多个独立电流源并联同步系统及同步电路的制作方法

本实用新型属于电源控制技术领域，尤其涉及一种多个独立电流源并联同步系统及多个独立电流源并联的同步电路。

背景技术：

在对大功率电池组或超级电容进行性能参数检测时，一般通过多路电流源并联成大电流来对电池或超级电容进行充放电，而且检测时需要模拟电流瞬时突变、翻转等动态工况，由于每路电流源的动作都是按控制装置下发的指令来执行，而上位机下发的指令会存在电流源内部的存储器中，每路电流源有不同的优先任务处理，导致各电流源读取并执行该指令会出现时间差异，因此并联后大电流波形失控，从而无法精确测算出电池组或超级电容的动态阻抗、内阻等参数以及工况模拟老化等性能。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种多个独立电流源并联同步系统及多个独立电流源并联的同步电路，旨在解决传统的技术方案中多路电流源并联电流输入/输出不一致，波形失控，导致电池组或超级电容性能参数检测不精确问题。

本实用新型第一方面提供一种多个独立电流源并联同步系统，包括：

上位机，用于发出充放电指令信号和数据采集信号；

与所述上位机通信连接的多个独立电流源单元，所述各个电流源单元均与电池组连接；各个所述电流源单元接收并根据所述数据采集信号收集并输出所述电池组的状态参数，各个所述电流源单元接收并根据所述充放电指令信号输出包含指令执行等待信息的逻辑电平信号；以及

与各个所述电流源单元连接，并对多路所述逻辑电平信号进行逻辑处理，得到用于使所有所述电流源单元进入执行指令状态的执行逻辑信号的同步模块；

其中，所有所述电流源单元进入执行指令状态后，根据所述充放电指令信号同步对所述电池组进行充电或者放电。

在其中的一个实施例中，所述上位机为PC或工业控制电脑。

在其中的一个实施例中，各个所述电流源单元通过LAN总线、CAN总线或者RS485总线与所述上位机连接，每一个所述电流源单元通过CAN总线与所述电池组连接。

在其中的一个实施例中，所述电池组的状态参数包括：

所述电池组的电压、所述电池组的电流以及所述电池组的温度。

在其中的一个实施例中，所述电流源单元还包括存储器，所述充放电指令信号存储于所述存储器的指令队列中。

在其中的一个实施例中，各个所述电流源单元发送的逻辑电平信号为高电平信号或低电平信号。

在其中的一个实施例中，所述同步模块包括：多个第一电阻、与门逻辑运算单元、第二电阻、第三电阻、第四电阻、电容以及三极管；

其中，所述与门逻辑运算单元包括多个并列设置的与门，所述与门逻辑运算单元具有多个输入端，所述与门逻辑运算单元用于对多路所述逻辑电平信号进行与逻辑运算；

每一个所述第一电阻的第一端接地，一个第一电阻的第一端和所述与门逻辑运算单元的一个输入端共接形成所述同步模块的一个输入端，所述同步模块的一个输入端与一个所述电流源单元一一对应连接；

所述第二电阻的第一端和所述第三电阻的第一端共接于所述与门逻辑运算单元的输出端，所述第二电阻的第二端、所述第四电阻的第一端以及所述电容的第一端共接于所述三极管的基极，所述第二电阻的第二端、所述第四电阻的第二端、所述电容的第二端以及所述三极管的发射极共接于地，所述三极管的集电极为所述同步模块的输出端，所述同步模块的输出端用于输出所述执行逻辑信号。

在其中的一个实施例中，所述同步模块发送的执行逻辑信号为高电平信号或低电平信号。

在其中的一个实施例中，所述三极管为NPN型三极管。

本实用新型第二方面提供一种多个独立电流源并联的同步电路，包括：控制单元、多个独立的电流源单元以及同步单元，其中，所述控制单元与所述多个独立电流源单元连接，所述多个独立电流源单元与所述同步单元连接；

所述控制单元将充放电指令信号和数据采集信号发送至各个所述电流源单元，各个所述电流源单元接收并根据所述数据采集信号收集并输出电池组的状态参数，各个所述电流源单元读取到所述充放电指令信号时向所述同步单元发送包含指令执行等待信息的逻辑电平信号，所述同步单元用于对多路所述逻辑电平信号进行逻辑处理后向所述电流源单元发送执行逻辑信号，所述执行逻辑信号用于控制所有所述电流源单元同步执行所述充放电指令信号。

在本实用新型多个独立电流源并联同步系统中，同步模块通过逻辑电平信号控制各个电流源单元同步执行上位机发送的充放电指令信号，实现各电流源单元输入/输出波形一致，使并联后大电流稳定，从而实现电池组的性能参数精确检测；从而有效地解决了传统技术中多个电流源并联后电流输出不一致，无法对于电池组的性能参数进行精确检测的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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是本实用新型实施例提供的一种多个独立电流源并联同步系统的模块结构图；

图2是本实用新型实施例提供的一种同步模块的电路结构图；

图3是本实用新型实施例提供的一种多个独立电流源并联同步电路的模块示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种多个独立电流源并联同步方法的实现流程图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1示出了本实用新型实施例提供的多个独立电流源并联同步系统的模块结构，其中多个独立电流源并联同步系统应用于电池组或者超级电容，所述多个独立电流源并联同步系统与电池组4连接，通过控制并联的各个电流源同步进行充放电，实现各个电流源的输入/输出波形一致，使并联后的大电流更加稳定，从而有利于实现电池组4性能参数的精确检测；为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：

如图1所示，多个独立电流源并联同步系统包括：上位机1、多个独立电流源单元21以及同步模块3。

其中，上位机1用于发出充放电指令信号和数据采集信号。

多个独立的电流源单元21与上位机1通信连接，各个电流源单元21均与电池组4连接；各个电流源单元21接收并根据数据采集信号收集并输出电池组4的状态参数，各个电流源单元21接收并根据充放电指令信号输出包含指令执行等待信息的逻辑电平信号；其中在本实施例中，各个电流源单元21能够与上位机1进行双向数据交互，当上位机1将充放电指令信号和数据采集信号输出至各个电流源单元21时，各个电流源单元21根据数据采集信号能够收集并输出电池组4的状态参数，通过该状态参数能够得到电池组4的实际运行状态，并且各个电流源单元21将电池组4的状态参数反馈至所述上位机1，进而本实施例中的上位机1能够实时地获取电池组4的状态参数。

各个电流源单元21接收并根据充放电指令信号输出包含电流源单元21的指令执行等待信息的逻辑电平信号；所述上位机1将充放电指令信号输出至每一个电流源单元21，所述电流源单元21读取到充放电指令信号时向同步模块 3发送一个逻辑电平信号，同步模块3通过所述逻辑电平信号能够得到每一个电流源单元21的指令执行准备情况；具体的，所述逻辑电平信号用于指示每一个电流源单元21读取到充放电指令信号并准备执行；示例性的，当第一个电流源单元21输出一路逻辑电平信号时，则同步模块3通过第一个电流源单元21输出的逻辑电平信号能够获知第一个电流源单元21已经读取到充放电指令信号并准备执行；依次类推，通过多个电流源单元21输出的多路逻辑电平信号能够得到每一个电流源单元21的充放电指令信号执行准备状态；进而同步模块3向所有电流源单元21发送执行逻辑信号，从而本实施例中的多个独立电流源单元21并联同步执行上位机1的充放电指令信号进行充放电，提高了多个独立电流源并联同步系统的同步充放电控制能力。

同步模块3与各个所述电流源单元21连接，各个电流源单元21将多路逻辑电平信号输出至同步模块3，同步模块3对多路逻辑电平信号进行逻辑处理得到用于使所有电流源单元21进行执行指令状态的执行逻辑信号；其中，所有所述电流源单元21进入执行指令状态后，根据所述充放电指令信号同步对所述电池组4进行充电或者放电。同步模块3根据每一路逻辑电平信号能够得出对应的电流源单元21的充放电指令信号执行准备状态；当同步模块3接收到所有电流源单元21的逻辑电平信号后，再向所有电流源单元21发送执行命令逻辑信号，由于硬件端口逻辑电平信号传输响应速率极快，可视为无差异，即同步；因此，本实施例通过同步模块3的执行逻辑信号能够控制每一个电流源单元21的进行同步充放电。

在图1示出的多个独立电流源并联同步系统中，通过每一个电流源单元21 能够获取相应电池组4的实时运行状态参数，根据电池组4的状态参数能够精确地监控电池组4的运行状态；同步模块3根据上位机1的充放电指令来同步控制所有电流源单元21的充电操作或者放电操作，提高本实施例中多个独立电流源并联同步系统对于多个电流源单元21的充放电同步控制。

作为一种可选的实施方式，所述上位机1为PC(PersonalComputer，个人计算机)或工业控制电脑。

在本实施例中，通过传统技术中PC或工业控制电脑能够实现信号集中处理功能；以上位机1为PC为例，其中PC内部存在控制程序，通过单控制程序能够操控PC的信号处理状态，进而PC生成充放电指令信号和数据采集信号，通过该充放电指令信号能够实时操控所有电流源单元21的充放电状态；因此通过PC根据技术人员的操作指令来实时操作电池组4的工作状态，控制响应速度极快，并且PC的功能齐全，兼容性极强，所述上位机1具有较为简化的电路结构，极大地提高了多个独立电流源并联同步系统的同步控制性能，技术人员的使用体验更佳。

作为一种可选的实施方式，各个所述电流源单元21通过LAN(Local Area Network)，局域网)总线、CAN(Controller Area Network，控制器局域网络) 总线或者RS485总线与上位机1连接，每一个电流源单元21通过CAN总线与电池组4连接。

其中，所述LAN总线具有信号传输速度快、误码率较低等特点；所述CAN 总线能够支持串行通信，信号传输的实时性和可靠性都较高，通过CAN总线能够实现多个电路模块之间的相互通信；所述RS485总线支持多点数据通信，信号在传输过程中具有较高的稳定性，并且通过RS485总线能够避免信号在传输过程中受到外界噪声的干扰，提高了信号在传输过程中的质量；因此本实施例中的上位机1能够将数据采集信号和充放电指令信号实时、准确地输出至电流源单元21，以实现对于多个电流源单元21的同步充放电控制功能；每一个电流源单元21能够实时收集电池组4的状态参数，并将该状态参数回复至所述上位机1，防止电池组4的状态参数在传输过程中出现数据丢失的问题，提高对于电池组4运行状态的检测精度；从而本实施例中多个独立电流源并联同步系统能够实现信号快速、稳定传输，降低信号传输的成本，提高了多个独立电流源并联同步系统对于多个独立的电流源单元21的控制效率以及控制精确性。

作为一种可选的实施方式，所述电池组4的状态参数包括：电池组4的电压、电池组4的电流以及电池组4的温度。

在本实施例中，通过电池组4的状态参数能够全面地得到电池组4的实际运行状态，以实时监控电池组4是否处于安全、稳定的工作状态；进而多个独立电流源并联同步系统能够准确地监控电池组4的实际运行状态，通过多个电流源单元21能够控制电池组4进行同步充电或者同步放电。

作为一种可选的实施方式，所述电池组4包含BMS(Battery Management System，电池管理系统)；通过BMS能够获取并存储电池组4的状态参数，通过BMS能够实时监控电池组4的实际运行状态变化量，相应的电流源单元21 根据数据采集信号收集电池组4的BMS中的状态参数，BMS能够及时地将电池组4的运行信息传输至电流源单元21。

作为一种可选的实施方式，所述电流源单元21还包括存储器，所述充放电指令信号存储于所述存储器的指令队列中，电流源单元21根据重要优先程度对队列中的指令进行读取执行，当读取到充放电指令信号时向同步模块3发送一个逻辑电平信号并等待执行逻辑信号。

在本实施例中，当上位机1将充放电指令信号传输至所述电流源单元21 时，电流源单元21将所述充放电指令信号预存在自身的存储器内，电流源单元21按照重要优先顺序进行读取执行；当同步模块3将执行逻辑信号传输至所有的电流源单元21时，所有的电流源单元21根据执行逻辑信号进入执行指令状态，根据充放电指令信号使所有电流源单元21进行同步充电或者同步放电；因此本实施例通过电流源单元21内部的存储器实现了充放电指令信号的存储、读取与执行，以使所有的电流源单元21能够实现电能的同步输入和同步输出，保障了多个独立电流源并联同步系统输入/输出电能的稳定性。

作为一种可选的实施方式，图2示出了本实施例提供的同步模块3的具体电路结构，如图2所示，同步模块3包括：多个第一电阻R1、与门逻辑运算单元31、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、电容C1以及三极管Q1。

其中，与门逻辑运算单元31包括多个并列设置的与门AND，与门逻辑运算单元31具有多个输入端，与门逻辑运算单元31用于对多路所述逻辑电平信号进行与逻辑运算；所述与逻辑运算单元31的每一个输入端用于接入一路包含指令等待信息的逻辑电平信号；示例性的，如图2所述，每一个与门AND 包括两个输入端，则每一个与门AND对接入的两路逻辑电平信号，通过所述与门AND对两路逻辑电平信号进行与逻辑运算，与此相类似，所述与门逻辑运算单元31包括多个与门，能够实现对于多路逻辑电平信号的与逻辑运算；以实现多个电流源单元21的同步输入和同步输出。

每一个第一电阻R1的第一端接地GND，一个第一电阻R1的第一端和与门逻辑运算单元103的一个输入端共接形成同步模块3的一个输入端，同步模块3的一个输入端与一个电流源单元21一一对应连接，所述同步模块3的一个输入端用于接入一路逻辑电平信号，进而通过与逻辑运算单元31能够对多路逻辑电平信号进行与逻辑运算。

第二电阻R2的第一端和第三电阻R3的第一端共接于与门逻辑运算单元 31的输出端，第二电阻R2的第二端、第四电阻R4的第一端以及电容C1的第一端共接于三极管Q1的基极，第二电阻R2的第二端、第四电阻R4的第二端、电容C1的第二端以及三极管Q1的发射极共接于地GND，三极管Q1的集电极为同步模块3的输出端，同步模块3的输出端用于输出执行逻辑信号。

作为一种可选的实施方式，所述三极管Q1为NPN型三极管。

作为一种可选的实施方式，所述同步模块3发送的执行逻辑信号为高电平信号或低电平信号。

示例性的，当与门逻辑运算单元31对多路逻辑电平信号进行与逻辑运算后，通过与门逻辑运算单元31的输出端将不同电平状态的逻辑运算信号传输至三极管Q1的基极，当逻辑运算信号具有不同的电平状态时，所述三极管Q1 的集电极和发射极分别处于不同的导通或者关断状态；若三极管Q1处于不同的导通或者关断状态时，同步模块3的输出端能够输出不同电平状态的执行逻辑信号，通过该执行逻辑信号能够使电流源单元进入执行指令状态；因此本实施例中的逻辑运算单元31对多路逻辑电平信号进行与逻辑运算后，进而控制三极管Q1的导通或者关断状态，同步模块3所输出的执行逻辑信号具有不同的电平状态，示例性的，当所述三极管Q1关断时，所述执行逻辑信号为第一电平状态；当所述三极管Q1导通时，所述执行逻辑信号为第二电平状态；从而本实施例中通过逻辑运算单元31所输出的逻辑运算信号来控制三极管Q1 的导通或者关断，以实现多个电流源单元21的同步充放电控制能力。

本实施例利用逻辑运算单元31来得到每一个电流源单元21的运行状态，只有当所有的电流源单元21都进入执行准备状态时，通过逻辑运算单元31对多路逻辑电平信号进行与逻辑运算后，生成相应的执行逻辑信号，使所有电流源单元21都将进入执行指令状态，同步进行充电或者放电，以提高多个电流源单元21输出电流的一致性和稳定性。

作为一种优选的实施方式，所述电池组4为锂电池组。

图3示出了本实施例提供的多个独立电流源并联的同步电路的模块结构，如图3所示，所述多个独立电流源并联的同步电路应用于电池组或者超级电容，所述多个独立电流源并联的同步电路包括：控制单元40、多个独立的电流源单元以及同步单元41，其中，所述控制单元40与所述多个独立电流源单元连接，多个独立电流源单元与同步单元41连接。

所述控制单元40将充放电指令信号和数据采集信号发送至各个电流源单元，各个所述电流源单元接收并根据所述数据采集信号收集并输出电池组43 的状态参数，各个电流源单元读取到充放电指令信号时向同步单元发送包含指令执行等待信息的逻辑电平信号，同步单元用于对多路所述逻辑电平信号进行逻辑处理后向所述电流源单元发送执行逻辑信号，所述执行逻辑信号用于控制所有所述电流源单元同步执行所述充放电指令信号。

其中，所述图3中的多个独立电流源并联的同步电路与图1中多个独立电流源并联同步系统相对应，因此关于多个独立电流源并联的同步电路中各个电路单元的工作原理及其工作过程可参照图1和图2的具体实施方式，此处将不再赘述。

在本实施例的多个独立电流源并联的同步电路中，通过数据采集信号能够实时驱动电流源单元对于电池组43的状态参数进行采集，通过该状态参数能够精确地得到电池组43的实际运行信息；同时通过同步单元41输出的执行逻辑信号能够使所有的电流源单元同时进入执行指令的状态；从而本实施例中的多个电流源单元作为被执行设备，根据充放电指令信号对电池组43进行同步充电或者同步放电，以使多个所述电流源单元能够同步输入/输出一致性的电能，提高了并联后大电流的稳定性；有效地解决了传统技术中多个电流源并联后电流输出不一致，不同电流源输出的电能存在较大的差异，无法对电池组的性能参数进行精确检测的问题。

图4示出了本实施例提供的多个独立电流源并联同步方法的实现流程，所述多个独立电流源并联同步方法应用于电池组或者超级电容，通过所述多个独立电流源并联同步方法能够实现多个独立电流源并联后对电池组电能输入/输出的稳定，提高电能检测的精确性；具体的，所述多个独立电流源并联同步方法包括：

步骤S51：上位机向电流源单元发出充放电指令。

步骤S52：各个电流源单元在读取到所述充放电指令时，单独向同步模块发送一个包含指令执行等待信息的逻辑电平信号；其中该逻辑电平信号包含相应的电流源单元的指令执行准备情况。

步骤S53：所述同步模块对多路所述逻辑电平信号进行逻辑与处理。

步骤S54：当所述同步模块接收到最后一个所述电流源单元的所述逻辑电平信号后，输出执行逻辑信号至所有所述电流源单元；当所述电流源单元接收到该执行逻辑信号时，所述电流源单元进入执行指令状态。

步骤S55：所有所述电流源单元同步执行所述充放电指令，并将逻辑电平信号复位。

步骤S56：将所述同步模块的执行逻辑信号复位。

当所有电流源单元同步执行充放电命令进行充电或者放电以后，此时电流源的同步充放电的一个控制周期已经结束，将逻辑电平信号和执行逻辑信号同时复位，以使所述多个独立电流源进入下一个充放电命令的同步控制周期。

需要说明的是，图4中的多个独立电流源并联同步方法与图1中的多个独立电流源并联同步系统相对应，因此关于图4中多个独立电流源并联同步方法的具体实施方式可参照图1至图2的实施例，此处将不再赘述。

综上所述，本实用新型实施例中的多个独立电流源并联同步系统能够控制多个电流源单元对电池组能够实现电流的一致性输入/输出，以确保多个电流源单元并联后大电流稳定；从而本实用新型实施例中多个独立电流源并联同步系统对于电池组性能精确检测实际应用具有极为重要的积极意义，并将产生重要的工业生产价值。

在本文对各种器件、电路、装置、系统和/或方法描述了各种实施方式。阐述了很多特定的细节以提供对如在说明书中描述的和在附图中示出的实施方式的总结构、功能、制造和使用的彻底理解。然而本领域中的技术人员将理解，实施方式可在没有这样的特定细节的情况下被实施。在其它实例中，详细描述了公知的操作、部件和元件，以免使在说明书中的实施方式难以理解。本领域中的技术人员将理解，在本文和所示的实施方式是非限制性例子，且因此可认识到，在本文公开的特定的结构和功能细节可以是代表性的且并不一定限制实施方式的范围。

在整个说明书中对“各种实施方式”、“在实施方式中”、“一个实施方式”或“实施方式”等的引用意为关于实施方式所述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施方式中。因此，短语“在各种实施方式中”、“在一些实施方式中”、“在一个实施方式中”或“在实施方式中”等在整个说明书中的适当地方的出现并不一定都指同一实施方式。此外，特定特征、结构或特性可以在一个或多个实施方式中以任何适当的方式组合。因此，关于一个实施方式示出或描述的特定特征、结构或特性可全部或部分地与一个或多个其它实施方式的特征、结构或特性进行组合，而没有假定这样的组合不是不合逻辑的或无功能的限制。任何方向参考(例如，加上、减去、上部、下部、向上、向下、左边、右边、向左、向右、顶部、底部、在…之上、在…之下、垂直、水平、顺时针和逆时针)用于识别目的以帮助读者理解本公开内容，且并不产生限制，特别是关于实施方式的位置、定向或使用。

虽然上面以某个详细程度描述了某些实施方式，但是本领域中的技术人员可对所公开的实施方式做出很多变更而不偏离本公开的范围。连接参考(例如，附接、耦合、连接等)应被广泛地解释，并可包括在元件的连接之间的中间构件和在元件之间的相对运动。因此，连接参考并不一定暗示两个元件直接连接 /耦合且彼此处于固定关系中。“例如”在整个说明书中的使用应被广泛地解释并用于提供本公开的实施方式的非限制性例子，且本公开不限于这样的例子。意图是包含在上述描述中或在附图中示出的所有事务应被解释为仅仅是例证性的而不是限制性的。可做出在细节或结构上的变化而不偏离本公开。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。