多电池模组并行充电及均衡管理的系统及方法与流程

本发明涉及到电池充电管理的方法，特别是涉及到一种多电池模组并行充电及均衡管理的方法。

背景技术：

随着各种领域无人机等的不断推广和发展，高倍率电池的应用也是越来越普遍。然而高倍率电池在大电流放电过程中，随着循环次数增加单体电芯之间以及电池包与电池包之间的容量差异也越来越大，如果采样传统的充电方式，严重影响了电池模组充电速度、用户体验和使用寿命。这给电池模组充电方式提出了新的挑战，即如何实现快速化与智能化的多电池模组并行充电及电芯均衡管理。

现有的电池组充电器很多采用一对一形式，无均衡管理或是均衡能力有限，无法实现快速化与智能化的多电池模组并行充电及电芯均衡管理。

技术实现要素：

本发明的主要目的为提供一种多电池模组并行充电及均衡管理的系统及方法，可以实现对多电池模组并行充电及电芯均衡管理。

本发明提出一种多电池模组并行充电及均衡管理系统，包括有直流母线和若干个并行的电池模组，所述电池模组的正极接所述直流母线的正端，所述电池模组的负极接所述直流母线负端，还包括有主控单元，所述电池模组包括有电池单元、均衡单元和采样单元，所述采样单元连接所述主控单元。

进一步地，所述电池模组连接所述直流母线的线路上设置有控制通断的充电开关，所述主控单元控制连接所述充电开关。

进一步地，所述充电开关为继电器、MOS对管或MOS单管其中的一种或多种。

进一步地，所述直流母线连接输入电压、电流范围可调的直流电源。

进一步地，所述电池单元为单节电池或由多节电池串接组成的电池组。

进一步地，所述采样单元包括有前端采样IC，所述前端采样IC通过滤波器件连接到电池单元中单节电池的两端。

进一步地，所述均衡单元包括有前端采集IC，控制开关K_n和电阻R_n串接后并接与电池单元中单节电池和前端采集IC并接。

本发明还提出了一种多电池模组并行充电及均衡管理的方法，包括，

通过采样单元收集对应电池模组内电池单元的电流、电压和实时温度等参数，并将参数传输给主控单元；

主控单元接收到电池单元的参数，根据电池单元的参数判断当前电池单元的状态，并控制对应均衡单元或充电开关对电池单元进行处理。

进一步地，所述主控单元接收到电池单元的参数，根据电池单元的参数判断当前电池单元的状态，并控制对应均衡单元或充电开关对电池单元进行处理步骤，包括，

若电池单元的电流、电压或实时温度参数大于对应的预设值，主控单元控制对应均衡单元对电池单元进行均衡操作。

进一步地，所述主控单元接收到电池单元的参数，根据电池单元的参数判断当前电池单元的状态，并控制对应均衡单元或充电开关对电池单元进行处理步骤，包括，

主控单元根据接收到的参数判断当前电池单元是否充满，若判定电池单元充满，则控制对应的电路开关断开，并控制另一未充满的电池模组对应的电路开关导通。

本发明的有益效果是：能够实现多电池模组并行充电及快速高效均衡管理，有效地提高了充电与均衡充电的效率。

附图说明

图1是本发明一实施例一种多电池模组并行充电及均衡管理系统的电路框图；

图2是本发明一实施例一种采样单元的具体电路图；

图3是本发明一实施例一种均衡单元的具体电路图；

图4是本发明一实施例一种主控单元的具体电路图；

图5是本发明一实施例一种多电池模组并行充电及均衡管理的方法的流程框图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

参照图1，提出本发明一实施例，一种多电池模组并行充电及均衡管理系统，包括有直流母线和若干个并行的电池模组，电池模组正极接直流母线正端，电池模组负极接直流母线负端，还包括有主控单元，电池模组包括有电池单元、均衡单元和采样单元，还包括有主控单元，采样单元连接主控单元。

电池模组连接直流母线的线路上设置有控制通断的充电开关，主控单元控制连接充电开关。

充电开关为继电器或MOS开关管，MOS开关管为MOS对管或MOS单管。

直流母线连接输入电压、电流范围可调的直流电源，直流电源的输入电压、电流的范围可调，可以实现对于。

电池单元为单节电池或由多节电池串接组成的电池组，每个电池模组内都包括有电池单元，多个电池模组相互并接，电池单元中每单节电池都接有采样单元和均衡单元，通过采样单元收集对应电池的电压、电流和线路温度参数发送给主控单元，由主控单元控制均衡单元对单节电池进行均衡处理。

如图3所示的，均衡单元包括有前端采集IC，控制开关K_n和电阻R_n串接后并接与电池单元中单节电池和前端采集IC并接。主控单元可以通过主动控制均衡对电池单元进行主动均衡处理，也可以通过采样单元收集到电池单元信息后，根据电池单元实际情况被动选择适合的均衡策略对电池单元进行均衡处理。具体的，前端采集IC可以是数字的模拟前端采集IC。

如图2所示，采样单元的电路为独立器件或集成器件构成，可以实现温度，电压，电流等数据采样功能。采样单元包括有前端采样IC，前端采样IC通过滤波器件连接到电池单元中单节电池的两端。具体的，滤波器件包括电容、稳压二极管等等元器件，前端采集IC可以是数字的模拟前端采集IC。

主控单元包括MCU、RAM、DSP和外围电路，用于收集、分析各个电池模组的数据并结合用户指令完成充电开关切换控制和快速高效均衡策略。

如图1所示，首先通过采样单元实时采集各个电池模组单节电压、电池单元电压、温度、电流等数据信息，给到主控单元综合分析，查看电池模组是否存在过压、欠压、断线、高温、低温、漏电流等故障。

若BAT1电池模组均无故障，则按照顺序先控制开关S1闭合，由直流电源通过直流母线对BAT1电池模组进行充电，直至充电完成后控制开关S1断开。再控制开关S2闭合，由直流母线对BAT2电池模组进行充电，直至充电完成后控制开关S2断开。以此类推轮流循环充电；若当前电池模组有故障或者不存在时，则跳过当前电池模组，直接进入下一电池模组工作。从而实现多电池模组并行充电管理。

同时，采样单元实时采集各个电池模组单节电压、电流和环境温度数据，给到主控单元处理后，通过预先设定的电池模组内电芯压差与环境温度对应关系控制开启均衡电路。例如：采集到环境温度为35℃时，每个电池模组内任一节单电压大于单电压最小值30mV以上的都需要开启放电/被动均衡；当采集到环境温度为45℃时，每个电池模组内任一节单电压高于单电压最小值40mV以上的都需要开启放电/被动均衡，从而实现快速且高效的均衡控制策略。

通过上述的多电池模组并行充电及均衡管理系统，能够实现多电池模组并行充电及快速高效均衡管理，并且有效地提高了充电与均衡速度。

参照图4，提出本发明另一实施例，一种多电池模组并行充电及均衡管理的方法，包括，

S10、通过采样单元收集对应电池模组内电池单元的电流、电压和实时温度等参数，并将参数传输给主控单元。

S20、主控单元接收到电池单元的参数，根据电池单元的参数判断当前电池单元的状态，并控制对应均衡单元或充电开关对电池单元进行处理。

如S1步骤所述，通过电池模组包括有电池单元、采样单元和均衡单元，采用单元和均衡单元接在电池单元两端组成电池模组，均衡单元和采样单元连接主控单元。首先通过采样单元实时采集各个电池模组中电池单元电压、温度、电流等数据信息，给到主控单元综合分析，查看电池模组是否存在过压、欠压、断线、高温、低温、漏电流等故障。

如步骤S2所述，主控单元根据接收到的电池单元的参数，判断现有电池模组内电池单元的状态，根据电池单元的状态来选择适合的操作对电池模组进行操作。适合的操作相应的可以是控制充电开关的通断进而控制电池单元的充电或者不充电，也可以是控制均衡单元对对应的充电单元进行均衡处理。具体的均衡处理可以是放电/被动均衡。

具体的，步骤S2包括有以下的判断步骤：

S21、若电池单元的电流、电压或实时温度参数大于对应的预设值，主控单元控制对应均衡单元对电池单元进行均衡操作。

S22、主控单元根据接收到的参数判断当前电池单元是否充满，若判定电池单元充满，则控制对应的电路开关断开，并控制另一个未充满的电池模组对应的电路开关导通。

如上步骤S21所述，在主控单元的MCU中预设一个值，每种类型的参数预先根据实际情况设定一个特定的阈值，超过或小于特定阈值的参数都是对应有不正常的情况，每种情况主控单元都对应有适合的操作作用于电池单元。

例如，采集到环境温度为35℃时，电池单元内任一节电池单电压大于预设值的最小值30mV，主控单元控制均衡单元开启放电/被动均衡；当采集到环境温度为45℃时，电池单元内任一节电池单电压大于预设值的最小值40mV时，主控单元控制均衡单元开启放电/被动均衡。

如上述步骤S22所述，当采集到的电压或电流参数对应到电池单元已经充满电的状态，主控单元会控制对应的充电开关断开，并控制下一个未充满的电池模组对应的充电开关打开，直流电源通过直流母线对电池模组进行充电。如此往复，直到所有的电池模组都充满电。

通过上述的多电池模组并行充电及均衡管理系统，能够实现多电池模组并行充电及快速高效均衡管理，并且有效地提高了充电与均衡速度。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。