一种支持不同种类可充放电装置任意并联的全循环控制系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种支持不同种类可充放电装置任意并联的全循环控制系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]随着电子技术的蓬勃发展，中型、大型电池组的用量越来越大。而在这些电池组的生产、测试与使用过程中，要用到许多充电和放电过程。
[0003]现有的充电设备或放电设备存在以下缺点:
1、电池组需要使用相同型号的电池模组进行并联使用，即并联的电池组要求每个电池电压相同，不能将完全不一样类型、电压等级的电池模组进行并联输入输出。因为在电池组中，单体之间的差异总是存在的，以容量为例，其差异性永不会趋于消失，而是逐步恶化的。电池组中流过同样电流，相对而言，容量大者总是处于小电流浅充浅放、趋于容量衰减缓慢、寿命延长，而容量小者总是处于大电流过充过放、趋于容量衰减加快、寿命缩短，两者之间性能参数差异越来越大，形成正反馈特性，小容量提前失效，组寿命缩短。
[0004]2、电池组的充放电步骤无法达到全循环的功能，使得电池组的使用麻烦。
[0005]3、电池组不能随意的并联增加容量，并联的时候需要考虑并联在一起的电池是否是同一种类，是否处于同一电压，不能实现任意时间，任意种类电池，任意电压电池直接并联。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种简单易行、便于操作、可靠性强的支持不同种类可充放电装置任意并联的全循环控制系统及其控制方法。
[0007]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:一种支持不同种类可充放电装置任意并联的全循环控制系统，包括2个或以上并联的充放电装置模组和一个主控制模块，所述的充放电装置模组通过正负接口与直流母线并联进行充电或者放电；所述的充放电装置模组包括充放电装置、充电控制模块、放电控制模块、电流/电压检测模块和模组控制模块，所述的充放电装置、充电控制模块、放电控制模块串联在回路上，所述的电流/电压检测模块用于检测回路的电流或者检测母线的电压；所述的模组控制模块的采样输入端与充放电装置连接，模组控制模块的第二采样输入端与电流/电压检测模块连接，模组控制模块的第一控制输出端与充电控制模块连接，模组控制模块的第二控制输出端与放电控制模块连接；所述的主控制模块与模组控制模块连接。
[0008]所述的充电控制模块包括第一单向导电装置和与第一单向导电装置并联的第一可控开关元件；所述的放电控制模块包括第二单向导电装置和与第二单向导电装置并联的第二可控开关元件；第一可控开关元件和第二可控开关元件分别与模组控制模块的第一控制输出端和第二控制输出端连接；所述的第一单向导电装置和第二单向导电装置串联在回路上并且导电方向相反。
[0009]所述的第一单向导电装置和第二单向导电装置为二极管；所述的第一可控开关元件和第二可控开关元件包括但不限于继电器或者三极管。
[0010]所述的充放电装置包括至少一个串联而成的电储能元件，所述的电储能元件包括但不限于物理电池或者化学电池；所述的物理电池包括但不限于超级电容器、飞轮电池；所述的化学电池包括但不限于铅酸蓄电池、锂离子电池、镍氢电池、钠硫电池。
[0011]所述的电流检测模块包括但不限于电流检测电阻RSC或者霍尔电流传感器。
[0012]—种支持不同种类可充放电装置任意并联的全循环控制系统还包括一个保护装置，所述的保护装置串联在回路上；保护装置包括主动保护装置和被动保护装置中的一种或两种的组合；所述的主动保护装置的控制输入端与模组控制模块连接，所述的被动保护装置的检测端与模组控制模块连接。
[0013]所述的主动保护装置为通过人工干预控制开闭的开关器件；主动保护装置包括但不限于继电器、三极管、IGBT、MOS管。
[0014]所述的被动保护装置为根据电流电压情况进行物理被动保护的保护装置；被动保护装置包括但不限于保险丝、断路器、温度开关。
[0015]—种支持不同种类可充放电装置任意并联的全循环控制系统还包括一个控制主机，所述的控制主机与主控制模块连接。
[0016]所述的控制主机与主控制模块通过包括但不限于I2C、CAN、RS-485、RS-232、USB、蓝牙或者wifi连接；所述的主控制模块与模组控制模块通过包括但不限于I2C、CAN、RS-485、RS-232、USB、蓝牙或者 wifi 连接。
[0017]—种支持不同种类可充放电装置任意并联的全循环控制系统还包括一个连接在母线上的母线电流传感器和母线电压传感器，所述的母线电流传感器和母线电压传感器与主控制模块连接。
[0018]—种支持不同种类可充放电装置任意并联的全循环控制系统还包括一个物理状态监测模块，所述的物理状态监测模块用于检测充放电装置的物理状态；物理状态监测模块的采样端与充放电装置连接，物理状态监测模块的输出端与模组控制模块或者主控制模块连接。
[0019]所述的物理状态监测模块包括温度传感器、化学传感器、冷却剂流量传感器、烟雾传感器和压力传感器；其中，化学传感器、烟雾传感器、压力传感器、冷却剂流量传感器的输出端与模组控制模块连接，温度传感器的输出端与主控制模块连接。
[0020]—种支持不同种类可充放电装置任意并联的全循环控制方法，包括以下步骤:
S1:新的一组充放电装置模组在接入并联电路之前，模组控制模块置充电控制模块和放电控制模块为关闭状态；
S2:模组控制模块判断所述并联电路为充电状态或者放电状态，并采集本充放电装置中的充放电装置的电压值以及母线电压值:
(I)若并联电路为充电状态，则判断充放电装置的电压值与母线电压值的大小与差值是否符合接入并联电路的条件:
(1-1)若符合接入并联电路的条件，则接入电路，置充电控制模块为开启状态，即将所述的新的一组充放电装置模组置为充电状态； (1-2)若不符合接入并联电路的条件，则直到模组控制模块检测到所述的并联电路为放电状态并且母线电压与充放电装置的电压值接近时，再接入电路，置放电控制模块为开启状态，即将所述的新的一组充放电装置模组置为放电状态；
(2)若并联电路为放电状态，则判断充放电装置的电压值与母线电压值的大小与差值是否符合接入并联电路的条件:
(2-1)若符合接入并联电路的条件，则接入电路，置放电控制模块为开启状态，即将所述的新的一组充放电装置模组置为放电状态；
(2-2)若不符合接入并联电路的条件，则直到模组控制模块检测到所述的并联电路为充电状态并且母线电压与充放电装置的电压值接近时，再接入电路，置充电控制模块为开启状态，即将所述的新的一组充放电装置模组置为充电状态。
[0021]所述的充电状态包括以下子步骤:
52101:在充电过程之前，所有的充电控制模块处于开启状态，所有的放电控制模块处于关闭状态，所有的充放电装置模组通过放电控制模块内部允许的充电方向的元器件都并联起来；
52102:开始充电，充电电流首先进入电压最低的充放电装置模组；模组控制模块对经过电流/电压检测模块的电流/电压进行采样，还对充放电装置的电压进行采样:
(1)当模组控制模块检测到有经过电流检测模块的放电电流或者电压检测模块的电压值与母线电压值相同，表明充电开始，当模组控制模块检测到充放电装置的电压达到过充电门限，表明充电结束；在充电开始与充电结束之间，将放电控制模块置为开启状态；直到所有的放电控制模块均处于开启状态，实现所有的充放电装置模组并联充电；
(2)当模组控制模块检测到充放电装置的电压达到过充电门限，模组控制模块将充电控制模块置于关闭状态；直到所有的充电控制模块处于关闭状态，表示所有的充放电装置模组均充电完成。
[0022]步骤S2102中，在充电开始的时候将放电控制模块置为开启状态，减少放电控制模块