一種支持不同種類可充放電裝置任意并聯(lián)的全循環(huán)控制系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種支持不同種類可充放電裝置任意并聯(lián)的全循環(huán)控制系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子技術(shù)的蓬勃發(fā)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(chǎn)、測(cè)試與使用過程中，要用到許多充電和放電過程。
[0003]現(xiàn)有的充電設(shè)備或放電設(shè)備存在以下缺點(diǎn):
1、電池組需要使用相同型號(hào)的電池模組進(jìn)行并聯(lián)使用，即并聯(lián)的電池組要求每個(gè)電池電壓相同，不能將完全不一樣類型、電壓等級(jí)的電池模組進(jìn)行并聯(lián)輸入輸出。因?yàn)樵陔姵亟M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(huì)趨于消失，而是逐步惡化的。電池組中流過同樣電流，相對(duì)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(zhǎng)，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(shù)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。
[0004]2、電池組的充放電步驟無法達(dá)到全循環(huán)的功能，使得電池組的使用麻煩。
[0005]3、電池組不能隨意的并聯(lián)增加容量，并聯(lián)的時(shí)候需要考慮并聯(lián)在一起的電池是否是同一種類，是否處于同一電壓，不能實(shí)現(xiàn)任意時(shí)間，任意種類電池，任意電壓電池直接并聯(lián)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種簡(jiǎn)單易行、便于操作、可靠性強(qiáng)的支持不同種類可充放電裝置任意并聯(lián)的全循環(huán)控制系統(tǒng)及其控制方法。
[0007]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:一種支持不同種類可充放電裝置任意并聯(lián)的全循環(huán)控制系統(tǒng)，包括2個(gè)或以上并聯(lián)的充放電裝置模組和一個(gè)主控制模塊，所述的充放電裝置模組通過正負(fù)接口與直流母線并聯(lián)進(jìn)行充電或者放電；所述的充放電裝置模組包括充放電裝置、充電控制模塊、放電控制模塊、電流/電壓檢測(cè)模塊和模組控制模塊，所述的充放電裝置、充電控制模塊、放電控制模塊串聯(lián)在回路上，所述的電流/電壓檢測(cè)模塊用于檢測(cè)回路的電流或者檢測(cè)母線的電壓；所述的模組控制模塊的采樣輸入端與充放電裝置連接，模組控制模塊的第二采樣輸入端與電流/電壓檢測(cè)模塊連接，模組控制模塊的第一控制輸出端與充電控制模塊連接，模組控制模塊的第二控制輸出端與放電控制模塊連接；所述的主控制模塊與模組控制模塊連接。
[0008]所述的充電控制模塊包括第一單向?qū)щ娧b置和與第一單向?qū)щ娧b置并聯(lián)的第一可控開關(guān)元件；所述的放電控制模塊包括第二單向?qū)щ娧b置和與第二單向?qū)щ娧b置并聯(lián)的第二可控開關(guān)元件；第一可控開關(guān)元件和第二可控開關(guān)元件分別與模組控制模塊的第一控制輸出端和第二控制輸出端連接；所述的第一單向?qū)щ娧b置和第二單向?qū)щ娧b置串聯(lián)在回路上并且導(dǎo)電方向相反。
[0009]所述的第一單向?qū)щ娧b置和第二單向?qū)щ娧b置為二極管；所述的第一可控開關(guān)元件和第二可控開關(guān)元件包括但不限于繼電器或者三極管。
[0010]所述的充放電裝置包括至少一個(gè)串聯(lián)而成的電儲(chǔ)能元件，所述的電儲(chǔ)能元件包括但不限于物理電池或者化學(xué)電池；所述的物理電池包括但不限于超級(jí)電容器、飛輪電池；所述的化學(xué)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。
[0011]所述的電流檢測(cè)模塊包括但不限于電流檢測(cè)電阻RSC或者霍爾電流傳感器。
[0012]—種支持不同種類可充放電裝置任意并聯(lián)的全循環(huán)控制系統(tǒng)還包括一個(gè)保護(hù)裝置，所述的保護(hù)裝置串聯(lián)在回路上；保護(hù)裝置包括主動(dòng)保護(hù)裝置和被動(dòng)保護(hù)裝置中的一種或兩種的組合；所述的主動(dòng)保護(hù)裝置的控制輸入端與模組控制模塊連接，所述的被動(dòng)保護(hù)裝置的檢測(cè)端與模組控制模塊連接。
[0013]所述的主動(dòng)保護(hù)裝置為通過人工干預(yù)控制開閉的開關(guān)器件；主動(dòng)保護(hù)裝置包括但不限于繼電器、三極管、IGBT、MOS管。
[0014]所述的被動(dòng)保護(hù)裝置為根據(jù)電流電壓情況進(jìn)行物理被動(dòng)保護(hù)的保護(hù)裝置；被動(dòng)保護(hù)裝置包括但不限于保險(xiǎn)絲、斷路器、溫度開關(guān)。
[0015]—種支持不同種類可充放電裝置任意并聯(lián)的全循環(huán)控制系統(tǒng)還包括一個(gè)控制主機(jī)，所述的控制主機(jī)與主控制模塊連接。
[0016]所述的控制主機(jī)與主控制模塊通過包括但不限于I2C、CAN、RS-485、RS-232、USB、藍(lán)牙或者wifi連接；所述的主控制模塊與模組控制模塊通過包括但不限于I2C、CAN、RS-485、RS-232、USB、藍(lán)牙或者 wifi 連接。
[0017]—種支持不同種類可充放電裝置任意并聯(lián)的全循環(huán)控制系統(tǒng)還包括一個(gè)連接在母線上的母線電流傳感器和母線電壓傳感器，所述的母線電流傳感器和母線電壓傳感器與主控制模塊連接。
[0018]—種支持不同種類可充放電裝置任意并聯(lián)的全循環(huán)控制系統(tǒng)還包括一個(gè)物理狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊，所述的物理狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊用于檢測(cè)充放電裝置的物理狀態(tài)；物理狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊的采樣端與充放電裝置連接，物理狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊的輸出端與模組控制模塊或者主控制模塊連接。
[0019]所述的物理狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊包括溫度傳感器、化學(xué)傳感器、冷卻劑流量傳感器、煙霧傳感器和壓力傳感器；其中，化學(xué)傳感器、煙霧傳感器、壓力傳感器、冷卻劑流量傳感器的輸出端與模組控制模塊連接，溫度傳感器的輸出端與主控制模塊連接。
[0020]—種支持不同種類可充放電裝置任意并聯(lián)的全循環(huán)控制方法，包括以下步驟:
S1:新的一組充放電裝置模組在接入并聯(lián)電路之前，模組控制模塊置充電控制模塊和放電控制模塊為關(guān)閉狀態(tài)；
S2:模組控制模塊判斷所述并聯(lián)電路為充電狀態(tài)或者放電狀態(tài)，并采集本充放電裝置中的充放電裝置的電壓值以及母線電壓值:
(I)若并聯(lián)電路為充電狀態(tài)，則判斷充放電裝置的電壓值與母線電壓值的大小與差值是否符合接入并聯(lián)電路的條件:
(1-1)若符合接入并聯(lián)電路的條件，則接入電路，置充電控制模塊為開啟狀態(tài)，即將所述的新的一組充放電裝置模組置為充電狀態(tài)； (1-2)若不符合接入并聯(lián)電路的條件，則直到模組控制模塊檢測(cè)到所述的并聯(lián)電路為放電狀態(tài)并且母線電壓與充放電裝置的電壓值接近時(shí)，再接入電路，置放電控制模塊為開啟狀態(tài)，即將所述的新的一組充放電裝置模組置為放電狀態(tài)；
(2)若并聯(lián)電路為放電狀態(tài)，則判斷充放電裝置的電壓值與母線電壓值的大小與差值是否符合接入并聯(lián)電路的條件:
(2-1)若符合接入并聯(lián)電路的條件，則接入電路，置放電控制模塊為開啟狀態(tài)，即將所述的新的一組充放電裝置模組置為放電狀態(tài)；
(2-2)若不符合接入并聯(lián)電路的條件，則直到模組控制模塊檢測(cè)到所述的并聯(lián)電路為充電狀態(tài)并且母線電壓與充放電裝置的電壓值接近時(shí)，再接入電路，置充電控制模塊為開啟狀態(tài)，即將所述的新的一組充放電裝置模組置為充電狀態(tài)。
[0021]所述的充電狀態(tài)包括以下子步驟:
52101:在充電過程之前，所有的充電控制模塊處于開啟狀態(tài)，所有的放電控制模塊處于關(guān)閉狀態(tài)，所有的充放電裝置模組通過放電控制模塊內(nèi)部允許的充電方向的元器件都并聯(lián)起來；
52102:開始充電，充電電流首先進(jìn)入電壓最低的充放電裝置模組；模組控制模塊對(duì)經(jīng)過電流/電壓檢測(cè)模塊的電流/電壓進(jìn)行采樣，還對(duì)充放電裝置的電壓進(jìn)行采樣:
(1)當(dāng)模組控制模塊檢測(cè)到有經(jīng)過電流檢測(cè)模塊的放電電流或者電壓檢測(cè)模塊的電壓值與母線電壓值相同，表明充電開始，當(dāng)模組控制模塊檢測(cè)到充放電裝置的電壓達(dá)到過充電門限，表明充電結(jié)束；在充電開始與充電結(jié)束之間，將放電控制模塊置為開啟狀態(tài)；直到所有的放電控制模塊均處于開啟狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)所有的充放電裝置模組并聯(lián)充電；
(2)當(dāng)模組控制模塊檢測(cè)到充放電裝置的電壓達(dá)到過充電門限，模組控制模塊將充電控制模塊置于關(guān)閉狀態(tài)；直到所有的充電控制模塊處于關(guān)閉狀態(tài)，表示所有的充放電裝置模組均充電完成。
[0022]步驟S2102中，在充電開始的時(shí)候?qū)⒎烹娍刂颇K置為開啟狀態(tài)，減少放電控制模塊