一种智能型电池充放电控制系统及方法与流程

本发明属于充放电智能控制技术领域，具体来说，涉及一种智能型电池充放电控制系统及方法。

背景技术：

现有的充电装置、放电装置或者充放电装置已经能够满足基本的充电、放电需求，但大部分都是配置固定数量的电池，不能灵活加减电池组数量，提供的电量一定，且输出的电压、电流有限，或是在一个很窄的范围内变化，不能根据不同的充电电源自动与电池组进行匹配充电，也不能智能调整当前配置电池组的组合形式来满足不同用电负载的要求，当充电和放电过程同时进行时，只能提供一种简单的充放电状态，未能智能控制充放电比例和放电电池组的串并联组合，以最优化的方式来满足不同的充电电源和不同的用电负载同时高效地进行充放电。

因此，如何能够智能的优化调整电池组状态以适应更多不同的充电电源和用电负载，已成为现在急需解决的问题。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种智能型电池充放电控制系统，其特征在于，包括均与总控制模块连接的电池组状态监测及开关模块、充电模块、放电模块、报警器和触控显示屏，其中：所述充电模块和放电模块均与电池组状态监测及开关模块连接；

所述电池组状态监测及开关模块实时监测与其相连的电池组的状态信息，包括：电池组的数量、温度、电压、电流、电量、电池稳定度信息，并且控制各电池组与充电模块和放电模块之间的接通、断开；

所述充电模块向与其连通的电池组均衡充电；

所述放电模块控制与其连通的电池组均衡放电；

所述报警器在系统检测到故障或异常情况时报警；

所述触控显示屏集信息输入输出于一体，用于系统故障提示、异常情况提示、电池组实时监测信息显示、充电放电信息显示、系统接入用电负载参数信息输入；

所述总控制模块根据实时监测的所接电池组状态信息，判断各路电池组适合充电或放电，通过控制每路电池组与充电模块和放电模块的通断，智能分配所接电池组的充放电比例，根据系统输入的用电负载参数，按所需电压、电流，智能控制所接电池组的串并联方式。

所述电池组状态监测及开关模块设置多组接入口，每组有正、负极两个接口，控制所接各电池组的通断及其串并联方式。

所述充电模块根据所接电池组数量配置多个，以提高充电效率。

所述放电模块根据所接负载数量配置多个，以提高放电效率。

一种应用在上述系统中的控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S101，系统开启后，各部件通电并自检，自检通过后，整个系统初始化后开始运行，同时检测充电模块、放电模块以及电池组状态监测及开关模块是否分别接入了充电电源、用电负载以及电池组，自检未通过时，报警器响起，同时触控显示屏显示故障类型以及具体部位的故障部件，并提示排除故障的具体步骤，待故障排除后系统初始化并开始运行；

S102，当电池组状态监测及开关模块检测到接入电池组时，开始监测接入的电池组状态，同时把监测信息传输至总控制模块分析计算后，通过触控显示屏实时显示电池组的状态信息，包括：系统接入电池组的最大数量、当前已接入数量，每个电池组的实时电压、电流、电量、温度、电池稳定度，现有状态下系统能够提供的最大输出电压、电流、总电量、供电时间，按照最近接入用电负载计算所述供电时间；

S103，当放电模块检测到接入用电负载时，则给总控制模块发送接入用电负载信号，总控制模块接收信号后通过电池组状态监测及开关模块检测是否接入电池组，若未接入，则系统提示接入电池组，若已接入，则进入放电模式，放电模块检测用电负载所需电压、电流，如果检测不到需要用户手动输入系统中，系统总控制模块根据负载所需稳定电压、电流，以及电池组状态监测及开关模块监测的电池组状态信息，计算出当前满足用电负载正常使用的供电时间，用户通过触控显示屏输入确认供电的指令后系统开始放电，同时系统实时监测电池组状态和用电负载，计算并显示实时供电时间，并在供电时间剩余10分钟和5分钟的时候通过报警器提示用户剩余供电时间不足；

S104，当充电模块检测到接入充电电源时，则给总控制模块发送接入充电电源信号，总控制模块接收信号后通过电池组状态监测及开关模块检测是否接入电池组，若未接入，则系统提示接入电池组，若已接入，则进入充电模式，充电模块检测接入充电电源的电压、电流，系统总控制模块根据充电电源的电压、电流，以及电池组状态监测及开关模块监测的电池组状态信息，计算出当前状态下充满电池组所需的充电时间，用户通过触控显示屏输入确认充电的指令后系统开始充电，同时系统实时监测电池组状态和充电电源，计算并显示实时充电时间，并在充电完成后通过报警器提示用户；

S105，当电池组未接入系统，但充电电源和用电负载均接入系统，则系统进入自动匹配模式，总控制模块根据充电模块和放电模块所检测到的充电电源和用电负载的状态信息，包括充电电源当前的电压、电流与用电负载所需电压、电流，如果检测不到需要用户手动输入系统中，进行动态调整充电电源的输出电压、电流，以满足用电负载要求，若超出调整范围，则系统提示用户；

S106，当充电模块、放电模块以及电池组状态监测及开关模块检测到分别接入了充电电源、用电负载以及电池组，则进入充放电模式，同时进入充电模式与放电模式，总控制模块实时智能控制充电状态和放电状态的协同进行，保证充放电安全的前提下，通过控制电池组的充放电比例，使电池组保持最佳的充放电平衡，提供相对最短的充电时间、最长的供电时间以及稳定的充放电电压、电流；此时，若用电负载移出系统，则系统从充放电模式转换为充电模式；若充电电源移出系统，则系统从充放电模式转换为放电模式；

S107，若充电模块、放电模块以及电池组状态监测及开关模块均未检测到接入充电电源、用电负载以及电池组，各自发送无接入信号至总控制模块，此状态持续3分钟后系统进入休眠节能模式，系统各部分均以最小功率待机；

S108，若系统休眠节能模式中15分钟内系统检测到有接入任何设备，充电电源、用电负载以及电池组中任何一个或多个，则系统自动激活并返回正常工作模式，若15分钟后仍未有任何设备接入系统，则系统自动进入深度睡眠，直到有设备接入重新激活系统；

S109，若用户确认不使用本系统，则手动关闭系统，则下次启动需要按下物理开关键方启动系统。

所述提示用户剩余供电时间不足的报警时间阈值除了5分钟和10分钟外，用户自定义设置剩余供电时间的报警阈值。

所述进入休眠节能模式和深度睡眠模式的时间阈值除了3分钟和15分钟外，用户自定义设置进入休眠节能模式和深度睡眠模式的时间阈值。

所述充电模式由总控制模块实时智能控制，具体控制方法为：系统接入充电电源后，充电模块开始实时监测充电电源的电压、电流，并根据监测数据的动态变化实时调整保证输出电压电流的稳定性，同时总控制模块根据电池组状态监测及开关模块所监测的电池组状态信息，控制各电池组的充电顺序、充电时长、充电时的电压电流，保证充电稳定性的前提下，提高充电效率；当充电电源电压、电流的变化幅度超出充电模块的调整范围，电流、电压过大或过小时，充电模块发送信号至总控制模块，总控制模块收到信号后，发送控制信号切断充电电源与电池组的连接，以免损坏电池组。

所述放电模式由总控制模块实时智能控制，具体控制方法为：系统接入用电负载后，放电模块检测用电负载所需电压、电流，如果检测不到需要用户手动输入系统中，并开始实时监测用电负载的电压、电流，同时将监测数据实时传输至总控制模块，总控制模块接收到用电负载接入信号后，按照所需输出电压、电流，结合现有电池组的状态信息，调整现有电池组之间的组合形式，包括：单个电池组供电，多个电池组串联、并联及串并联组合以及放电顺序、放电时长，以满足供电需求，然后发送控制信号至电池组状态监测及开关模块接通电池组为用电负载供电，此时放电模块随着电池组状态监测及开关模块输出电流、电压的动态变化实时调整放电电压、电流，保证供电电压、电流的稳定性，当电池组状态监测及开关模块输出电流、电压的变化幅度超出放电模块的调整范围，供电电流、电压过大或过小时，放电模块发送信号至总控制模块，总控制模块收到信号后，发送控制信号切断用电负载与电池组的连接，以免损坏用电负载。

所述充放电模式由总控制模块实时智能控制，具体控制方法为：系统进入充放电模式后，总控制模块综合当前接收到的电池组状态信息，充电电源的电压、电流和用电负载所需电压、电流，计算出当前最佳的电池组的充放电比例，确定用于充电的电池组、确定用于放电的电池组，以及放电时电池组串联并联的组合形式，并随着电池组状态的变化而动态调整以上参数，同时发送控制信号给电池组状态监测及开关模块、充电模块和放电模块，进行动态智能控制，若当前电池组状态不满足用电负载的要求，则电池组不进行放电，并通过报警器和触控显示屏进行提示，直到电池组状态满足用电负载的要求后，再次提示，并在用户确认后进入放电过程。

与现有技术相比，本发明能够灵活加减电池组数量，在安全稳定的前提下，根据充电电源的不同自动与电池组进行匹配充电，还可以智能调整当前配置电池组的组合形式来满足不同用电负载的要求，当充电和放电过程同时进行时，可智能控制充放电比例和放电电池组的串并联组合，以优化调整电池组状态的方式来满足不同的充电电源和不同的用电负载同时高效地进行充放电，使系统中的电池组以自动匹配的方式，实现不同充电电源下的最短充电时间，不同用电负载下的最长供电时间、最稳定供电电压和电流。

附图说明

图1是本发明中的智能型电池充放电控制系统结构示意图；

图2是本发明中的智能型电池充放电控制系统控制方法流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

如图1所示，本发明提供了一种智能型电池充放电控制系统，包括均与总控制模块连接的电池组状态监测及开关模块、充电模块、放电模块、报警器和触控显示屏，其中充电模块和放电模块均与电池组状态监测及开关模块连接。

所述电池组状态监测及开关模块实时监测与其相连的电池组的状态信息，包括：电池组的数量、温度、电压、电流、电量、电池稳定度(即充电、放电时的电压、电流稳定性)信息，并且控制各电池组与充电模块和放电模块之间的接通与断开操作。

所述充电模块向与其连通的电池组均衡充电。

所述放电模块控制与其连通的电池组均衡放电。

所述报警器在系统检测到故障或异常情况时报警。

所述触控显示屏集信息输入输出于一体，用于系统故障提示、异常情况提示、电池组实时监测信息显示、充电放电信息(充放电的电压、电流)显示、系统接入用电负载参数(额定电压、额定电流)信息输入及其他系统设置。

所述总控制模块根据实时监测的所接电池组状态信息，判断各路电池组适合充电或放电，通过控制每路电池组与充电模块和放电模块的通断，智能分配所接电池组的充放电比例，根据系统输入的用电负载参数，按所需电压、电流，智能控制所接电池组的串并联方式。

所述电池组状态监测及开关模块设置多组接入口，每组有正、负极两个接口，控制所接各电池组的通断及其串并联方式。

所述充电模块根据所接电池组数量配置多个，以提高充电效率。

所述放电模块根据所接负载数量配置多个，以提高放电效率。

在本发明的另一个实施例当中，请求保护一种应用于上述智能型电池充放电控制系统的控制方法，该方法包括以下步骤：

S101，系统开启后，各部件通电并自检，如自检通过，整个系统初始化后开始运行，同时检测充电模块、放电模块以及电池组状态监测及开关模块是否分别接入了充电电源、用电负载以及电池组，如自检未通过，报警器响起，同时触控显示屏显示故障类型以及具体部位的故障部件，并提示排除故障的具体步骤，待故障排除后系统初始化并开始运行；

S102，若电池组状态监测及开关模块检测到接入电池组，则开始监测接入的电池组状态，同时把监测信息传输至总控制模块分析计算后，通过触控显示屏实时显示电池组的状态信息，包括系统可接入电池组的最大数量、当前已接入数量，每个电池组的实时电压、电流、电量、温度、电池稳定度，现有状态下系统能够提供的最大输出电压、电流、总电量、供电时间(按照最近接入用电负载计算此供电时间)；

S103，当放电模块检测到接入用电负载时，则给总控制模块发送“接入用电负载”的信号，总控制模块接收信号后通过电池组状态监测及开关模块检测是否接入电池组，若未接入，则系统提示接入电池组，若已接入，则进入放电模式，放电模块检测用电负载所需电压、电流(如果检测不到需要用户手动输入系统中)，系统总控制模块根据负载所需稳定电压、电流，以及电池组状态监测及开关模块监测的电池组状态信息，计算出当前可满足用电负载正常使用的供电时间，用户通过触控显示屏输入“确认供电”的指令后系统开始放电，同时系统实时监测电池组状态和用电负载，计算并显示实时供电时间，并在供电时间剩余10分钟和5分钟的时候通过报警器提示用户剩余供电时间不足；

S104，当充电模块检测到接入充电电源时，则给总控制模块发送“接入充电电源”的信号，总控制模块接收信号后通过电池组状态监测及开关模块检测是否接入电池组，若未接入，则系统提示接入电池组，若已接入，则进入充电模式，充电模块检测接入充电电源的电压、电流，系统总控制模块根据充电电源的电压、电流，以及电池组状态监测及开关模块监测的电池组状态信息，计算出当前状态下充满电池组所需的充电时间，用户通过触控显示屏输入“确认充电”的指令后系统开始充电，同时系统实时监测电池组状态和充电电源，计算并显示实时充电时间，并在充电完成后通过报警器提示用户；

S105，当电池组未接入系统，但充电电源和用电负载均接入系统，则系统进入自动匹配模式，即总控制模块根据充电模块和放电模块所检测到的充电电源和用电负载的状态信息，包括充电电源当前的电压、电流与用电负载所需电压、电流(如果检测不到需要用户手动输入系统中)，进行动态调整充电电源的输出电压、电流，以满足用电负载要求，若超出调整范围，则系统提示用户；

S106，当充电模块、放电模块以及电池组状态监测及开关模块检测到分别接入了充电电源、用电负载以及电池组，则进入充放电模式，即同时进入充电模式与放电模式，总控制模块实时智能控制充电状态和放电状态的协同进行，保证充放电安全的前提下，通过控制电池组的充放电比例，使电池组保持最佳的充放电平衡，提供相对最短的充电时间、最长的供电时间以及稳定的充放电电压、电流；此时，若用电负载移出系统，则系统从充放电模式转换为充电模式；若充电电源移出系统，则系统从充放电模式转换为放电模式；

S107，若充电模块、放电模块以及电池组状态监测及开关模块均未检测到接入充电电源、用电负载以及电池组，各自发送“无接入”信号至总控制模块，此状态持续3分钟后系统进入休眠节能模式，即系统各部分均以最小功率待机；

S108，若系统休眠节能模式中15分钟内系统检测到有接入任何设备(充电电源、用电负载以及电池组中任何一个或多个均可)，则系统自动激活并返回正常工作模式，若15分钟后仍未有任何设备接入系统，则系统自动进入深度睡眠，直到有设备接入重新激活系统；

S109，若用户确认不使用本系统，则手动关闭系统，则下次启动需要按下物理开关键方可启动系统。

进一步的，所述提示用户剩余供电时间不足的报警时间阈值除了5分钟和10分钟外，用户可自定义设置剩余供电时间的报警阈值。

进一步的，所述进入休眠节能模式和深度睡眠模式的时间阈值除了3分钟和15分钟外，用户可自定义设置进入休眠节能模式和深度睡眠模式的时间阈值。

进一步的，所述充电模式由总控制模块实时智能控制，具体控制方法为：系统接入充电电源后，充电模块开始实时监测充电电源的电压、电流，并根据监测数据的动态变化实时调整保证输出电压电流的稳定性，同时总控制模块根据电池组状态监测及开关模块所监测的电池组状态信息，控制各电池组的充电顺序、充电时长、充电时的电压电流，保证充电稳定性的前提下，提高充电效率；当充电电源电压、电流的变化幅度超出充电模块的调整范围(电流、电压过大或过小)时，充电模块发送信号至总控制模块，总控制模块收到信号后，发送控制信号切断充电电源与电池组的连接，以免损坏电池组。

进一步的，所述放电模式由总控制模块实时智能控制，具体控制方法为：系统接入用电负载后，放电模块检测用电负载所需电压、电流(如果检测不到需要用户手动输入系统中)，并开始实时监测用电负载的电压、电流，同时将监测数据实时传输至总控制模块，总控制模块接收到“用电负载接入”的信号后，按照所需输出电压、电流，结合现有电池组的状态信息，调整现有电池组之间的组合形式(包括：单个电池组供电，多个电池组串联、并联及串并联组合)以及放电顺序、放电时长，以满足供电需求，然后发送控制信号至电池组状态监测及开关模块接通电池组为用电负载供电，此时放电模块随着电池组状态监测及开关模块输出电流、电压的动态变化实时调整放电电压、电流，保证供电电压、电流的稳定性，当电池组状态监测及开关模块输出电流、电压的变化幅度超出放电模块的调整范围(供电电流、电压过大或过小)时，放电模块发送信号至总控制模块，总控制模块收到信号后，发送控制信号切断用电负载与电池组的连接，以免损坏用电负载。

进一步的，所述充放电模式由总控制模块实时智能控制，具体控制方法为：系统进入充放电模式后，总控制模块综合当前接收到的电池组状态信息，充电电源的电压、电流和用电负载所需电压、电流，计算出当前最佳的电池组的充放电比例(即哪些电池组用于充电、哪些电池组用于放电)，以及放电时电池组串联并联的组合形式，并随着电池组状态的变化而动态调整以上参数，同时发送控制信号给电池组状态监测及开关模块、充电模块和放电模块，进行动态智能控制，若当前电池组状态不满足用电负载的要求，则电池组不进行放电，并通过报警器和触控显示屏进行提示，直到电池组状态满足用电负载的要求后，再次提示，并在用户确认后进入放电过程。

与现有技术相比，本发明能够灵活加减电池组数量，在安全稳定的前提下，根据充电电源的不同自动与电池组进行匹配充电，还可以智能调整当前配置电池组的组合形式来满足不同用电负载的要求，当充电和放电过程同时进行时，可智能控制充放电比例和放电电池组的串并联组合，以优化调整电池组状态的方式来满足不同的充电电源和不同的用电负载同时高效地进行充放电，使系统中的电池组以自动匹配的方式，实现不同充电电源下的最短充电时间，不同用电负载下的最长供电时间、最稳定供电电压和电流。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。