[發明專利]多組充放電模塊并聯充放電系統及其管理方法

在審

• 申請號: 201610688110.0
• 申請日: 2016-08-19
• 公開（公告）號: CN107769281A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 候慧
• 申請（專利權）人: 成都庫侖科技有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司51214
• 代理人: 郭彩紅

技術領域

本發明涉及一種充放電系統及其管理方法，特別是涉及一種適用于多組充放電模塊的并聯充放電系統及其管理方法。

背景技術

隨著電子技術的蓬勃發展，中型、大型電池組的用量越來越大。而在這些電池組的生產、測試與使用過程中，要用到許多充電和放電過程。

現有的充電設備或放電設備存在以下缺點：

電池組需要使用相同型號的電池模組進行并聯使用，即并聯的電池組要求每個電池電壓相同，不能將完全不一樣類型、電壓等級的電池模組進行并聯輸入輸出。因為在電池組中，單體之間的差異總是存在的，以容量為例,其差異性永不會趨于消失,而是逐步惡化的。電池組中流過同樣電流，相對而言，容量大者總是處于小電流淺充淺放、趨于容量衰減緩慢、壽命延長，而容量小者總是處于大電流過充過放、趨于容量衰減加快、壽命縮短，兩者之間性能參數差異越來越大，形成正反饋特性，小容量提前失效，組壽命縮短。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種能夠實現多組充放電模塊并聯，允許至少兩組充放電模塊存在容量差異和電壓差異，不會相互充放電的充電系統及其管理方法，放電系統及其管理方法，和充放電系統及其管理方法。

本發明采用的技術方案如下：

一種多組充放電模塊并聯充電系統，包括至少兩組并聯的能夠儲電和對外放電的充放電模塊，還包括串聯于充電回路的充電控制電路；所述充電控制電路包括使充放電模塊充電方向單向導通的單向導通電路及其充電開關電路；還包括電壓監測模塊，對充放電模塊的電壓進行監測。

所述充放電模塊包括但不限于物理電池或者化學電池；所述的物理電池包括但不限于超級電容器、飛輪電池；所述的化學電池包括但不限于鉛酸蓄電池、鋰離子電池、鎳氫電池、鈉硫電池。

充電控制電路控制充放電模塊所在的回路的電流走向。當充電開關電路處于阻斷狀態時，所在回路為斷開狀態；當充電開關電路處于導通狀態時，所在回路的由于充電方向單向導通的單向導通電路的作用，回路電流方向只能是對充放電模塊充電的方向。因此當存在至少兩個并聯的充放電模塊所在的回路的充電開關電路均為導通狀態時，避免了兩個充放電模塊互相充放電的可能性，從而允許至少兩組充放電模塊存在容量差異和電壓差異，不會相互充放電。

還包括主控制模塊，分別與電壓監測模塊和充電開關電路相連。主控制模塊接收電壓檢測模塊的檢測電壓，并控制充電開關電路的導通和阻斷。所述主控制模塊可以為一個總的主控制模塊，接收各個電壓檢測模塊的檢測電壓，并對各個充電開關電路的導通和阻斷進行控制。所述主控制模塊也可以有多個，每一個充放電模塊所在的回路對應一個主控制模塊。

所述單向導通電路為二極管，或二極管與開關并聯所組成的并聯電路，或MOS管；所述充電開關電路為繼電器開關電路或三極管（如MOS管和IGBT管）開關電路；所述充電開關電路為至少二選一的多選一（如二選一或三選一）開關的開關電路或單路控制開關電路。而與二極管并聯的開關也可以是繼電器開關或三極管開關。

充電開關電路為二選一開關電路時，可以設置開關在空路和充電開關電路之間選擇，而在包括有放電開關電路的電路中，可以設置開關在充電開關電路和放電控制電路之間選擇；在這里，空路時，充電開關電路為阻斷狀態。

充電開關電路為三選一開關時，在包括有放電開關電路的電路中，開關在放電開關電路、充電開關電路和空路（即前兩者都不選）之間選擇；在這里，空路時，放電開關電路和充電開關電路均處于阻斷狀態。

作為優選，單向導通電路為MOS管，通路開關短路體內二極管，能夠使導通時工作壓降降為零。基于上述多組充放電模塊并聯充電系統的充電管理方法，其管理方法為：在充電過程之前，所有的充電開關電路處于導通狀態，所有的充放電模塊通過充電控制電路內部允許的充電方向的元器件并聯起來；

監測所有的充放電模塊的電壓，當某個充放電模塊的電壓達到其過充電門限時，置其充電開關電路為阻斷狀態，直至所有的充電開關電路被置為阻斷狀態，對所有并聯的充放電模塊充電結束。

充電電流首先進入電壓最低的充放電模塊，最后進入電壓最高的充放電模塊。當某個充放電模塊的電壓達到其過充電門限時，表明充電完成，置其充電開關電路為阻斷狀態，直至所有的充電開關電路被置為阻斷狀態，表明對所有的充放電模塊的充電完成，對所有并聯的充放電模塊充電結束。