本發(fā)明涉及到電池充電管理的方法，特別是涉及到一種多電池模組并行充電及均衡管理的方法。

背景技術：

隨著各種領域無人機等的不斷推廣和發(fā)展，高倍率電池的應用也是越來越普遍。然而高倍率電池在大電流放電過程中，隨著循環(huán)次數(shù)增加單體電芯之間以及電池包與電池包之間的容量差異也越來越大，如果采樣傳統(tǒng)的充電方式，嚴重影響了電池模組充電速度、用戶體驗和使用壽命。這給電池模組充電方式提出了新的挑戰(zhàn)，即如何實現(xiàn)快速化與智能化的多電池模組并行充電及電芯均衡管理。

現(xiàn)有的電池組充電器很多采用一對一形式，無均衡管理或是均衡能力有限，無法實現(xiàn)快速化與智能化的多電池模組并行充電及電芯均衡管理。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的為提供一種多電池模組并行充電及均衡管理的系統(tǒng)及方法，可以實現(xiàn)對多電池模組并行充電及電芯均衡管理。

本發(fā)明提出一種多電池模組并行充電及均衡管理系統(tǒng)，包括有直流母線和若干個并行的電池模組，所述電池模組的正極接所述直流母線的正端，所述電池模組的負極接所述直流母線負端，還包括有主控單元，所述電池模組包括有電池單元、均衡單元和采樣單元，所述采樣單元連接所述主控單元。

進一步地，所述電池模組連接所述直流母線的線路上設置有控制通斷的充電開關，所述主控單元控制連接所述充電開關。

進一步地，所述充電開關為繼電器、MOS對管或MOS單管其中的一種或多種。

進一步地，所述直流母線連接輸入電壓、電流范圍可調的直流電源。

進一步地，所述電池單元為單節(jié)電池或由多節(jié)電池串接組成的電池組。

進一步地，所述采樣單元包括有前端采樣IC，所述前端采樣IC通過濾波器件連接到電池單元中單節(jié)電池的兩端。

進一步地，所述均衡單元包括有前端采集IC，控制開關K_n和電阻R_n串接后并接與電池單元中單節(jié)電池和前端采集IC并接。

本發(fā)明還提出了一種多電池模組并行充電及均衡管理的方法，包括，

通過采樣單元收集對應電池模組內電池單元的電流、電壓和實時溫度等參數(shù)，并將參數(shù)傳輸給主控單元；

主控單元接收到電池單元的參數(shù)，根據(jù)電池單元的參數(shù)判斷當前電池單元的狀態(tài)，并控制對應均衡單元或充電開關對電池單元進行處理。

進一步地，所述主控單元接收到電池單元的參數(shù)，根據(jù)電池單元的參數(shù)判斷當前電池單元的狀態(tài)，并控制對應均衡單元或充電開關對電池單元進行處理步驟，包括，

若電池單元的電流、電壓或實時溫度參數(shù)大于對應的預設值，主控單元控制對應均衡單元對電池單元進行均衡操作。

進一步地，所述主控單元接收到電池單元的參數(shù)，根據(jù)電池單元的參數(shù)判斷當前電池單元的狀態(tài)，并控制對應均衡單元或充電開關對電池單元進行處理步驟，包括，

主控單元根據(jù)接收到的參數(shù)判斷當前電池單元是否充滿，若判定電池單元充滿，則控制對應的電路開關斷開，并控制另一未充滿的電池模組對應的電路開關導通。

本發(fā)明的有益效果是：能夠實現(xiàn)多電池模組并行充電及快速高效均衡管理，有效地提高了充電與均衡充電的效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一實施例一種多電池模組并行充電及均衡管理系統(tǒng)的電路框圖；

圖2是本發(fā)明一實施例一種采樣單元的具體電路圖；

圖3是本發(fā)明一實施例一種均衡單元的具體電路圖；

圖4是本發(fā)明一實施例一種主控單元的具體電路圖；

圖5是本發(fā)明一實施例一種多電池模組并行充電及均衡管理的方法的流程框圖。

本發(fā)明目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。

具體實施方式

應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本技術領域技術人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個”、“所述”和“該”也可包括復數(shù)形式。應該進一步理解的是，本發(fā)明的說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。這里使用的措辭“和/或”包括一個或更多個相關聯(lián)的列出項的全部或任一單元和全部組合。

本技術領域技術人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)，具有與本發(fā)明所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語，應該被理解為具有與現(xiàn)有技術的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣被特定定義，否則不會用理想化或過于正式的含義來解釋。

參照圖1，提出本發(fā)明一實施例，一種多電池模組并行充電及均衡管理系統(tǒng)，包括有直流母線和若干個并行的電池模組，電池模組正極接直流母線正端，電池模組負極接直流母線負端，還包括有主控單元，電池模組包括有電池單元、均衡單元和采樣單元，還包括有主控單元，采樣單元連接主控單元。

電池模組連接直流母線的線路上設置有控制通斷的充電開關，主控單元控制連接充電開關。

充電開關為繼電器或MOS開關管，MOS開關管為MOS對管或MOS單管。

直流母線連接輸入電壓、電流范圍可調的直流電源，直流電源的輸入電壓、電流的范圍可調，可以實現(xiàn)對于。

電池單元為單節(jié)電池或由多節(jié)電池串接組成的電池組，每個電池模組內都包括有電池單元，多個電池模組相互并接，電池單元中每單節(jié)電池都接有采樣單元和均衡單元，通過采樣單元收集對應電池的電壓、電流和線路溫度參數(shù)發(fā)送給主控單元，由主控單元控制均衡單元對單節(jié)電池進行均衡處理。

如圖3所示的，均衡單元包括有前端采集IC，控制開關K_n和電阻R_n串接后并接與電池單元中單節(jié)電池和前端采集IC并接。主控單元可以通過主動控制均衡對電池單元進行主動均衡處理，也可以通過采樣單元收集到電池單元信息后，根據(jù)電池單元實際情況被動選擇適合的均衡策略對電池單元進行均衡處理。具體的，前端采集IC可以是數(shù)字的模擬前端采集IC。

如圖2所示，采樣單元的電路為獨立器件或集成器件構成，可以實現(xiàn)溫度，電壓，電流等數(shù)據(jù)采樣功能。采樣單元包括有前端采樣IC，前端采樣IC通過濾波器件連接到電池單元中單節(jié)電池的兩端。具體的，濾波器件包括電容、穩(wěn)壓二極管等等元器件，前端采集IC可以是數(shù)字的模擬前端采集IC。

主控單元包括MCU、RAM、DSP和外圍電路，用于收集、分析各個電池模組的數(shù)據(jù)并結合用戶指令完成充電開關切換控制和快速高效均衡策略。

如圖1所示，首先通過采樣單元實時采集各個電池模組單節(jié)電壓、電池單元電壓、溫度、電流等數(shù)據(jù)信息，給到主控單元綜合分析，查看電池模組是否存在過壓、欠壓、斷線、高溫、低溫、漏電流等故障。

若BAT1電池模組均無故障，則按照順序先控制開關S1閉合，由直流電源通過直流母線對BAT1電池模組進行充電，直至充電完成后控制開關S1斷開。再控制開關S2閉合，由直流母線對BAT2電池模組進行充電，直至充電完成后控制開關S2斷開。以此類推輪流循環(huán)充電；若當前電池模組有故障或者不存在時，則跳過當前電池模組，直接進入下一電池模組工作。從而實現(xiàn)多電池模組并行充電管理。

同時，采樣單元實時采集各個電池模組單節(jié)電壓、電流和環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，給到主控單元處理后，通過預先設定的電池模組內電芯壓差與環(huán)境溫度對應關系控制開啟均衡電路。例如：采集到環(huán)境溫度為35℃時，每個電池模組內任一節(jié)單電壓大于單電壓最小值30mV以上的都需要開啟放電/被動均衡；當采集到環(huán)境溫度為45℃時，每個電池模組內任一節(jié)單電壓高于單電壓最小值40mV以上的都需要開啟放電/被動均衡，從而實現(xiàn)快速且高效的均衡控制策略。

通過上述的多電池模組并行充電及均衡管理系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)多電池模組并行充電及快速高效均衡管理，并且有效地提高了充電與均衡速度。

參照圖4，提出本發(fā)明另一實施例，一種多電池模組并行充電及均衡管理的方法，包括，

S10、通過采樣單元收集對應電池模組內電池單元的電流、電壓和實時溫度等參數(shù)，并將參數(shù)傳輸給主控單元。

S20、主控單元接收到電池單元的參數(shù)，根據(jù)電池單元的參數(shù)判斷當前電池單元的狀態(tài)，并控制對應均衡單元或充電開關對電池單元進行處理。

如S1步驟所述，通過電池模組包括有電池單元、采樣單元和均衡單元，采用單元和均衡單元接在電池單元兩端組成電池模組，均衡單元和采樣單元連接主控單元。首先通過采樣單元實時采集各個電池模組中電池單元電壓、溫度、電流等數(shù)據(jù)信息，給到主控單元綜合分析，查看電池模組是否存在過壓、欠壓、斷線、高溫、低溫、漏電流等故障。

如步驟S2所述，主控單元根據(jù)接收到的電池單元的參數(shù)，判斷現(xiàn)有電池模組內電池單元的狀態(tài)，根據(jù)電池單元的狀態(tài)來選擇適合的操作對電池模組進行操作。適合的操作相應的可以是控制充電開關的通斷進而控制電池單元的充電或者不充電，也可以是控制均衡單元對對應的充電單元進行均衡處理。具體的均衡處理可以是放電/被動均衡。

具體的，步驟S2包括有以下的判斷步驟：

S21、若電池單元的電流、電壓或實時溫度參數(shù)大于對應的預設值，主控單元控制對應均衡單元對電池單元進行均衡操作。

S22、主控單元根據(jù)接收到的參數(shù)判斷當前電池單元是否充滿，若判定電池單元充滿，則控制對應的電路開關斷開，并控制另一個未充滿的電池模組對應的電路開關導通。

如上步驟S21所述，在主控單元的MCU中預設一個值，每種類型的參數(shù)預先根據(jù)實際情況設定一個特定的閾值，超過或小于特定閾值的參數(shù)都是對應有不正常的情況，每種情況主控單元都對應有適合的操作作用于電池單元。

例如，采集到環(huán)境溫度為35℃時，電池單元內任一節(jié)電池單電壓大于預設值的最小值30mV，主控單元控制均衡單元開啟放電/被動均衡；當采集到環(huán)境溫度為45℃時，電池單元內任一節(jié)電池單電壓大于預設值的最小值40mV時，主控單元控制均衡單元開啟放電/被動均衡。

如上述步驟S22所述，當采集到的電壓或電流參數(shù)對應到電池單元已經充滿電的狀態(tài)，主控單元會控制對應的充電開關斷開，并控制下一個未充滿的電池模組對應的充電開關打開，直流電源通過直流母線對電池模組進行充電。如此往復，直到所有的電池模組都充滿電。

通過上述的多電池模組并行充電及均衡管理系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)多電池模組并行充電及快速高效均衡管理，并且有效地提高了充電與均衡速度。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內。