一种实现多组锂电池并联循环充电的控制系统及其方法
【专利摘要】本发明提供一种实现多组锂电池并联循环充电的控制系统及其方法，所述系统至少包括：充电机、多组锂电池、充电回路和通讯线路组；其中，所述多组锂电池通过所述充电回路相互并联地连接在所述充电机上，所述充电机通过所述通讯线路组与各个锂电池相通讯。本发明的实现多组锂电池并联循环充电的控制系统及其方法可以实现在无人值守的情况下，保证每组锂电池都能充满，可显著增加锂电池的续航能力，延长电池组的循环使用寿命；同时不增加充电系统控制的复杂度和开发成本的前提下，显著的提高了充电机的使用率。
【专利说明】一种实现多组锂电池并联循环充电的控制系统及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电池充电的控制系统及其方法，特别是涉及一种实现多组锂电池并联循环充电的控制系统及其方法。
【背景技术】
[0002]随着微电子技术的不断发展，小型化设备日益增多，因此对所使用的电源提出了更高的要求。锂电池具有能量较高、使用寿命长、额定电压高、高功率承受力强、自放电率低、重量轻、绿色环保等优点，因而广泛应用于手机、笔记本电脑、电动车等小型化设备上。相应地，需要提供一种更高效、更快速的锂电池充电方法。
[0003]目前，锂电池的充电方式主要是针对一颗锂电池进行充电。如果对单组的多颗锂电池充电的话，基本上采用串联方式，而无法对类似并联的多组锂电池进行充电，且充电机的使用率很低。另外，现有技术中，对多组锂电池并联进行充电通常需要增加额外的电路控制单元来控制不同组锂电池的充电电压或实现多组锂电池之间的分时充电控制。不论是控制不同组锂电池的充电电压还是控制多组锂电池之间的分时充电，都增加了充电系统控制的复杂度和开发成本。
【发明内容】
[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种实现多组锂电池并联循环充电的控制系统及其方法，其结合锂电池本身的充电控制特性及锂电池管理系统(Battery Management System, BMS),实现了对多组锂电池进行并联循环充电。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种实现多组锂电池并联循环充电的控制系统，至少包括:充电机、多组锂电池、充电回路和通讯线路组；其中，所述多组锂电池通过所述充电回路相互并联地连接在所述充电机上，所述充电机通过所述通讯线路组与各个锂电池相通讯；充电机检测到新的锂电池接入系统后，所述充电机检测充电母线上当前是否存在正在充电的锂电池，若不存在，新接入的锂电池进入充电状态；若存在，新接入的锂电池进入等待充电状态，待正在充电的锂电池充电完成之后，新接入的锂电池进入充电状态。
[0006]根据上述的实现多组锂电池并联循环充电的控制系统，其中:所述通讯线路组采用有线或无线的方式。
[0007]根据上述的实现多组锂电池并联循环充电的控制系统，其中:所述充电机具有多个充电接口，能够使多组锂电池同时接入充电机系统。
[0008]根据上述的实现多组锂电池并联循环充电的控制系统，其中:所述锂电池上包括充电控制开关，所述充电控制开关默认是断开的。
[0009]同时，本发明还提供一种实现多组锂电池并联循环充电的控制方法，其包括以下步骤:
[0010]步骤S1:充电机检测到新的锂电池接入系统后，与各个锂电池BMS管理系统建立通讯连接；
[0011]步骤S2:充电机从锂电池BMS管理系统中读取锂电池的相关信息，其中，所述相关信息中包括锂电池的电压信息；
[0012]步骤S3:充电机检测充电母线上当前是否存在正在充电的锂电池，若不存在，转入步骤S4，新接入的锂电池进入充电状态；若存在，转入步骤S5，新接入的锂电池进入等待充电状态；
[0013]步骤S4:充电机依据读取到新接入的锂电池的电池电压调节充电机的输出电压，并发送充电控制命令到新接入的锂电池，使其进入充电状态；
[0014]步骤S5:充电机保持新接入的锂电池处于等待充电状态，待正在充电的锂电池充满之后，充电机依据读取到新接入的锂电池的电池电压调节充电机的输出电压，并发送充电控制命令到新接入的锂电池，使其进入充电状态。
[0015]根据上述的实现多组锂电池并联循环充电的控制方法，其中:步骤SI中，当充电机检测到新的锂电池接入系统时，充电机通过无线或有线的方式与各个锂电池BMS管理系统建立通讯连接。
[0016]根据上述的实现多组锂电池并联循环充电的控制方法，其中:步骤S4中，充电机依据读取到的新接入的锂电池的电池电压调节充电机的输出电压，使充电机的输出电压低于电池电压，然后发送充电控制命令至新接入的锂电池，通知其闭合充电控制开关，进入充电状态。
[0017]根据上述的实现多组锂电池并联循环充电的控制方法，其中:步骤S5中，待正在充电的锂电池充满之后，充电机发送停止充电控制命令至正在充电的锂电池，通知其断开充电控制开关；然后充电机依据读取到新接入的锂电池的电池电压调节充电机的输出电压，使充电机的输出电压低于新接入的锂电池的电池电压，并发送充电控制命令至新接入的锂电池，通知其闭合充电控制开关，进入充电状态。
[0018]根据上述的实现多组锂电池并联循环充电的控制方法，其中:步骤S5中，当充电机检测到有多组锂电池处于等待充电状态时，充电机依据各组锂电池的剩余电池容量，优先对剩余容量最少的锂电池进行充电，直至连接在充电母线上的所有锂电池都充满为止。
[0019]进一步地，根据上述的实现多组锂电池并联循环充电的控制方法，其中:所述充电机保存每组锂电池的充电记录。
[0020]如上所述，本发明的实现多组锂电池并联循环充电的控制系统及其方法，具有以下有益效果:
[0021](I)可以实现在无人值守的情况下，保证每组锂电池都能充满，可显著增加锂电池的续航能力，延长电池组的循环使用寿命；
[0022](2)显著地提高了充电机的使用率；
[0023](3)不增加充电系统控制的复杂度和开发成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1显示为本发明的多组锂电池并联循环充电控制系统的结构示意图；
[0025]图2显示为本发明的实现多组锂电池并联循环充电的控制方法流程图。
[0026]元件标号说明[0027]1充电机
[0028]21、22、......2N多组锂电池
[0029]31、32、......3N 充电回路
[0030]41、42、......4N通讯线路组
【具体实施方式】
[0031]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0032]需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0033]参照图1，本发明的多组锂电池并联循环充电的控制系统包括充电机1、多组锂电
池(21、22、......2N)、充电回路(31、32、......3N)和通讯线路组(41、42、......4N)。其中，
多组锂电池(21、22、……2N)通过充电回路(31、32、……3N)相互并联地连接在充电机I上，充电机I通过通讯线路组(41、42、……4N)来与各个锂电池相通讯。
[0034]充电机I用于控制系统的输出电压、发送控制命令通知锂电池开始或停止充电、根据锂电池的剩余容量优先选择剩余电池容量最少的锂电池进行充电。充电机具有多个充电接口，可以使多组锂电池同时接入充电机系统。
[0035]锂电池上包括充电控制开关，且默认是断开的，这样可以保证在锂电池接入充电机系统的时候，不会因为充电机的输出电压与锂电池的当前电压的差异而出现锂电池过充现象。其中，多组锂电池(21、22、......2N)中的每组锂电池由一个BMS系统进行管理。
[0036]充电回路(31、32、……3N)包括充电机I与锂电池之间的充电连接电缆线和连接器。其中，连接电缆线的一端固定在充电机I上，另一端通过连接器与锂电池相连接。
[0037]通讯线路组为充电机与锂电池之间的通讯信道，可以采用有线或无线的方式。充电机作为主机通过不同的地址分别与每个锂电池进行通讯。充电机与锂电池之间的通讯方式可以采用有线或无线的。通讯内容主要是充电机读取锂电池的电池容量、电池电压、电池充电电流、电池温度、告警信息及参数信息。
[0038]如图2所示，本发明的实现多组锂电池并联循环充电的控制方法包括如下步骤:
[0039]步骤S1:充电机检测到新的锂电池接入系统后，与各个锂电池BMS管理系统建立通讯连接。
[0040]具体地，当充电机检测到新的锂电池接入系统时，充电机通过无线或有线的方式与各个锂电池BMS管理系统建立通讯连接。
[0041]步骤S2:充电机从锂电池BMS管理系统中读取锂电池的电池电压、电池剩余容量、电池温度等相关信息，并把这些信息保存在本地。其中，电池温度信息用于对电池的温度补偿处理过程。
[0042]步骤S3:充电机检测充电母线上当前是否存在正在充电的锂电池，若不存在，转入步骤S4，新接入的锂电池进入充电状态；若存在，转入步骤S5，新接入的锂电池进入等待充电状态。
[0043]步骤S4:充电机依据读取到的新接入的锂电池的电池电压调节充电机的输出电压，并发送充电控制命令到新接入的锂电池，使其进入充电状态。
[0044]具体地，充电机依据读取到的电池电压调节充电机的输出电压，使充电机的输出电压略低于电池电压，以防止产生锂电池过充现象，然后发送充电控制命令，通知锂电池闭合充电控制开关，进入充电状态。优选地，通常输出电压=电池电压-1.8V。
[0045]步骤S5:充电机保持新接入的锂电池处于等待充电状态，待正在充电的锂电池充满之后，充电机依据读取到新接入的锂电池的电池电压调节充电机的输出电压，并发送充电控制命令到新接入的锂电池，使其进入充电状态。
[0046]具体地，充电机保持新接入的锂电池的充电控制开关断开，使其处于等待充电状态。待正在充电的锂电池充满之后，充电机发送停止充电控制命令至正在充电的锂电池，通知其断开充电控制开关；然后充电机依据读取到新接入的锂电池的电池电压调节充电机的输出电压，使充电机的输出电压略低于电池电压，以防止产生锂电池过充现象，并发送充电控制命令至新接入的锂电池，通知其闭合充电控制开关，进入充电状态。优选地，通常输出电压=电池电压-1.8V。
[0047]在本发明中，多组锂电池循环充电指的是不同组锂电池之间的轮流交替充电。若充电机检测到有多组锂电池处于等待充电状态时，则充电机会依据各组锂电池的剩余电池容量，优先对剩余容量最少的锂电池进行充电，直至连接在充电母线上的所有锂电池都充满为止。充电机同时保存每组锂电池的充电记录。
[0048]综上所述，本发明的实现多组锂电池并联循环充电的控制系统及其方法可以实现在无人值守的情况下，保证每组锂电池都能充满，可显著增加锂电池的续航能力，延长电池组的循环使用寿命；同时不增加充电系统控制的复杂度和开发成本的前提下，显著的提高了充电机的使用率。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0049]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属【技术领域】中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种实现多组锂电池并联循环充电的控制系统，其特征在于，至少包括:充电机、多组锂电池、充电回路和通讯线路组；其中，所述多组锂电池通过所述充电回路相互并联地连接在所述充电机上，所述充电机通过所述通讯线路组与各个锂电池相通讯； 充电机检测到新的锂电池接入系统后，所述充电机检测充电母线上当前是否存在正在充电的锂电池，若不存在，新接入的锂电池进入充电状态；若存在，新接入的锂电池进入等待充电状态，待正在充电的锂电池充电完成之后，新接入的锂电池进入充电状态。
2.根据权利要求1所述的实现多组锂电池并联循环充电的控制系统，其特征在于:所述通讯线路组采用有线或无线的方式。
3.根据权利要求1所述的实现多组锂电池并联循环充电的控制系统，其特征在于:所述充电机具有多个充电接口，能够使多组锂电池同时接入充电机系统。
4.根据权利要求1所述的实现多组锂电池并联循环充电的控制系统，其特征在于:所述锂电池上包括充电控制开关，所述充电控制开关默认是断开的。
5.一种实现多组锂电池并联循环充电的控制方法，其特征在于:包括以下步骤: 步骤S1:充电机检测到新的锂电池接入系统后，与各个锂电池BMS管理系统建立通讯连接； 步骤S2:充电机从锂电池BMS管理系统中读取锂电池的相关信息，其中，所述相关信息中包括锂电池的电压信息； 步骤S3:充电机检测充电母线上当前是否存在正在充电的锂电池，若不存在，转入步骤S4，新接入的锂电池进入充电状态；若存在，转入步骤S5，新接入的锂电池进入等待充电状态； 步骤S4:充电机依据读取到新接入的锂电池的电池电压调节充电机的输出电压，并发送充电控制命令到新接入的锂电池，使其进入充电状态； 步骤S5:充电机保持新接入的锂电池处于等待充电状态，待正在充电的锂电池充满之后，充电机依据读取到新接入的锂电池的电池电压调节充电机的输出电压，并发送充电控制命令到新接入的锂电池，使其进入充电状态。
6.根据权利要求5所述的实现多组锂电池并联循环充电的控制方法，其特征在于:步骤SI中，当充电机检测到新的锂电池接入系统时，充电机通过无线或有线的方式与各个锂电池BMS管理系统建立通讯连接。
7.根据权利要求5所述的实现多组锂电池并联循环充电的控制方法，其特征在于:步骤S4中，充电机依据读取到的新接入的锂电池的电池电压调节充电机的输出电压，使充电机的输出电压低于电池电压，然后发送充电控制命令至新接入的锂电池，通知其闭合充电控制开关，进入充电状态。
8.根据权利要求5所述的实现多组锂电池并联循环充电的控制方法，其特征在于:步骤S5中，待正在充电的锂电池充满之后，充电机发送停止充电控制命令至正在充电的锂电池，通知其断开充电控制开关；然后充电机依据读取到新接入的锂电池的电池电压调节充电机的输出电压，使充电机的输出电压低于新接入的锂电池的电池电压，并发送充电控制命令至新接入的锂电池，通知其闭合充电控制开关，进入充电状态。
9.根据权利要求5所述的实现多组锂电池并联循环充电的控制方法，其特征在于:步骤S5中，当充电机检测到有多组锂电池处于等待充电状态时，充电机依据各组锂电池的剩余电池容量，优先对剩余容量最少的锂电池进行充电，直至连接在充电母线上的所有锂电池都充满为止。
10.根据权利要求9所述的实现多组锂电池并联循环充电的控制方法，其特征在于:所述充电机保存每组锂电池 的充电记录。
【文档编号】H01M10/44GK103795124SQ201410056812
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年2月19日 优先权日:2014年2月19日
【发明者】张永, 欧阳云云, 徐文康 申请人:中达电通股份有限公司