基于无线放电均衡的光伏电池系统、路灯及控制方法与流程

本申请涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种基于无线放电均衡的光伏电池系统、路灯及控制方法。

背景技术：

在一般的电池组中，电池组内的多个单体电池会随着充电、放电次数的增加或单体电池，会出现单体电池之间的不一致性，在单体电池出现不一致的情况下，各个单体电池的内阻会存在差异，部分单体电池的内阻会低于正常电池的内阻，如果使用同样的电压对单体电池进行充电，就可能会出现电池的充电电压超过其安全电压的情况。而为了避免这样的情况，可以使用电阻、场效应晶体管等开关器件与电池进行并联，以对电池进行电压均衡。在场效应晶体管失效的情况下，就会发生电池短路或者电池过度放电的情况，对单体电池甚至电池组造成损坏。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请提供了一种基于无线放电均衡的光伏电池系统、路灯及控制方法。

本申请提供的技术方案如下：

一种基于无线放电均衡的光伏电池系统控制方法，应用于光伏电池系统中的电池管理芯片，所述光伏电池系统还包括：电池组、太阳能电池板、无线充电装置和无线放电均衡装置，所述电池组包括多个电池单体，所述太阳能电池板与所述电池组相连接，用于为所述电池组充电，所述无线充电装置与所述电池组相连接，用于为待充电设备进行无线充电，所述电池组包括第一无线传输线圈，所述无线放电均衡装置包括与所述第一无线传输线圈相匹配的第二无线传输线圈，用于通过无线对所述电池组中的多个电池单体进行电压均衡，该光伏电池系统控制方法包括：

在所述太阳能电池板对所述电池组进行充电时，控制所述无线充电装置与所述电池组断开，并确定所述电池组中各个电池单体的电压是否均处于第一预设范围内；

在检测到所述电池组中各个电池单体的电压均处于第一预设范围内时，控制所述无线放电均衡装置对所述电池组中的所有电池单体进行电压均衡处理，并检测电压均衡处理所述电池组中的所有电池单体的电压是否均处于第二预设范围内，其中，所述第二预设范围的最小值大于或等于所述第一预设范围的最大值；

若电压均衡处理所述电池组中的所有电池单体的电压均处于第二预设范围内，确定所述电池组中各个电池单体的内阻；

根据确定的各个电池单体的内阻，计算与该电池单体相对应的充电电压，并采用该充电电压对该电池单体进行充电，直至所述电池组中各个电池单体之间的电压差值在预设的范围内。

进一步地，该方法还包括：

当确定所述多个电池单体之间的电压差值在预设的范围内，控制所述无线放电均衡装置停止放电；

控制所述电池组与所述无线充电装置连接。

本申请还提供了一种基于无线放电均衡的光伏电池，包括：电池组、太阳能电池板、无线充电装置、无线放电均衡装置和电池管理芯片，其中：

所述电池组包括多个电池单体，所述太阳能电池板与所述电池组相连接，用于为所述电池组充电；

所述无线充电装置与所述电池组相连接，用于使用所述电池组的电能为待充电设备进行无线充电；

所述电池组包括第一无线传输线圈，所述无线放电均衡装置包括与所述第一无线传输线圈相匹配的第二无线传输线圈，所述电池组可通过所述第一无线传输线圈和第二无线传输线圈向所述无线放电均衡装置放电，所述无线放电均衡装置还包括与所述第二无线传输线圈相连接的放电电路，以通过所述放电电路对所述第二无线传输线圈接收到的电能放电；

所述电池管理芯片与所述电池组、无线放电均衡装置连接，用于在所述电池组电压均衡后，控制所述电池组向所述无线充电装置供电。

进一步地，所述光伏电池系统还包括继电器，所述继电器分别与所述电池组和无线放电均衡装置连接，用于根据所述电池管理芯片的指令，将所述电池组和无线放电均衡装置连接或断开。

进一步地，所述电池管理芯片还包括温度检测模块，所述温度检测模块用于检测所述电池单体的温度。

进一步地，所述电池管理芯片还包括电压检测模块，所述电压检测模块用于检测所述电池单体的电压。

进一步地，该光伏电池系统还包括与所述电池管理芯片相连接的通信模块，所述通信模块用于接收外部设备发送的控制指令。

本申请还提供了一种基于无线放电均衡的光伏路灯，包括：照明设备以及光伏电池系统，所述光伏电池系统包括电池组、太阳能电池板、无线充电装置、无线放电均衡装置和电池管理芯片，其中：

所述电池组包括多个电池单体，该电池组与所述照明设备相连接，用于为所述照明设备供电；

所述太阳能电池板与所述电池组相连接，用于为所述电池组充电；

所述无线充电装置与所述电池组相连接，用于使用所述电池组的电能为待充电设备进行无线充电；

所述电池组包括第一无线传输线圈，所述无线放电均衡装置包括与所述第一无线传输线圈相匹配的第二无线传输线圈，所述电池组可通过所述第一无线传输线圈和第二无线传输线圈向所述无线放电均衡装置放电，所述无线放电均衡装置还包括与所述第二无线传输线圈相连接的放电电路，以通过所述放电电路对所述第二无线传输线圈接收到的电能放电；

所述电池管理芯片与所述电池组、无线放电均衡装置连接，用于在所述电池组电压均衡后，控制所述电池组向所述无线充电装置供电。

进一步地，所述光伏电池系统还包括继电器，所述继电器分别与所述电池组和无线放电均衡装置连接，用于根据所述电池管理芯片的指令，将所述电池组和无线放电均衡装置连接或断开。

进一步地，所述电池管理芯片还包括温度检测模块，所述温度检测模块用于检测所述电池单体的温度。

进一步地，所述电池管理芯片还包括电压检测模块，所述电压检测模块用于检测所述电池单体的电压。

进一步地，该光伏电池系统还包括与所述电池管理芯片相连接的通信模块，所述通信模块用于接收外部设备发送的控制指令。

本申请提供的光伏电池系统控制方法，采用无线放电均衡装置通过无线电能传输的方式对电池组中的电池单体进行电压均衡，电池组中并不设置放电电路，实现了电池单体与放电电路的物理隔离。避免了放电电路与电池单体直接连接时可能出现的由于放电电路失效而导致的电池单体短路的情况。同时，在对电池单体进行电压均衡过程中，在不同的电压范围内采用不同的均衡策略，实现了对电池组进行电压均衡的精细化管理，提高了电池组的安全性和可靠性。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种光伏电池系统的结构示意图。

图2为本申请实施例提供的一种光伏电池系统的另一结构示意图。

图3为本申请实施例提供的一种光伏电池系统控制方法的流程示意图。

图4为本申请实施例提供的一种光伏电池系统的另一结构示意图。

图5为本申请实施例提供的一种光伏电池系统的另一结构示意图。

图6为本申请实施例提供的一种光伏路灯的结构示意图。

图标：10-光伏电池系统；101-电池组；111-第一无线传输线圈；102-太阳能电池板；103-无线充电装置；104-无线放电均衡装置；141-第二无线传输线圈；142-放电电路；105-电池管理芯片；151-温度检测模块；152-电压检测模块；106-继电器；107-通信模块；200-光伏路灯；201-照明设备。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，本申请实施例提供了一种基于无线放电均衡的光伏电池系统10，包括：电池组101、太阳能电池板102、无线充电装置103、无线放电均衡装置104和电池管理芯片105。

所述电池组101包括多个电池单体，所述太阳能电池板102与所述电池组101相连接，用于为所述电池组101充电。本申请实施例中的电池单体可以为锂电池单体，多个电池单体通过串联或并联组合形成电池组101。太阳能电池板102可以将太阳能转变为电能为电池组101充电。

所述无线充电装置103与所述电池组101相连接，用于使用所述电池组101的电能为待充电设备进行无线充电。本申请实施例中的无线充电装置103可以通过无线的形式对其他设备进行充电。

所述电池组101包括第一无线传输线圈111，所述无线放电均衡装置104包括与所述第一无线传输线圈111相匹配的第二无线传输线圈141，所述电池组101可通过所述第一无线传输线圈111和第二无线传输线圈141向所述无线放电均衡装置104放电，所述无线放电均衡装置104还包括与所述第二无线传输线圈141相连接的放电电路142，以通过所述放电电路142对所述第二无线传输线圈141接收到的电能放电。

在本申请实施例中，无线放电均衡装置104可以对电池组101进行电压均衡，在太阳能电池板102对电池组101充电过程中，如果由于各个电池单体的不一致性导致各个电池单体的电压出现不均衡的情况，对整体电池组101的健康状况都会造成影响。电池管理芯片105可以控制电池组101向无线放电均衡装置104放电，以通过无线放电均衡装置104对电池组101内的电池单体实现电压均衡。

电池组101内并不设置放电电路142，放电电路142设置在无线放电均衡装置104内，放电电路142可以包括多个阻性元件，可以将电能转换为热能，从而消耗掉电池组101传输到无线放电均衡装置104的电能。如此设置，使得电池组101内不必设置与放电电路142相关的开关电路等，也就不会出现由于开关电路出现失效而导致的放电电路142短路，进而导致电池单体短路、过度放电的情况。通过将放电电路142与电池组101相互隔离设置的结构，增强了电池组101的安全性能和可靠性。

所述电池管理芯片105与所述电池组101、无线放电均衡装置104连接，用于在所述电池组101电压均衡后，控制所述电池组101向所述无线充电装置103供电。电池管理系统可以在电池组101完成了电压均衡后向无线充电装置103正常供电，可以方便对其他待充电设备进行无线充电。

如图2所示，所述光伏电池系统10还包括继电器106，所述继电器106分别与所述电池组101和无线放电均衡装置104连接，用于根据所述电池管理芯片105的指令，将所述电池组101和无线放电均衡装置104连接或断开。电池管理芯片105可以通孔控制继电器106的动作来控制电池组101与无线放电均衡装置104之间的连接关系。本申请实施例并不限制继电器106的数量和规格，可以根据实际情况确定。

本申请实施例提供了一种基于无线放电均衡的光伏电池系统控制方法，应用于光伏电池系统10中的电池管理芯片105，在本申请实施例中，电池组101可以为由多个锂电池单体串并联形成的电池包。无线放电均衡装置104与电池组101没有直接线路连接，而是采用第一无线传输线圈111和第二无线传输线圈141通过无线电磁感应的方式，将电池组101中的电能传输至无线放电均衡装置104，无线放电均衡装置104可以包括与第二无线传输线圈141相连接的放电电路142，放电电路142可以将第二无线传输线圈141接收到的电能消耗掉，从而实现对电池组101中的电池单体放电的功能。通过这样的结构，无线放电均衡装置104与电池组101是相互隔离的，如果无线放电均衡装置104出现了失效，也不会引起电池组101的过度放电或者短路，从而可以保障电池组101的安全。

无线充电装置103也可以包括无线充电线圈，在电池组101向无线充电装置103供电时，如果有其他无线充电设备靠近了无线充电线圈，电池组101的电能就可以通过无线充电线圈向无线充电设备充电，从而满足无线充电设备的充电需求。本申请实施例中，将无线充电设备设置在照明设备上，照明设备可以安置在城市中，从而可以为市民提供无线充电服务。

如图3所示，本申请实施例提供的光伏电池系统控制方法包括以下步骤。

步骤s101，在所述太阳能电池板对所述电池组进行充电时，控制所述无线充电装置与所述电池组断开，并确定所述电池组中各个电池单体的电压是否均处于第一预设范围内。

本申请实施例中的电池组101可以不使用市电供电，可以通过太阳能电池板102将太阳能转换为电能，电池组101将电能储存。电池组101储存的电能不仅可以为无线充电装置103供电，还可以为照明设备供电。电池组101在充电过程中，由于其内部各个电池单体的差异，各个电池单体的电压在充电过程中会存在差异，这样的差异会影响整体电池组101的性能。在充电过程中如果电池组101没有处于电压均衡的状态，电池管理芯片105可以控制电池组101停止向无线充电设备供电，并开始对电池组101进行电压均衡。电池管理芯片105对电池组101进行电压均衡操作可以是实时的，也可以是根据预先设定的周期进行。电池管理芯片105内预先设置有与电池组101相对应的第一预设范围和第二预设范围，例如，第一预设范围可以设定为3v-4.1v，第二预设范围为4.1v-4.2v。本申请对第一预设范围和第二预设范围的具体数值并不进行限制。

步骤s102，在检测到所述电池组中各个电池单体的电压均处于第一预设范围内时，控制所述无线放电均衡装置对所述电池组中的所有电池单体进行电压均衡处理，并检测电压均衡处理所述电池组中的所有电池单体的电压是否均处于第二预设范围内。

当检测到电池组101中的所有电池单体的电压都处于第一预设范围内时，电池管理芯片105可以控制电池组101内的电池单体互相进行电压均衡，电压较高的电池单体可以将电量充电至电压较低的电池单体。

步骤s103，当电压均衡处理所述电池组中的所有电池单体的电压均处于第二预设范围内，确定所述电池组中各个电池单体的内阻。

步骤s104，根据确定的各个电池单体的内阻，计算与该电池单体相对应的充电电压，并采用该充电电压对该电池单体进行充电，直至所述电池组中各个电池单体之间的电压差值在预设的范围内。

由于第二预设范围的最小值大于或等于所述第一预设范围的最大值，在电池组101内的电池单体被继续充电的情况下，在电池单体的电量到达接近满电的状态时，电池单体的电压也就接近第二预设范围的最大值。第二预设范围的最大值可以稍大于正常状态的电池单体的最大电压。在本申请实施例中，对电池单体进行电压均衡，可以是对该电池单体进行充电，而当所有电池单体的电压处于第二范围内时，表明整体电池组101的电量处于较高的水平，此时，电池管理芯片105可以控制电池组101向无线放电均衡装置104放电，此时无线放电均衡装置104的能量来源是整个电池组101的整组电压。而如果对一个电池单体进行电压均衡的话，电池单体将会受到整组电池的放电电流和电压均衡电流的叠加影响，该电池单体的内阻就无法被精确的计算。而其他未进行电压均衡的电池单体，由于仅仅受到整组电池的放电电流的影响，就可以较为精确的计算得到电池单体的内阻。通过依次开启对每个电池单体的电压均衡，就可以计算得到电池组101中所有电池单体的内阻。

电池组101中的电池单体数量较多，电池单体之间会存在不一致性，在经过多次充放电后，电池单体之间的内阻也会各不相同，如果仍然按照相同的电压对所有电池单体进行充电，可能会导致某些内阻较低的电池单体的充电电压超过电池单体的安全电压，从而发生电池单体损坏的情况，甚至造成电池单体爆燃。电池单体在单一的整组放电电流的作用下，可以准确的计算出该电池单体的内阻，在进行电压均衡时，就可以根据该电池单体的准确内阻，确定该电池单体对应的充电电流。同理，电池组101中的所有电池单体都可以在仅放电的状态下，计算出电池单体的内阻，从而可以对电池组101中的所有电池单体进行充电电压的计算，实现所有电池单体的电压均衡。

综上所述，本申请提供的光伏电池系统控制方法，采用无线放电均衡装置104通过无线电能传输的方式对电池组101中的电池单体进行电压均衡，电池组101中并不设置放电电路，实现了电池单体与放电电路的物理隔离。避免了放电电路与电池单体直接连接时可能出现的由于放电电路失效而导致的电池单体短路的情况。同时，在对电池单体进行电压均衡过程中，在不同的电压范围内采用不同的均衡策略，实现了对电池组101进行电压均衡的精细化管理，提高了电池组101的安全性和可靠性。

在另一种实施方式中，该方法还包括：当确定所述多个电池单体之间的电压差值在预设的范围内，控制所述无线放电均衡装置停止放电，并控制所述电池组与所述无线充电装置连接。

在电池组101完成了电压均衡操作，电池组101内的各个电池单体的电压处于一致的状态，此时可以对无线充电装置103进行供电，为其他待充电设备提供电能。

在本申请实施例中，可以通过继电器106实现对无线充电装置103和电池组101的通断控制。所述继电器106分别与所述电池组101和无线放电均衡装置104连接，用于根据所述电池管理芯片105的指令，将所述电池组101和无线放电均衡装置104连接或断开。

如图4所示，所述电池管理芯片105还包括温度检测模块151，所述温度检测模块151用于检测所述电池单体的温度。所述电池管理芯片105还包括电压检测模块152，所述电压检测模块152用于检测所述电池单体的电压。

在本申请实施例中，该光伏电池系统10还包括与所述电池管理芯片105相连接的通信模块107，所述通信模块107用于接收外部设备发送的控制指令，通信模块107可以采用蓝牙、zigbee、窄带物联网等通信方式与外部设备通信。工作人员可以通过远程控制的方式对光伏电池系统10进行控制，同时，通信模块107还可以将光伏电池系统10的某些信息发送至外部设备，供工作人员记录。

综上所述，本申请实施例提供的光伏电池系统10，可以通过太阳能电池板102对电池组101进行充电，同时，电池组101可以通过无线电能传输的方式向无线放电均衡装置104放电，该无线放电均衡装置104与电池组101之间并不具有物理意义上的电线连接，电池组101中可以不设置与电池单体连接的放电电路142及开关器件，避免了在对电池单体进行电压均衡过程，由于开关器件失效导致的电池单体过度放电或者短路的情况，提高了电池组101的安全性和可靠性。

如图5和图6所示，本申请还提供了一种基于无线放电均衡的光伏路灯200，包括：照明设备201以及光伏电池系统10，所述光伏电池系统10包括电池组101、太阳能电池板102、无线充电装置103、无线放电均衡装置104和电池管理芯片105，其中：

所述电池组101包括多个电池单体，该电池组101与所述照明设备201相连接，用于为所述照明设备201供电；

所述太阳能电池板102与所述电池组101相连接，用于为所述电池组101充电；

所述无线充电装置103与所述电池组101相连接，用于使用所述电池组101的电能为待充电设备进行无线充电；

所述电池组101包括第一无线传输线圈111，所述无线放电均衡装置104包括与所述第一无线传输线圈111相匹配的第二无线传输线圈141，所述电池组101可通过所述第一无线传输线圈111和第二无线传输线圈141向所述无线放电均衡装置104放电，所述无线放电均衡装置104还包括与所述第二无线传输线圈141相连接的放电电路142，以通过所述放电电路142对所述第二无线传输线圈141接收到的电能放电；

所述电池管理芯片105与所述电池组101、无线放电均衡装置104连接，用于在所述电池组101电压均衡后，控制所述电池组101向所述无线充电装置103供电。

进一步地，所述光伏电池系统10还包括继电器106，所述继电器106分别与所述电池组101和无线放电均衡装置104连接，用于根据所述电池管理芯片105的指令，将所述电池组101和无线放电均衡装置104连接或断开。

进一步地，所述电池管理芯片105还包括温度检测模块151，所述温度检测模块151用于检测所述电池单体的温度。

进一步地，所述电池管理芯片105还包括电压检测模块152，所述电压检测模块152用于检测所述电池单体的电压。

进一步地，该光伏电池系统10还包括与所述电池管理芯片105相连接的通信模块107，所述通信模块107用于接收外部设备发送的控制指令。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。