充電電流情況，并反饋給主控mcu單元1；

充電電壓檢測模塊3，用于檢測充電電壓情況，并反饋給主控mcu單元1；

溫度檢測模塊4，用于檢測充放電的溫度情況，并反饋給主控mcu單元1；

usb放電電流檢測模塊5，用于檢測usb放電的電流情況，并反饋給主控mcu單元1；

逆變器電流檢測模塊6，用于檢測逆變器放電的電流情況，并反饋給主控mcu單元1；

電池電壓檢測模塊7，用于檢測電池的電壓情況，并反饋給主控mcu單元1；

逆變器電壓檢測模塊8，用于檢測逆變器的電壓情況，并反饋給主控mcu單元1；

led電量與led報警模塊9，用于控制led電量指示和報警；

mos控制模塊10，用于檢測控制輸出的mos開關情況；

充電電路模塊11，包括適配器充電模塊、太陽能充電模塊、pd快充電模塊，將外部輸出轉化為適合電池充電的電壓和電流；

usb放電電路模塊12，用于將電池降壓為5v輸出；

逆變器放電電路模塊13，用于將電池升壓至160v并轉為110v交流輸出，最大200w輸出。

所述主控mcu單元1包括ht66f2370芯片。

圖2是本發明的便攜式儲能電池充放電控制方法的一個實施例的流程圖，如圖2所示，所述便攜式儲能電池充放電控制方法，包括：

100，啟動便攜式儲能電池充放電控制系統，并選擇工作模式，所述工作模式包括：16.8v/3a充電控制模式、太陽能mppt充電管理控制模式、pd雙向快充電管理控制模式、usb自動檢測以及輸出控制模式、逆變器輸出控制模式；

200，在相應的工作模式下啟動充放電保護程序，所述充放電保護程序包括：智能充電接反保護控制、智能充電過壓保護控制、智能充放電高溫保護控制、智能放電過流保護控制、智能放電欠壓保護控制、智能放電過壓保護控制。

圖3是本發明的便攜式儲能電池充放電控制方法的另一個實施例的流程圖，如圖3所示，所述16.8v/3a充電控制模式包括：

101，系統完成初始化，并進入16.8v/3a充電控制模式，系統自動識別插入充電；

102，系統檢驗充電電壓是否正常；

103，如果否，則充電電壓異常，關閉充電，進入休眠，充電電壓異常的情況包括：插入接反、接入低電壓、接入過壓保護；

104，如果是，則電池進行充電，充電指示燈指示充電狀態；

105，檢測充電電流、電壓、溫度是否正常，所述充電電流、電壓、溫度正常的參數為：正常電流<3a、5v<正常電壓<30v、正常溫度<55℃；

106，如果否，則啟動充電過壓、充電欠壓、過溫、過流保護程序，充電指示燈顯示充電異常狀態，關閉充電，進入休眠；

107，如果是，則檢測電池是否充電完畢，所述電池充電完畢的參數為：16.4v<電池電壓<16.8v、充電電流<300ma；

108，如果是，則充電指示燈顯示充電完成狀態，關閉充電，進入休眠；

109，如果否，則繼續進行充電，直至充電參數達到電池充電完畢參數。

圖4是本發明的便攜式儲能電池充放電控制方法的又一個實施例的流程圖，如圖4所示，所述太陽能mppt充電管理控制模式包括：

201，系統完成初始化，并進入太陽能mppt充電管理控制模式，系統自動識別插入充電；

202，系統自動檢測是否有輸入電壓或輸入功率；

203，如果否，則充電異常，關閉充電，進入休眠，所述充電異常的因素包括：插入接反、接入低電壓、接入過壓保護、太陽能功率不足；

204，如果是，則電池進行充電，充電指示燈指示充電狀態；

205，檢測充電電壓、充電電流、電池溫度是否正常，所述充電電流、電壓、溫度正常的參數為：正常電流<3a、5v<正常電壓<30v、正常溫度<55℃；

206，如果否，則啟動充電過壓、充電欠壓、過溫、過流保護程序，充電指示燈顯示充電異常狀態，關閉充電，進入休眠；

207，如果是，則檢測充電功率大小，如果充電功率不足，則減小充電電流；

208，檢測電池是否充電完畢，所述電池充電完畢的參數為：16.4v<電池電壓<16.8v、充電電流<300ma；

209，如果是，則充電指示燈顯示充電完成狀態，關閉充電，進入休眠；

210，如果否，則繼續進行充電，直至充電參數達到電池充電完畢參數。

圖5是本發明的便攜式儲能電池充放電控制方法的又一個實施例的流程圖，如圖5所示，所述pd雙向快充電管理控制模式包括：

301，系統完成初始化，并進入pd雙向快充電管理控制模式，判斷升降壓電路及pd協議電路是否正常；

302，如果否，停止執行并返回；

303，如果是，則識別電路的充電或放電狀態；

304，如果識別系統進入充電狀態，則檢測外部設備是否兼容pd快充電協議；

305，如果是，則系統以5v/3a、12v/2a、20v/1.45a、3-21v，步進20mv的任一模式充電，直至充電完畢；

306，如果否，則系統以5v、最大2.4a模式充電，直至充電完畢；

307，如果識別系統進入放電狀態，則檢測外部設備是否兼容pd快放電協議；

308，如果是，則系統以5v/3a、12v/2a、20v/1.45a、3-21v，步進20mv的任一模式放電，直至放電完畢，低電壓告警、指示燈告警，進入休眠，所述放電完畢的參數為：電池電壓<12.5v；

309，如果否，則系統以5v、最大2.4a模式放電，直至放電完畢低，電壓告警、指示燈告警，進入休眠，所述放電完畢的參數為：電池電壓<12.5v。

圖6是本發明的便攜式儲能電池充放電控制方法的又一個實施例的流程圖，如圖6所示，所述usb自動檢測以及輸出控制模式包括：

401，系統完成初始化，并進入usb自動檢測以及輸出控制模式；

402，系統檢測到usb插入后，檢測usb插入使能信號是否正常，usb插入使能信號為i-load，如果正常，則i-load信號為低電平，如果不正常，則i-load信號為高電平；

403，如果否，則重新檢測；

404，如果是，則開啟5v輸出，充放電指示燈指示放電狀態；

405，檢測5v輸出電流、電池溫度、電池電壓的參數，并判斷usb輸出是否正常；

406，如果是，則繼續進行5v輸出；

407，如果否，則關閉輸出，開啟對應的短路、過流、過溫、低壓保護，指示燈告警，進入休眠。

圖7是本發明的便攜式儲能電池充放電控制方法的又一個實施例的流程圖，如圖7所示，所述逆變器輸出控制模式包括：

501，系統完成初始化，并進入逆變器輸出控制模式；

502，系統判斷逆變器是否開啟，逆變器開啟的信號為inv_en，如果未開啟，則inv_en信號為高電平，如果開啟，則inv_en為低電平；

503，如果否，則繼續檢測逆變器開啟信號，直至逆變器開啟信號為低電平；

504，如果是，則開啟逆變器輸出，充放電指示燈指示放電狀態；

505，檢測逆變器輸出電流、輸出電壓、電池溫度、電池電壓，判斷判斷逆變器輸出是否正常；

506，如果是，繼續進行逆變器輸出；

507，如果否，則關閉輸出，開啟對應的短路、過流、過溫、低壓保護，指示燈告警，進入休眠。

所述智能充電接反保護控制原理為：軟件程序開始執行初始化后，首先判斷是否有反接輸入信號，如有則停止電路工作，返回操作重新確認，待故障解除后開啟充電電路；檢測到外部充電設備接反時，自動關閉輸入，保護內部電路，并指示燈閃爍提示；

智能充電過壓保護控制原理為：軟件程序開始執行初始化后，首先判斷充電過程中，充電電壓是否超過設定保護值及延時時間值，如是則關閉充電電路停止充電輸入，狀態解除后恢復開啟輸入；檢測到充電開啟后，主控mcu單元1實時監測電池電流和電壓，電池充電到16.4-16.8v時，控制輸出mosfet的開關狀態，避免由于電池充電過壓導致電池電芯鼓脹等安全隱患；

智能充放電高溫保護控制原理為：軟件程序開始執行初始化后，首先判斷充放電過程中溫度是否超過設置值，如是則停止輸入輸出電路工作，待故障解除后恢復工作；檢測到充電或者放電工作溫度高于55℃后，控制輸出mosfet的開關狀態，并指示燈閃爍提示，待溫度降低到45℃以下可以自動恢復充電或輸出；

智能放電過流保護控制原理為：軟件程序開始執行初始化后，首先判斷usb是否處于輸出過流設置值，如是則停止輸入輸出電路工作，待故障解除后恢復工作；檢測到usb、逆變器放電電流大于設定值后，控制輸出mosfet的開關狀態，并指示燈閃爍提示；

智能放電欠壓保護控制原理為：軟件程序開始執行初始化后，首先判斷電池電壓是否處于低壓保護設定值，如是則停止輸出電路工作，待故障解除后恢復工作；檢測到usb、逆變器開啟輸出后，實時監測電池電壓狀態，電池放電到11.2-12v時自動控制輸出mosfet的開關狀態，避免電池電壓過低引起電池損壞的安全隱患；

智能放電過壓保護控制原理為：軟件程序開始執行初始化后，首先判斷ac輸出電壓是否超出設置值，如是則停止輸出電路工作，待故障解除后恢復工作；檢測到逆變器開啟輸出后，實時監測逆變器輸出電壓，高于設定值時，控制輸出mosfet的開關狀態，并指示燈閃爍提示，避免電壓過高引起外部安全隱患。

以上對本發明所提供的一種便攜式儲能電池充放電控制方法及系統進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。

最后應說明的是：以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換,凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。