多锂电池组并联的充电控制装置及充电控制方法与流程

本发明涉及储能电源领域，具体涉及一种多锂电池组并联的充电控制装置及充电控制方法。

背景技术：

家用备用电源目前主要以中小型汽柴油发电机组为主，但由于未来石油资源的缺乏，发电机的噪音及空气污染等原因，新型的储能备用电源迎来了较大的市场需求，比如太阳能储能、风力储能等。目前储能电池主要以铅酸电池和锂电池组为主，由于铅酸电池能量密度低，体积大，重量大，在储能领域中逐渐被锂电池组取代，锂电池组成为这一领域新的宠儿。

目前，锂电池组在使用中要比铅酸电池复杂，需要BMS模块(电池管理系统)对电芯实时检测，控制电池组的安全充电与放电。由于用户对电池的容量和使用便利性的需求，经常需要并联锂电池组来延长用电时间。众所周知，各锂电池组由于电量不同不能简单的直接并联，否则高电压的电池组会向低电压的电池组以接近短路的电流进行充电，锂电池组BMS会进入短路保护而无法正常工作。怎样实现多锂电池组的并联，并安全可靠地为其充放电，是我们需要克服的难题。

目前有相关研究机构是采用带有RS485等串口通讯的定制锂电池组充电机，为多个锂电池组充电。如CN201410056812.8专利公开的一种实现多组锂电池组并联循环充电的控制系统及其方法，所述系统包括：充电机、多组锂电池组、充电回路和通讯线路组。具体使用方法是：先将多电池组并联后与主控制板及负载脱离，电池充电器内置通讯模块，作为整个系统的主机，与并联的锂电池组建立通讯，再逐一对各锂电池组充电。这种方法虽然解决了锂电池组的充电问题，但是它不能将锂电池组、控制主板、负载及充电机结合一体进行充电，因为整个系统有两个主机(控制主板和充电机)，无法正常通讯和工作，且降低了用户使用的便利性，同时还需要定制特殊的内置通讯系统的锂电池组充电机，不是标准电池充电设备，成本增加且不利于维护和更换。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种多锂电池组并联的充电控制装置及充电控制方法，结构简单，使用方便，安全可靠。

为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：一种多锂电池组并联的充电控制装置，包括若干锂电池组、降压模块、控制模块和充电器；所述若干锂电池组采用电池组充放电线束依次并联后连接于降压模块，降压模块连接于控制模块；所述控制模块包括微控制器，微控制器选用型号为PIC16F1947的单片机，连接于微控制器的供电电路、通讯收发电路和充电指令接收电路；所述降压模块连接于供电电路，用于锂电池组向控制模块稳压供电；所述若干锂电池组采用电池组通讯线束依次并联后连接于通讯收发电路，用于向微控制器发送各锂电池组的信息；所述若干锂电池组采用充电请求信号线束依次并联后连接于充电指令接收电路，用于充电器向微控制器发送充电请求信号；所述微控制器，用于根据充电请求信号和各锂电池组的信息向各锂电池组的电源管理系统发出打开充电回路的命令，实现各锂电池组并联充电。

进一步的，所述微控制器内预设有控制程序，控制程序用于当微控制器接收充电器发出的充电请求，结合通讯收发电路收集的各锂电池组的信息向电压最低的锂电池组的电源管理系统发出打开充电回路的命令，启动该锂电池组的充电回路，实现该锂电池组的充电，并且，当该锂电池组的电压与电压第二低的锂电池组电压相等时，控制程序向电压第二低的锂电池组的电源管理系统发出打开充电回路的命令，实现对两个锂电池组同时并联充电；往复判断类推，直至控制程序向电压最高的锂电池组的电源管理系统发出打开充电回路的命令，实现所有与控制模块并联连接的锂电池组同时并联充电；有效避免充电器与各锂电池组的通讯连接，通讯简单，且只采用控制模块作为主机的模式，有效提高用户对多锂电池组并联的充电便利性。

进一步的，所述充电器向微控制器发送的充电请求信号包括短路信号、断路信号、高电平信号和低电平信号。

进一步的，所述充电器包括充电器主体、充电器输出端子和充电请求线，所述充电器主体连接于充电电源，用于给锂电池组充电；所述充电器输出端子连接于任一锂电池组，包括用于连接电池组充放电线束的正极和负极充电插口，所述正极和负极充电插口分别连接于电池组充放电线束的正极和负极连接，用于连通锂电池组的充电电路；所述充电请求线设置在输出端子内，为两个内部短路的信号端子，所述信号端子连接于充电指令接收电路，实现向控制模块发出短路信号，使得充电请求信号设置简单且安全。

进一步的，所述充电器包括充电器主体和充电器输出端子；所述充电器主体连接于充电电源，用于给锂电池组充电；所述充电器输出端子连接于任一锂电池组，包括用于连接电池组充放电线束的正极和负极充电插口，所述正极和负极充电插口分别连接于电池组充放电线束的正极和负极连接，用于连通锂电池组的充电电路；所述若干锂电池组中任意一个锂电池组上均设置有充电输入接口，所述充电输入接口内部设置有微动开关，微动开关连接于充电请求信号线束；所述微动开关初始时处于常开或常闭状态，当充电器输出端子插接到的任一个锂电池组的充电输入接口内，充电器输出端子抵接于微动开关的开关，使得微动开关跳转至与初始时相反的常闭或常开状态，用于向控制模块发出短路信号或断路信号；充电器直接使用普通充电器，使用更便捷。

进一步的，所述多锂电池组并联的充电控制装置还包括连接于控制模块的显示模块，显示模块用于显示当前各锂电池组的电量、电压、电流、充电、放电及故障等信息，便于工作人员实时掌握当前各锂电池组的状态。

此外，本发明还提供一种多锂电池组并联的充电控制方法，采用上述的多锂电池组并联的充电控制装置进行充电控制，所述多锂电池组并联的充电控制方法包括：1)将若干锂电池组采用电池组充放电线束依次并联后经降压模块连接于控制模块的供电电路、采用电池组通讯线束依次并联后连接于控制模块的通讯收发电路、采用充电请求信号线束依次并联后连接于控制模块的充电指令接收电路；2)采用充电输入接口与充电器相连接；3)控制模块中的微控制器控制对与其连接的若干锂电池组中电压最低的锂电池组进行充电；4)当电压最低的锂电池组充电后的电压与电压第二低的锂电池组电压相等时，微控制器控制同时对与其连接的电压最低及电压第二低的两组锂电池组并联充电；当电压最低和第二低的锂电池组充电后的电压与电压第三低的锂电池组电压相等时，微控制器控制同时对与其连接的电压最低、第二低及第三低的三组锂电池组并联充电；5)循环步骤4)，直至微控制器控制同时并联充电的若干锂电池组充电后的电压与电压最高的锂电池组电压相等时，微控制器控制同时对与其连接的所有锂电池组进行并联充电。

进一步的，当充电器与充电输入接口断开后，单片机向所有打开充电回路的锂电池组的电源管理系统发出关闭充电回路的命令。

由以上技术方案可知，本发明的技术方案提供的基于语义分析的词向量网站入侵检测方法，获得了如下有益效果：

本发明公开的多锂电池组并联的充电控制装置及充电控制方法，所述控制装置包括若干锂电池组、降压模块、控制模块和充电器；通过控制模块与所有锂电池组通讯连接，充电器无需与并联的锂电池组建立通讯，仅通过并联连接锂电池组的充电请求线向控制模块发出充电请求，控制模块结合各锂电池组的电压信息，控制开启相应的锂电池组充电回路，安全有序地为锂电池组中各锂电池组充电，避免由于各锂电池组的电量不同导致高电压的锂电池组向低电压的锂电池组以接近短路的电流进行充电，减少锂电池组的充电伤害，延长锂电池组的使用寿命。并且，本发明的充电控制装置中控制模块中通讯收发电路作为控制装置的主机，将锂电池组、控制模块及充电器结合成整体进行充电，有利于提升通讯和充电效率，提高用户的使用便利性，降低充电控制装置控制的复杂性和开发成本。此外，由于充电器不需要定制特殊通讯系统，直接采用标准的充电设备，有效降低充电器的成产成本，有利于充电器的维护和更换。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

图1是本发明的结构框图；

图2是本发明的具体实施例图；

图3是本发明的具体实施例图；

图4是本发明所述控制模块的部分电路例图。

图中各标记的具体意义为：1-控制模块，11-通讯收发电路，12-充电指令接收电路，13-供电电路，14-微控制器，2-降压模块，3-第一锂电池组，31-第一 BMS模块，32-第一充电输入接口，33-第一微动开关，4-第二锂电池组，41-第二BMS模块，42-第二充电输入接口，43-第二微动开关，5-第三锂电池组，51- 第三BMS模块，52-第三充电输入接口，53-第三微动开关，6-充电器，61-充电器主体，62-充电器输出端子，63-充电请求线，7-显示模块，8-电池组充放电线束，9-充电请求信号线束，10、电池组通讯线束。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了说明的实施例。本公开的实施例不定义包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。

基于如何有效的实现多锂电池组的并联，安全可靠地为其充放电，是现有技术中普遍存在的技术问题，当前公开的一些对多锂电池组并联的充电控制装置设置两套通讯系统，不能稳定的实现各锂电池组的通讯及工作，生产成本增加且不利于维护和更换；本发明旨在提出一种多锂电池组并联的充电控制装置及充电控制方法，仅采用一套通讯系统，结构简单，使用方便，安全可靠。

下面结合附图所示，对本发明的多锂电池组并联的充电控制装置及充电控制方法作进一步具体介绍。

结合图1所示，一种多锂电池组并联的充电控制装置，包括若干锂电池组、控制模块1、降压模块2和充电器6；所述若干锂电池组采用电池组充放电线束 8依次并联后连接于降压模块2，降压模块2连接于控制模块1；所述若干锂电池组上各设置有一个充电输入接口，充电输入接口用于连接充电器6；所述控制模块1包括微控制器14，连接于微控制器14的供电电路13、通讯收发电路11 和充电指令接收电路12；所述降压模块2连接于供电电路13，用于锂电池组向控制模块1稳压供电；所述若干锂电池组采用电池组通讯线束10依次并联后连接于通讯收发电路11，用于向微控制器14发送各锂电池组的信息；所述若干锂电池组采用充电请求信号线束9依次并联后连接于充电指令接收电路12，用于充电器6向微控制器14发送充电请求信号；所述微控制器14，用于根据充电请求信号和各锂电池组的信息向各锂电池组的电源管理系统发出打开充电回路的命令，实现各锂电池组并联充电。

其中，微控制器14内预设有控制程序，控制程序用于当微控制器14接收充电器6发出的充电请求，结合通讯收发电路11收集的各锂电池组的信息向电压最低的锂电池组的电源管理系统发出打开充电回路的命令，启动该锂电池组的充电回路，实现该锂电池组的充电，并且，当该锂电池组的电压与电压第二低的锂电池组电压相等时，控制程序向电压第二低的锂电池组的电源管理系统发出打开充电回路的命令，实现对两个锂电池组同时并联充电；往复判断循环，直至控制程序向电压最高的锂电池组的电源管理系统发出打开充电回路的命令，实现所有与控制模块1并联连接的锂电池组同时并联充电；避免由于各锂电池组的电量不同导致高电压的锂电池组向低电压的锂电池组以接近短路的电流进行充电，减少锂电池组的充电伤害，延长锂电池组的使用寿命。

本发明的实施例中采用三组锂电池组举例说明本发明详细的技术方案，包括第一锂电池组3、第二锂电池组4和第三锂电池组5，其中，每一个锂电池组均设置有一个充电输入接口，如第一锂电池组3包含第一BMS模块31、第一充电输入接口32和第一微动开关33，第二锂电池组4包含第二BMS模块41、第二充电输入接口42和第二微动开关43，第三锂电池组5包含第三BMS模块51、第三充电输入接口52和第三微动开关53，第一充电输入接口32、第二充电输入接口42和第三充电输入接口52均可以插入连接充电器6。

所述控制模块1连接并联的第一锂电池组3、第二锂电池组4和第三锂电池组5，接收第一锂电池组3、第二锂电池组4和第三锂电池组5的信息，包括锂电池组的电量信息、电压信息、电流信息和故障信息，根据上述信息从而反向控制各锂电池组的充电；即，所述充电器6连接任一锂电池组的充电输入接口，如第一锂电池组3的第一充电输入接口32，经过第一锂电池组3向控制模块1 发出充电请求，结合三组锂电池组的电压信息，打开电压最低的锂电池组的充电回路，如当第三锂电池组5电压最低，第一锂电池组3的电压最高，则打开第三锂电池组5的充电回路，实现第三锂电池组5的单电池充电；当第三锂电池组5的电压与第二锂电池组4的电压相等时，打开第二锂电池组4的充电回路，实现第二锂电池组4和第三锂电池组5的两组锂电池组的同时并联充电；当第二锂电池组4和第三锂电池组5的电压与第一锂电池组3的电压相等时，打开第一锂电池组3的充电回路，此时第一锂电池组3、第二锂电池组4和第三锂电池组5的充电回路均被打开，则实现三组锂电池组的同时并联充电。当并联的锂电池组超过三组，也同样按照上述充电过程控制执行，直至所有的锂电池组处于同一电压值并联充电。

结合图2所示的多锂电池组并联的充电控制装置的具体实现形式，所述控制模块1中供电电路13连接降压模块2，降压模块2依次连接三个并联的锂电池组的充放电端子P+、P-，所述控制模块1中的通讯收发电路11依次连接三个并联锂电池组的BMS模块，即第一BMS模块31、第二BMS模块41和第三BMS 模块51的通讯端子，所述控制模块1为主机，所述并联连接的第一锂电池组3、第二锂电池组4和第三锂电池组5为从机，实现了主机和从机的相互通讯，本发明中从机可以有多个，实施例中仅列举三个锂电池组；实施例中，所述列举的三个锂电池组通过电池组充放电线束8、充电请求信号线束9、电池组通讯线束10两两首尾相连，实现了多锂电池组安全可靠地并联。

本发明中，所述充电器6向微控制器14发送的充电请求信号包括但不限于列出的短路信号、断路信号、高电平信号和低电平信号。

进一步结合图2所示的实施例，所述充电器6包括充电器主体61、充电器输出端子62和充电请求线63，其中，充电器主体61连接于充电电源，用于锂电池组在接收微控制器14发送的打开充电回路的命令后，给锂电池组充电；充电器输出端子62连接于任一锂电池组的充电输入接口，如第三充电输入接口52，包括用于连接电池组充放电线束的正极和负极充电插口C+、C-，所述正极和负极充电插口C+、C-分别连接于电池组充放电线束的正极和负极连接，用于连通锂电池组的充电电路；充电请求线3设置在输出端子62内，为两个内部短路的信号端子，所述信号端子插接于充电请求信号线束9，充电请求信号线束9同时短路，产生短路信号传递至充电指令接收电路12，短路信号即为向控制模块1 发出的充电请求信号。

结合图3所示的实施例，该实施例中充电器6直接采用包含充电器主体61 和充电器输出端子62的普通充电器，此时在任一个锂电池组的充电输入接口内部均设置有微动开关，微动开关连接于充电请求信号线束9，微动开关初始时处于常开或常闭状态，当充电器输出端子62插接到的任一个锂电池组的充电输入接口内，如第三充电输入接口52，充电器输出端子62抵接于第三微动开关53 的开关，使得第三微动开关53跳转至与初始状态相反的常闭或常开状态；例如当第三微动开关53处于常开状态，充电器输出端子62插接后使得第三微动开关53处于常闭状态，充电请求信号线束9处于与充电指令接收电路12直接接通的短路状态，即产生短路信号传递至控制模块1的微控制器14；当第三微动开关53处于常闭状态，充电器输出端子62插接后使得第三微动开关53处于常开状态，充电请求信号线束9处于与充电指令接收电路12断开的断路状态，即产生断路信号传递至控制模块1的微控制器14，短路信号和断路信号均是向控制模块1发送的充电请求信号；该实施例直接选用普通充电器6，使得充电请求信号发送更为便捷，应用更广泛。

另一些实施例中，如在充电器6提供，一个相对于充电请求信号线束9电压的高电平信号至充电指令接收电路12，则以该高电平信号作为充电请求信号发送至微控制器14，微控制器14接收到高电平信号即启动对并联的锂电池组的充电控制；或充电器6提供一个相对于充电请求信号线束9电压的低电平信号至充电指令接收电路12，则以该低电平信号作为充电请求信号发送至微控制器 14，微控制器14接收到低电平信号即启动对并联的锂电池组的充电控制。

进一步结合图2和图3所示，第一BMS模块31、第二BMS模块41和第三BMS模块51通过所述电池组通讯线束10将各自锂电池组的状态信息发送到所述控制模块1的通讯收发电路11后至微控制器14，当所述充电器输出端子 62插到任意一个锂电池组的充电接口，如第一充电输入接口32、第二充电输入接口42或第三充电输入接口52时，所述微控制器14接收到充电请求信号后比较各锂电池组的电压，控制电压最低的锂电池组的BMS模块将其充电回路打开，其他锂电池组充电回路都关闭，当两个锂电池组的电压相等时，同时打开这两个锂电池组一起充电，以此类推，最终实现多锂电池组的并联充电。

一些实施例中，所述多锂电池组并联的充电控制装置还设置有连接于控制模块1的显示模块7，显示模块7用于显示当前各锂电池组的电量、电压、电流、充电、放电及故障等信息，便于工作人员实时掌握当前各锂电池组的状态，对意外情况及时处理。

图4所示为本发明控制模块1的诸多电路实现形式的一种，其中，微控制器 14选用PIC16F1947型号的单片机，单片机记为U1；所述通讯收发电路11包括通讯接口J1，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电阻R6，电阻 R7，电阻R8，双向瞬变抑制二极管D1，RS485通讯芯片U3；所述通讯接口J1 连接电阻R1、电阻R2的一端，电阻R1另一端连接所述双向瞬变抑制二极管 D1一端，电阻R2另一端连接所述双向瞬变抑制二极管D1的另一端，电阻R4 的两端连接电阻R1、电阻R2的一端，电阻R3的一端连接电阻R4的一端，同时与所述通讯芯片U3的B口连接，电阻R3的另一端接地，电阻R5一端连接电阻R4的另一端，同时与所述通讯芯片U3的A口连接，电阻R5的另一端接电源+5V，所述的通讯芯片U3的VCC口接电源+5V，GND口接地，所述的通讯芯片U3的RE口和DE口连接，并与电阻R8一端连接，电阻R8的另一端与所述单片机U1的RG3连接，所述的通讯芯片U3的RO口与电阻R6连接，同时与所述单片机U1的RG2连接，电阻R6的另一端与电源+5V连接，所述的通讯芯片U3的DI口与电阻R7的一端连接，同时与所述单片机U1的RG1连接，电阻R7的另一端与电源+5V连接。

所述充电指令接收电路12包括指令接口J2，电阻R 9，电阻R10，电阻R11， PC817光耦隔离芯片U4，电容C1，所述指令接口J2一端接地，另一端接所述光耦隔离芯片U4的IN-口，电阻R9的一端接电源+5V，另一端接所述光耦隔离芯片U4的IN+口，所述光耦隔离芯片U4的C口与电阻R10的一端连接，电阻 R10的另一端与电阻R11、电容C1以及所述单片机U1的RA2连接，电阻R11 的另一端接电源+5V，电容的另一端接地，所述光耦隔离芯片U4的E口接地。

所述供电电路13包括电源接口J3，电容C2，电容C3，电容C4，电容C5， HT7550电源芯片U2，其中电容C2、电容C3、电容C4、电容C5的一端连接并接地，电容C2、电容C3的另一端与所述电源接口J3的一端连接，同时还与所述电源芯片U2的IN口连接，所述电源接口J3的另一端接地，电容C4，电容C5的另一端与所述电源芯片U2的OUT口连接，同时与单片机U1的VDD 口连接，所述电源芯片U2的GND口接地。

图4所示仅为本发明控制模块1的一种电路实现结构，本发明不仅仅公开上述的控制电路，其他能实现本发明控制过程的电路组成，也在本发明的保护范围内。

基于上述多锂电池组并联的充电控制装置的具体组成，本发明还公开了采用上述的多锂电池组并联的充电控制装置进行充电控制的充电控制方法，包括如下步骤：1)将若干锂电池组采用电池组充放电线束8依次并联后经降压模块 2连接于控制模块1的供电电路13、采用电池组通讯线束10依次并联连接于控制模块1的通讯收发电路11、及采用充电请求信号线束9依次并联连接于控制模块1的充电指令接收电路12；2)充电器6连接于并联连接的多锂电池组上任意一个充电输入接口；3)控制模块1中的微控制器14控制对与其连接的若干锂电池组中电压最低的锂电池组进行充电；4)当电压最低的锂电池组充电后的电压与电压第二低的锂电池组电压相等时，微控制器14控制同时对与其连接的电压最低及电压第二低的两组锂电池组并联充电；当电压最低和第二低的锂电池组充电后的电压与电压第三低的锂电池组电压相等时，微控制器14控制同时对与其连接的电压最低、第二低及第三低的三组锂电池组并联充电；5)循环步骤4)，直至微控制器14控制同时并联充电的若干锂电池组充电后的电压与电压最高的锂电池组电压相等时，微控制器14控制同时对与其连接的所有锂电池组进行并联充电；避免由于各锂电池组的电量不同导致高电压的锂电池组向低电压的锂电池组以接近短路的电流进行充电。当充电器与充电输入接口断开后，微控制器14向所有打开充电回路的锂电池组的电源管理系统发出关闭充电回路的命令，停止向各锂电池组充电。

本发明公开的多锂电池组并联的充电控制装置及充电控制方法，仅采用控制模块1与各锂电池组通讯连接，依次安全有序地为锂电池组中各锂电池组充电，避免由于各锂电池组的电量不同导致高电压的锂电池组向低电压的锂电池组以接近短路的电流进行充电，减少锂电池组的充电伤害，延长锂电池组的使用寿命，降低充电控制装置控制及充电控制方法的复杂性和开发成本，提升通讯和充电效率，提高用户的使用便利性。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。