便携式储能电池充放电控制方法及系统与流程

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种便携式储能电池充放电控制方法及系统。

背景技术：

目前，对便携式电池而言，对其充电放电管理是一个关键技术，在现有技术中，充放电管理不科学的问题可能影响电池的使用寿命、电池容量、使用效率等，如何科学管理电池的充放电，是本领域专业技术人员迫切需要解决的一个技术问题。

技术实现要素：

本发明实施例所要解决的一个技术问题是：提供一种便携式储能电池充放电控制方法及系统，以解决现有技术中存在的问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供的一种便携式储能电池充放电控制方法，包括：

启动便携式储能电池充放电控制系统，并选择工作模式，所述工作模式包括：16.8v/3a充电控制模式、太阳能mppt充电管理控制模式、pd双向快充电管理控制模式、usb自动检测以及输出控制模式、逆变器输出控制模式；

在相应的工作模式下启动充放电保护程序，所述充放电保护程序包括：智能充电接反保护控制、智能充电过压保护控制、智能充放电高温保护控制、智能放电过流保护控制、智能放电欠压保护控制、智能放电过压保护控制。

基于本发明上述便携式储能电池充放电控制方法的另一个实施例中，所述16.8v/3a充电控制模式包括：

系统完成初始化，并进入16.8v/3a充电控制模式，系统自动识别插入充电；

系统检验充电电压是否正常；

如果否，则充电电压异常，关闭充电，进入休眠，充电电压异常的情况包括：插入接反、接入低电压、接入过压保护；

如果是，则电池进行充电，充电指示灯指示充电状态；

检测充电电流、电压、温度是否正常，所述充电电流、电压、温度正常的参数为：正常电流<3a、5v<正常电压<30v、正常温度<55℃；

如果否，则启动充电过压、充电欠压、过温、过流保护程序，充电指示灯显示充电异常状态，关闭充电，进入休眠；

如果是，则检测电池是否充电完毕，所述电池充电完毕的参数为：16.4v<电池电压<16.8v、充电电流<300ma；

如果是，则充电指示灯显示充电完成状态，关闭充电，进入休眠；

如果否，则继续进行充电，直至充电参数达到电池充电完毕参数。

基于本发明上述便携式储能电池充放电控制方法的另一个实施例中，所述太阳能mppt充电管理控制模式包括：

系统完成初始化，并进入太阳能mppt充电管理控制模式，系统自动识别插入充电；

系统自动检测是否有输入电压或输入功率；

如果否，则充电异常，关闭充电，进入休眠，所述充电异常的因素包括：插入接反、接入低电压、接入过压保护、太阳能功率不足；

如果是，则电池进行充电，充电指示灯指示充电状态；

检测充电电压、充电电流、电池温度是否正常，所述充电电流、电压、温度正常的参数为：正常电流<3a、5v<正常电压<30v、正常温度<55℃；

如果否，则启动充电过压、充电欠压、过温、过流保护程序，充电指示灯显示充电异常状态，关闭充电，进入休眠；

如果是，则检测充电功率大小，如果充电功率不足，则减小充电电流；

检测电池是否充电完毕，所述电池充电完毕的参数为：16.4v<电池电压<16.8v、充电电流<300ma；

如果是，则充电指示灯显示充电完成状态，关闭充电，进入休眠；

如果否，则继续进行充电，直至充电参数达到电池充电完毕参数。

基于本发明上述便携式储能电池充放电控制方法的另一个实施例中，所述pd双向快充电管理控制模式包括：

系统完成初始化，并进入pd双向快充电管理控制模式，判断升降压电路及pd协议电路是否正常；

如果否，停止执行并返回；

如果是，则识别电路的充电或放电状态；

如果识别系统进入充电状态，则检测外部设备是否兼容pd快充电协议；

如果是，则系统以5v/3a、12v/2a、20v/1.45a、3-21v，步进20mv的任一模式充电，直至充电完毕；

如果否，则系统以5v、最大2.4a模式充电，直至充电完毕；

如果识别系统进入放电状态，则检测外部设备是否兼容pd快放电协议；

如果是，则系统以5v/3a、12v/2a、20v/1.45a、3-21v，步进20mv的任一模式放电，直至放电完毕，低电压告警、指示灯告警，进入休眠，所述放电完毕的参数为：电池电压<12.5v；

如果否，则系统以5v、最大2.4a模式放电，直至放电完毕低电压告警、指示灯告警，进入休眠，所述放电完毕的参数为：电池电压<12.5v。

基于本发明上述便携式储能电池充放电控制方法的另一个实施例中，所述usb自动检测以及输出控制模式包括：

系统完成初始化，并进入usb自动检测以及输出控制模式；

系统检测到usb插入后，检测usb插入使能信号是否正常，usb插入使能信号为i-load，如果正常，则i-load信号为低电平，如果不正常，则i-load信号为高电平；

如果否，则重新检测；

如果是，则开启5v输出，充放电指示灯指示放电状态；

检测5v输出电流、电池温度、电池电压的参数，并判断usb输出是否正常；

如果是，则继续进行5v输出；

如果否，则关闭输出，开启对应的短路、过流、过温、低压保护，指示灯告警，进入休眠。

基于本发明上述便携式储能电池充放电控制方法的另一个实施例中，所述逆变器输出控制模式包括：

系统完成初始化，并进入逆变器输出控制模式；

系统判断逆变器是否开启，逆变器开启的信号为inv_en，如果未开启，则inv_en信号为高电平，如果开启，则inv_en为低电平；

如果否，则继续检测逆变器开启信号，直至逆变器开启信号为低电平；

如果是，则开启逆变器输出，充放电指示灯指示放电状态；

检测逆变器输出电流、输出电压、电池温度、电池电压，判断判断逆变器输出是否正常；

如果是，继续进行逆变器输出；

如果否，则关闭输出，开启对应的短路、过流、过温、低压保护，指示灯告警，进入休眠。

基于本发明的另一方面，公开一种便携式储能电池充放电控制系统，包括：

主控mcu单元，所述主控mcu单元用于检测充放电控制系统各功能模块的充放电过温状态、充放电过流状态、充电过压状态、放电欠压状态、充电反接状态、短路状态、并智能控制充电电路、usb输出电路、升降压电路、逆变器输出电路、led电量指示电路、报警电路，并控制相应模块工作；

充电电流检测模块，用于检测充电电流情况，并反馈给主控mcu单元；

充电电压检测模块，用于检测充电电压情况，并反馈给主控mcu单元；

温度检测模块，用于检测充放电的温度情况，并反馈给主控mcu单元；

usb放电电流检测模块，用于检测usb放电的电流情况，并反馈给主控mcu单元；

逆变器电流检测模块，用于检测逆变器放电的电流情况，并反馈给主控mcu单元；

电池电压检测模块，用于检测电池的电压情况，并反馈给主控mcu单元；

逆变器电压检测模块，用于检测逆变器的电压情况，并反馈给主控mcu单元；

led电量与led报警模块，用于控制led电量指示和报警；

mos控制模块，用于检测控制输出的mos开关情况；

充电电路模块，包括适配器充电模块、太阳能充电模块、pd快充电模块，将外部输出转化为适合电池充电的电压和电流；

usb放电电路模块，用于将电池降压为5v输出；

逆变器放电电路模块，用于将电池升压至160v并转为110v交流输出，最大200w输出。

基于本发明上述便携式储能电池充放电控制系统的另一个实施例中，所述主控mcu单元包括ht66f2370芯片。

与现有技术相比，本发明包括以下优点：

本发明提供了一种便携式储能电池充放电控制方法及系统，能满足多种模式的工作方式，并对各种模式下的充电或放电进行保护，可以通过type-c端口pd快充电协议或者适配器、太阳能充电实现快充功能，内部还集成了纯正弦波ac逆变器输出模块、太阳能充电模块、手机和平板等移动多媒体的5v充电平台与便携式冰箱、户外探照灯等常用的110v市电供电平台于一体，具有16.8v/3a快速充电控制、pd快充协议、5v/4.8a输出控制、逆变器110v输出控制、充放电过温保护、充放电过流保护、充电过压保护、放电欠压保护、充电反接保护、短路保护、usb与逆变器输出状态提示功能、自动识别切换输出功能，本发明使用方便、管理效果良好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的便携式储能电池充放电控制系统的一个实施例的结构示意图。

图2是本发明的便携式储能电池充放电控制方法的一个实施例的流程图。

图3是本发明的便携式储能电池充放电控制方法的另一个实施例的流程图。

图4是本发明的便携式储能电池充放电控制方法的又一个实施例的流程图。

图5是本发明的便携式储能电池充放电控制方法的又一个实施例的流程图。

图6是本发明的便携式储能电池充放电控制方法的又一个实施例的流程图。

图7是本发明的便携式储能电池充放电控制方法的又一个实施例的流程图。

图中：1主控mcu单元、2充电电流检测模块、3充电电压检测模块、4温度检测模块、5usb放电电流检测模块、6逆变器电流检测模块、7电池电压检测模块、8逆变器电压检测模块、9led电量与led报警模块、10mos控制模块、11充电电路模块、12usb放电电路模块、13逆变器放电电路模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图和实施例对本发明提供的一种便携式储能电池充放电控制方法及系统进行更详细地说明。

图1是本发明的便携式储能电池充放电控制方法及系统的一个实施例的结构示意图，如图1所示，该实施例的便携式储能电池充放电控制系统包括：

主控mcu单元1，所述主控mcu单元1用于检测充放电控制系统各功能模块的充放电过温状态、充放电过流状态、充电过压状态、放电欠压状态、充电反接状态、短路状态、并智能控制充电电路、usb输出电路、升降压电路、逆变器输出电路、led电量指示电路、报警电路，并控制相应模块工作；

充电电流检测模块2，用于检测充电电流情况，并反馈给主控mcu单元1；

充电电压检测模块3，用于检测充电电压情况，并反馈给主控mcu单元1；

温度检测模块4，用于检测充放电的温度情况，并反馈给主控mcu单元1；

usb放电电流检测模块5，用于检测usb放电的电流情况，并反馈给主控mcu单元1；

逆变器电流检测模块6，用于检测逆变器放电的电流情况，并反馈给主控mcu单元1；

电池电压检测模块7，用于检测电池的电压情况，并反馈给主控mcu单元1；

逆变器电压检测模块8，用于检测逆变器的电压情况，并反馈给主控mcu单元1；

led电量与led报警模块9，用于控制led电量指示和报警；

mos控制模块10，用于检测控制输出的mos开关情况；

充电电路模块11，包括适配器充电模块、太阳能充电模块、pd快充电模块，将外部输出转化为适合电池充电的电压和电流；

usb放电电路模块12，用于将电池降压为5v输出；

逆变器放电电路模块13，用于将电池升压至160v并转为110v交流输出，最大200w输出。

所述主控mcu单元1包括ht66f2370芯片。

图2是本发明的便携式储能电池充放电控制方法的一个实施例的流程图，如图2所示，所述便携式储能电池充放电控制方法，包括：

100，启动便携式储能电池充放电控制系统，并选择工作模式，所述工作模式包括：16.8v/3a充电控制模式、太阳能mppt充电管理控制模式、pd双向快充电管理控制模式、usb自动检测以及输出控制模式、逆变器输出控制模式；

200，在相应的工作模式下启动充放电保护程序，所述充放电保护程序包括：智能充电接反保护控制、智能充电过压保护控制、智能充放电高温保护控制、智能放电过流保护控制、智能放电欠压保护控制、智能放电过压保护控制。

图3是本发明的便携式储能电池充放电控制方法的另一个实施例的流程图，如图3所示，所述16.8v/3a充电控制模式包括：

101，系统完成初始化，并进入16.8v/3a充电控制模式，系统自动识别插入充电；

102，系统检验充电电压是否正常；

103，如果否，则充电电压异常，关闭充电，进入休眠，充电电压异常的情况包括：插入接反、接入低电压、接入过压保护；

104，如果是，则电池进行充电，充电指示灯指示充电状态；

105，检测充电电流、电压、温度是否正常，所述充电电流、电压、温度正常的参数为：正常电流<3a、5v<正常电压<30v、正常温度<55℃；

106，如果否，则启动充电过压、充电欠压、过温、过流保护程序，充电指示灯显示充电异常状态，关闭充电，进入休眠；

107，如果是，则检测电池是否充电完毕，所述电池充电完毕的参数为：16.4v<电池电压<16.8v、充电电流<300ma；

108，如果是，则充电指示灯显示充电完成状态，关闭充电，进入休眠；

109，如果否，则继续进行充电，直至充电参数达到电池充电完毕参数。

图4是本发明的便携式储能电池充放电控制方法的又一个实施例的流程图，如图4所示，所述太阳能mppt充电管理控制模式包括：

201，系统完成初始化，并进入太阳能mppt充电管理控制模式，系统自动识别插入充电；

202，系统自动检测是否有输入电压或输入功率；

203，如果否，则充电异常，关闭充电，进入休眠，所述充电异常的因素包括：插入接反、接入低电压、接入过压保护、太阳能功率不足；

204，如果是，则电池进行充电，充电指示灯指示充电状态；

205，检测充电电压、充电电流、电池温度是否正常，所述充电电流、电压、温度正常的参数为：正常电流<3a、5v<正常电压<30v、正常温度<55℃；

206，如果否，则启动充电过压、充电欠压、过温、过流保护程序，充电指示灯显示充电异常状态，关闭充电，进入休眠；

207，如果是，则检测充电功率大小，如果充电功率不足，则减小充电电流；

208，检测电池是否充电完毕，所述电池充电完毕的参数为：16.4v<电池电压<16.8v、充电电流<300ma；

209，如果是，则充电指示灯显示充电完成状态，关闭充电，进入休眠；

210，如果否，则继续进行充电，直至充电参数达到电池充电完毕参数。

图5是本发明的便携式储能电池充放电控制方法的又一个实施例的流程图，如图5所示，所述pd双向快充电管理控制模式包括：

301，系统完成初始化，并进入pd双向快充电管理控制模式，判断升降压电路及pd协议电路是否正常；

302，如果否，停止执行并返回；

303，如果是，则识别电路的充电或放电状态；

304，如果识别系统进入充电状态，则检测外部设备是否兼容pd快充电协议；

305，如果是，则系统以5v/3a、12v/2a、20v/1.45a、3-21v，步进20mv的任一模式充电，直至充电完毕；

306，如果否，则系统以5v、最大2.4a模式充电，直至充电完毕；

307，如果识别系统进入放电状态，则检测外部设备是否兼容pd快放电协议；

308，如果是，则系统以5v/3a、12v/2a、20v/1.45a、3-21v，步进20mv的任一模式放电，直至放电完毕，低电压告警、指示灯告警，进入休眠，所述放电完毕的参数为：电池电压<12.5v；

309，如果否，则系统以5v、最大2.4a模式放电，直至放电完毕低，电压告警、指示灯告警，进入休眠，所述放电完毕的参数为：电池电压<12.5v。

图6是本发明的便携式储能电池充放电控制方法的又一个实施例的流程图，如图6所示，所述usb自动检测以及输出控制模式包括：

401，系统完成初始化，并进入usb自动检测以及输出控制模式；

402，系统检测到usb插入后，检测usb插入使能信号是否正常，usb插入使能信号为i-load，如果正常，则i-load信号为低电平，如果不正常，则i-load信号为高电平；

403，如果否，则重新检测；

404，如果是，则开启5v输出，充放电指示灯指示放电状态；

405，检测5v输出电流、电池温度、电池电压的参数，并判断usb输出是否正常；

406，如果是，则继续进行5v输出；

407，如果否，则关闭输出，开启对应的短路、过流、过温、低压保护，指示灯告警，进入休眠。

图7是本发明的便携式储能电池充放电控制方法的又一个实施例的流程图，如图7所示，所述逆变器输出控制模式包括：

501，系统完成初始化，并进入逆变器输出控制模式；

502，系统判断逆变器是否开启，逆变器开启的信号为inv_en，如果未开启，则inv_en信号为高电平，如果开启，则inv_en为低电平；

503，如果否，则继续检测逆变器开启信号，直至逆变器开启信号为低电平；

504，如果是，则开启逆变器输出，充放电指示灯指示放电状态；

505，检测逆变器输出电流、输出电压、电池温度、电池电压，判断判断逆变器输出是否正常；

506，如果是，继续进行逆变器输出；

507，如果否，则关闭输出，开启对应的短路、过流、过温、低压保护，指示灯告警，进入休眠。

所述智能充电接反保护控制原理为：软件程序开始执行初始化后，首先判断是否有反接输入信号，如有则停止电路工作，返回操作重新确认，待故障解除后开启充电电路；检测到外部充电设备接反时，自动关闭输入，保护内部电路，并指示灯闪烁提示；

智能充电过压保护控制原理为：软件程序开始执行初始化后，首先判断充电过程中，充电电压是否超过设定保护值及延时时间值，如是则关闭充电电路停止充电输入，状态解除后恢复开启输入；检测到充电开启后，主控mcu单元1实时监测电池电流和电压，电池充电到16.4-16.8v时，控制输出mosfet的开关状态，避免由于电池充电过压导致电池电芯鼓胀等安全隐患；

智能充放电高温保护控制原理为：软件程序开始执行初始化后，首先判断充放电过程中温度是否超过设置值，如是则停止输入输出电路工作，待故障解除后恢复工作；检测到充电或者放电工作温度高于55℃后，控制输出mosfet的开关状态，并指示灯闪烁提示，待温度降低到45℃以下可以自动恢复充电或输出；

智能放电过流保护控制原理为：软件程序开始执行初始化后，首先判断usb是否处于输出过流设置值，如是则停止输入输出电路工作，待故障解除后恢复工作；检测到usb、逆变器放电电流大于设定值后，控制输出mosfet的开关状态，并指示灯闪烁提示；

智能放电欠压保护控制原理为：软件程序开始执行初始化后，首先判断电池电压是否处于低压保护设定值，如是则停止输出电路工作，待故障解除后恢复工作；检测到usb、逆变器开启输出后，实时监测电池电压状态，电池放电到11.2-12v时自动控制输出mosfet的开关状态，避免电池电压过低引起电池损坏的安全隐患；

智能放电过压保护控制原理为：软件程序开始执行初始化后，首先判断ac输出电压是否超出设置值，如是则停止输出电路工作，待故障解除后恢复工作；检测到逆变器开启输出后，实时监测逆变器输出电压，高于设定值时，控制输出mosfet的开关状态，并指示灯闪烁提示，避免电压过高引起外部安全隐患。

以上对本发明所提供的一种便携式储能电池充放电控制方法及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。