CN112952926A - 一种多电池切换控制电路、装置、系统及控制方法 - Google Patents

一种多电池切换控制电路、装置、系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供的一种多电池切换控制电路、装置、系统及控制方法，通过设计切换控制电路，该切换控制电路中包括：依次并联的一级电路、二级电路和三级电路；一级电路包括第一开关器件和第二开关器件；二级电路包括电感和第四开关器件；三级电路包第三开关器件和电池单元。通过切换控制电路中各个开关器件的配合实现了不同情况下电池单元的充电和放电；同时将切换控制电路与第一电池单元并联，通过调整切换控制电路中的电池单元，使得电池单元和第一电池单元的配合更佳的稳定和可靠，改善了通信设备的用电需求和用电安全性，同时采用并联的方式降低了改装的成本。

Description

一种多电池切换控制电路、装置、系统及控制方法
技术领域
本发明实施例涉及但不限于通信设备供电技术领域，具体而言，涉及但不限于一种多电池切换控制电路、装置、系统及控制方法。
背景技术
近些年来通讯电源领域的锂电池发展迅速，旧的通讯电源多为铅酸电池，运营商为了节省成本，利旧铅酸电池，进而希望利用锂电循环寿命长的特性，实现铅酸和锂电直接并联混用，逐步替换铅酸电池。由于受限于运营商的原先机柜的体积，运营商不希望额外增加电池切换单元设备。
锂电池和铅酸电池的充放电特性不一致及循环寿命不一致，针对锂电池和铅酸电池不一致特性，锂电池和铅酸电池混用时往往会存在多种运行情况。
早期为了满足铅酸电池和锂电并联混用，通讯电源主要采用混合电池切换单元或者铅酸和锂电同充同放。
图1中混合电池切换单元框图，混合电池切换单元主要通过闭合/断开S1、S2实现锂电和铅酸在回路中切投状态。
其存在几个典型的缺点：
(1)充电时，S2优先闭合可以实现锂电优先充电。S1/S2同时闭合可以实现锂电/铅酸同时充电。S1/S2闭合进入母排时，系统控制铅酸电池的充电电流，锂电充电只能跟随母排电压，无法智能选择充电电流，无法实现根据站点容量锂电/铅酸按照比例充电。
(2)放电时，S2闭合/S1断开在系统中，锂电可以实现优先放电。S2断开/S1闭合，铅酸可以实现优先放电。但是由于放电末期锂电/铅酸电压不一致，充放电曲线也不一致，无法实现同时放电。
S1和S2断开和闭合时，如果电压不一致，闭合时铅酸和锂电会相互冲击。如果S1和S2按照顺序切换，会存在断站。
图2中另外一部分专利以铅酸和锂电池直接并联充放电，锂电充放电系数、充放电方式、循环寿命等与铅酸皆不一致，直接并联只是一个供电，而不是锂电/铅酸直接并联使用。锂电和铅酸之间存在环流，对铅酸/锂电寿命皆存在损坏。
因此，提出一种多电池切换控制电路、装置、系统及控制方法，对于控制新加入电池的输入和输出特性，以满足通信设备的用电需求，改善通信设备的供电稳定性和可靠性，并且降低改装成本具有十分积极的意义。
发明内容
本发明实施例提供的一种多电池切换控制电路、装置、系统及控制方法，主要解决的技术问题是目前的通信设备为了满足日益增加的用电需求，新增加的电池组和旧的电池组存在性能差异，导致电源的输入特性和输出特性的稳定性和可靠性显著降低。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种切换控制电路，包括：依次并联的一级电路、二级电路和三级电路；
所述一级电路包括与母排正极连接的第一开关器件，以及与母排负极连接的第二开关器件，所述第一开关器件和第二开关器件依次连接，且均为正置，所述正置为当所述母排正极电位高于所述母排负极电位时起到开关功能的设置方式；
所述二级电路包括从所述第一开关器件和第二开关器件之间引出的电感，以及与所述母排负极连接的第四开关器件，所述电感与所述第四开关器件依次连接，所述第四开关器件为正置；
所述三级电路包括从所述电感和第四开关器件之间引出的第三开关器件，以及与所述母排负极同极连接的电池单元，所述第三开关器件与所述电池单元依次连接，且为反置。
本发明实施例还提供一种切换控制电路集成装置，包括至少一个切换控制电路；
当所述切换控制电路的数目大于等于2时，切换控制电路互相之间进行并联连接。
本发明实施例还提供一种多电池切换控制电路，包括：第一电池单元和包含至少一个电池单元的切换控制电路集成装置；
所述第一电池单元与所述切换控制电路集成装置并联连接，再以同极连接的方式与母排的正极和负极连接。
本发明实施例还提供一种多电池切换控制系统，包括：通信电源、多电池切换控制电路和负载；
母排通过所述通信电源进入到所述多电池切换控制系统中，所述通信电源用于控制母排的输入电流和电压，控制所述多电池切换控制电路的充电和放电，以及监控所述多电池切换控制系统；
所述多电池切换控制电路用于存储电能，以及给所述负载提供电能。
本发明实施例还提供一种多电池切换控制方法，包括：
当通信电源交流来电，母排有直流电压输出时，通信电源控制给负载供电以及向多电池切换控制电路进行充电；
当通信电源交流停电，母排有电压跌落时，通信电源控制所述多电池切换控制电路向所述负载供电。
根据本发明实施例提供的一种多电池切换控制电路、装置、系统及控制方法，通过设计切换控制电路，该切换控制电路中包括：依次并联的一级电路、二级电路和三级电路；一级电路包括与母排正极连接的第一开关器件，以及与母排负极连接的第二开关器件，第一开关器件和第二开关器件依次连接，且均为正置，正置为当母排正极电位高于母排负极电位时起到开关功能的设置方式；二级电路包括从第一开关器件和第二开关器件之间引出的电感，以及与母排负极连接的第四开关器件，电感与第四开关器件依次连接，第四开关器件为正置；三级电路包括从电感和第四开关器件之间引出的第三开关器件，以及与母排负极同极连接的电池单元，第三开关器件与电池单元依次连接，且为反置。通过切换控制电路中各个开关器件的配合实现了不同情况下电池单元的充电和放电；同时将切换控制电路与第一电池单元并联，通过调整切换控制电路中的电池单元，使得电池单元和第一电池单元的配合更佳的稳定和可靠，改善了通信设备的用电需求和用电安全性，同时采用直接并联的方式降低了改装的成本。
本发明其他特征和相应的有益效果在说明书的后面部分进行阐述说明，且应当理解，至少部分有益效果从本发明说明书中的记载变的显而易见。
附图说明
图1为现有的混合电池切换单元结构示意图；
图2为现有的铅酸与锂电直接并联的结构示意图；
图3为本发明实施例一的一种切换控制电路的结构示意图；
图4为本发明实施例一提供的一种降压(BUCK)充电电路的等效电路图；
图5为本发明实施例一提供的一种升压(BOOST)充电电路的等效电路图；
图6为本发明实施例例一提供的一种降压(BUCK)供电电路的等效电路图；
图7为本发明实施例例一提供的一种升压(BOOST)供电电路的等效电路图；
图8为本发明实施例一提供的一种切换控制电路的扩展结构示意图；
图9为本发明实施例二提供的一种切换控制电路集成装置的结构示意图；
图10为本发明实施例三提供的一种多电池切换控制电路的结构示意图；
图11为本发明实施例三提供的一种多电池切换控制电路在不同的母排极性的情况下的结构示意图；
图12为本发明实施例四提供的一种多电池切换控制系统在外部母排供电时的示意图；
图13为本发明实施例四提供的一种多电池切换控制系统在电池供电时的示意图；
图14为本发明实施例五提供的一种多电池切换控制方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面通过具体实施方式结合附图对本发明实施例作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
目前的通信设备随着用电需求的上升，原有蓄电池已经无法满足用电设备对于电能的需求，为了满足通信设备对于电能的需求就需要对目前蓄电池进行改造，例如更换容量更大的蓄电池，但是这种方式成本高，安装流程复杂；另外一种方式是在现有的蓄电池中并联上其他的电池，通过并联的电池来满足通信设备的用电缺口，但是由于原有电池和新增加的电池的充放电特性不一致及循环寿命不一致，针对两种电池的充放电特性不一致的情况，目前混用会出现以下几种情形，包括：
(1)混用充电时，充电包括新增加电池优先充电、新增加电池和原有电池同时充电、根据站点容量新增加电池和原有电池按照比例充电三种方式。
(2)混用放电时，放电包括新增加电池优先放电、原有电池优先放电、利用电池特性新增加电池和原有电池按照比例放电、放电末期新增加电池和原有电池同时放电四种状态。
(3)5G应用场景时，还需要要求升压进行供电。
实施例一：
为了满足通信设备增加的供电需求，本实施例提供了一种切换控制电路，该切换控制电路包括：依次并联的一级电路、二级电路和三级电路；一级电路包括与母排正极连接的第一开关器件，以及与母排负极连接的第二开关器件，第一开关器件和第二开关器件依次连接，且均为正置，正置为当母排正极电位高于母排负极电位时起到开关功能的设置方式；二级电路包括从第一开关器件和第二开关器件之间引出的电感，以及与母排负极连接的第四开关器件，电感与第四开关器件依次连接，第四开关器件为正置；三级电路包括从电感和第四开关器件之间引出的第三开关器件，以及与母排负极同极连接的电池单元，第三开关器件与电池单元依次连接，且为反置。
请参见图3，图3为本实施提供的一种切换控制电路，在该切换控制电路中，Vout+即为母排正极的一端，Vout-即为母排负极的一端，VT1为第一开关器件，VT2为第二开关器件，VT1从母排正极接入再与VT2连接，VT2从母排负极接出，VT1和VT2构成了一级电路；L为电感，VT4为第四开关器件，L从一级电路的VT1和VT2之间引出，再与VT4连接，VT4从母排负极接出，L和VT4构成了二级电路；VT3为第三开关器件，最右侧及为电池单元，在本实施例中电池单元包括但不限锂电池，VT3从二级电路的L和VT4之间引出，再与锂电池的正极连接，锂电池的负极从母排负极接出。如图3所示，在本实施例中，VT1、VT2、VT4均为正置，而VT3为反置，其中正置及表示当母排正极电位高于母排负极电位时起到开关功能的设置方式。
在本实施例中，当所述电池单元充电时；若母排的电压大于电池单元的电压时，第三开关器件导通，第四开关器件不导通，第一开关器件、第二开关器件和电感构成降压(BUCK)充电电路，降压向电池单元进行充电；若母排的电压小于电池单元的电压时，第一开关器件导通，第二开关器件不导通，第三开关器件、第四开关器件和电感构成升压(BOOST)充电电路，升压向电池单元进行充电。
当需要对切换控制电路中的电池单元进行充电时存在两种情况，(一)、母排电压Vout＞锂电池电压VLi；(二)、母排电压Vout＜锂电池电压VLi。
当处于情况(一)时，VT3导通，VT4不导通，VT1、VT2和L构成降压(BUCK)充电电路，此时对输入的电压进行降压对锂电池进行充电，等效电路图可参见图4。
当处于情况(二)时，VT1导通，VT2不导通，L、VT3和VT4构成升压(BOOST)充电电路，此时对输入的电压进行升压对锂电池进行充电，等效电路图可参见图5。
在本实施例中，当电池单元供电时；若电池单元的电压大于与切换控制电路并联的第一电池的电压时，第一开关器件导通，第二开关器件不导通，第三开关器件、第四开关器件和电感构成降压(BUCK)供电电路，降压向负载进行供电；若电池单元的电压小于与切换控制电路并联的第一电池的电压时，第三开关器件导通，第四开关器件不导通，第一开关器件、第二开关器件和电感构成升压(BOOST)供电电路，升压向负载进行供电。
当切换控制电路中的电池单元提供供电时也存在两种情况，(一)、锂电池电压VLi＞外部电池单元电压V；(二)、锂电池电压VLi＜外部电池单元电压V。
当处于情况(一)时，VT1导通，VT2不导通，L、VT3和VT4构成降压(BUCK)供电电路，此时将锂电池的电压进行降压后为负载提供供电，等效电路图可参见图6。
当处于情况(二)时，VT3导通，VT4不导通，VT1、VT2和L构成升压(BOOST)供电电路，此时将锂电池的电压进行升压后为负载提供供电，等效电路图可参见图7。
在一些实施例中，一级电路的第一开关器件包括至少一个；当第一开关器件的数目大于等于2，则所有的第一开关器件均为正置且并联连接。电路图可参见图8。
在一些实施例中，二级电路的电感包括至少一个；当电感的数目为2时，两个电感串联连接；当电感的数目大于2时，其余电感从串联的两个电感中任选一个进行并联连接。电路图可参见图8。在本发明实施例中，电感用于进行电路组合，以实现升压(BOOST)和降压(BUCK)，同时电感还包括了整流和滤波的作用，可以保护电池单元。
在一些实施例中，为了提高切换控制电路的扩展性和可维护性，在切换控制电路的不同节点上设置扩展接口，以方便外部设备的接入，同时也方便了切换控制电路的更换，以及切换控制电路内部组件的更换。本实施例给出了一部分的扩展接口的设置示例，包括：在切换控制电路中，母排正极接入一级电路时还包括与第一扩展接口连接；和/或，切换控制电路接入母排负极时还包括与第二扩展接口连接；和/或，三级电路中接入电池单元的至少一端还包括第三扩展接口和/或第四扩展接口。电路图可参见图8。图8中在母线(Vout)的正极和负极设置有扩展接口A和B，分别对应于第一扩展接口和第二扩展接口，在锂电池的两端分别设置有扩展接口C和D，分别对于第三扩展接口和第四扩展接口。需要说明的是，在本实施例中，扩展接口的设置位置和设置数量考并不限定，可以在切换控制电路中的任何位置设置，设置数目可以是一个或者多个，当然不设置也可以而设置的扩展接口的接口类型也不做具体限制，接口的类型可以根据接口功能，以及所述需连接的扩展模块的功能做对应的更改。
在一些实施例中，由于扩展接口的切换控制电路中扩展接口的设置位置和设置数目，以及接口功能和几口类型均可以更具情况进行改变，为了便于理解和说明，这里提出几种可供参考的扩展接口可连接的具体器件，器件包括但不限于熔丝、继电器、MOS管、开关和额外功能电路中的任意一种。
在一些实施例中，第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件和第四开关器件包括：半导体场效应(MOS)晶体管和绝缘栅双极型(IGBT)晶体管中的任意一种。
本实施例提供了一种切换控制电路，该切换控制电路包括：依次并联的一级电路、二级电路和三级电路；一级电路包括与母排正极连接的第一开关器件，以及与母排负极连接的第二开关器件，第一开关器件和第二开关器件依次连接，且均为正置，正置为当母排正极电位高于母排负极电位时起到开关功能的设置方式；二级电路包括从第一开关器件和第二开关器件之间引出的电感，以及与母排负极连接的第四开关器件，电感与第四开关器件依次连接，第四开关器件为正置；三级电路包括从电感和第四开关器件之间引出的第三开关器件，以及与母排负极同极连接的电池单元，第三开关器件与电池单元依次连接，且为反置。本实施例通过设置一级电路、二级电路和三级电路，通过这三级电路的组合，分别构成了降压充电电路和升压充电电路，以及降压供电电路和升压供电电路，实现了电池单元的降压和升压的控制，从而在使用切换控制电路与外部电池并联构成电池组时，使得电池组之间的匹配和电池组的控制变得更佳的稳定和精准，提高了电池组的安全性和稳定性的同时，还提高了电池组的使用寿命。
实施例二：
本实施例提供了一种切换控制电路集成装置，该切换控制电路集成装置包括至少一个切换控制电路；当切换控制电路的数目大于等于2时，切换控制电路互相之间进行并联连接。
可参见图9，图9为本实施例提供的一种切换控制电路集成装置，在切换控制电路集成装置中，包含了若干个切换控制电路W1、W2……Wn，该切换控制电路W包括但不限于实施例以所提供的切换控制电路，从图9中可以看到，切换控制电路集成装置的切换控制电路W之间采用并联连接。
本实施例提供了一种切换控制电路集成装置，该切换控制电路集成装置有至少一个切换控制电路并联组成，通过并联切换控制电路组成切换控制电路集成装置，让切换控制电路进行扩展，实现了更佳灵活的组合关系，多个切换控制电路并联还能提高切换控制电路集成装置的输入和输出电流，从而使得切换控制电路集成装置可以在大电流的工作环境下，提高了切换控制电路集成装置适用范围，以及降低了使用成本。
实施例三：
本实施例提供了一种多电池切换控制电路，该多电池切换控制电路包括：第一电池单元和包含至少一个电池单元的切换控制电路集成装置；第一电池单元与切换控制电路集成装置并联连接，再以同极连接的方式与母排的正极和负极连接。
可参见图10，图10为本实施例提供的一种多电池切换控制电路的结构示意图，在图10中多电池切换控制电路包括第一电池单元100和切换控制电路集成装置200。
当本实施例应用当目前的通信设备中时，第一电池单元100通常指的是通信设备中原有的电池单元，包括但不限于铅酸电池，该电池在比较老旧的通信设备中被大量的使用，但是目前随着5G技术开始展开，导致目前所装备的铅酸电池无法满足设备的用电需求，此时在原有的铅酸电池中并联一个性能更加好的电池组作为原有铅酸电池的补充，就满足通信设备对于电能的需求。
在本实施例中，切换控制电路集成装置200包括但不限于实施例二所提出的一种切换控制电路集成装置，实施例二的一种切换控制电路集成装置由实施例以的切换控制电路组成，因此在切换控制电路集成装置200内至少包括了一个电池单元，该电池单元与第一电池单元100为并联关系，同时由于切换控制电路集成装置200可以并联多个切换控制电路，从而实现输入和输出电流大小的调整，在运用到目前的通信设备中时，还可以逐步的替换掉目前比较老旧的铅酸电池，还给以后的设备功能扩展提供了更佳便利的空间。
需要说明的是，在本实施例中第一电池单元的极性以及切换控制电路集成装置的极性与母排的极性相同，也就是第一电池单元的正极连接母排的正极，切换控制电路集成装置的正极连接母排的正极；第一电池单元的负极连接母排的负极，切换控制电路集成装置的负极连接母排的负极。同时，还需要说明的是，虽然在本实施例中第一电池单元的极性以及切换控制电路集成装置的极性与母排的极性相同，但是切换控制电路集成装置中的电池单元的设置位置却存在两种情况，第一种情况是，当左侧为母排正极，右侧为母排负极时，正极电流会首先通过电池单元再通过切换控制电路的其他部分；第二种情况是，当右侧为母排正极，左侧为母排负极时，正极电流会首先通过切换控制电路的其他部分再通过电池单元。可参见图11，图11为本实施例提供的一种多电池切换控制电路在不同的母排极性的情况下的结构示意图，图11中A对应于第一种情况，图11中B对应于第二种情况。
在另外一些实施例中，对于多电池切换控制电路中的第一电池单元，以及切换控制电路集成装置中的电池单元的类型不做限制，可以采用相同类型的电池单元，也可以采用不同类型的电池单元。
本实施例提供了一种多电池切换控制电路，该多电池切换控制电路由第一电池单元和切换控制电路集成装置并联组成，在本实施例中，第一电池单元通常是设备中原来已经装配的电池，通过在原有电池的基础上通过并联接入一个切换控制电路集成装置实现了电池组的扩展，以实现输出更大电池电流的目的。同时由于切换控制电路集成装置由至少一个切换控制电路并联组成，因此切换控制电路集成装置可以对输入和输出电流以及电压的控制，使得并联接入的切换控制电路集成装置与原有的第一电池单元更佳好的进行配合，使得由多电池切换控制电路组成的电池组的稳定性和可靠性显著提高。
实施例四：
本实施例提供了一种多电池切换控制系统，该多电池切换控制系统包括：通信电源、多电池切换控制电路和负载；母排通过通信电源进入到多电池切换控制系统中，通信电源用于控制母排的输出电流和电压，控制多电池切换控制电路的充电和放电，以及监控多电池切换控制系统；多电池切换控制电路用于存储电能，以及给负载提供电能。
可参见图12和图13，在实际应用中，本实施例的多电池切换控制系统包括了两运行情况，其中图12为本实施例提供的一种多电池切换控制系统在外部母排供电时的示意图，而图13为本实施例提供的一种多电池切换控制系统在电池供电时的示意图。在图12和图13中，包括第一电池单元100、切换控制电路集成装置200、通信电源300和负载400，其中，箭头符号代表了电流的流动方向，第一电池单元100、切换控制电路集成装置200组成了多电池切换控制电路，切换控制电路集成装置200和通信电源300之间有通信连接。
在图12中，当通信电源交流来电，母排有直流电压输出时，通信电源300会检测电流数据和电压数据，并优先将电流输送给负载400使用，同时将多余的电流送入到第一电池单元100和切换控制电路集成装置200，对第一电池单元100和切换控制电路集成装置200进行充电。
在图13中，当通信电源交流停电，母排有电压跌落时，第一电池单元100和切换控制电路集成装置200开始向负载进行供电，同时通信电源300控制控制电路集成装置200的电流和电压值，从而控制第一电池单元100和切换控制电路集成装置200的供电比例。
本实施例提供了一种多电池切换控制系统，包括：通信电源、多电池切换控制电路和负载；通信电源与母排的正极和负极连接，用于控制母排向多电池切换控制电路和负载的电能传输，同时还用于控制多电池切换控制电路的充电和放电；多电池切换控制电路用于存储电能，以及给负载提供电能。通过通信电源去检测母排电压和电流从而确定是否有交流电流，同时控制多电池切换控制电路的进行充电和供电，从而保证了负载的正常用电。
实施例五：
本实施例提供了一种多电池切换控制方法，该多电池切换控制方法包括：当通信电源交流来电，母排有直流电压输出时，通信电源控制给负载供电以及向多电池切换控制电路进行充电；当通信电源交流停电，母排有电压跌落时，通信电源控制储电装置向负载供电，该储电装置包括但不限于电池。
在本实施例中的多电池切换控制方法主要包括两个情况，第一种情况是，当通信电源交流来电，母排有直流电压输出时，由母排的交流电流对负载进行供电，同时对多电池切换控制电路中的电池进行比例充电，第二种情况是，当通信电源交流停电，母排有电压跌落时，此时需要通过多电池切换控制电路中的电池为负载进行供电。具体步骤可参见图14，图14为本实施例提供的一种多电池切换控制方法的流程图，具体流程包括：
S101、通信电源检测母排电流数据和电压数据。
S102、当通信电源交流来电，母排有直流电压输出时，通信电源控制向负载供电，向多电池切换控制电路充电。
S103、当通信电源交流停电，母排有电压跌落时，通信电源控制多电池切换控制电路向负载供电。
在本发明实施例中，通信电源是通信设备的主要控制单元，通信电源的功能包括但不限于，监测和调整母线的电流和电压，根据电路数据和电压数据去控制多电池切换控制电路进行充电和供电，以及控制负载的供电电流等。
在本实施例中，当通信电源交流来电，母排有直流电压输出时，通信电源控制以负载的最大供电电流给负载进行供电，剩余电流供给多电池切换控制电路进行充电，剩余电流不得大于多电池切换控制电路允许的最大电流。
在通信电源中存储有负载的最大所需电流数据，和多电池切换控制电路的允许通过的最大电流数据，当通信电源交流来电，母排有直流电压输出时，通信电源通常会首先控制电流给负载进行供电；在另外一些实施例中，此时会判断通过母线的电流数据大小，当母线的电流无法满足负载的供电需求时，还可以控制多电池切换控制电路向负载进行电能补充，使得负载能够处于正常的工作状态下；当母线的电流满足负载的电能需求时，向负载供电，同时将多余的电能传输给多电池切换控制电路进行充电。
在本实施例中，多电池切换控制电路包括：并联连接的第一电池单元和包含至少一个电池单元的切换控制电路集成装置；当当所述多电池切换控制电路充电时，所述通信电源根据预设充电规则控制所述第一电池单元和/或所述切换控制电路集成装置进行充电；
当所述多电池切换控制电路供电时，所述通信电源根据预设供电规则控制所述第一电池单元和/或所述切换控制电路集成装置向所述负载供电。
在本实施例中，预设充电规则包括:当切换控制电路集成装置优先充电时，控制将母排电压与第一电池单元的电压相同，此时，若母排电压大于切换控制电路集成装置中电池单元的电压，切换控制电路集成装置降压对电池单元进行充电；若母排电压小于切换控制电路集成装置中电池单元的电压，切换控制电路集成装置升压对电池单元进行充电；当第一电池单元充电时，切换控制电路集成装置根据母排电压/电池单元电压对切换控制电路集成装置中的电池单元进行充电；当需要按照电流I1：I2的比例进行充电时，控制切换控制电路集成装置以I2进行充电，剩余电流为I1，并对第一电池单元进行充电。
在本实施例中，预设供电规则包括：当切换控制电路集成装置优先供电时，控制切换控制电路集成装置的供电电压与第一电池单元的电压相同，此时第一电池单元停止供电和充电，控制切换控制电路集成装置的供电电压包括升压供电和降压供电；当第一电池单元优先供电时，控制切换控制电路集成装置关闭；当需要按照电流I3：I4的比例进行供电时，控制切换控制电路集成装置以I4进行供电，剩余电流I3由第一电池单元进行供电。
上述的多电池切换控制电路包括但不限于有实施例一到实施例五中的电路和装置，第一电池单元通常是通信设备原有的储蓄电池单元，而多电池切换控制电路为扩展接入的补充电池单元，由于接入的补充电池通常的电池单元的容量没有原有电池单元的容量大，但是补充的电池性能和可循环次数明显由于优于原有电池，因此，为了更好的利用两条线路上的电池，需要对电池的充电和供电进行适当的调整和控制。
本实施例提供了一种多电池切换控制方法，通过通信电源监测和控制多电池切换控制电路的充电和供电，包括：当通信电源交流来电，母排有直流电压输出时，通信电源控制给负载供电以及向多电池切换控制电路进行充电；当通信电源交流停电，母排有电压跌落时，通信电源控制多电池切换控制电路向负载供电。通过通信电源监测母线的电流情况对负载进行供电同时对多电池切换控制电路进行充电，在母线没有电流时，控制多电池切换控制电路对负载进行供电使得负载在任何情况下均能得到电能的供应，从而保证了负载的正常运行。
同时在本实施例中，多电池切换控制电路有由第一电池单元和切换控制电路集成装置多个电池单元并联构成，通过通信电源的控制使得多电池切换控制电路中的多个电池之间的匹配和调整做的更加的好，提高了电池的使用效率，提高了电池的寿命和稳定性。
实施例六：
下面以具体的示例来对本发明的方案进行说明，在本实施例中双向DC/DC功率变换单元对应于本发明的切换控制电路，铅酸电池对应于第一电池单元，锂电池对应于电池单元，预设初始条件包括：母线输出电流300A，铅酸电池配置600AH，锂电配置100AH，负载最大电流90A。
一、铅酸/锂电池按照比例充电：
步骤1：交流来电时，通讯电源给负载供电和电池充电。通讯电源输出总电流为300A，其中负载最大电流90A，能够提供给电池充电电流最大为输出电流减去负载电流，最大210A。
步骤2：通讯电源直接给铅酸充电，按照最大电流120A(0.2C)给铅酸充电。
步骤3：通信电源监控计算锂电池允许最大电流为：210A-120A＝90A；
步骤4：锂电池获得其最大允许充电电流为90A；
(1)如果母排电压Vout>锂电池电压VLi时，图3中VT3导通，VT4不导通，VT1/VT2/L构成BUCK电路(等效图见图4)，那么双向DC/DC功率变换单元可以采用降压BUCK电路给锂电池充电。通过PWM控制VT1的开关可以给锂电池降压限流充电90A。
(2)如果母排电压Vout<锂电池电压VLi的，图3中VT1导通，VT2不导通，VT3/VT4构成BOOST电路(等效图见图5)，那么双向DC/DC功率变换单元可以采用升压BOOST给锂电池充电90A。
步骤5：通信电源动态可以调节给铅酸/锂电池比例充电。
二、铅酸/锂电池混用放电时，按照比例放电：
步骤1：交流停电时，铅酸/锂电池瞬间皆给负载供电，锂电池按照最大输出给负载供电。
步骤2：通讯电源计算负载电流的总电流90A。
步骤3：通信电源要求锂电池放电60A，铅酸电池放电30A，通信电源将锂电池需要放电电流下发给锂电单元。
步骤4：锂电池接收信号，放电电流为60A。
(1)如果VLi>VPb，锂电池通过图6的BUCK降压放电，调压恒流60A输出，负载所需剩下电流由铅酸电池提供。
(2)如果VLi<VPb，锂电池通过图7的BOOST升压放电，调压恒流60A输出，负载所需剩下电流由铅酸电池提供。
步骤5：通信电源动态可以调节给铅酸/锂电池比例放电。
可见，本领域的技术人员应该明白，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件(可以用计算装置可执行的计算机程序代码来实现)、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。
此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、计算机程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。所以，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明实施例所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (17)

1.一种切换控制电路，其特征在于，所述切换控制电路包括：依次并联的一级电路、二级电路和三级电路；
所述一级电路包括与母排正极连接的第一开关器件，以及与母排负极连接的第二开关器件，所述第一开关器件和第二开关器件依次连接，且均为正置，所述正置为当所述母排正极电位高于所述母排负极电位时起到开关功能的设置方式；
所述二级电路包括从所述第一开关器件和第二开关器件之间引出的电感，以及与所述母排负极连接的第四开关器件，所述电感与所述第四开关器件依次连接，所述第四开关器件为正置；
所述三级电路包括从所述电感和第四开关器件之间引出的第三开关器件，以及与所述母排负极同极连接的电池单元，所述第三开关器件与所述电池单元依次连接，且为反置。
2.如权利要求1所述的切换控制电路，其特征在于，所述一级电路的所述第一开关器件包括至少一个；
当所述第一开关器件的数目大于等于2，则所有的第一开关器件均为正置且并联连接。
3.如权利要求1所述的切换控制电路，其特征在于，所述二级电路的所述电感包括至少一个；
当所述电感的数目为2时，两个电感串联连接；
当所述电感的数目大于2时，其余电感从串联的两个电感中任选一个进行并联连接。
4.如权利要求1-3任一项所述的切换控制电路，其特征在于，当所述电池单元充电时；
若母排的电压大于所述电池单元的电压时，所述第三开关器件导通，第四开关器件不导通，第一开关器件、第二开关器件和电感构成降压(BUCK)充电电路，降压向所述电池单元进行充电；
若母排的电压小于所述电池单元的电压时，所述第一开关器件导通，第二开关器件不导通，第三开关器件、第四开关器件和电感构成升压(BOOST)充电电路，升压向所述电池单元进行充电。
5.如权利要求1-3任一项所述的切换控制电路，其特征在于，当所述电池单元供电时；
若所述电池单元的电压大于与所述切换控制电路并联的第一电池的电压时，所述第一开关器件导通，第二开关器件不导通，第三开关器件、第四开关器件和电感构成降压(BUCK)供电电路，降压向所述负载进行供电；
若所述电池单元的电压小于与所述切换控制电路并联的第一电池的电压时，所述第三开关器件导通，第四开关器件不导通，第一开关器件、第二开关器件和电感构成升压(BOOST)供电电路，升压向所述负载进行供电。
6.如权利要求1-3任一项所述的切换控制电路，其特征在于，所述第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件和第四开关器件包括：半导体场效应(MOS)晶体管和绝缘栅双极型(IGBT)晶体管中的任意一种。
7.如权利要求1-3任一项所述的切换控制电路，其特征在于，在所述切换控制电路中，所述母排正极接入一级电路时还包括与第一扩展接口连接；
和/或，
所述切换控制电路接入所述母排负极时还包括与第二扩展接口连接；
和/或，
所述三级电路中接入所述电池单元的至少一端还包括第三扩展接口和/或第四扩展接口。
8.如权利要求7所述的切换控制电路，其特征在于，所述第一扩展接口、第二扩展接口、第三扩展接口和第四扩展接口可连接的扩展单元包括：熔丝、继电器、MOS管、开关和额外功能电路中的任意一种。
9.一种切换控制电路集成装置，其特征在于，所述切换控制电路集成装置包括至少一个切换控制电路；
当所述切换控制电路的数目大于等于2时，切换控制电路互相之间进行并联连接。
10.一种多电池切换控制电路，其特征在于，所述多电池切换控制电路包括：第一电池单元和切换控制电路集成装置；
所述第一电池单元与所述切换控制电路集成装置并联连接，再以同极连接与母排的正极和负极连接。
11.如权利要求10所述的多电池切换控制电路，其特征在于，所述第一电池单元和所述切换控制电路集成装置中的所述电池单元为相同的电池或不相同的电池。
12.一种多电池切换控制系统，其特征在于，所述多电池切换控制系统包括：通信电源、多电池切换控制电路和负载；
母排通过所述通信电源进入到所述多电池切换控制系统中，所述通信电源用于控制母排的输入电流和电压，控制所述多电池切换控制电路的充电和放电，以及监控所述多电池切换控制系统；
所述多电池切换控制电路用于存储电能，以及给所述负载提供电能。
13.一种多电池切换控制方法，其特征在于，所述多电池切换控制方法包括：
当通信电源交流来电，母排有直流电压输出时，通信电源控制给负载供电以及向多电池切换控制电路进行充电；
当通信电源交流停电，母排有电压跌落时，通信电源控制所述多电池切换控制电路向所述负载供电。
14.如权利要求13所述的多电池切换控制方法，其特征在于，当通信电源交流来电，母排有直流电压输出时，通信电源控制以所述负载的最大供电电流给所述负载进行供电，剩余电流供给所述多电池切换控制电路进行充电，所述剩余电流不得大于所述多电池切换控制电路允许的最大电流。
15.如权利要求14所述的多电池切换控制方法，其特征在于，所述多电池切换控制电路包括：并联连接的第一电池单元和包含至少一个电池单元的切换控制电路集成装置；
当所述多电池切换控制电路充电时，所述通信电源根据预设充电规则控制所述第一电池单元和/或所述切换控制电路集成装置进行充电；
当所述多电池切换控制电路供电时，所述通信电源根据预设供电规则控制所述第一电池单元和/或所述切换控制电路集成装置向所述负载供电。
16.如权利要求15所述的多电池切换控制方法，其特征在于，所述预设充电规则包括:
当所述切换控制电路集成装置优先充电时，控制将母排电压与所述第一电池单元的电压相同，此时，若所述母排电压大于所述切换控制电路集成装置中电池单元的电压，所述切换控制电路集成装置降压对所述电池单元进行充电；若所述母排电压小于所述切换控制电路集成装置中电池单元的电压，所述切换控制电路集成装置升压对所述电池单元进行充电；
当所述第一电池单元充电时，所述切换控制电路集成装置根据母排电压/电池单元电压对所述切换控制电路集成装置中的电池单元进行充电；
当需要按照电流I1：I2的比例进行充电时，控制所述切换控制电路集成装置以I2进行充电，剩余电流为I1，并对所述第一电池单元进行充电。
17.如权利要求15所述的多电池切换控制方法，其特征在于，所述预设供电规则包括：
当所述切换控制电路集成装置优先供电时，控制所述切换控制电路集成装置的供电电压与所述第一电池单元的电压相同，此时所述第一电池单元停止供电和充电，所述控制所述切换控制电路集成装置的供电电压包括升压供电和降压供电；
当所述第一电池单元优先供电时，控制所述切换控制电路集成装置关闭；
当需要按照电流I3：I4的比例进行供电时，控制所述切换控制电路集成装置以I4进行供电，剩余电流I 3由所述第一电池单元进行供电。
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