并联电池的控制装置及控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电动车电池技术领域，尤其是涉及一种能够检测多个需并联使用的电 池模块的电流和电压差，保证电池模块安全的并联电池的控制装置及控制方法。
【背景技术】
[0002] 目前，电动车已经在人们的生活中普遍应用，随着时代的发展，锂电池在电动自行 车上的运用也越来越广泛，但由于每款电动车对行驶速度和行驶里程都有不一样的要求， 导致对锂电池的工作电流和所需容量各不相同，如果采用目前的单个锂电池组进行并联使 用来满足不同车型对容量的需求，则会出现安全问题等，如多个锂电池组并联使用时，其中 有部分电池组存在损坏的情况下，其他良好的电池组仍能够正常使用，但是会出现单个锂 电池组因承担的电流过大而损坏电池组或出现危险。同时，采用目前的单个锂电池组进行 并联时，如果并联的电池组间存在较大电压差，则在并联的时刻，高电压的电池组会给低电 压的电池组充电，又因电池组的内阻只有ΜΩ级别，因此瞬间会产生巨大的电流，也会损坏 电池或发生危险。因此，针对不同车型锂电池厂家需专门定制开发，且开发周期较长。
[0003] 中国专利授权公告号：CN102934318B，授权公告日2015年3月4日，公开了一种 在通过检测和比较多个并联连接的二次电池包的状态进行异常检测的电池并联连接电路 的控制系统中，用于检测电流或温度的状态检测电路设置在该二次电池包中，并且控制电 路对状态检测电路检测到的电流进行比较或者对状态检测电路检测到的温度进行比较，根 据由比较得到的其中任意一个的偏差与预定的判断值之间的偏差的大小进行电流限制。控 制电路还根据由状态检测电路检测到的电流来计算电流比，并且通过比较由状态检测电路 检测到的温度来计算温度偏差，并且根据计算出的电流比与计算出的温度偏差确定的该电 流比的判断值来进行电流限制。这能够防止过充电和过放电，并且还能够精确判断包括劣 化和内部短路的异常。该发明的不足之处是，不具有对电池模块的并联匹配、电流检测等功 能。
【发明内容】
[0004] 本发明的发明目的是为了克服现有技术中的单个电池模块损坏造成危险，不具有 并联电池模块的并联匹配、电流检测的不足，提供了一种能够检测多个需并联使用的电池 模块的电流和电压差，保证电池模块安全的并联电池的控制装置及控制方法。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0006] -种并联电池的控制装置，包括主电池模块，η个辅助电池模块，η多l，n+l个分别 与主电池模块和各个辅助电池模块电连接的采样电阻，n+1个分别与采样电阻电连接的分 继电器，总继电器，电源锁，用于供电的电源管理模块，MCU，AD米样模块，继电器驱动模块， 显示屏，报警器和温度传感器；主电池模块和每个辅助电池模块均包括电池组和与电池组 电连接的可变电阻器；所述温度传感器分别与各个电池组电连接；所述各个电池模块正极 分别与电源锁和总继电器的一端电连接，各个电池模块负极与采样电阻一端电连接；所述 电源锁的另一端与电源管理模块正极端电连接；所述每个采样电阻的另一端分别与AD采 样模块和分继电器电连接；所述每个分继电器的另一端分别与电源管理模块，继电器驱动 模块和负载电连接；所述总继电器的另一端分别与继电器驱动模块和负载电连接；所述电 源管理模块负极端与负载电连接；所述MCU分别与电源管理模块、AD采样模块、继电器驱动 模块、显示屏、报警器、可变电阻器和温度传感器电连接。
[0007] 主电池模块为电动车提供基本的电源供电；η个辅助电池模块为要进行并联使用 的电池模块；主电池模块和η个辅助电池模块均包括电池组和可变电阻器；温度传感器用 于检测每个电池组的温度；η+1个采样电阻为分别采集每个对应的电池模块电流使用；η+1 个分继电器为控制每个对应的电池模块的并联及输出；总继电器为控制整个电池组的开 关；电源锁为控制电源使用；AD采样模块为MCU采集每个电池模块的电流及电压信息，并将 信息发送给MCU处理；继电器驱动模块为增加 MCU驱动继电器的能力；显示屏显示相关电 池信息及电池的异常报警信息；MCU为中央处理单元，MCU分别与电源管理模块、AD采样模 块、继电器驱动模块、显示屏、报警器、可变电阻器和温度传感器电连接。MCU的功能包括： 处理温度传感器采集的各个电池组的温度数据，当温度上升时，电池组内阻增大，MCU控制 各个可变电阻器的阻值减小，使各个电池模块的输出电压的误差在±0.1 V之间；处理AD米 样模块采集的电压和电流数据，进行电池组能否并联的判定；控制分继电器和总继电器的 闭合和断开；控制显示屏进行电池信息显示和异常报警信息显示；控制报警器报警等。
[0008] 本发明能够使两个以上的电池模块自由并联使用，并检测多个需并联使用的电池 模块的电流和电压差，控制电池模块并联使用或控制电池模块停止工作并报警。
[0009] 因此，本发明具有能够使两个以上的电池模块自由并联使用，当其中有一个或多 个电池模块损坏时，则控制系统会停止整个并联后的电池模块并发生报警提示，并检测多 个需并联使用的电池模块的电流和电压差，超过允许范围时，则控制系统会提示报警，控制 电池模块不能形成并联，保证电池模块的安全的特点。
[0010] 作为优选，所述报警器包括发光二极管、扬声器、电阻Riu电阻R12和三极管Q，所 述MCU与电阻Rll -端电连接，电阻Rll另一端与三极管Q的基极电连接，三极管Q的发射 极接地，三极管Q的集电极分别与发光二极管的阴极和扬声器的负极电连接，发光二极管 的阳极与电阻R12 -端电连接，电阻R12另一端分别与扬声器正极和电源管理模块的正极 输出端电连接。
[0011] 报警器由MCU控制，经过三极管电路放大电流，通过发光二极管和扬声器报警。
[0012] 作为优选，所述总继电器为常开继电器，与主电池模块电连接的分继电器为常闭 继电器，与辅助电池模块电连接的分继电器为常开继电器。
[0013] 作为优选，所述AD采样模块通过AD采样通道分别与采样电阻和分继电器电连接。
[0014] 每个AD采样通道对应一个采样电阻，为AD采样模块收集电池模块的电流和电压 信息，并由AD采样模块将数据传送给MCU，以便进行下一步的处理工作。
[0015] 作为优选，显示屏为12864液晶屏。
[0016] 显示屏可显示并联后的电池模块的电池电压，剩余电量，可使用户更精确的了解 电池状态。同时，显示屏还可以显示"电池模块不匹配"等报警信息。
[0017] -种适用于并联电池的控制装置的控制方法，包括如下步骤：
[0018] (6-l)MCU中设置电压差阈值.U;温度传感器检测各个电池组的温度值，当温度上 升时，电池组内阻增大，MCU控制各个可变电阻器的阻值减小，使各个电池模块的输出电压 的误差在±0.1 V之间；
[0019] (6-2) AD采样模块采集主电池模块的电压U0;
[0020] (6-3) AD采样模块采集第i个辅助电源模块的电压U1,1彡i彡η ;
[0021] (6-4) MCU判定与控制：
[0022] (6-4-1)当
MCU判定第i辅助电池模块与主电池模块不匹配， MCU控制报警器报警，同时控制显示屏显示"电池模块不匹配"；
[0023] (6-4-2)当
MCU判定第i辅助电池模块与主电池模块相匹配， MCU控制相应的分继电器和总继电器闭合；
[0024] (6-5)当i < η时，使i的值增加 1，返回步骤（6-3)。
[0025] MCU中设置电压差阈值1;温度传感器检测各个电池组的温度值，当温度上升时， 电池组内阻增大，MCU控制各个可变电阻器的阻值减小，使各个电池模块的输出电压的误差 在±0.1 V之间；AD采样模块采集主电池模块和第i个辅助电源模块的电压，当电压差超过 电压差阈值Il时，MCU判定第i个辅助电池模块与主电池模块不匹配，MCU控制报警器报警， MCU控制显示屏显示"电池模块不匹配"；当电压差不超过电压差阈值霞时，MCU判定第i个 辅助电池模块与主电池模块相匹配，MCU控制第i个辅助电池模块的分继电器和总继电器， 以实现两个电池模块并联；当i < η时，使i的值增加1，返回步骤（6-3)，循环直至i = η 结束。
[0026] 作为优选，所述步骤（6-5)后，添加如下步骤：
[0027] (7-1) AD采样模块采集任意两个辅助电池模块的电压UjPUpl彡in，l < j <η， i < j ;
[0028] (7-2) MCU判定与控制：
[0029] (7-2-1)当
，MCU判定两个辅助电池模块不匹配，MCU控制报警器 报警，同时控制显示屏显示"辅助电池模块不匹配"；
[0030] (7-2-2)当
MCU判定两个辅助电池模块相匹配，