CN114552705A - 供电设备及控制方法和换电柜 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种供电设备及控制方法和换电柜，供电设备包括并联连接的第一电池组和第二电池组，第一电池组包括第一控制模块、第一充电开关和第一电芯模块，第一电芯模块电连接于第一充电开关与负载设备之间。第二电池组包括第二控制模块、第二充电开关和第二电芯模块，第二电芯模块电连接于第二充电开关与负载设备之间。第一控制模块获取第一电池组的第一电流值和第二电池组的第二电流值，并确定第一电流值与第二电流值之间的电流差值是否大于电流阈值，并用于在电流差值大于所述电流阈值时，调节所述第一充电开关或所述第二充电开关的占空比。采用本申请的实施例，可以保障电池组并联情况下的最大带载能力，并且在放电均流期间能够正常带载。

Description

供电设备及控制方法和换电柜

技术领域

本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种供电设备及控制方法和换电柜。

背景技术

为了提高系统的备电时间，一般通过电池组的并联来实现。受制造工艺以及电池组工作时间等影响，每个电池组之间的内部特性存在不一致性，并联电池组在带载的情况下将会出现放电电流不均衡，影响电池的使用寿命。目前，现有技术中无法实现在均衡的同时保障最大的负载能力，导致系统的整体带载能力低。

发明内容

本申请的实施例提供一种供电设备及控制方法和换电柜，本申请的实施例可以保障电池组并联情况下的最大带载能力，并且在放电均流期间能够正常带载。

第一方面，本申请的实施例提供一种供电设备，包括并联连接的第一电池组和第二电池组。所述第一电池组包括第一控制模块、第一充电开关和第一电芯模块，所述第一电芯模块电连接于所述第一充电开关与负载设备之间。所述第二电池组包括第二控制模块、第二充电开关和第二电芯模块，所述第二电芯模块电连接于所述第二充电开关与负载设备之间。所述第一控制模块用于获取所述第一电池组的第一电流值和所述第二电池组的第二电流值，并确定所述第一电流值与所述第二电流值之间的电流差值是否大于电流阈值，并用于在所述电流差值大于所述电流阈值时，调节所述第一充电开关或所述第二充电开关的占空比。

采用本申请的实施例，通过获取第一电池组的第一电流值和第二电池组的第二电流值，并确认第一电流值与第二电流值之间的电流差值是否大于电流阈值。由此，本申请的实施例可以根据确认结果来调节第一充电开关或第二充电开关的占空比，进而使得第一电池组和第二电池组之间均流。这样，可以保障电池组并联情况下的最大带载能力，并且在放电均流期间能够正常带载。

在一种可能的设计中，所述第一电池组还包括第一采样模块，所述第二电池组还包括第二采样模块，所述第一采样模块用于采集所述第一电池组的第一电压值和第一电流值，所述第二采样模块用于采集所述第二电池组的第二电压值和第二电流值。

在一种可能的设计中，所述第一控制模块还用于确定所述第一电压值与所述第二电压值之间的电压差值是否大于电压阈值；若所述电压差值大于所述电压阈值，所述第一控制模块减小所述第一充电开关或所述第二充电开关的占空比。基于这样的设计，可以在系统带载之前，对所述第一电池组和所述第二电池组进行预调节，保证系统可以正常带载。

在一种可能的设计中，若所述电压差值小于所述电压阈值，所述第一控制模块确定所述第一电流值与所述第二电流值之间的电流差值是否大于电流阈值，并用于在所述电流差值大于所述电流阈值时，减少所述第一充电开关或所述第二充电开关的占空比。基于这样的设计，可以保障电池组并联情况下的最大带载能力，并且在放电均流期间能够正常带载。

在一种可能的设计中，所述第一控制模块还用于确认所述第一电流值和所述第二电流值是否处于电流范围内，并用于在所述第一电流值和所述第二电流值处于电流范围内时，所述第一电池组和所述第二电池组并联为所述负载设备供电。基于这样的设计，可以在系统带载之前，对所述第一电池组和所述第二电池组进行预调节，保证系统可以正常带载。

在一种可能的设计中，所述第一控制模块还用于在所述第一电流值和所述第二电流值不处于电流范围内时，减少所述第一充电开关或所述第二充电开关的占空比。基于这样的设计，可以在系统带载之前，对所述第一电池组和所述第二电池组进行预调节，保证系统可以正常带载。

在一种可能的设计中，所述第一电池组还包括第一通信模块，所述第二电池组还包括第二通信模块，所述第一通信模块与所述第二通信模块建立通信连接。这样，可以实现各个电池组之间的数据通信。

在一种可能的设计中，所述第一电池组包括第一旁路模块，所述第一旁路模块并联连接于所述第一充电开关的两端，所述第一旁路模块用于调节所述电池组的放电电流。基于这样的设计，本申请实施例可以实现对电池组的电流调节。

在一种可能的设计中，所述第二电池组包括第二旁路模块，所述第二旁路模块并联连接于所述第二充电开关的两端，所述第二旁路模块用于调节所述第二电池组的放电电流。基于这样的设计，本申请实施例可以实现对电池组的电流调节。

第二方面，本申请的实施例还提供一种供电设备的控制方法，应用于供电设备，所述供电设备包括并联连接的第一电池组和第二电池组，包括：第一电池组的第一控制模块获取所述第一电池组的第一电流值；第二电池组的第二控制模块获取第二电池组的第二电流值，并将所述第二电流值传输给所述第一控制模块；确定所述第一电流值与所述第二电流值之间的电流差值是否大于电流阈值；若所述电流差值大于所述电流阈值，调节所述第一电池组的第一充电开关或所述第二电池组的第二充电开关的占空比。

采用本申请的实施例，通过获取第一电池组的第一电流值和第二电池组的第二电流值，并确认第一电流值与第二电流值之间的电流差值是否大于电流阈值。由此，本申请的实施例可以根据确认结果来调节第一充电开关或第二充电开关的占空比，进而使得第一电池组和第二电池组之间均流。这样，可以保障电池组并联情况下的最大带载能力，并且在放电均流期间能够正常带载。

在一种可能的设计中，所述第一控制模块获取所述第一电池组的第一电压值；所述第二控制模块获取所述第二电池组的第二电压值，并将所述第二电压值传输给所述第一控制模块；确定所述第一电压值与所述第二电压值之间的电压差值是否大于电压阈值；若所述电压差值大于所述电压阈值，减小所述第一充电开关或所述第二充电开关的占空比。基于这样的设计，可以保障电池组并联情况下的最大带载能力，并且在放电均流期间能够正常带载。

在一种可能的设计中，若所述电压差值小于所述电压阈值，确定所述第一电流值与所述第二电流值之间的电流差值是否大于电流阈值，并用于在所述电流差值大于所述电流阈值时，减少所述第一充电开关或所述第二充电开关的占空比。

在一种可能的设计中，确认所述第一电流值和所述第二电流值是否处于电流范围内，若所述第一电流值和所述第二电流值处于电流范围内，所述第一电池组和所述第二电池组并联为负载设备供电。基于这样的设计，可以保障电池组并联情况下的最大带载能力，并且在放电均流期间能够正常带载。

在一种可能的设计中，若所述第一电流值和所述第二电流值不处于电流范围内，减少所述第一充电开关或所述第二充电开关的占空比。基于这样的设计，可以保障电池组并联情况下的最大带载能力，并且在放电均流期间能够正常带载。

第三方面，本申请的实施例还提供一种换电柜，包括上述所述的供电设备。

采用本申请的实施例中的供电设备及其控制方法和换电柜，可以保障电池组并联情况下的最大带载能力，并且在放电均流期间能够正常带载。

附图说明

图1为根据本申请的实施例提供的供电设备的示意图。

图2为根据本申请的实施例提供的供电设备的另一示意图。

图3为根据本申请的实施例提供的供电设备的另一示意图。

图4a-4c为根据本申请的实施例提供的旁路模块的结构示意图。

图5为根据本申请的实施例提供的供电设备的控制方法的流程图。

图6为根据本申请的实施例提供的供电设备的控制方法的另一流程图。

图7为根据本申请的实施例提供的换电柜的示意图。

主要元件符号说明

供电设备 100

负载设备 200

换电柜 300

电池组 10a、10b、10c

电芯模块 101a、101b、101c

开关模块 102a、102b、102c、107a、107b、107c

采样模块 103a、103b、103c

控制模块 104a、104b、104c

通信模块 105a、105b、105c

旁路模块 106a、106b、106c

开关 Q1-Q6

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。

具体实施方式

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中设置的元件。当一个元件被认为是“设置在”另一个元件，它可以是直接设置在另一个元件上或者可能同时存在居中设置的元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，图1为本申请的实施例提供的供电设备100示意图。可以理解，本申请实施例中的供电设备100可以包括并联电池组。

本申请实施例中的并联电池组可以包括多个并联连接的电池组(图1仅以三个电池组10a、10b、10c为例进行说明，可以多于三个或者少于三个)。即，所述多个电池组之间并联连接以形成供电设备100。

在一个实施例中，所述电池组10a与所述电池组10b即所述电池组10c并联后可以形成所述供电设备100，本申请实施例中的所述供电设备100可以作为储能系统，为负载设备200供电。例如，所述电池组10a、10b、10c均可以用于输出电压和电流给所述负载设备200。可以理解，本实施例中的供电设备100可以用于为电动汽车、通信站点等负载设备进行供电。

可以理解，在一种可能的实现方式中，每一所述电池组10a、10b、10c之间可以通过电源线并联连接。举例说明，所述电池组10a的电源端VCC1a可以与所述电池组10b的电源端VCC1b及所述电池组10c的电源端VCC1c相连，所述电池组10a的电源端VCC2a可以与所述电池组10b的电源端VCC2b及所述电池组10c的电源端VCC2c相连。

所述电池组10a的电源端VCC1a、所述电池组10b的电源端VCC1b和所述电池组10c的电源端VCC1c可以与所述负载设备200的电源端VCC1相连，所述电池组10a的电源端VCC2a、所述电池组10b的电源端VCC2b和所述电池组10c的电源端VCC2c可以与所述负载设备200的电源端VCC2相连。

可以理解，所述电源端VCC1a的电压可以高于电源端VCC2a的电压，所述电源端VCC1b的电压可以高于电源端VCC2b的电压,所述电源端VCC1c的电压可以高于电源端VCC2c的电压。本申请的实施例具体不限定电源的电压等级，也不限定电源的正负，例如可以为正电压，也可以为负电压。例如，在一种可能的实现方式中，当所述电池组10a、10b、10c为负电压电源时，所述电源端VCC1a可以为0V，所述电源端VCC2a可以为-48V,所述电源端VCC1b可以为0V，所述电源端VCC2b可以为-48V，所述电源端VCC1c可以为0V，所述电源端VCC2c可以为-48V。

请参阅图2，图2为本申请实施例提供的供电设备100进行并机的另一系统架构示意图。

所述电池组10a可以包括电芯模块101a、开关模块102a、采样模块103a、控制模块104a、通信模块105a和旁路模块106a。所述电芯模块101a可以包括多个单电芯。例如，所述电芯模块101a可以由多个单电芯串联或并联组成。所述电芯模块101a的正极可以电连接于所述负载设备200的电源端VCC1，即所述电芯模块101a的正极可以作为所述电池组10a的电源端VCC1a。所述电芯模块101a的负极电连接于所述开关模块102a。所述开关模块102a可以包括开关Q1和开关Q2。所述开关Q1的第一端可以电连接于所述控制模块104a，所述开关Q1的第二端可以电连接于所述电芯模块101a的负极，所述开关Q1的第三端可以电连接于所述开关Q2的第三端，所述开关Q1的第一端可以作为所述开关Q1的控制端，所述开关Q2的第一端可以电连接于所述控制模块104a，所述开关Q2的第一端可以作为所述开关Q2的控制端，所述开关Q2的第二端可以电连接于所述负载设备200的电源端VCC2，即所述开关Q2的第二端可以作为所述电池组10a的电源端VCC2a。所述旁路模块106a的一端可以电连接于所述开关Q2的第二端，所述旁路模块106a的另一端可以电连接于所述开关Q2的第三端。可以理解，所述控制模块104a可以包括微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)或者单片机等控制器件。

所述采样模块103a可以采集所述电池组10a的电压和电流，所述控制模块104a可以电连接于所述采样模块103a。本实施例中的所述控制模块104a还可以电连接于所述通信模块105a。所述采样模块103a可以采集所述电池组10a的参数，并且可以将采集到的参数传输给所述控制模块104a。例如，所述采样模块103a可以采样所述电池组10a的电压和电流。所述采样模块103a可以将采集到的所述电池组10a的电压和电流等信息传输给所述控制模块104a。本实施例中，所述控制模块104a可以控制所述开关Q1和所述开关Q2的状态。例如，所述控制模块104a可以通过控制所述开关Q1的状态来断开放电回路，所述控制模块104a还可以通过控制所述开关Q2的状态来断开充电回路。

本实施例中，所述通信模块105a可以实现与其他电池组的并机通信，即所述通信模块105a可以与所述电池组10b和电池组10c的通信模块建立通信连接。例如，所述电池组10a可以通过所述通信模块105a接收来自所述电池组10b和电池组10c的参数，或者，所述电池组10a可以通过所述通信模块105a发送自身的参数给所述电池组10b和电池组10c。所述控制模块104a可以根据所述采样模块103a获取的电池组10a的电压值和电流值，并通过所述通信模块105a获取到的其他电池组的电压值和电流值，处理信息后控制所述开关Q2的状态。

可以理解，所述电池组10b可以包括电芯模块101b、开关模块102b、采样模块103b、控制模块104b、通信模块105b和旁路模块106b。所述电芯模块101b可以包括多个单电芯。例如，所述电芯模块101b可以由多个单电芯串联或并联组成。所述电芯模块101b的正极可以电连接于所述负载设备200的电源端VCC1，即所述电芯模块101b的正极可以作为所述电池组10b的电源端VCC1b，所述电池组10b的电源端VCC1b可以电连接于所述电源端VCC1a与所述电源端VCC1之间的节点P1。所述电芯模块101b的负极电连接于所述开关模块102b。所述开关模块102b可以包括开关Q3和开关Q4。所述开关Q3的第一端可以电连接于所述控制模块104b，所述开关Q3的第二端可以电连接于所述电芯模块101b的负极，所述开关Q3的第三端可以电连接于所述开关Q4的第三端，所述开关Q3的第一端可以作为所述开关Q3的控制端，所述开关Q4的第一端可以电连接于所述控制模块104b，所述开关Q4的第一端可以作为所述开关Q4的控制端，所述开关Q4的第二端可以电连接于所述负载设备200的电源端VCC2，即所述开关Q4的第二端可以作为所述电池组10b的电源端VCC2b，所述电池组10b的电源端VCC2b可以电连接于所述电源端VCC2a与所述电源端VCC2之间的节点P2。所述旁路模块106b的一端可以电连接于所述开关Q4的第二端，所述旁路模块106b的另一端可以电连接于所述开关Q4的第三端。可以理解，所述控制模块104b可以包括MCU或者单片机等控制器件。

所述采样模块103b可以采集所述电池组10b的电压和电流，所述控制模块104b可以电连接于所述采样模块103b。本实施例中的所述控制模块104b还可以电连接于所述通信模块105b。所述采样模块103b可以采集所述电池组10b的参数，并且可以将采集到的参数传输给所述控制模块104b。例如，所述采样模块103b可以采样所述电池组10b的电压和电流。所述采样模块103b可以将采集到的电池组10b的电压和电流等信息传输给所述控制模块104b。本实施例中，所述控制模块104b可以控制所述开关Q3和所述开关Q4的状态。例如，所述控制模块104b可以通过控制所述开关Q3的状态来断开放电回路，所述控制模块104b还可以通过控制所述开关Q4的状态来断开充电回路。

本实施例中，所述通信模块105b可以实现与其他电池组的并机通信，即所述通信模块105b可以与所述电池组10a和电池组10c的通信模块建立通信连接。例如，所述电池组10b可以通过所述通信模块105b接收来自所述电池组10a和电池组10c的参数，或者，所述电池组10b可以通过所述通信模块105b发送自身的参数给所述电池组10a和电池组10c。所述控制模块104b可以根据所述采样模块103b获取的电池组10b的电压值和电流值，并通过所述通信模块105b获取到的其他电池组的电压值和电流值，处理信息后控制所述开关Q4的状态。

可以理解，所述电池组10c可以包括电芯模块101c、开关模块102c、采样模块103c、控制模块104c、通信模块105c和旁路模块106c。所述电芯模块101c可以包括多个单电芯。例如，所述电芯模块101c可以由多个单电芯串联或并联组成。所述电芯模块101c的正极可以电连接于所述负载设备200的电源端VCC1，即所述电芯模块101c的正极可以作为所述电池组10c的电源端VCC1c，所述电池组10c的电源端VCC1c可以电连接于所述电源端VCC1a与所述电源端VCC1之间的节点P1。所述电芯模块101c的负极电连接于所述开关模块102c。所述开关模块102c可以包括开关Q5和开关Q6。所述开关Q5的第一端可以电连接于所述控制模块104c，所述开关Q5的第二端可以电连接于所述电芯模块101c的负极，所述开关Q5的第三端可以电连接于所述开关Q6的第三端，所述开关Q5的第一端可以作为所述开关Q5的控制端，所述开关Q6的第一端可以电连接于所述控制模块104c，所述开关Q6的第一端可以作为所述开关Q6的控制端，所述开关Q6的第二端可以电连接于所述负载设备200的电源端VCC2，即所述开关Q6的第二端可以作为所述电池组10c的电源端VCC2c，所述电池组10c的电源端VCC2c可以电连接于所述电源端VCC2c与所述电源端VCC2之间的节点P2。所述旁路模块106c的一端可以电连接于所述开关Q6的第二端，所述旁路模块106c的另一端可以电连接于所述开关Q6的第三端。可以理解，所述控制模块104c可以包括MCU或者单片机等控制器件。

所述采样模块103c可以采集所述电池组10c的电压和电流，所述控制模块104c可以电连接于所述采样模块103c。本实施例中的所述控制模块104c还可以电连接于所述通信模块105c。所述采样模块103c可以采集所述电池组10c的参数，并且可以将采集到的参数传输给所述控制模块104c。例如，所述采样模块103c可以采样所述电池组10c的电压和电流。所述采样模块103c可以将采集到的电池组10c的电压和电流等信息传输给所述控制模块104c。本实施例中，所述控制模块104c可以控制所述开关Q5和所述开关Q6的状态。例如，所述控制模块104c可以通过控制所述开关Q5的状态来断开放电回路，所述控制模块104c还可以通过控制所述开关Q6的状态来断开充电回路。

可以理解，本申请的实施例中，所述开关Q1可以作为所述电池组10a的放电开关管，所述开关Q2可以作为所述电池组10a的充电开关管。所述开关Q3可以作为所述电池组10b的放电开关管，所述开关Q4可以作为所述电池组10b的充电开关管。所述开关Q5可以作为所述电池组10c的放电开关管，所述开关Q6可以作为所述电池组10c的充电开关管。

本实施例中，所述通信模块105c可以实现与其他电池组的并机通信，即所述通信模块105c可以与所述电池组10a和电池组10b的通信模块建立通信连接。例如，所述电池组10c可以通过所述通信模块105c接收来自所述电池组10a和电池组10b的参数，或者，所述电池组10c可以通过所述通信模块105c发送自身的参数给所述电池组10a和电池组10b。所述控制模块104c可以根据所述采样模块103c获取的电池组10c的电压值和电流值，并通过所述通信模块105c获取到的其他电池组的电压值和电流值，处理信息后控制所述开关Q6的状态。

在一种可能的实现方式中，所述电池组10a可以作为第一电池组，所述电池组10b和所述电池组10c可以作为第二电池组。即，所述电池组10a可以作为主电池组，所述电池组10b和所述电池组10c可以作为从电池组。

可以理解，在其他可能的实现方式中，所述电池组10b也可以作为第一电池组，所述电池组10a和所述电池组10c可以作为第二电池组。即，所述电池组10b可以作为主电池组，所述电池组10a和所述电池组10c可以作为从电池组。

本申请的供电设备100中，所述通信模块105a、105b、105c之间均可以进行通信，实现数据交互。每一个通信模块105a、105b、105c与各自对应的控制模块连接。因此，每一个所述电池组10a、10b、10c的控制模块都可以与其余任意电池组的控制模块进行通信。

在一个实施例中，接收到启动信号的控制模块可以将自身所在的电池组作为主电池组，会通过自身的通信模块将主电池组确认信息发送给其余电池组，以使得其余电池组收到主电池组确认信息后将自身确定为从电池组。

举例说明，当所述控制模块104a接收到启动信号，所述控制模块104a可以将自身所在的电池组10a作为主电池组，所述控制模块104a可以通过自身的通信模块105a将主电池组确认信息发送给所述电池组10b、10c，以使得所述电池组10b、10c收到主电池组确认信息后将自身确定为从电池组。

下面将以电池组10a为主电池组，电池组10b、10c为从电池组为例对本申请的供电设备100的工作原理进行说明。

所述控制模块104b和所述控制模块104c在获取到自身所在的电池组的电压后，均会将获得到的电压发送给所述控制模块104a，以使得主电池组可以对各个从电池组的运行状态分别进行控制。

例如，所述采样模块103a采集所述电池组10a的电压V1和电流I1，并将采集到的所述电池组10a的电压V1和电流I1传输给所述控制模块104a。所述采样模块103b采集所述电池组10b的电压V2和电流I2，并将采集到的所述电池组10b的电压V2和电流I2传输给所述控制模块104b，所述控制模块104b通过所述通信模块105b将所述电池组10b的电压V2和电流I2传输给所述控制模块104a。所述采样模块103c采集所述电池组10c的电压V3和电流I3，并将采集到的所述电池组10c的电压V3和电流I3传输给所述控制模块104c，所述控制模块104c通过所述通信模块105c将所述电池组10c的电压V3和电流I3传输给所述控制模块104a。基于这样的设计，所述控制模块104a可以通过所述通信模块105a来获取所述电池组10a、10b、10c的电压信息和电流信息。

所述控制模块104a可以将获取到的所有电池组的电压与最小的电池组的电压进行比较，进而得到电压差值。接着所述控制模块104a可以将该电压差值与电压阈值进行比较，并根据比较结果控制开关模块的状态。例如，若得到的电压差值大于该电压阈值，则减小该电池组中的充电开关的占空比。

举例说明，假设所述电池组10a的电压V1为45V，所述电池组10b的电压V2为48V，所述电池组10c的电压V3为46V，并且所述电压阈值为2V。由此可知，所述电池组10a的电压最小，所述控制模块104a可以将所述电池组10b、10c的电压与所述电池组10a的电压进行比较，所述电池组10b与所述电池组10a之间的电压差值为3V，所述电池组10c与所述电池组10a之间的电压差值为1V。即所述电池组10b与所述电池组10a之间的电压差值大于电压阈值，所述电池组10c与所述电池组10a之间的电压差值小于电压阈值。此时，所述控制模块104输出信号给所述控制模块104b，所述控制模块104b减小该电池组10b中的开关Q4的占空比大小，即调节所述电池组10b与所述电池组10a之间的电压差值，直到所述电池组10b与所述电池组10a之间的电压差值小于所述电压阈值，所述控制模块104a确定可以进行系统带载。

当所有电池组与最小电压的电池组之间的电压差值均小于电压阈值时，所述供电设备100可以进行带载，即可以为所述负载设备200进行供电。所述控制模块104a可以获取所述电池组10a的电流I1、所述电池组10b的电流I2以及所述电池组10c的电流I3。

所述控制模块104a可以将获取到的所有电池组的电流与最小的电池组的电流进行比较，进而得到电流差值。接着，所述控制模块104a可以将该电流差值与电流阈值进行比较，并根据比较结果控制开关模块的状态。例如，若得到的电流差值大于该电流阈值，则减小该电池组中的充电开关的占空比。

举例说明，假设所述电芯模块101a的电流I1为5A，所述电芯模块101b的电流I2为8A，所述电芯模块101c的电流I3为6A，并且所述电流阈值为2A。由此可知，所述电池组10a的电流最小，所述控制模块104a可以将所述电池组10b、10c的电流与所述电池组10a的电流进行比较，所述电池组10b与所述电池组10a之间的电流差值为3A，所述电池组10c与所述电池组10a之间的电流差值为1A。即所述电池组10b与所述电池组10a之间的电流差值大于该电流阈值，所述电池组10c与所述电池组10a之间的电流差值小于该电流阈值。此时，所述控制模块104输出信号给所述控制模块104b，所述控制模块104b减小该电池组10b中的开关Q4的占空比大小，即调节所述电池组10b与所述电池组10a之间的电流差值，直到所述电池组10b与所述电池组10a之间的电流差值小于该电流阈值。基于这样的设计，所述主电池组中的控制模块可以通过获取并联电池组的参数，并可以对并联电池组的充电开关管进行开关控制，从而改变充电开关管两端压降，实现并联电池组的放电均流，避免不均流或环流导致的电池组放电过流，有效地保护了电池组，延长了电池组的使用寿命。

请参阅图3，图3为本申请实施例提供的供电设备100进行并机的另一系统架构示意图。

与图2示出的供电设备100的区别在于，如图3所示，本实施例中，每一所述电池组可以包括两个开关模块。举例说明，所述电池组10a可以包括开关模块102a和开关模块107a，所述电池组10b可以包括开关模块102b和开关模块107b，所述电池组10c可以包括开关模块102c和开关模块107c。本实施例中，所述开关模块107a可以电连接于所述电池组10a的电源端VCC1a与所述节点P1之间。所述开关模块107b可以电连接于所述电池组10b的电源端VCC1b与所述节点P1之间。所述开关模块107c可以电连接于所述电池组10c的电源端VCC1c与所述节点P1之间。

可以理解，在其他的可能的实现方式中，所述开关模块107a还可以电连接于所述电池组10a的电源端VCC2a与所述节点P2之间。所述开关模块107b可以电连接于所述电池组10b的电源端VCC2b与所述节点P2之间。所述开关模块107c可以电连接于所述电池组10c的电源端VCC2c与所述节点P2之间。

可以理解，本实施例中，在系统带载之前，所述开关模块107a、所述开关模块107b以及所述开关模块107c均为断开状态。当系统可以带载时，所述开关模块107a、所述开关模块107b以及所述开关模块107c均为闭合状态。

图4a-4c所示为旁路模块106的组合，具体地，所述旁路模块106可以为开关管的体二极管、外部并联二极管或者开关和限流电阻或以上的组合等形式。例如，当所述开关Q2导通时，电流流过所述开关Q2，此时管压降较小。当所述开关Q2关断时，电流流过所述旁路模块106a，此时线路压降增大，由此可以通过改变占空比来调节管压降，从而可以达到调节放电电流的目的。

请参阅图5，图5为本申请实施例提供的供电设备的控制方法的步骤流程图。所述供电设备的控制方法可以包括以下步骤：

步骤S51：激活电池组。

以图2示出的供电设备100为例进行说明。当所述供电设备100开机后，所述电池组10a、10b、10c被激活。此时，所述电池组中的采样模块、通信模块和控制模块开始工作。

步骤S52：第一电池组的第一控制模块获取供电设备中的所有电池组的参数。

所述电池组10a可以作为第一电池组，所述电池组10b和所述电池组10c可以作为第二电池组。即，所述电池组10a可以作为主电池组，所述电池组10b和所述电池组10c可以作为从电池组。

例如，所述采样模块103a采集所述电池组10a的电压V1和电流I1，并将采集到的所述电池组10a的电压V1和电流I1传输给所述控制模块104a。所述采样模块103b采集所述电池组10b的电压V2和电流I2，并将采集到的所述电池组10b的电压V2和电流I2传输给所述控制模块104b，所述控制模块104b通过所述通信模块105b将所述电池组10b的电压V2和电流I2传输给所述控制模块104a。所述采样模块103c采集所述电池组10c的电压V3和电流I3，并将采集到的所述电池组10c的电压V3和电流I3传输给所述控制模块104c，所述控制模块104c通过所述通信模块105c将所述电池组10c的电压V3和电流I3传输给所述控制模块104a。

步骤S53：确定每一电池组的电流是否处于一个接近于0A的电流范围内。若是，则进入步骤S55，否则进入步骤S54。

举例说明，假设所述电流范围可以是-0.1A和0.1A之间。若所述电芯模块101a的电流I1为0.08A时，此时所述电池组10a的电流I1接近0，即处于电流范围内。若所述电池组10b的电流I2为0.2A时，此时所述电池组10b的电流I2没有接近0，即不处于电流范围内。若所述电池组10c的电流I3为0.01A时，此时所述电池组10c的电流I3接近0，即处于电流范围内。

步骤S54：控制电池组中充电开关管的占空比，以调节每个电池组的电流。

举例说明，若所述电池组10b的电流I2为0.2A时，此时所述电池组10b的电流I2不处于电流范围内，所述控制模块104a可以调节所述开关Q4的占空比，进而控制所述电池组10b的电流处于电流范围内。若所述电池组10a、10b、10c的电流均接近于0(例如±0.1)，则可以进行系统带载。

步骤S55：系统带载。

当所述电池组10a、10b、10c的电流均接近0时，则确定系统可以带载，即该供电设备100可以为负载设备正常供电。

步骤S56：将所有电池组的电流与最小的电池组的电流比较以得到电流差值，并确定该电流差值是否小于电流阈值。若是，则进入步骤S57，否则进入步骤S58。

所述控制模块104a可以将获取到的所有电池组的电流与最小的电池组的电流进行比较，进而得到电流差值。接着，所述控制模块104a可以将该电流差值与电流阈值进行比较，并根据比较结果控制开关模块的状态。例如，若得到的电流差值大于该电流阈值，则减小该电池组中的充电开关的占空比。

举例说明，假设所述电池组10a的电流I1为5A，所述电池组10b的电流I2为8A，所述电池组10c的电流I3为6A，并且所述电流阈值为2A。由此可知，所述电池组10a的电流最小，所述控制模块104a可以将所述电池组10b、10c的电流与所述电池组10a的电流进行比较，所述电池组10b与所述电池组10a之间的电流差值为3A，所述电池组10c与所述电池组10a之间的电流差值为1A。即所述电池组10b与所述电池组10a之间的电流差值大于该电流阈值，所述电池组10c与所述电池组10a之间的电流差值小于该电流阈值。

步骤S57：各个电池组之间均流。

若所述电池组10a、10b、10c之间电流差值小于电流阈值，则可以表示所述电池组10a、10b、10c之间均流。

步骤S58：控制电池组中充电开关管的占空比。

举例说明，若所述电池组10b与所述电池组10a之间的电流差值大于电流阈值，所述控制模块104a可以调节所述开关Q4的占空比，进而控制所述电池组10a、10b、10c之间的电流达到均衡。

请参阅图6，图6为本申请实施例提供的供电设备的控制方法的步骤流程图。所述供电设备的控制方法可以包括以下步骤：

步骤S61：每一电池组的电源端的开关模块断开，激活电池组。

以图3示出的供电设备100为例进行说明。当所述供电设备100开机后，所述电池组10a、10b、10c被激活，并且所述开关模块107a、107b和107c均断开。此时，所述电池组中的采样模块、通信模块和控制模块开始工作。

步骤S62：第一电池组的第一控制模块获取供电设备中的所有电池组的参数。

所述电池组10a可以作为第一电池组，所述电池组10b和所述电池组10c可以作为第二电池组。即，所述电池组10a可以作为主电池组，所述电池组10b和所述电池组10c可以作为从电池组。

例如，所述采样模块103a采集所述电池组10a的电压V1和电流I1，并将采集到的所述电池组10a的电压V1和电流I1传输给所述控制模块104a。所述采样模块103b采集所述电池组10b的电压V2和电流I2，并将采集到的所述电池组10b的电压V2和电流I2传输给所述控制模块104b，所述控制模块104b通过所述通信模块105b将所述电池组10b的电压V2和电流I2传输给所述控制模块104a。所述采样模块103c采集所述电池组10c的电压V3和电流I3，并将采集到的所述电池组10c的电压V3和电流I3传输给所述控制模块104c，所述控制模块104c通过所述通信模块105c将所述电池组10c的电压V3和电流I3传输给所述控制模块104a。

步骤S63：将所有电池组的电压与最小的电池组的电压进行比较以得到电压差值。

例如，所述控制模块104a可以将获取到的所有电池组的电压与最小的电池组的电压进行比较，进而得到电压差值。

假设所述电池组10a的电压V1为45V，所述电池组10b的电压V2为48V，所述电池组10c的电压V3为46V。由此可知，所述电池组10a的电压最小，所述控制模块104a可以将所述电池组10b、10c的电压与所述电池组10a的电压进行比较，所述电池组10b与所述电池组10a之间的电压差值为3V，所述电池组10c与所述电池组10a之间的电压差值为1V。

步骤S64：确定该电压差值是否小于电压阈值。若是，则进入步骤S66，否则进入步骤S65。所述控制模块104a将获得的电压差值与预设的电压阈值进行比较，并根据比较结果控制开关模块的状态。举例说明，假设所述电池组10a的电压V1为45V，所述电池组10b的电压V2为48V，所述电池组10c的电压V3为46V，并且所述电压阈值为2V。所述电池组10b与所述电池组10a之间的电压差值为3V，所述电池组10c与所述电池组10a之间的电压差值为1V。即所述电池组10b与所述电池组10a之间的电压差值大于电压阈值，所述电池组10c与所述电池组10a之间的电压差值小于电压阈值。

步骤S65：控制电池组中充电开关管的占空比，以调节每个电池组的电压。

举例说明，若所述电池组10b与所述电池组10a之间的电压差值大于电压阈值，所述控制模块104a可以调节所述开关Q4的占空比，进而控制所述电池组10a、10b、10c之间的电压差值小于阈值。

步骤S66：控制每一电池组的电源端的开关模块闭合。

举例说明，所述控制模块104a可以控制所述开关模块107a导通，所述控制模块104b可以控制所述开关模块107b导通，所述控制模块104c可以控制所述开关模块107c导通。

步骤S67：系统带载。

当所述电池组10a、10b、10c之间的电压达到均衡时，则确定系统带载，即该供电设备100可以为负载设备正常供电。

步骤S68：将所有电池组的电流与最小的电池组的电流比较以得到电流差值，并确定该电流差值是否小于电流阈值。若是，则进入步骤S69，否则进入步骤S610。

所述控制模块104a可以将获取到的所有电池组的电流与最小的电池组的电流进行比较，进而得到电压差值。接着，所述控制模块104a可以将该电流差值与电流阈值进行比较，并根据比较结果控制开关模块的状态。例如，若得到的电流差值大于该电流阈值，则减小该电池组中的充电开关的占空比。

举例说明，假设所述电池组10a的电流I1为5A，所述电池组10b的电流I2为8A，所述电池组10c的电流I3为6A，并且所述电流阈值为2A。由此可知，所述电池组10a的电流最小，所述控制模块104a可以将所述电池组10b、10c的电流与所述电池组10a的电流进行比较，所述电池组10b与所述电池组10a之间的电流差值为3A，所述电池组10c与所述电池组10a之间的电流差值为1A。即所述电池组10b与所述电池组10a之间的电流差值大于该电流阈值，所述电池组10c与所述电池组10a之间的电流差值小于该电流阈值。

步骤S69：各个电池组之间均流。

若所述电池组10a、10b、10c之间电流差值小于电流阈值，则可以表示所述电池组10a、10b、10c之间均流。

步骤S610：控制电池组中充电开关管的占空比。

举例说明，若所述电池组10b与所述电池组10a之间的电流差值大于电流阈值，所述控制模块104a可以调节所述开关Q4的占空比，进而控制所述电池组10a、10b、10c之间的电流达到均衡。

请参阅图7，本申请的实施例还提供一种换电柜300，所述换电柜300可以包括上述实施例中的供电设备100。

可以理解，本申请实施例中的所述换电柜300还可以包括柜体，所述柜体内可以具有容置仓，所述供电设备100可以设置在所述柜体的容置仓中，并可以为所述负载设备200进行供电。

采用本申请实施例的供电设备和控制方法和换电柜，可以保障电池组并联情况下的最大带载能力，且在放电均流期间能够正常带载，无需切离电池组。

本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本申请，而并非用作为对本申请的限定，只要在本申请的实质范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本申请要求保的范围之内。

Claims (15)

1.一种供电设备，其特征在于，包括并联连接的第一电池组和第二电池组；

所述第一电池组包括第一控制模块、第一充电开关和第一电芯模块，所述第一电芯模块电连接于所述第一充电开关与负载设备之间；

所述第二电池组包括第二控制模块、第二充电开关和第二电芯模块，所述第二电芯模块电连接于所述第二充电开关与负载设备之间；

所述第一控制模块用于获取所述第一电池组的第一电流值和所述第二电池组的第二电流值，并确定所述第一电流值与所述第二电流值之间的电流差值是否大于电流阈值，并用于在所述电流差值大于所述电流阈值时，调节所述第一充电开关或所述第二充电开关的占空比。

2.如权利要求1所述的供电设备，其特征在于，

所述第一电池组还包括第一采样模块，所述第二电池组还包括第二采样模块，所述第一采样模块用于采集所述第一电池组的第一电压值和第一电流值，所述第二采样模块用于采集所述第二电池组的第二电压值和第二电流值。

3.如权利要求2所述的供电设备，其特征在于，

所述第一控制模块还用于确定所述第一电压值与所述第二电压值之间的电压差值是否大于电压阈值；

若所述电压差值大于所述电压阈值，所述第一控制模块减小所述第一充电开关或所述第二充电开关的占空比。

4.如权利要求3所述的供电设备，其特征在于，

若所述电压差值小于所述电压阈值，所述第一控制模块确定所述第一电流值与所述第二电流值之间的电流差值是否大于电流阈值，并用于在所述电流差值大于所述电流阈值时，减少所述第一充电开关或所述第二充电开关的占空比。

5.如权利要求1-4任意一项所述的供电设备，其特征在于，

所述第一控制模块还用于确认所述第一电流值和所述第二电流值是否处于电流范围内，并用于在所述第一电流值和所述第二电流值处于电流范围内时，所述第一电池组和所述第二电池组并联为所述负载设备供电。

6.如权利要求5所述的供电设备，其特征在于，

所述第一控制模块还用于在所述第一电流值和所述第二电流值不处于电流范围内时，减少所述第一充电开关或所述第二充电开关的占空比。

7.如权利要求1-6任意一项所述的供电设备，其特征在于，

所述第一电池组还包括第一通信模块，所述第二电池组还包括第二通信模块，所述第一通信模块与所述第二通信模块建立通信连接。

8.如权利要求1-7任意一项所述的供电设备，其特征在于，

所述第一电池组包括第一旁路模块，所述第一旁路模块并联连接于所述第一充电开关的两端，所述第一旁路模块用于调节所述第一电池组的放电电流。

9.如权利要求1-8任意一项所述的供电设备，其特征在于，

所述第二电池组包括第二旁路模块，所述第二旁路模块并联连接于所述第二充电开关的两端，所述第二旁路模块用于调节所述第二电池组的放电电流。

10.一种供电设备的控制方法，应用于供电设备，所述供电设备包括并联连接的第一电池组和第二电池组，其特征在于，包括：

第一电池组的第一控制模块获取所述第一电池组的第一电流值；

第二电池组的第二控制模块获取第二电池组的第二电流值，并将所述第二电流值传输给所述第一控制模块；

确定所述第一电流值与所述第二电流值之间的电流差值是否大于电流阈值；若所述电流差值大于所述电流阈值，调节所述第一电池组的第一充电开关或所述第二电池组的第二充电开关的占空比。

11.如权利要求10所述的供电设备的控制方法，其特征在于，还包括：

所述第一控制模块获取所述第一电池组的第一电压值；

所述第二控制模块获取所述第二电池组的第二电压值，并将所述第二电压值传输给所述第一控制模块；

确定所述第一电压值与所述第二电压值之间的电压差值是否大于电压阈值；若所述电压差值大于所述电压阈值，减小所述第一充电开关或所述第二充电开关的占空比。

12.如权利要求11所述的供电设备的控制方法，其特征在于，还包括：

若所述电压差值小于所述电压阈值，确定所述第一电流值与所述第二电流值之间的电流差值是否大于电流阈值，并用于在所述电流差值大于所述电流阈值时，减少所述第一充电开关或所述第二充电开关的占空比。

13.如权利要求10-12任意一项所述的供电设备的控制方法，其特征在于，还包括：

确认所述第一电流值和所述第二电流值是否处于电流范围内，若所述第一电流值和所述第二电流值处于电流范围内，所述第一电池组和所述第二电池组并联为负载设备供电。

14.如权利要求13所述的供电设备的控制方法，其特征在于，还包括：

若所述第一电流值和所述第二电流值不处于电流范围内，减少所述第一充电开关或所述第二充电开关的占空比。

15.一种换电柜，其特征在于，所述换电柜包括如权利要求1-9任意一项所述的供电设备。

Images