CN116316948A - 多电池无间断切换供电电路和切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了多电池无间断切换供电电路和切换方法，该方法包括：若当前接入多电池无间断切换供电电路的外置电池包中，至少一个外置电池包的剩余电量大于第二预设阈值，则闭合第一放电支路上的第二开关；断开第一放电支路上的第一开关；闭合任一当前接入多电池无间断切换供电电路的外置电池包中的剩余电量大于第二预设阈值的外置电池包所在第二放电支路上的第三开关，以使当前接入多电池无间断切换供电电路的外置电池包中的剩余电量大于第二预设阈值的外置电池包对负载供电；断开第一放电支路上的第二开关；本发明的电路成本低且电池包间的无间断切换过程简单，能够方便地实现多电池包无间断使用及充电。

Description

多电池无间断切换供电电路和切换方法

技术领域

本发明涉及电池包切换技术领域，尤其涉及多电池无间断切换供电电路和切换方法。

背景技术

目前便携式储能电源都基本是在户外使用，考虑到其应该具备轻便、便携等属性，因此都不方便把便携式储能电源做的太大和太重。因此，为了让便携式储能电源使用的更长久，就需要通过外加外置电池包来对便携式储能电源进行续电，从而让便携式储能电源具有更长的使用时间。但是，电池包之间是不能直接并联使用的，且传统的便携式储能电源需要通过停机切换电池包实现续电，其停机切换过程繁琐，大大限制了便携式储能电源。

发明内容

本发明的目的是提供多电池无间断切换供电电路和切换方法，其电路成本低且电池包间的无间断切换过程简单，能够方便地实现多电池包无间断使用及充电。

为了实现上述目的，本发明公开了一种多电池无间断切换供电电路，其包括第一接口、第一放电支路、放电接口、放电主路、主控单元、N个第二接口和N个第二放电支路，其中，N≥1，N为自然数，所述第一接口包括第一正极端口和第一负极端口，所述第一正极端口用于接入内置电池包的正极，所述第一负极端口用于接入内置电池包的负极，所述放电接口包括正极放电端口和负极放电端口，所述放电主路的一端电连接所述正极放电端口，所述第一放电支路包括第一开关、第二开关和二极管D1，所述第一开关的一端电连接所述第一正极端口，另一端接入所述放电主路，所述二极管D1的正极接于所述第一开关和第一正极端口之间，负极通过所述第二开关接于所述第一开关和放电主路之间，所述第二接口与所述第二放电支路一一对应，所述第二接口包括第二正极端口和第二负极端口，所述第二正极端口可用于接入对应的外置电池包的正极，所述第二负极端口可用于接入对应的外置电池包的负极，所述第二放电支路包括第三开关，所述第三开关的一端电连接所述第二正极端口，另一端电接入所述放电主路，所述第一负极端口、第二负极端口、负极放电端口分别接入电路负极，所述主控单元分别通讯连接所述第一开关、第二开关和每一第二放电支路的第三开关，并可独立控制所述第一开关、第二开关和每一第二放电支路的第三开关的通断，以选择性地从所述内置电池包对负载供电切换至任一外置电池包对所述负载供电。

较佳地，所述多电池无间断切换供电电路还包括充电接口和充电主路，所述充电接口可用于接入外部电源，所述充电接口包括正极充电端口和负极充电端口，所述负极充电端口接入电路负极，所述充电主路的一端电连接所述正极充电端口，所述第一正极端口和第二正极端口分别可选择地接入所述充电主路，以通过所述外部电源对所述内置电池包和外置电池包进行充电。

较佳地，所述第一放电支路还包括第四开关，所述第四开关的一端接于所述第一开关和第一正极端口之间，另一端接入所述充电主路，所述控制单元通讯连接所述第四开关，并可独立控制所述第四开关的通断；所述第二放电支路还包括第五开关，所述第五开关的一端接于所述第三开关和第二正极端口之间，另一端接入所述充电主路，所述控制单元通讯连接所述第五开关，并可独立控制所述第五开关的通断。

较佳地，所述第一放电支路还包括第一保险丝，所述第一保险丝串接于所述第一开关和放电主路之间，所述第二放电支路还包括第二保险丝，所述第二保险丝串接于所述第三开关和放电主路之间。

较佳地，所述多电池无间断切换供电电路还包括第一通讯端口和N个第二通讯端口，所述第二通讯端口和所述第二放电支路一一对应，所述第一通讯端口电连接所述内置电池包的第一BMS单元，所述第二通讯端口电连接对应的所述外置电池包的第二BMS单元，所述主控单元分别通讯连接所述第一BMS单元和第二BMS单元。

较佳地，所述二极管D1为大功率二极管。

相应地，本发明还公开了一种多电池无间断切换供电切换方法，应用于如上所述的多电池无间断切换供电电路，所述多电池无间断切换供电切换方法包括如下步骤：

S1、采集内置电池包的剩余电量信息；

S2、若所述内置电池包的剩余电量小于第一预设阈值，则检测当前接入所述多电池无间断切换供电电路的外置电池包的有效数量；

S3、若当前接入所述多电池无间断切换供电电路的外置电池包的有效数量大于或等于1，则采集当前接入所述多电池无间断切换供电电路的外置电池包的剩余电量信息；

S4、若当前接入所述多电池无间断切换供电电路的外置电池包中，至少一个外置电池包的剩余电量大于第二预设阈值，则闭合所述第一放电支路上的第二开关；

S5、断开所述第一放电支路上的第一开关；

S6、闭合任一当前接入所述多电池无间断切换供电电路的外置电池包中的剩余电量大于第二预设阈值的外置电池包所在第二放电支路上的第三开关，以使当前接入所述多电池无间断切换供电电路的外置电池包中的剩余电量大于第二预设阈值的外置电池包对负载供电；

S7、断开所述第一放电支路上的第二开关。

较佳地，所述步骤S6之后，及所述步骤S7之前还包括：

延迟预设时间。

较佳地，所述多电池无间断切换供电切换方法包括如下步骤：

若需要对所述内置电池包进行充电，则在所述内置电池包未处于对所述负载供电的状态下，闭合所述第四开关；

若需要对任一所述外置电池包进行充电，则在当前外置电池包未处于对所述负载供电的状态下，闭合所述第五开关。

相应地，本发明还公开了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如上所述的多电池无间断切换供电切换方法。

与现有技术相比，本发明通过设计多个开关，巧妙控制各个开关的开闭顺序实现多电池包无间断使用及充电，其电路成本低且电池包间的无间断切换过程简单，能够方便地实现多电池包无间断使用及充电。

附图说明

图1是本发明的多电池无间断切换供电电路的电路图；

图2是本发明的多电池无间断切换供电切换方法的流程框图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1所示，本实施例的多电池无间断切换供电电路包括第一接口、第一放电支路20、放电接口30、放电主路40、主控单元(图中未示)、N个第二接口和N个第二放电支路60，其中，N≥1，N为自然数。

所述第一接口包括第一正极端口11和第一负极端口12，所述第一正极端口11用于接入内置电池包1的正极，所述第一负极端口12用于接入内置电池包1的负极，所述放电接口30包括正极放电端口31和负极放电端口32，所述放电主路40的一端电连接所述正极放电端口31，所述第一放电支路20包括第一开关S1D、第二开关S1X和二极管D1，所述第一开关S1D的一端电连接所述第一正极端口11，另一端接入所述放电主路40，所述二极管D1的正极接于所述第一开关S1D和第一正极端口11之间，负极通过所述第二开关S1X接于所述第一开关S1D和放电主路40之间，所述第二接口与所述第二放电支路60一一对应，较佳地，所述二极管D1为大功率二极管，其能够限制电压较高的电池包接入所述多电池无间断切换供电电路时产生的电量倒灌。

所述第二接口包括第二正极端口51和第二负极端口52，所述第二正极端口51可用于接入对应的外置电池包2的正极，所述第二负极端口52可用于接入对应的外置电池包2的负极，所述第二放电支路60包括第三开关S2D，所述第三开关S2D的一端电连接所述第二正极端口51，另一端电接入所述放电主路40，所述第一负极端口12、第二负极端口52、负极放电端口32分别接入电路负极P-。可以理解的是，这里的电路负极P-可以为地，也可以为虚拟地。

所述主控单元分别通讯连接所述第一开关S1D、第二开关S1X和每一第二放电支路60的第三开关S2D，并可独立控制所述第一开关S1D、第二开关S1X和每一第二放电支路60的第三开关S2D的通断，以选择性地从所述内置电池包1对负载供电切换至任一外置电池包2对所述负载供电。

较佳地，所述多电池无间断切换供电电路还包括充电接口70和充电主路100，所述充电接口70可用于接入外部电源，所述充电接口70包括正极充电端口71和负极充电端口72，所述负极充电端口72接入电路负极P-，所述充电主路100的一端电连接所述正极充电端口71，所述第一正极端口11和第二正极端口51分别可选择地接入所述充电主路100，以通过所述外部电源对所述内置电池包1和外置电池包2进行充电。

较佳地，所述第一放电支路20还包括第四开关S1C，所述第四开关S1C的一端接于所述第一开关S1D和第一正极端口11之间，另一端接入所述充电主路100，所述控制单元通讯连接所述第四开关S1C，并可独立控制所述第四开关S1C的通断；所述第二放电支路60还包括第五开关S2C，所述第五开关S2C的一端接于所述第三开关S2D和第二正极端口51之间，另一端接入所述充电主路100，所述控制单元通讯连接所述第五开关S2C，并可独立控制所述第五开关S2C的通断。

较佳地，所述第一放电支路20还包括第一保险丝F1，所述第一保险丝F1串接于所述第一开关S1D和放电主路40之间，所述第二放电支路60还包括第二保险丝F2，所述第二保险丝F2串接于所述第三开关S2D和放电主路40之间。通过在各个放电支路上串联保险丝，避免冲击电流损坏电路元器件。

较佳地，所述多电池无间断切换供电电路还包括第一通讯端口80和N个第二通讯端口90，所述第二通讯端口90和所述第二放电支路60一一对应，所述第一通讯端口80电连接所述内置电池包1的第一BMS单元，所述第二通讯端口90电连接对应的所述外置电池包2的第二BMS单元，所述主控单元分别通讯连接所述第一BMS单元和第二BMS单元。

可以理解的是，BMS单元用于采集对应电池包的诸如剩余电量、电池温度、充电时间、放电时间、运行时间等电池信息，其可对电池包内的各个电芯进行电池均衡，也可以控制电池包的充放电状态切换。

请参阅图1和图2，本发明还公开了一种多电池无间断切换供电切换方法，应用于如上所述的多电池无间断切换供电电路，所述多电池无间断切换供电切换方法包括如下步骤：

S1、采集内置电池包1的剩余电量信息；

S2、若所述内置电池包1的剩余电量小于第一预设阈值，则检测当前接入所述多电池无间断切换供电电路的外置电池包2的有效数量。若所述内置电池包1的剩余电量大于或等于第一预设阈值，则说明所述内置电池包1能够正常对负载供电，因此，重回步骤S1。

可以理解的是，当前接入所述多电池无间断切换供电电路的外置电池包2的有效数量，指的是有实际外置电池包2接入对应第二放电支路60上，无效数量为第二放电支路60无外置电池包2接入，或接入的外置电池包2损坏无法正常对外供电。较佳地，这里的第一预设阈值的取值为15％，如所述内置电池包1的剩余电量小于15％，则认为所述内置电池包1在不进行补电的情况下无法满足后续负载供电。

S3、若当前接入所述多电池无间断切换供电电路的外置电池包2的有效数量大于或等于1，则采集当前接入所述多电池无间断切换供电电路的外置电池包2的剩余电量信息。若当前接入所述多电池无间断切换供电电路的外置电池包2的有效数量小于1，则令系统进入电池电量报警模式。

S4、若当前接入所述多电池无间断切换供电电路的外置电池包2中，至少一个外置电池包2的剩余电量大于第二预设阈值，则闭合所述第一放电支路20上的第二开关S1X。较佳地，这里的第二预设阈值的取值为20％，如外置电池包2的剩余电量大于20％，可认为所述外置电池包2能够满足后续负载供电。

S5、断开所述第一放电支路20上的第一开关S1D；

S6、闭合任一当前接入所述多电池无间断切换供电电路的外置电池包2中的剩余电量大于第二预设阈值的外置电池包2所在第二放电支路60上的第三开关S2D，以使当前接入所述多电池无间断切换供电电路的外置电池包2中的剩余电量大于第二预设阈值的外置电池包2对负载供电。此时由于二极管D1限制了当前接入所述多电池无间断切换供电电路的外置电池包2的电压、电流倒流，有效防止因电压、电流倒流而损伤电路。

S7、断开所述第一放电支路20上的第二开关S1X，从而彻底断开所述内置电池包1对负载的供电。

较佳地，所述步骤S6之后，及所述步骤S7之前还包括：

延迟预设时间，具体地，该预设时间一般为2S，当然，具体延迟时间需要根据实际需求进行，在此不做限定。

较佳地，所述多电池无间断切换供电切换方法包括如下步骤：

若需要对所述内置电池包1进行充电，则在所述内置电池包1未处于对所述负载供电的状态下，闭合所述第四开关S1C；

若需要对任一所述外置电池包2进行充电，则在当前外置电池包2未处于对所述负载供电的状态下，闭合所述第五开关S2C。

通过上述开关控制逻辑，实现对所述内置电池包1或任一外置电池包2的充电操作，实际操作中，本电路可支持单个电池包或多个电池包同时充电。

相应地，本发明还公开了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如上所述的多电池无间断切换供电切换方法。

结合图1和图2，本发明通过设计多个开关，巧妙控制各个开关的开闭顺序实现多电池包无间断使用及充电，其电路成本低且电池包间的无间断切换过程简单，能够方便地实现多电池包无间断使用及充电。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种多电池无间断切换供电电路，其特征在于：包括第一接口、第一放电支路、放电接口、放电主路、主控单元、N个第二接口和N个第二放电支路，其中，N≥1，N为自然数，所述第一接口包括第一正极端口和第一负极端口，所述第一正极端口用于接入内置电池包的正极，所述第一负极端口用于接入内置电池包的负极，所述放电接口包括正极放电端口和负极放电端口，所述放电主路的一端电连接所述正极放电端口，所述第一放电支路包括第一开关、第二开关和二极管D1，所述第一开关的一端电连接所述第一正极端口，另一端接入所述放电主路，所述二极管D1的正极接于所述第一开关和第一正极端口之间，负极通过所述第二开关接于所述第一开关和放电主路之间，所述第二接口与所述第二放电支路一一对应，所述第二接口包括第二正极端口和第二负极端口，所述第二正极端口可用于接入对应的外置电池包的正极，所述第二负极端口可用于接入对应的外置电池包的负极，所述第二放电支路包括第三开关，所述第三开关的一端电连接所述第二正极端口，另一端电接入所述放电主路，所述第一负极端口、第二负极端口、负极放电端口分别接入电路负极，所述主控单元分别通讯连接所述第一开关、第二开关和每一第二放电支路的第三开关，并可独立控制所述第一开关、第二开关和每一第二放电支路的第三开关的通断，以选择性地从所述内置电池包对负载供电切换至任一外置电池包对所述负载供电。

2.如权利要求1所述的多电池无间断切换供电电路，其特征现在于：还包括充电接口和充电主路，所述充电接口可用于接入外部电源，所述充电接口包括正极充电端口和负极充电端口，所述负极充电端口接入电路负极，所述充电主路的一端电连接所述正极充电端口，所述第一正极端口和第二正极端口分别可选择地接入所述充电主路，以通过所述外部电源对所述内置电池包和外置电池包进行充电。

3.如权利要求2所述的多电池无间断切换供电电路，其特征现在于：所述第一放电支路还包括第四开关，所述第四开关的一端接于所述第一开关和第一正极端口之间，另一端接入所述充电主路，所述控制单元通讯连接所述第四开关，并可独立控制所述第四开关的通断；所述第二放电支路还包括第五开关，所述第五开关的一端接于所述第三开关和第二正极端口之间，另一端接入所述充电主路，所述控制单元通讯连接所述第五开关，并可独立控制所述第五开关的通断。

4.如权利要求1所述的多电池无间断切换供电电路，其特征现在于：所述第一放电支路还包括第一保险丝，所述第一保险丝串接于所述第一开关和放电主路之间，所述第二放电支路还包括第二保险丝，所述第二保险丝串接于所述第三开关和放电主路之间。

5.如权利要求1所述的多电池无间断切换供电电路，其特征现在于：还包括第一通讯端口和N个第二通讯端口，所述第二通讯端口和所述第二放电支路一一对应，所述第一通讯端口电连接所述内置电池包的第一BMS单元，所述第二通讯端口电连接对应的所述外置电池包的第二BMS单元，所述主控单元分别通讯连接所述第一BMS单元和第二BMS单元。

6.如权利要求1所述的多电池无间断切换供电电路，其特征现在于：所述二极管D1为大功率二极管。

7.一种多电池无间断切换供电切换方法，应用于如权利要求1-6中任一项所述的多电池无间断切换供电电路，所述多电池无间断切换供电切换方法包括如下步骤：

采集内置电池包的剩余电量信息；

若所述内置电池包的剩余电量小于第一预设阈值，则检测当前接入所述多电池无间断切换供电电路的外置电池包的有效数量；

若当前接入所述多电池无间断切换供电电路的外置电池包的有效数量大于或等于1，则采集当前接入所述多电池无间断切换供电电路的外置电池包的剩余电量信息；

若当前接入所述多电池无间断切换供电电路的外置电池包中，至少一个外置电池包的剩余电量大于第二预设阈值，则闭合所述第一放电支路上的第二开关；

断开所述第一放电支路上的第一开关；

闭合任一当前接入所述多电池无间断切换供电电路的外置电池包中的剩余电量大于第二预设阈值的外置电池包所在第二放电支路上的第三开关，以使当前接入所述多电池无间断切换供电电路的外置电池包中的剩余电量大于第二预设阈值的外置电池包对负载供电；

断开所述第一放电支路上的第二开关。

8.如权利要求7所述的多电池无间断切换供电切换方法，其特征现在于：所述闭合任一当前接入所述多电池无间断切换供电电路的外置电池包中的剩余电量大于第二预设阈值的外置电池包所在第二放电支路上的第三开关，以使当前接入所述多电池无间断切换供电电路的外置电池包中的剩余电量大于第二预设阈值的外置电池包对所述负载供电之后，及所述断开所述第一放电支路上的第二开关，之前还包括：

延迟预设时间。

9.如权利要求7所述的多电池无间断切换供电切换方法，其特征现在于：所述多电池无间断切换供电切换方法包括如下步骤：

若需要对所述内置电池包进行充电，则在所述内置电池包未处于对所述负载供电的状态下，闭合所述第四开关；

若需要对任一所述外置电池包进行充电，则在当前外置电池包未处于对所述负载供电的状态下，闭合所述第五开关。

10.一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，其特征在于：所述程序被处理器执行时实现如权利要求7～9中任一项所述的多电池无间断切换供电切换方法。

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