CN114884166A - 一种多电池支路并联控制方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多电池支路并联控制方法及其装置，其中动力电池包括并联设置的多条支路，每个支路中设置有支路控制装置，包括从控单元和次级主控单元，多个支路控制装置会将信息传递至电池控制装置（顶级主控单元），电池控制装置获取动力电池的工作模式，检测多条支路的运行信息，根据动力电池的工作模式和动力电池的运行状态，控制动力电池工作。本发明能够提高动力电池的利用效率，并且延长动力电池的使用寿命。还可以使电池系统的设计有很好的可扩展性，当需要更大电量时，只需增加相应数量的支路，使设计标准化。

Description

一种多电池支路并联控制方法及其装置

技术领域

本发明属于电池组的充、放电技术领域，更具体地涉及一种多电池支路并联控制方法及其装置。

背景技术

在电池备份系统和电池储能系统中如新能源电动汽车等涉及多个电池的综合应用系统中，为提高续航时间或提高充放电电流，多电池或多电池组的并联充电或放电是不可避免的。现采用并联方式有以下两种：

多支路强并系统：先并联再串联形成支路，支路再并联。各支路并联使用时直接并联，支路无高压执行单元和控制装置，各支路系统并联后由总高压执行控制单元和控制系统控制；支路并联时需要先手动测量支路电压，人工判断支路间的电压差及有无故障再进行手动并联，当支路间有压差时高电压支路会给低电压支路充电，会有瞬间冲击电流，会造成高压回路元器件损坏或者人身伤害。当一个支路有故障时，整个系统需整体退出不能使用；当支路间电压不平衡时，需要手动模式进行补电至达到电压平衡时方能使用。给系统的使用和维护造成很大困难。多支路强并系统由于顶级主控单元管理的控制有限以及安全性考虑，无法做到3个以上支路并联使用，可扩展性差。

多并数串联系统：先并联后再串联，电池并数较多形成大容量系统，多并数串联系统为单一串联系统，受电气件的成本体积限制，使用电流无法提升，只适合小电流应用场景。如何管理控制多条支路并联的电池系统已成为动力电池发展的重要问题。

发明内容

本发明目的是要提供一种多电池支路并联控制方法及其装置，使用户可高效、安全地控制多支路并联系统，使电池系统有很好的可扩展性和更高的续航里程。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种多电池支路并联控制方法，包括

S1：接收多条支路的运行信息并对信息进行汇总和比较，其中，所述运行信息包括电流状态和电压状态；

S2：判断多条所述支路的运行状态，并以此判断动力电池的运行模式，其中，所述动力电池的运行模式包括正常模式、跛行状态、均衡充电模式和故障模式；

S3：根据当前所述动力电池的运行模式，控制多条所述支路的运行动作，并将所述运行模式的信息反馈至整体控制装置；

S4：所述整体控制装置根据当前反馈的信息，指导用户使用并接受用户指令，并将所述用户指令传递至动力电池控制系统。

优选地，多条所述的支路均能正常充电和放电且相互间无电压差的运行状态为正常模式，所述正常模式下，所述电池控制装置以设计的额定电流进行充电和放电。

优选地，多条所述的支路均不能正常充电和放电的运行状态为故障模式，所述故障模式下，所述电池控制装置禁止充电和放电。

优选地，存在至少一条所述的支路不能正常的充电和放电的运行状态为跛行模式，所述跛行模式下，不能正常充电放电的支路退出工作状态，其他无故障支路正常工作。

优选地，所述跛行状态下，所述电池控制装置运行以设计的额定电流的m/n进行充放电，其中n为总支路数，m为当前无故障支路数。

优选地，所述动力电池充电时，多条所述的支路间存在电压差的状态为均衡充电模式，所述均衡充电模式下，先闭合最低电压支路继电器，当所述最低电压支路电压上升到次低支路电压的时候闭合次低支路继电器，以此类推，直至所有的所述支路电压达到一致。

一种多电池支路并联控制装置，包括

执行单元，所述执行单元和电池单元形成动力电池的一个支路，所述执行单元控制支路的开闭；

从控单元和次级主控单元，每个所述的支路均包括有从控单元和次级主控单元，所述从控单元接收电池单元的信息并反馈至次级主控单元，所述次级主控单元接受从控单元的信息、控制执行单元的动作并将信息反馈至

顶级主控单元，所述顶级主控单元接收每个所述支路的信息并将信息进行整合，以及判断和转换动力电池的运行模式，并将运行模式的信息传递至

外部控制单元，所述外部控制单元包含用户交互模块，所述用户交互模块接收用户指令并将所述指令传递至顶级控制单元。

优选地，所述顶级主控单元包括显示模块，所述显示模块显示所述动力电池的工作模式

优选地，所述顶级主控单元包括显示模块，所述显示模块显示所述动力电池的工作模式

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明提供了一种多电池支路并联控制方法及其装置，通过获取各支路的运行信息，以此判断动力电池的运行模式，并控制动力电池工作，动力电池的运行模式包括正常模式、跛行模式、均衡充电模式和故障模式，当动力电池从其中一个模式转化到另一个模式时，根据动力电池当前的运行状态，调整动力电池的具体工作方式，使动力电池能够应对各种情况，即使动力电池中的支路出现故障，也能执行放电，以保证用电设备暂时运行或行进到维修处，在动力电池充电时，也能够根据支路情况选择安全的方式完成充电，确保电池电芯及元器件不受损，同时每个支路间的控制元件可单独进行通断、充放电调整，不会干扰其他支路，出现故障时，也无需整体退出，只控制故障支路退出即可，能够提高动力电池的利用效率，并且延长动力电池的使用寿命。还可以使电池系统的设计有很好的可扩展性，当需要更大电量时，只需增加相应数量的支路，使设计标准化。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是本发明优选实施例的动力电池工作模式判断的流程示意图；

图2是跛行模式的控制流程；

图3是均衡充电模式的控制流程；

图4是是本发明优选实施例的装置连接示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

一种多电池支路并联控制方法，控制方法包括以下步骤，参照图1：

S1：接收多条支路的运行信息并对信息进行汇总和比较，其中，所述运行信息包括电流状态和电压状态；多条支路并联设置、单独控制，信息独立；电池控制装置接受信息并进行汇总比较；

S2：判断多条所述支路的运行状态，并以此判断动力电池的运行模式，其中，所述动力电池的运行模式包括正常模式、跛行状态、均衡充电模式和故障模式；由电池控制装置进行判断，其中正常模式、跛行模式和故障模式下，电池可能位于充电状态和放电状态，但均衡充电模式是充电状态下才会有的模式；

S3根据当前所述动力电池的运行模式，控制多条所述支路的运行动作，并将所述运行模式的信息反馈至整体控制装置；电池控制装置控制多条支路动作改变如开闭和电流、电压大小的改变等，可以使得电池整体的运行模式改变，实现电池运行模式的自主切换；

S4：所述整体控制装置根据当前反馈的信息，指导用户使用并接受用户指令，并将所述用户指令传递至动力电池控制系统，用户可根据自身情况和整体控制指导的信息，对整体控制装置发出指令，然后整体控制装置可控制电池控制系统进行改变，如停止充电和放电等，如未接收到用户指令时，电池控制装置会根据现有模式自主进行后续操作，如一定时间内未解决问题则会多次进行反馈。

多条所述的支路均能正常充电和放电且相互间无电压差的运行状态为正常模式，正常模式下，电池控制装置以设计的额定电流进行充电和放电。此时反馈至用户的界面是正常状态，无需操作。

多条所述的支路均不能正常充电和放电的运行状态为故障模式，故障模式下，电池控制装置禁止充电和放电，此时反馈至用户的界面时即为故障状态，提醒用户电池出现问题，需要进行维修或更换。

参照图2，存在至少一条所述的支路不能正常的充电和放电的运行状态为跛行模式，跛行模式下，不能正常充电放电的支路退出工作状态，其他无故障支路正常工作。跛行状态下，电池控制装置运行以设计的额定电流的m/n进行充、放电，其中n为总支路数，m为当前无故障支路，此时会将电池故障信息传递至用户界面，同时由电池控制装置进行充、放电以及进行后续模式的转换。

参照图3，当动力电池处在充电时，至少有两条支路间存在电压差的状态为均衡充电模式，均衡充电模式下，先闭合最低电压支路的继电器，当最低电压支路电压上升到次低支路电压的时候闭合次低支路的继电器，以此类推，直至所有的所述支路电压达到一致。在此状态下，如果存在故障的支路，则会将信息反馈至用户界面，提醒动力电池出现问题，如未存在故障支路，则由电池控制装置进行后续动作，实现模式转换，直至恢复正常模式。

一种多电池支路并联控制装置，参照图4，包括

执行单元，执行单元和电池单元形成动力电池的一个支路，执行单元控制支路的开闭；执行单元包括正极继电器、负极继电器和预充回路，正极继电器和负极继电器用于正、负极的通道通断、预充回路可以减少并联时高、低压支路间充电的环流。

从控单元和次级主控单元，每个支路均包括有从控单元和次级主控单元，从控单元接收电池单元的信息并反馈至次级主控单元，从控单元收集的运行信息有电流、电压和温度值等，次级主控单元接受从控单元的信息、并将接收到的信息存储在次级主控单元，控制执行单元的动作并将信息反馈至顶级主控单元。

从控单元包括计算模块、存储模块、CAN总线收发模块、控制器地址编码模块和采集模块。采集模块将采集到的电池电压温度值交计算模块计算处理后经CAN总线收发模块发给次级主控单元，重要信息按规则存储在存储模块。控制器地址编码模块根据外部输入信息识别并存储自身的ID，ID会存储在存储模块，当输入有变化时同时更新并存储。每个ID是唯一的，方便次级主控单元进行管理

次级主控单元由计算模块、存储模块、CAN总线收发模块、控制器地址编码模块、采集模块、驱动模块等组成， CAN总线收发模块收到从控单元发来的信息，加上采集模块采集到的信息，经计算模块进行计算后上报给顶级主控单元5，重要信息按规则存储在存储模块。控制器地址编码模块根据外部输入信息识别并存储自身的ID，ID会存储在存储模块，当输入有变化时同时更新并存储。每个ID是唯一的，方便顶级主控单元进行管理。驱动模块用于驱动执行单元，管理支路加入或退出。次级主控单元主要用于上报支路状态和执行顶级主控指令。

顶级主控单元，即电池控制装置，顶级主控单元接收每个支路的信息并将信息进行整合，以及判断和转换动力电池的运行模式，传递命令至次级主控单元，再由次级主控单元指导执行单元，进而指导每个支路的具体动作，并将运行模式的信息传递至外部控制单元。顶级主控单元由计算模块、存储模块、CAN总线收发模块、采集模块、驱动模块和电池管理模块等组成， CAN总线收发模块收到次级主控单元发来的信息，加上采集模块采集到的信息及整车控制单元指令/状态信息，经计算模块进行计算后形成基本系统信息及控制信息，基本系统信息上报给整体控制单元（外部通讯）同时接收整车控制单元指令，顶级主控单元通过CAN总线收发模块传达给次级主控单元，重要信息按规则存储在存储模块。顶级主控单元的驱动模块则用于驱动热管理等其他结构，可以通过充电管理模块管理充电过程。显示模块用于显示整个电池系统的工作模式，指导用户进行使用、维护和维修操作，充电管理模块与外界充电装置相连接，实现动力电池的充电。

外部控制单元，外部控制单元包含用户交互模块，用户交互模块接收用户指令并将所述指令传递至顶级控制单元。

顶级主控单元在接收到每个支路的次级主控单元的信息后，进行汇总和判断，判断每个支路的运行状态，进而判断整个电池的运行模式，然后再根据运行模式，将指令传递至次级主控单元，再由次级主控单元控制执行单元，实现支路的各项动作以及运行模式的转变，同时顶级主控单元会将信息传至整体控制装置，帮助用户了解和判断电池的状态。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多电池支路并联控制方法，其特征在于，包括

S1：接收多条支路的运行信息并对信息进行汇总和比较，其中，所述运行信息包括电流状态和电压状态；

S2：判断多条所述支路的运行状态，并以此判断动力电池的运行模式，其中，所述动力电池的运行模式包括正常模式、跛行状态、均衡充电模式和故障模式；

S3：根据当前所述动力电池的运行模式，控制多条所述支路的运行动作，并将所述运行模式的信息反馈至整体控制装置；

S4：所述整体控制装置根据当前反馈的信息，指导用户使用并接受用户指令，并将所述用户指令传递至动力电池控制装置。

2.根据权利要求1所述的一种多电池支路并联控制方法，其特征在于：多条所述的支路均能正常充电和放电且相互间无电压差的运行状态为正常模式，所述正常模式下，所述电池控制装置以设计的额定电流进行充电和放电。

3.根据权利要求1所述的一种多电池支路并联控制方法，其特征在于：多条所述的支路均不能正常充电和放电的运行状态为故障模式，所述故障模式下，所述电池控制装置禁止充电和放电。

4.根据权利要求1所述的一种多电池支路并联控制方法，其特征在于，存在至少一条所述的支路不能正常的充电和放电的运行状态为跛行模式，所述跛行模式下，不能正常充电放电的支路退出工作状态，其他无故障支路正常工作。

5.根据权利要求4所述的一种多电池支路并联控制方法，其特征在于，所述跛行状态下，所述电池控制装置运行以设计的额定电流的m/n进行充放电，其中n为总支路数，m为当前无故障支路数。

6.根据权利要求1所述的一种多电池支路并联控制装置，其特征在于：所述动力电池充电时，多条所述的支路间存在电压差的状态为均衡充电模式，所述均衡充电模式下，先闭合最低电压支路继电器，当所述最低电压支路电压上升到次低支路电压的时候闭合次低支路继电器，以此类推，直至所有的所述支路电压达到一致。

7.一种多电池支路并联控制装置，其特征在于：包括

执行单元，所述执行单元和电池单元形成动力电池的一个支路，所述执行单元控制支路的开闭；

从控单元和次级主控单元，每个所述的支路均包括有从控单元和次级主控单元，所述从控单元接收电池单元的信息并反馈至次级主控单元，所述次级主控单元接受从控单元的信息、控制执行单元的动作并将信息反馈至

顶级主控单元，所述顶级主控单元接收每个所述支路的信息并将信息进行整合，以及判断和转换动力电池的运行模式，并将运行模式的信息传递至

外部控制单元，所述外部控制单元包含用户交互模块，所述用户交互模块接收用户指令并将所述指令传递至顶级控制单元。

8.根据权利要求1所述的一种多电池支路并联控制装置，其特征在于：所述顶级主控单元包括显示模块，所述显示模块显示所述动力电池的工作模式。

9.根据权利要求1所述的一种多电池支路并联控制装置，其特征在于：所述顶级主控单元包括充电管理模块，所述充电管理模块与外界充电装置相连接。

Images