CN102680885B - 一种智能识别充放电电路并联结构的电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能识别充放电电路并联结构的电路，其主要包括显示及输出单元、识别单元、多个充放电单元和多个输出单元四大块，充放电单元和输出单元中分别设有电阻，当不同数量的充放电单元和单个输出单元组合连接充电时，两部分的电阻串联起来产生不同的分压电压值，该电压值传输给识别单元，经分析处理得出并联结构，显示及输出单元进一步可以将并联的各充放电电路的工作参数进行累计，得到并显示其对应电池的工作参数。本发明还公开了智能识别充放电电路并联结构的电路的控制方法。与现有技术相比，本发明智能程度高，除组装并联电路需要手动操作之外，识别并联结构完全自动，消除了人工计算出错的可能性，提高了数据正确率和工作效率。

Description

一种智能识别充放电电路并联结构的电路及其控制方法

技术领域

本发明涉及电池充电装置，尤其涉及一种智能识别充放电电路并联结构的电路及其控制方法。

背景技术

在电池的生产及使用中，经常要对电池进行充放电的操作。为了提高充放电的速度，就要用较大的电流。如果单个充放电电路的电流不够时，就需要将多个充放电电路并联使用。如两个最大电流1A的充放电电路并联给一个电池进行充放电，就可以形成2A的充放电电流。在电池的生产和使用过程中，需要对电池的容量、能量等一系列指标进行测试和分析。故此需要对每个充放电电路的电压、电流进行采样，进而分析计算出电池的性能参数。如果充放电电路不存在并联关系，即单个充放电电路只对一个电池充电，分析计算该充放电电路中的电压、电流就可得到对应电池的容量、能量等技术指标。但如果多个充放电电路对一个电池进行充放电的话，充放电电路和电池的对应关系就不是简单的一对一，而是多对一了。这时计算电池的技术指标，就需要将其对应的所有充放电电路进行一系列累计。在现有技术中，累计方法有以下两种。

第一种方法是：分别测量出并联电路中每个充放电电路的电压、电流、容量、能量等技术指标，然后由人工对各指标进行累加；如将每个充放电电路的电流、容量、能量相加后作为对应电池的电流、容量、能量。这种方法的缺点是很明显的，操作员需要对每一项指标进行人工统计，工作量大且容易犯错。

第二种方法是：在充放电设备的操作界面上设定每个电池对应哪几个充放电电路，然后由设备自动将每个电池对应的充放电电路各项指标进行技术统计，输出该电池的技术指标。该办法相比前一办法，工作量简化很多，但由于还需要人工在操作界面上设定充放电电路和电池的对应关系，即指定充放电电路的并联关系，同样存在人为的犯错误的可能性。

发明内容

本发明是要解决现有技术中电池性能参数汇总计算中人工干预过多容易出错的问题，提出智能识别充放电电路并联结构的电路。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是设计一种智能识别充放电电路并联结构的电路，包括：直流电源输入端、第一检测电源端、识别单元、多个充放电单元、多个输出单元和显示及输出单元；所述识别单元具有多个用以输入分压信号的输入脚，经分析处理所述分压信号由信号输出脚输出表征充放电电路并联关系的信号；每个充放电单元包含：输入端连接直流电源输入端的充放电电路、连接充放电电路输出端的输电插头、串接在第一检测电源端与公共端之间的分压电阻，所述公共端连接识别单元的一个信号输入脚并反馈所述分压信号，公共端还连接所述输电插头；所述输出单元包含：至少一个受电插头、直流电源输出端、总分压电阻，所述受电插头一端与输电插头插接，另一端含有连接直流电源输出端的电源线和连接总分压电阻一端的联络线，总分压电阻通过所述受电插头、输电插头、公共端与所述分压电阻串联，总分压电阻的另一端接第二检测电源端；在受电插头大于二个的输出单元中，各受电插头的电源线并联，各受电插头的联络线并联；受电插头大于二个的输出单元可插接与受电插头数量相当的充放电单元；所述显示及输出单元连接所述识别单元，对表征充放电电路并联关系的信号进行显示和输出。

各充放电单元中的分压电阻的阻值相等；具有相同数量受电插头的输出单元中的总分压电阻阻值相等，且阻值的调节范围包括无穷大；具有不同数量受电插头的输出单元中的总分压电阻阻值可以相等或不同。

上述第二检测电源端可以是地。

上述识别单元可以是单片机、DSP处理器以及可编程序的控制器，或者逻辑电路中的一种。

上述识别单元和显示及输出单元可以为一体设备。

本发明还揭示了智能识别充放电电路并联结构的电路的控制方法，其包括以下步骤：第一步，根据待充电池的充电电流和单个充放电单元的电流的大小，确定一个充电组中需要并联的充放电单元的数量；制备输出单元，使其受电插头的数量与充放电单元的数量相配；第二步，构建充放电回路，将相邻的充放电单元的输电插头依次与输出单元的受电插头插接，使各充放电单元中的分压电阻并联后与输出单元中的总分压电阻串联，并联后的分压电阻与总分压电阻产生的分压信号传输给识别单元；第三步，识别单元采集所有分压信号，进而判断每个充放电单元的并联关系；第四步，识别单元将所述表征充放电电路并联关系的信号上报给显示及输出单元，显示及输出单元将存在并联关系的充放电单元的工作参数进行累计，汇总成为其对应电池的工作参数。

与现有技术相比，本发明智能程度高，除组装并联电路需要手动操作之外，识别并联结构完全自动，消除了人工计算出错的可能性，提高了数据正确率和工作效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作出详细的说明，其中：

图1为本发明较佳实施例的原理框图；

图2为本发明控制方法流程图。

具体实施方式

本发明包括显示及输出单元、识别单元、多个充放电单元和多个输出单元四大块，充放电单元和输出单元中分别设有电阻，当充放电单元和输出单元连接在一起向待充电池充电时，两部分的电阻串联起来产生分压作用，电阻连接点处(公共端)有个电压值(分压信号)，随着并联的充放电单元数量的不同，该电压值会有相应的变化，该电压值传输给识别单元，经分析处理得出并联结构，并通过显示及输出单元显示和输出。

本发明揭示的智能识别充放电电路并联结构的电路，其包括：直流电源输入端Vin+和Vin-、第一检测电源端Vc1、第二检测电源端Vc2、识别单元、多个充放电单元、多个输出单元和显示及输出单元；所述识别单元具有多个用以输入分压信号的输入脚，经分析处理所述分压信号由信号输出脚Judge输出表征充放电电路并联关系的信号；每个充放电单元包含：输入端连接直流电源输入端的充放电电路、连接充放电电路输出端的输电插头、串接在第一检测电源端与公共端之间的分压电阻(R1至R8)，所述公共端连接识别单元的一个信号输入脚并反馈所述分压信号Vp，公共端还连接所述输电插头；所述输出单元包含：至少一个受电插头、直流电源输出端、总分压电阻Rp，所述受电插头一端与输电插头插接，另一端含有连接直流电源输出端的电源线和连接总分压电阻一端的联络线，总分压电阻Rp通过所述受电插头、输电插头、公共端与所述分压电阻串联，总分压电阻Rp的另一端接地；在受电插头大于二个的输出单元中，各受电插头的电源线并联，各受电插头的联络线并联；受电插头大于二个的输出单元可插接与受电插头数量相当的充放电单元；显示及输出单元连接识别单元，对表征充放电电路并联关系的信号进行显示和输出。

使用时，根据待充电池容量的需要，选择需要并联的充放电单元，预先制备合适的输出单元，输出单元中的受电插头数量等于需要并联的充放电单元的数量。参看图1的示例，充放电单元有8个，第一个电池需要的充电电流较小，只需要一个充放电单元；第二和第三个电池需要的充电电流大些，需要二个充放电单元并联为其充电；第四个电池需要的充电电流最大，需要三个充放电单元并联为其充电。输电插头与受电插头插接好之后，各充放电单元中的分压电阻并联在一起之后与输出单元中的总分压电阻Rp串联，分压电阻与总分压电阻Rp之间的连接点(公共端com)向识别单元反馈分压信号Vp。如有n个充放电单元，各充放电单元反馈的分压信号分别记为Vp1至Vpn。在较佳实施例中，各充放电单元中的分压电阻的阻值相等，各输出单元中的总分压电阻的阻值相等。有n个分压电阻，

其中R1＝R2＝......＝Rn＝R， $\mathrm{Vp}=\mathrm{Vc}2+\frac{\mathrm{Rp}}{\mathrm{Rp}+R/n}\×(\mathrm{Vc}1-\mathrm{Vc}2)$

Vc1和Vc2是两个不同幅值的直流电源。在图1示出的较佳实施例中，第二检测电源端是地，其点位为“0”，Vc2＝0，

公式演变为：

$\mathrm{Vpi}=\frac{\mathrm{Rp}}{\mathrm{Rp}+R/n}\×\mathrm{Vc}$

注意这里和图1中Vc1简化为Vc，

因此，不同的数量的充放电电路并联，结果是其采样到的Vp电压值是不一样的。例如某充放电电路i采样到其

$\mathrm{Vpi}=\frac{\mathrm{Rp}}{\mathrm{Rp}+R/2}\×\mathrm{Vc}$

则说明该充放电电路与周边的某个充放电电路存在并联关系。同理如果：

$\mathrm{Vpj}=\frac{\mathrm{Rp}}{\mathrm{Rp}+R/3}\×\mathrm{Vc}$

则说明该充放电电路与周边的2个充放电电路，共3个充放电电路并联工作。

由此可知，各充放电电路存在几个并联的状态。如果用1，2，......，n表示每个充放电电路存在几个并联的状态，那么对于m个充放电电路，可以得到m个数字，分别代表各自存在几个并联的状态。图1示出了一种具有8个充放电电路的识别电路，共有Vp1至Vp8，8个分压信号，其中

$\mathrm{Vp}1=\frac{\mathrm{Rp}}{\mathrm{Rp}+R}\×\mathrm{Vc}$

$\mathrm{Vp}2=\mathrm{Vp}3=\mathrm{Vp}4=\mathrm{Vp}5=\frac{\mathrm{Rp}}{\mathrm{Rp}+R/2}\×\mathrm{Vc}$

$\mathrm{Vp}6=\mathrm{Vp}7=\mathrm{Vp}8=\frac{\mathrm{Rp}}{\mathrm{Rp}+R/3}\×\mathrm{Vc}$

即这十个充放电电路并联状态对应的数字是：1，2，2，2，2，3，3，3。由于输出单元中的受电插头只能依次插接相邻的充放电电路中的输电插头。则很容易得到结论，上述8个充放电电路的并联关系是：

第1个充放电电路不存在并联使用，其单独给一个电池充电；

第2和第3个充放电电路并联；

第4和第5个充放电电路并联；

第6至第8个充放电电路并联；

从而得到了具体的并联关系。

识别单元U1通过检测每个Vp值，得到了具体的并联关系后，就可以自动的将每个并联的充放电电路的各项指标进行累加，汇总输出对应电池的技术指标，从而达到前述的目的。

值得一提的是，具有相同数量受电插头的输出单元中的总分压电阻阻值相等，且阻值的调节范围包括无穷大；具有不同数量受电插头的输出单元中的总分压电阻阻值可以相等或不同。换而言之，相同数量充放电单元并联对应的输出单元中的总分压电阻阻值相等，不同数量充放电单元并联对应的输出单元中的总分压电阻阻值可以不同。也就是说，总分压电阻的阻值可以随着并联通道数量的改变而调整。阻值的调节范围包括无穷大，也即在某种并联数量的输出单元中的总分压电阻可以删除。

那么不同受电插头的输出单元在制备的时候，其Rp的阻值可以并不一样。目的是为了给每种并联情况得到的分压信号Vp足够的范围，避免由于参数精度的问题产生误判。

举例说明，如果在上述的示例中，所有输出单元的Rp值相同且均为R，那么：

$\mathrm{Vp}1=\frac{\mathrm{Rp}}{\mathrm{Rp}+R}\×\mathrm{Vc}=\frac{1}{2}\mathrm{Vc}$

$\mathrm{Vp}2=\mathrm{Vp}3=\mathrm{Vp}4=\mathrm{Vp}5=\frac{\mathrm{Rp}}{\mathrm{Rp}+R/2}\×\mathrm{Vc}=\frac{2}{3}\mathrm{Vc}$

也就是说单充放电单元输出和两充放电单元并联输出得到的Vp值之间的差距：

$\mathrm{Vp}2-\mathrm{Vp}1=\frac{1}{6}\mathrm{Vc}$

而如果将各输出单元的Rp值调整一下：让单充放电单元对应输出单元的Rp＝∞，也即删除该电阻；两充放电单元并联对应输出单元的Rp＝R。那么：

Vp1＝Vc

$\mathrm{Vp}2=\mathrm{Vp}3=\mathrm{Vp}4=\mathrm{Vp}5=\frac{R}{R+R/2}\×\mathrm{Vc}=\frac{2}{3}\mathrm{Vc}$

此时单充放电单元输出和两充放电单元并联输出得到的Vp值之间的差距：

$\mathrm{Vp}1-\mathrm{Vp}2=\frac{1}{3}\mathrm{Vc}$

差距为前一种设计的两倍。

因为任何的元器件都是有一定误差的，所以Vp值的差距越大，在实际使用过程中，越不容易产生误判，从而保证系统的可靠性和稳定性。

在不同的实施例中识别单元可以是单片机、DSP处理器、以及可编程序的控制器，或者逻辑电路中的一种。当识别单元是单片机、DSP处理器、以及可编程序的控制器时，识别单元分析Vp值，给出的表征充放电电路并联关系的信号是一串数字通讯信号，用以直接将各充放电单元的并联信息上报给显示及输出单元；当识别单元是逻辑电路时，经过逻辑运算后给出的表征充放电电路并联关系的信号可以是一组代表各充放电电路并联状态的开关量，如给每个充放电电路分配一定数量(该数量不小于最大可能的并联数)的开关量，某个充放电电路如果输出两个高电平，其余为低电平，则说明该充放电电路为两输出并联模式。显示及输出单元收到这个并联信息后，即可以对存在并联关系单元的工作参数进行累计，得到其对应电池的工作参数。

显示及输出单元可以是计算机、能显示或输出数据的控制器、LED数码管等一切可以显示或输出各电池工作参数的设备。在一些实施例中，识别单元和显示及输出单元为一体设备，如带有显示屏的控制器，其既可以对充放电单元进行并联关系的判断，也同时可以完成显示及输出功能。

本发明还揭示了智能识别充放电电路并联结构的电路的控制方法，参看图2示出的流程图，其包括以下步骤：

第一步，根据待充电池的充电电流和单个充放电单元的电流的大小，确定一个充电组中需要并联的充放电单元的数量；制备输出单元，使其受电插头的数量与充放电单元的数量相配。参看图1的示例，根据待充电池的充电电流和单个充放电单元的电流的大小，第一个电池需要一个充放电单元为其充电，第二和第三个电池需要二个充放电单元并联为其充电，第四个电池需要三个充放电单元并联为其充电。

第二步，构建充放电回路，将相邻的充放电单元的输电插头依次与输出单元的受电插头插接，使各充放电单元中的分压电阻并联后与输出单元中的总分压电阻串联，并联后的分压电阻与总分压电阻产生的分压信号传输给识别单元。参看图1的示例，输出单元1中的受电插头1与输电插头插接；输出单元2中的受电插头2、3与输电插头插接2、3插接；输出单元3中的受电插头4、5与输电插头插接4、5插接；输出单元4中的受电插头6、7、8与输电插头插接6、7、8插接。

第三步，识别单元采集所有分压信号(图1识别单元U1中通过VADC1至VADC8输入脚采集分压信号)，进而判断每个充放电单元的并联关系。

第四步，识别单元将判断的并联关系信号上报给显示及输出单元，显示及输出单元将存在并联关系的充放电单元的工作参数进行累计，汇总成为其对应电池的工作参数。

使用某些设备作为识别单元(如带液晶屏的控制器)，其还可以采集充放电单元中的电流电压值，结合每个充放电单元的并联关系，将每个充放电电路各工作参数进行累计汇总，给出电池的技术指标，从而包含显示及输出单元的功能。技术指标可包括电池的电流、容量、能量、电压等等。

以上实施例仅为举例说明，非起限制作用。任何未脱离本申请精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本申请的权利要求范围之中。

Claims (6)

1.一种智能识别充放电电路并联结构的电路，包括直流电源输入端，其特征在于，还包括：第一检测电源端、第二检测电源端、识别单元、多个充放电单元、多个输出单元和显示及输出单元；

所述识别单元具有多个用以输入分压信号的输入脚，经分析处理所述分压信号由信号输出脚输出表征充放电电路并联关系的信号；

每个充放电单元包含：输入端连接直流电源输入端的充放电电路、连接充放电电路输出端的输电插头、串接在第一检测电源端与公共端之间的分压电阻，所述公共端连接识别单元的一个信号输入脚并反馈所述分压信号，公共端还连接所述输电插头；

所述输出单元包含：至少一个受电插头、直流电源输出端、总分压电阻，所述受电插头一端与输电插头插接，另一端含有连接直流电源输出端的电源线和连接总分压电阻一端的联络线，总分压电阻通过所述受电插头、输电插头、公共端与所述分压电阻串联，总分压电阻的另一端接第二检测电源端；在受电插头大于二个的输出单元中，各受电插头的电源线并联，各受电插头的联络线并联；受电插头大于二个的输出单元可插接与受电插头数量相当的充放电单元；

所述显示及输出单元连接所述识别单元，对表征充放电电路并联关系的信号进行显示和输出。

2.如权利要求1所述的智能识别充放电电路并联结构的电路，其特征在于，各充放电单元中的分压电阻的阻值相等；具有相同数量受电插头的输出单元中的总分压电阻阻值相等，且阻值的调节范围包括无穷大;具有不同数量受电插头的输出单元中的总分压电阻阻值可以相等或不同。

3.如权利要求1所述的智能识别充放电电路并联结构的电路，其特征在于，所述第二检测电源端是地。

4.如权利要求1至3所述的任一项智能识别充放电电路并联结构的电路，其特征在于，所述识别单元可以是单片机、DSP处理器、或者逻辑电路中的一种。

5.如权利要求1所述的智能识别充放电电路并联结构的电路，其特征在于，所述识别单元和显示及输出单元为一体设备。

6.一种如权利要求1所述智能识别充放电电路并联结构的电路的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，根据待充电池的充电电流和单个充放电单元的电流的大小，确定一个充电组中需要并联的充放电单元的数量；制备输出单元，使其受电插头的数量与充放电单元的数量相配；

第二步，构建充放电回路，将相邻的充放电单元的输电插头依次与输出单元的受电插头插接，使各充放电单元中的分压电阻并联后与输出单元中的总分压电阻串联，并联后的分压电阻与总分压电阻产生的分压信号传输给识别单元；

第三步，识别单元采集所有分压信号，进而判断每个充放电单元的并联关系；

第四步，识别单元将所述表征充放电电路并联关系的信号上报给显示及输出单元，显示及输出单元将存在并联关系的充放电单元的工作参数进行累计，汇总成为其对应电池的工作参数。

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