一种串联开关的多路不同种类电池组并联控制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术设计了一种串联开关的多路不同种类电池组并联控制装置，包括负载、电池组、直流电源、一次电源，还包括放电开关串联单元或者充电开关串联单元；所述放电开关串联单元包括电源端、负载端、电池端；所述充电开关串联单元包括电源端、负载端、电池端；与现有技术相比，本发明专利技术电池组的充电控制和放电控制独立进行，并且可以多路直接供电，其结构简单、成本低、应用灵活。能够对不同种类、不同平台电压、不同厂家批次、不同寿命状态的电池组进行并联运行控制。此外，还可以使用多组隔离的一次电源向电池组充电以及向负载供电。

【技术实现步骤摘要】
一种串联开关的多路不同种类电池组并联控制装置及方法
本专利技术涉及一种电池保护及控制领域，属于锂电池等相关电池的管理系统，特别是对多种不同电池组并联充放电控制的应用系统。
技术介绍
随着锂电池和储能技术的发展，对电池管理系统的要求也越来越高。不同种类的电池和不同厂家、批次、状态的电池经常会在一些应用场景中使用，因此多电池组并联充放电控制系统在电池组并联应用的安全性和寿命方面显得尤为重要。由于不同种类的电池平台电压不同，因此如果把两组不同种类的电池直接并在一起会使得平台电压高的电池充不满，而平台电压低的电池放不出。同样种类的电池由于厂家、批次、状态的不同，其特性曲线也存在差异，因此也会引起同样问题。目前对电池进行充放电控制方面，特别是并联控制方面主要采用两个反向串联的MOSFET组成双向电子开关或者采用机械开关与电子开关并联的控制方式，结构简单，成本较低，但是功能较为单一，不适合复杂供电系统中的应用。例如中国专利CN101830269A、CN203261014U、CN104242253A、CN104617613A、CN107425561A、CN105119361A分别公开了几种不同形式的双向开关电池组控制电路及其控制方法。这些方案仅能控制双向开关对充电或者放电进行起停控制。由于两个电力电子器件组成的双向开关，本质上与一个机械开关如接触器等功能相同，因此无法实现多组电池并联中的独立控制，特别是对于多个新能源供电的系统中，该功能尤其重要，可以对电池的充电电流进行限制和保护，对电池的寿命和安全性都具有重要的意义。中国专利CN107154665A公开了一种采用DC/DC变换器的电池控制装置，该装置采用了三组双向电子开关，另外还采用了两个高速电力电子开关和电感组成的DC/DC变换器，结构非常复杂，成本高，而且控制系统也非常复杂。所占电池组的成本比例太高，不合适多组电池的应用。中国专利CN205945144U公开了一种采用DC/DC变换器的电池控制装置，该装置结构比较简单，但是只能对电池组的充电过程进行控制，无法控制放电过程，特别是当电池过放电时，该控制器无法对电池进行保护，容易引起锂电池的安全问题。综上所述，现有技术中简单的双向开关控制模式比较简单，成本低，但是功能单一，只能控制充放电的起停，无法在复杂的储能系统中得到应用。带有DC/DC变换器的系统结构过于复杂，控制难度大，而且成本高，尤其在小功率系统中所占成本比例较大，因此不适合多电池组的并联应用。此外现有的技术中均没有考虑多个一次电源供电应用场景。
技术实现思路
：本专利技术的目的是为了提供一种串联开关的多路不同种类电池组并联控制装置，与现有技术相比，本专利技术电池组的充电控制和放电控制独立进行，并且可以多路直接供电，其结构简单、成本低、应用灵活。能够对不同种类、不同平台电压、不同厂家批次、不同寿命状态的电池组进行并联运行控制。此外，还可以使用多组隔离的一次电源向电池组充电以及向负载供电。本专利技术采用的技术方案为：为了达到上述目的，本专利技术的一种串联开关的多路不同种类电池组并联控制装置，包括负载、电池组、直流电源、一次电源，还包括放电开关串联单元或者充电开关串联单元；所述放电开关串联单元包括电源端、负载端、电池端；所述充电开关串联单元包括电源端、负载端、电池端；所述一次电源与直流电源的输入端相连，负载、电池组、直流电源的一端连在一起，另外一端分别与放电开关串联单元的负载端、电池端、电源端相连；所述一次电源与直流电源的输入端相连，负载、电池组、直流电源的一端连在一起，另外一端分别与充电开关串联单元的负载端、电池端、电源端相连。所述放电开关串联单元还包括充电二极管、充电功率开关、放电功率开关、短接器、直供电二极管、控制器；所述放电功率开关与充电功率开关串联连接在负载和电池组之间，其中间连接点与充电二极管阳极相连，充电二极管的阴极与短接器和电源端连接在一起，短接器的另外一端与直供电二极管的阴极相连，直供电二极管的阳极与放电功率开关的另外一端和负载端连接在一起，充电功率开关的另外一端连接电池端，控制器检测电池组的单体电池电压和电池充放电电流，以及电池组的总电压，并对充电功率开关、放电功率开关进行控制。所述充电开关串联单元还包括放电二极管、充电功率开关、放电功率开关、短接器、直供电二极管、控制器；所述充电功率开关与放电功率开关串联连接在电池组和直流电源之间，其中间连接点与放电二极管阴极相连，放电二极管的阳极与直供电二极管阳极和负载端连接在一起，直供电二极管的阴极和短接器的一端相连，短接器的另一端与充电功率开关和电源端相连接，放电功率开关的另一端与电池端连接，控制器检测电池组的单体电池电压和电池充放电电流，以及电池组的总电压，并对充电功率开关、放电功率开关进行控制。所述放电开关串联单元中的短接器将直供电二极管接入电路，或者将其从电路中断开，短接器可以手动控制也可以通过控制器进行自动控制；所述充电开关串联单元中的短接器可以用短接片短接，将直供电二极管接入电路，或者将其从电路中断开；短接器可以手动控制也可以通过控制器进行自动控制。通过控制器仅控制充电功率开关导通，实现一种串联开关的多路不同种类电池组并联控制装置的独立充电功能，由一次电源向直流电源供电并通过充电功率开关和充电二极管向电池组充电；通过控制器仅控制放电功率开关导通，实现一种串联开关的多路不同种类电池组并联控制装置的独立放电功能，由电池组通过放电功率开关和充电功率开关体内的反并联二极管向负载放电；将短接器短接，实现一种串联开关的多路不同种类电池组并联控制装置的独立供电功能，由一次电源向直流电源供电并通过直供电二极管和短接器向负载供电；将短接器短接，并通过控制器控制充电功率开关导通，实现一种串联开关的多路不同种类电池组并联控制装置的同时充电与外部供电功能，由一次电源向直流电源供电并通过充电功率开关和充电二极管向电池组充电，同时通过直供电二极管和短接器向负载供电；将短接器短接，通过控制器控制放电功率开关导通，实现一种串联开关的多路不同种类电池组并联控制装置的优先供电功能，由一次电源向直流电源供电并通过直供电二极管和短接器向负载优先供电，不足的供电部分由电池组通过放电功率开关和充电功率开关体内的反并联二极管补充向负载放电，满足负载用电需求。通过控制器仅控制充电功率开关导通，实现一种串联开关的多路不同种类电池组并联控制装置的独立充电功能，由一次电源向直流电源供电并通过充电功率开关和放电功率开关的体内反并联二极管向电池组充电；通过控制器仅控制放电功率开关导通，实现一种串联开关的多路不同种类电池组并联控制装置的独立放电功能，由电池组通过放电功率开关和放电二极管向负载放电；将短接器短接，实现一种串联开关的多路不同种类电池组并联控制装置的独立供电功能，由一次电源向直流电源供电并通过直供电二极管和短接器向负载供电；将短接器短接，并通过控制器控制充电功率开关导通，实现一种串联开关的多路不同种类电池组并联控制装置的同时充电与外部供电功能，由一次电源向直流电源供电并通过充电功率开关和放电功率开关的体内反并联二极管向电池组充电，同时通过直供电二极管和短接器向负载供电；将短接器短接，通过控制器控制放电功率开关导通，实现一种串联开关的多路不同种类电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种串联开关的多路不同种类电池组并联控制装置，包括负载(1)、电池组(2)、直流电源(3)、一次电源(4)，其特征在于，还包括放电开关串联单元(5)或者充电开关串联单元(6)；所述放电开关串联单元(5)包括电源端(506)、负载端(507)、电池端(508)；所述充电开关串联单元(6)包括电源端(606)、负载端(607)、电池端(608)；所述一次电源(4)与直流电源(3)的输入端相连，负载(1)、电池组(2)、直流电源(3)的一端连在一起，另外一端分别与放电开关串联单元(5)的负载端(507)、电池端(508)、电源端(506)相连；所述一次电源(4)与直流电源(3)的输入端相连，负载(1)、电池组(2)、直流电源(3)的一端连在一起，另外一端分别与充电开关串联单元(6)的负载端(607)、电池端(608)、电源端(606)相连。

【技术特征摘要】
1.一种串联开关的多路不同种类电池组并联控制装置，包括负载(1)、电池组(2)、直流电源(3)、一次电源(4)，其特征在于，还包括放电开关串联单元(5)或者充电开关串联单元(6)；所述放电开关串联单元(5)包括电源端(506)、负载端(507)、电池端(508)；所述充电开关串联单元(6)包括电源端(606)、负载端(607)、电池端(608)；所述一次电源(4)与直流电源(3)的输入端相连，负载(1)、电池组(2)、直流电源(3)的一端连在一起，另外一端分别与放电开关串联单元(5)的负载端(507)、电池端(508)、电源端(506)相连；所述一次电源(4)与直流电源(3)的输入端相连，负载(1)、电池组(2)、直流电源(3)的一端连在一起，另外一端分别与充电开关串联单元(6)的负载端(607)、电池端(608)、电源端(606)相连。2.如权利要求1所述的一种串联开关的多路不同种类电池组并联控制装置，其特征在于，所述放电开关串联单元(5)还包括充电二极管(501)、充电功率开关(502)、放电功率开关(503)、短接器(504)、直供电二极管(505)、控制器(509)；所述放电功率开关(503)与充电功率开关(502)串联连接在负载(1)和电池组(2)之间，其中间连接点与充电二极管(501)阳极相连，充电二极管(501)的阴极与短接器(504)和电源端(506)连接在一起，短接器(504)的另外一端与直供电二极管(505)的阴极相连，直供电二极管(505)的阳极与放电功率开关(503)的另外一端和负载端(507)连接在一起，充电功率开关(502)的另外一端连接电池端(508)，控制器(509)检测电池组(2)的单体电池电压和电池充放电电流，以及电池组(2)的总电压，并对充电功率开关(502)、放电功率开关(503)进行控制。3.如权利要求1所述的一种串联开关的多路不同种类电池组并联控制装置，其特征在于，所述充电开关串联单元(6)还包括放电二极管(601)、充电功率开关(602)、放电功率开关(603)、短接器(604)、直供电二极管(605)、控制器(609)；所述充电功率开关(602)与放电功率开关(603)串联连接在电池组(2)和直流电源(3)之间，其中间连接点与放电二极管(601)阴极相连，放电二极管(601)的阳极与直供电二极管(605)阳极和负载端(607)连接在一起，直供电二极管(605)的阴极和短接器(604)的一端相连，短接器(604)的另一端与充电功率开关(602)和电源端(606)相连接，放电功率开关(603)的另一端与电池端(608)连接，控制器(609)检测电池组(2)的单体电池电压和电池充放电电流，以及电池组(2)的总电压，并对充电功率开关(602)、放电功率开关(603)进行控制。4.如权利要求2和权利要求3所述的一种串联开关的多路不同种类电池组并联控制装置，其特征在于，所述放电开关串联单元(5)中的短接器(504)将直供电二极管(505)接入电路，或者将其从电路中断开，短接器(504)可以手动控制也可以通过控制器(509)进行自动控制；所述充电开关串联单元(6)中的短接器(604)可以用短接片短接，将直供电二极管(605)接入电路，或者将其从电路中断开；短接器(604)可以手动控制也可以通过控制器(609)进行自动控制。5.如权利要求2所述的一种串联开关的多路不同种类电池组并联控制装置，其特征在于，通过控制器(509)仅控制充电功率开关(502)导通，实现一种串联开关的多路不同种类电池组并联控制装置的独立充电功能，由一次电源(4)向直流电源(3)供电并通过充电功率开关(502)和充电二极管(501)向电池组(2)充电；通过控制器(509)仅控制放电功率开关(503)导通，实现一种串联开关的多路不同种类电池组并联控制装置的独立放电功能，由电池组(2)通过放电功率开关(503)和充电功率开关(502)体内的反并联二极管向负载(1)放电；将短接器(504)短接，实现一种串联开关的多路不同种类电池组并联控制装置的独立供电功能，由一次电源(4)向直流电源(3)供电并通过直供电二极管(505)和短接器(504)向负载(1)供电；将短接器(504)短接，并通过控制器(509)控制充电功率开关(502)导通，实现一种串联开关的多路不同种类电池组并联控制装置的同时充电与外部供电功能，由一次电源(4)向直流电源(3)供电并通过充电功率开关(502)和充电二极管(501)向电池组(2)充电，同时通过直供电二极管(505)和短接器(504)向负载(1)供电；将短接器(504)短接，通过控制器(509)控制放电功率开关(503)导通，实现一种串联开关的多路不同种类电池组并联控制装置的优先供电功能，由一次电源(4)向直流电源(3)供电并通过直供电二极管(505)和...

【专利技术属性】
技术研发人员：冬雷，李福俊，祁泽睿，王晓晓，
申请(专利权)人：北京动力京工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11