一种应用于多电池包并联系统中的协同控制电路及方法与流程

本发明属于电池包开关控制，特别涉及一种应用于多电池包并联系统中的协同控制电路及方法。

背景技术：

1、随着可再生能源和储能技术的发展，人们对电池包的要求越来越高，特别是对于高容量和高功率输出的要求，单电池包已经无法满足用户的需求。多电池包并联系统的出现正是为了实现更大的容量、更高的功率输出和更好的系统可靠性。

2、目前多电池包并联控制系统中的开关电路使用常规的按键重复操作方法，将电池包堆叠之后，通过多次按键操作来实现每个电池包的逐个并联或断开，这种方法不但需要用户重复操作，系统协调性还较低，电池包之间的不一致性可能导致系统不稳定或性能下降。

3、还有采用电池包主从包进行控制的方法，首先固定主控电池包，剩余的电池包均为从控电池包，通过主控单元下发开关指令控制各个电池包，使得系统能够自动进行电池包的并联和断开操作，但是这种方案只能由主机进行控制，如果主机发生故障，整体系统就不能正常工作，并且系统的灵活性较差。

4、还有采用软件定时控制的方法，通过预设的定时器功能，在指定的时间点自动控制电池的开关机操作，定时控制方法在实现电池的自动开关机操作方面具有一定的局限性，无法灵活应对实际需求的变化。

技术实现思路

1、为解决上述现有技术不足，本发明的目的在于提供一种应用于多电池包并联系统中的协同控制电路及方法，以解决现有技术所存在开关机的问题。

2、本发明第一方面提供了一种应用于多电池包并联系统中的协同控制电路，其特征在于：每个电池包均具备主控芯片、电源模块、开关按键电路以及开关联动电路；所述主控芯片分别连接电源模块、开关按键电路和开关联动电路，所述电源模块还连接开关按键电路和开关联动电路；所述开关按键电路与开关联动电路互相连接；每个所述电池包的开关联动电路均互相连接；

3、每个所述电池包的开关联动电路均包括第一联动电路单元和第二联动电路单元，所述第一联动电路单元用于接收本目标电池包的开关按键信号并向其他电池包传输开关按键信号，所述第二联动电路单元用于其他电池包接收来自目标电池包的开关按键信号，当为开机信号时，发送给电源模块对电源模块进行激活，当为关机信号时发送给控制芯片进行相应控制；

4、所述开关按键电路连接常电压，并包括瞬时开关按键；所述瞬时开关按键按下时常电压控制本目标电池包的电源模块，同时将开关按键信号发送给开关联动电路，松开时断开常电压对所述电源模块的控制；

5、所述电源模块通过接收本电池包的按键信号或者其他电池包通过所述开关联动电路传输的按键信号实现供电功能，当所述电源模块完成对控制芯片供电后，其控制信号由所述主控芯片提供。

6、优选的，每个所述电池包的第一联动电路单元的输出接口及第二联动电路单元的输入接口耦接为sdio接口，多电池包的sdio接口互相连接。

7、优选的，所述第一联动电路单元包括第一p沟道的mos管q1、第一隔离光耦u1、第一限流电阻r1、第二限流电阻r2和第一下拉电阻r3；所述第一mos管q1的源极与所述第一限流电阻r1的第一端短接并连接到供电电压vcc2，所述第一mos管q1的栅极与第一限流电阻r1的第二端短接并连接到第一隔离光耦u1的第一端，所述第一mos管q1的漏极作为开关联动电路的输入或者输出信号连接第一下拉电阻r3的第一端，所述第一下拉电阻r3的第二端与第一隔离光耦u1的第二端短接并连接到隔离rs485地，所述第一隔离光耦u1的第三端连接到第二限流电阻r2的第一端，所述第一隔离光耦u1的第四端接地，所述第二限流电阻r2的第二端与开关按键电路连接；

8、当目标电池包的按键按下时，按键信号经过第二限流电阻r2和第一隔离光耦u1后控制第一mos管q1导通，按键信号通过第一mos管q1的漏极输出给其他电池包。

9、优选的，所述第一隔离光耦u1在电路之间建立电气隔离；在第一隔离光耦u1的输入端，根据第一隔离光耦u1的输入电流参数i_in1、导通压降vu1以及此处的常电压vcc1选择第二限流电阻r2：r2＝(vcc1-vu1)/i_in1；在第一隔离光耦u1的输出端，根据第一隔离光耦u1的输出电流传输比rate得到输出电流参数i_out1＝i_in1*rate以及此处的供电电压vcc2选择第一限流电阻r1＝vcc2/i_out1。

10、优选的，所述第二联动电路单元包括第二p沟道的mos管q2、第二隔离光耦u2、第三限流电阻r4、第四限流电阻r5和第二下拉电阻r6；所述第二mos管q2的源极与所述第三限流电阻r4的第一端短接并连接到供电电压vcc1，所述第二mos管q2的栅极与第三限流电阻r4的第二端短接并连接到第二隔离光耦u2的第三端，所述第二mos管q2的漏极与第二下拉电阻r6的第一端短接，并连接到开关按键电路，所述第二下拉电阻r6的第二端短接与所述第二隔离光耦u2的第四端短接到地，所述第二隔离光耦u2的第一端接第四限流电阻r5的第一端，所述第二隔离光耦u2的第二端接隔离rs485地，所述第二下拉电阻r6的第二端与开关联动电路的输入或者输出信号连接；

11、当其他电池包接收到按键信号后，按键信号经过第四限流电阻r5和第二隔离光耦u2后控制第二mos管q2导通，按键信号就会通过第二mos管q2的漏极控制其他电池包电源模块以及传输给其他电池包主控芯片。

12、优选的，所述第二隔离光耦u2在电路之间建立电气隔离；在第二隔离光耦u2的输入端，根据第二隔离光耦u1的输入电流参数i_in2、导通压降vu2以及按键传输电压vcc选择第四限流电阻r5：r5＝(vcc-vu2)/i_in2；在第二隔离光耦u2的输出端，根据第二隔离光耦u2的输出电流传输比rate得到输出电流参数i_out2＝i_in2*rate以及此处的供电电压vcc1选择第三限流电阻r4：r4＝vcc1/i_out2。

13、优选的，所述开关按键电路还包括二极管，所述二极管的第一端连接于瞬时按键开关与第一联动电路单元的按键信号接收端之间；所述二极管的第二端连接电源模块。

14、本发明第二方面提供了一种应用于多电池包并联系统中的协同控制方法，包括以下过程：

15、每个电池包均具备主控芯片、电源模块、开关按键电路以及开关联动电路；所述主控芯片分别连接电源模块、开关按键电路和开关联动电路，所述电源模块还连接开关按键电路和开关联动电路；所述开关按键电路与开关联动电路互相连接；每个电池包的开关联动电路均互相连接；

16、开机时，按下目标电池包的开关按键，开关按键电路发出信号，激活本电池包的电源模块，为主控芯片和开关联动电路供电，并将开关按键电路的控制信号通过开关联动电路传输给其他电池包，在信号传输的同时目标电池包主控芯片完成上电初始化并控制电源模块工作；其他电池包通过开关联动电路获取开机信号后，激活电源模块，电源模块为主控芯片供电，主控芯片完成上电初始化并控制电源模块工作；

17、关机时，按下目标电池包的开关按键时，开关按键电路将按键信号传输给目标电池包的主控芯片和开关联动电路，一方面主控芯片接收到按键信号后先保存相关数据，并控制电源模块的断电，目标电池包实现关机；另一方面通过开关联动电路将信号传输给其他电池包，当其他电池包的开关联动电路获取信号后传输给其主控芯片，主控芯片接收到关机信号后先保存相关数据，随后通过控制电源模块断电，其他电池包也实现关机。

18、优选的，所述开关按键电路连接常电压，并包括瞬时开关按键；所述瞬时开关按键按下时常电压控制本目标电池包的电源模块，同时将开关按键信号发送给开关联动电路，松开时断开常电压对所述电源模块的控制。

19、优选的，每个所述电池包的开关联动电路均包括第一联动电路单元和第二联动电路单元，所述第一联动电路单元用于接收本目标电池包的开关按键信号并向其他电池包传输开关按键信号，所述第二联动电路单元用于其他电池包接收来自目标电池包的开关按键信号，当为开机信号时，发送给电源模块对电源模块进行激活，当为关机信号时发送给控制芯片进行相应控制；

20、所述第一联动电路单元包括第一p沟道的mos管q1、第一隔离光耦u1、第一限流电阻r1、第二限流电阻r2和第一下拉电阻r3；所述第一mos管q1的源极与所述第一限流电阻r1的第一端短接并连接到供电电压vcc2，所述第一mos管q1的栅极与第一限流电阻r1的第二端短接并连接到第一隔离光耦u1的第一端，所述第一mos管q1的漏极作为开关联动电路的输入或者输出信号连接第一下拉电阻r3的第一端，所述第一下拉电阻r3的第二端与第一隔离光耦u1的第二端短接并连接到隔离rs485地，所述第一隔离光耦u1的第三端连接到第二限流电阻r2的第一端，所述第一隔离光耦u1的第四端接地，所述第二限流电阻r2的第二端与开关按键电路连接；

21、当目标电池包的按键按下时，按键信号经过第二限流电阻r2和第一隔离光耦u1后控制第一mos管q1导通，按键信号通过第一mos管q1的漏极输出给其他电池包；

22、所述第二联动电路单元包括第二p沟道的mos管q2、第二隔离光耦u2、第三限流电阻r4、第四限流电阻r5和第二下拉电阻r6；所述第二mos管q2的源极与所述第三限流电阻r4的第一端短接并连接到供电电压vcc1，所述第二mos管q2的栅极与第三限流电阻r4的第二端短接并连接到第二隔离光耦u2的第三端，所述第二mos管q2的漏极与第二下拉电阻r6的第一端短接，并连接到开关按键电路，所述第二下拉电阻r6的第二端短接与所述第二隔离光耦u2的第四端短接到地，所述第二隔离光耦u2的第一端接第四限流电阻r5的第一端，所述第二隔离光耦u2的第二端接隔离rs485地，所述第二下拉电阻r6的第二端与开关联动电路的输入或者输出信号连接；

23、当其他电池包接收到按键信号后，按键信号经过第四限流电阻r5和第二隔离光耦u2后控制第二mos管q2导通，按键信号就会通过第二mos管q2的漏极控制其他电池包电源模块以及传输给其他电池包主控芯片。

24、与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

25、本发明的协同控制电路设计巧妙，简化了操作，通过开关联动电路的巧妙结合，多个电池包的启动可以集中控制，减少人工干预和重复操作，提高了操作的便捷性和效率，可以确保多个电池包在同一时间启动，以实现同步运行，这有助于维持电池包之间的均衡和协调，避免电池包之间的不一致性，提高系统的稳定性和可靠性。

26、本发明的开关联动电路存在于所有电池包中，按下任意电池包的按键，所有电池包均会执行相同动作，如果其中一个电池包发生故障则可以自动将此电池包剔除，并不会影响整体功能。

27、本发明中的协同控制电路及方法，通过设计的瞬时激活控制模式以及开关联动电路的巧妙结构设计和联动模式，提高了多电池包系统的灵活性、可靠性以及容错性。