用于电池组合连接的控制电路及控制方法

技术领域

本发明涉及控制电路的技术领域，尤其涉及一种用于电池组合连接的控制电路及控制方法。

背景技术

随着移动设备用电需求的增加，充电电池可转换为交流电并放电为移动设备提供电能，然而现有技术方法中每一组充电电池的输出电压及输出功率较为固定，无法根据用户使用需求对多组充电电池进行灵活组合输出控制，影响了充电电池在实际应用过程中的灵活性。因此，现有技术中用于充电电池的控制电路存在无法对充电电池进行灵活组合输出控制的问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种用于电池组合连接的控制电路及控制方法，旨在解决现有技术中用于充电电池的控制电路所存在的无法对充电电池进行灵活组合输出控制的问题。

第一方面，本发明实施例公开了一种用于电池组合连接的控制电路，所述控制电路包括至少两个单元控制电路，每一所述单元控制电路的信号输出端连接至少一个逆变器的信号输入端，每一所述逆变器的电压输入端均连接至少一组电池，从而实现电池扩容使用；每一所述逆变器的电压输出端均连接输出接口；

所述单元控制电路包括第一控制芯片、第二控制芯片及信号输出电路；

所述第一控制芯片的第二管脚作为第一信号输入端、第三管脚作为第二信号输入端；所述第一信号输入端及所述第二信号输入端均连接控制芯片；所述第一控制芯片的第七管脚连接所述第二控制芯片的第四管脚，所述第一控制芯片的第六管脚连接所述第二控制芯片的第一管脚；

所述第二控制芯片的第六管脚连接所述信号输出电路的第一输入端，所述第二控制芯片的第七管脚连接所述信号输出电路的第二输入端；所述信号输出电路的第一信号输出端及第二信号输出端共同作为所述单元控制电路的信号输出端；

所述逆变器的电压输出端的接地线互相连接；

所述逆变器实现串联放电或串联充电时，一个所述逆变器的电压输出端的相线连接所述输出接口的第一相线输出端及第三相线输出端，所述逆变器的电压输出端的中性线连接另一个所述逆变器的电压输出端的中性线，且连接点同时连接所述输出接口的第二相线输出端及第六相线输出端；另一个所述逆变器的电压输出端的相线连接所述输出接口的第四相线输出端及第五相线输出端；各所述逆变器的信号输入端通过通讯接口分别连接对应的一个所述单元控制电路的信号输出端，从而实现串联增压扩功率放电以及增压扩功率充电；

所述逆变器实现并联放电或并联充电时，所述逆变器的电压输出端的相线互相连接并与所述输出接口的相线输出端相连接；所述逆变器的电压输出端的中性线互相连接并与所述输出接口的中性线输出端相连接，所述逆变器的电压输出端的接地线互相连接；各所述逆变器的信号输入端通过通讯接口同时连接一个所述单元控制电路的信号输出端，从而实现并联扩功率放电以及扩功率充电。

第二方面，本发明实施例还公开了一种用于电池组合连接的控制方法，其中，所述控制方法应用于如第一方面所述的用于电池组合连接的控制电路，所述方法包括：

所述控制芯片接收所输入的控制指令；

若所述控制指令为串联放电，则所述控制芯片分别发出第一控制指令及第二控制指令至两个单元控制电路，以使两个单元控制电路单独控制两个逆变器的电压输出端的相线所输出交流电的相位；

若所述控制指令为并联放电，确定其中一个单元控制电路为目标单元控制电路，所述控制芯片发出并联控制指令至目标单元控制电路，以使所述目标单元控制电路同时控制两个或两个以上逆变器的电压输出端的相线所输出交流电的相位。

本申请实施例公开了一种用于电池组合连接的控制电路及控制方法，该控制电路包括至少两个单元控制电路，每一所述单元控制电路的信号输出端连接至少一个逆变器的信号输入端，每一所述逆变器的电压输入端均连接至少一组电池，每一所述逆变器的电压输出端均连接输出接口。上述的控制电路，若逆变器实现串联放电或串联充电，则通过控制芯片发出控制指令至每一单元控制电路，通过单元控制电路分别控制进行交流电输出或充电输入，从而提高交流电输出电压或进行串联充电；若逆变器实现并联放电或并联充电，则通过控制芯片发出控制指令至其中一个单元控制电路，以使接收控制指令的单元控制电路控制多个逆变器同步进行交流电输出或同步充电，从而提高交流电输出功率或进行并联充电，能够实现根据使用需求对多组充电电池进行灵活组合输出及充电控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明实施例提供的控制电路的整体电路结构图；

图2为本发明实施例提供的单元控制电路的电路结构图；

图3为本发明实施例提供的连接座的电路结构图；

图4为本发明实施例提供的串联时逆变器之间的电路连接结构图；

图5为本发明实施例提供的并联时逆变器之间的电路连接结构图；

图6为本发明实施例提供的用于电池组合连接的控制方法的方法流程图。

附图标记：UN、单元控制电路；INV、逆变器；BAT、电池；IC2、第一控制芯片；U15、第二控制芯片；S1、信号输出电路；CN5、连接座；L5、第五电感；L9、第九电感；L3、第三电感；L7、第七电感；TVS2、第一双向稳压管；TVS2、第二双向稳压管；TVS4、第三双向稳压管；R2、第二电阻；C5、第五电容；C6、第六电容；S_5V+、标准电压端；S_3V3、稳压电源端；GND_A、接地端；C8、第八电容；R1、第一电阻；R3、第三电阻；CANL_S1、第一信号输出端；CANL_S2、第二信号输出端；P、输出接口；P_1、第一相线输出端；P_2、第二相线输出端；P_3、第三相线输出端；P_4、第四相线输出端；P_5、第五相线输出端；P_6、第六相线输出端；P_T、通讯接口；P_L、相线输出端；P_N、中性线输出端。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

本发明实施例公开了一种用于电池组合连接的控制电路，如图1至图3所示，所述控制电路包括至少两个单元控制电路UN，每一所述单元控制电路UN的信号输出端连接一个逆变器INV的信号输入端，每一所述逆变器INV的电压输入端均连接至少一组电池BAT，每一所述逆变器INV的电压输出端均连接输出接口P；所述单元控制电路UN包括第一控制芯片IC2、第二控制芯片U15及信号输出电路S1；所述第一控制芯片IC2的第二管脚作为第一信号输入端、第三管脚作为第二信号输入端；所述第一信号输入端及所述第二信号输入端均连接控制芯片；所述第一控制芯片IC2的第七管脚连接所述第二控制芯片U15的第四管脚，所述第一控制芯片IC2的第六管脚连接所述第二控制芯片U15的第一管脚；所述第二控制芯片U15的第六管脚连接所述信号输出电路S1的第一输入端，所述第二控制芯片U15的第七管脚连接所述信号输出电路S1的第二输入端；所述信号输出电路S1的第一信号输出端CANL_S1及第二信号输出端CANL_S2共同作为所述单元控制电路UN的信号输出端；所述逆变器INV的电压输出端的接地线互相连接。

控制芯片可发送不同的控制指令至各单元控制电路UN，则单元控制电路UN分别通过第一信号输入端及第二信号输入端接收来自控制芯片的控制指令；控制芯片还可发送控制指令至其中一个单元控制电路UN。信号输出电路S1的信号输出端用于输出相应控制信号至逆变器INV，以控制逆变器INV所输出的交流电的相位。逆变器INV的电压输入端连接至少一组电池BAT，则逆变器INV可以从一组或多组电池BAT中获取电能，并将各组电池BAT输出的直流电逆变为交流电进行输出，其中，每一组电池BAT均可由多个电池子组件组成。

此外，在本申请具体实施例中，单元控制电路与直接与该单元控制电路相连接的一个逆变器、与单元控制电路相连接的一个逆变器进行连接的电池组即组成为逆变输出主机，与该单元控制电路相连接的其它逆变器及与其它各逆变器进行连接的电池组即组成为逆变输出从机，则针对一个单元控制电路而言，逆变输出主机有且仅有一个，逆变输出从机的数量则为与单元控制电路相连接的逆变器的总数量减一，也即逆变输出从机的数量可以为零个、一个或多个。本申请具体实施例中重点讨论两个及两个以上的逆变输出主机之间的组合连接，逆变输出从机的数量不影响逆变输出主机之间的组合连接。

每一逆变器INV的电压输入端均连接至少一组电池BAT，从而实现电池扩容使用，扩容也即是通过增加电池组数量，从而提高电池整体的储电容量。

在第一种连接方式中，所述逆变器INV实现串联放电或串联充电时，一个所述逆变器INV的电压输出端的相线连接所述输出接口P的第一相线输出端P_1及第三相线输出端P_3，所述逆变器INV的电压输出端的中性线连接另一个所述逆变器INV的电压输出端的中性线，且连接点同时连接所述输出接口P的第二相线输出端P_2及第六相线输出端P_6；另一个所述逆变器INV的电压输出端的相线连接所述输出接口P的第四相线输出端P_4及第五相线输出端P_5；各所述逆变器INV的信号输入端通过通讯接口P_T分别连接对应的一个所述单元控制电路UN的信号输出端，具体的电路连接结构如图4所示，第一个逆变器INV的相线、中性线、接地线分别采用L1、N1、G1进行表示，第二个逆变器INV的相线、中性线、接地线分别采用L2、N2、G2进行表示。此时，控制芯片分别发出第一控制指令及第二控制指令至两个单元控制电路UN，以使两个单元控制电路UN单独控制两个逆变器INV的电压输出端的相线所输出交流电的相位。

例如，当逆变器INV的电压输出端的相线电压的最大值为120V时，逆变器INV的相线输出的交流电的形态为正弦波，则第一相线输出端P_1与第二相线输出端P_2之间即实现120V交流电输出，第五相线输出端P_5与第六相线输出端P_6之间同样实现120V交流电输出；两个逆变器INV的电压输出端的相线输出的交流电电压反相，因此，第三相线输出端P_3与第四相线输出端P_4之间实现240V交流电输出，从而实现提高输出电压的使用效果。

可在各逆变器的市电连接端接入市电，市电通常为220V交流电，则输入的交流电经过各逆变器进行逆变形成直流电后，可对与逆变器电连接的电池组进行充电。

例如，设置两个单元控制电路UN分别与两个逆变器INV相连接，每一逆变器分别连接6个电池组，INV连接市电的输入功率为3.6kW、电压为90-120V，每一电池组的输出功率为1.2kW、电压为90-120V，则进行串联放电时，逆变器INV的电压输出端的相线电压的最大值为120V，也即单个单元控制电路UN对应的输出电压为90-120V，输出功率为3.6+1.2×6＝10.8kW，两个单元控制电路UN串联后组合，逆变器INV的相线输出的交流电的形态为正弦波，则第一相线输出端P_1与第二相线输出端P_2之间即实现120V交流电输出，第五相线输出端P_5与第六相线输出端P_6之间同样实现120V交流电输出；两个逆变器INV的电压输出端的相线输出的交流电电压反相，因此，第三相线输出端P_3与第四相线输出端P_4之间实现240V交流电输出，240V输出模式下的输出功率为3.6×2＝7.2kW，120V输出模式下的输出功率为10.8kW，从而实现了串联增压扩功率放电，其中，增压也即是提高输出电压，扩功率也即是增加输入输出的功率。进行充电时，单个单元控制电路UN对应的输出电压为90-120V，输出功率为3.6kW；两个单元控制电路UN串联后组合，输出电压为120V，输出功率为3.6kW，从而实现了增压扩功率充电。

在第二种连接方式中，所述逆变器INV实现并联放电或并联充电时，所述逆变器INV的电压输出端的相线互相连接并与所述输出接口P的相线输出端P_L相连接；所述逆变器INV的电压输出端的中性线互相连接并与所述输出接口P的中性线输出端P_N相连接，所述逆变器INV的电压输出端的接地线互相连接；各所述逆变器INV的信号输入端通过通讯接口P_T同时连接一个所述单元控制电路UN的信号输出端，具体的电路连接结构如图5所示，第一个逆变器INV的相线、中性线、接地线分别采用L1、N1、G1进行表示，第二个逆变器INV的相线、中性线、接地线分别采用L2、N2、G2进行表示。此时，控制芯片先确定其中一个单元控制电路UN为目标单元控制电路UN，所述控制芯片发出并联控制指令至目标单元控制电路UN，以使所述目标单元控制电路UN同时控制两个或两个以上逆变器INV的电压输出端的相线所输出交流电的相位。例如，当逆变器INV的电压输出端的相线电压的最大值为120V时，则此时相线输出端P_L与中性线输出端P_N之间实现120V交流电输出，此时输出功率为多个逆变器INV输出功率之和，从而实现提高输出功率的使用效果。

可在各逆变器的市电连接端接入市电，市电通常为220V交流电，则输入的交流电经过各逆变器进行逆变形成直流电后，可对与逆变器电连接的电池组进行充电。

例如，设置两个单元控制电路UN分别与两个逆变器INV相连接，每一逆变器分别连接6个电池组，INV连接市电的输入功率为3.6kW、电压为90-264V，每一电池组的输出功率为1.2kW、电压为90-264V；则进行并联放电时，单个单元控制电路UN对应的输出电压为90-264V，输出功率为3.6+1.2×6＝10.8kW，两个单元控制电路UN并联后组合得到的输出电压与单个单元控制电路UN相同，输出功率则叠加为21.6kW，从而实现了并联扩功率放电，输出功率由10.8kW增加至21.6kW。对电池组进行充电时，则单个单元控制电路UN对应的输出电压为90-264V，输出功率为3.6kW。进行充电时，单个单元控制电路UN对应的输出电压为90-264V，输出功率为3.6kW；两个单元控制电路UN串联后组合，输出电压为90-264V，输出功率为7.2kW，从而实现扩功率充电，输出功率提升一倍。

在更具体的实施例中，所述逆变器INV实现串联放电时，两个所述逆变器INV的电压输出端的相线所输出交流电的相位相反；所述逆变器INV实现并联放电时，两个或两个以上所述逆变器INV的电压输出端的相线所输出交流电的相位相同。

在具体应用过程中，为提高使用效果，逆变器INV串联放电时可通过控制芯片输出控制指令至逆变器INV，以使两个逆变器INV的相线输出的交流电的相位相反，此使用场景下由于考虑到交流电相位的变化，通常是将两个逆变器INV进行并联；或者将两组逆变器INV进行并联，每一组逆变器INV中的多个逆变器INV进行串联。逆变器INV并联放电时，则可通过控制芯片控制多个逆变器INV的相线输出的交流电的相位相同，此使用场景下通常是将多个逆变器INV进行串联，逆变器INV的使用数量可根据需求进行累加，逆变器INV的使用数量也可以为单数。在对电池组进行充电时，则可通过串联方式对充电电压进行分摊，从而实现对与各逆变器进行连接的多个电池组进行串联式充电；可通过并联方式对充电功率进行分摊，从而实现对与各逆变器进行连接的多个电池组同步进行充电。

在更具体的实施例中，所述信号输出电路S1包括第五电感L5、第九电感L9、第三电感L3及第七电感L7；所述第五电感L5的一端作为所述信号输出电路S1的第一输入端连接所述第二控制芯片U15的第六管脚；所述第九电感L9的一端作为所述信号输出电路S1的第二输入端连接所述第二控制芯片U15的第五管脚；所述第五电感L5的另一端连接所述第三电感L3的一端，所述第九电感L9的另一端连接所述第七电感L7的一端；所述第三电感L3的另一端作为所述信号输出电路S1的第一信号输出端CANL_S1；所述第七电感L7的另一端作为所述信号输出电路S1的第二信号输出端CANL_S2。通过信号输出电路S1中设置的第五电感L5、第九电感L9、第三电感L3及第七电感L7，可对通过上述电感的控制信号进行滤波处理，从而提高所输出的控制信号的指令，进而提高单元控制电路UN对逆变器INV进行控制的准确性。具体的，所述信号输出电路S1还包括第一双向稳压管TVS2及第二双向稳压管TVS2；所述第一双向稳压管TVS2的一端连接所述第五电感L5与所述第三电感L3之间的连接点，另一端连接接地端GND_A；所述第二双向稳压管TVS2的一端连接所述第九电感L9与所述第七电感L7之间的连接点，另一端连接所述接地端GND_A。为进一步提高控制信号的输出效果，还可设置第一双向稳压管TVS2及第二双向稳压管TVS2，第一双向稳压管TVS2及第二双向稳压管TVS2即可在信号输出电路S1中对电信号进行稳压。其中，所述信号输出电路S1还包括第三双向稳压管TVS4；所述第三双向稳压管TVS4的两端分别连接所述第一信号输出端CANL_S1及所述第二信号输出端CANL_S2。进一步的，所述信号输出电路S1还包括第二电阻R2；所述第二电阻R2的一端连接所述五电感与所述第三电感L3之间的连接点，另一端连接所述第九电感L9与所述第七电感L7之间的连接点。为进一步提高电信号的稳压效果，还可在信号输出电路S1中设置第三双向稳压管TVS4及第二电阻R2。

在更具体的实施例中，所述第一控制芯片IC2的第一管脚连接第五电容C5的一端，所述第五电容C5的另一端连接所述第一控制芯片IC2的第四管脚并接地；所述第一控制芯片IC2的第八管脚连接稳压电源端S_3V3及第六电容C6的一端，所述第六电容C6的另一端连接所述第一控制芯片IC2的第八管脚并接地。上述第一控制芯片IC2的设计可提高对控制信号进行传输及处理的稳定性，从而提高第一控制芯片IC2输出至第二控制芯片U15的控制信号质量。

具体的，所述第二控制芯片U15的第三管脚连接第八电容C8的一端及标准电压端S_5V+；所述第八电容C8的另一端连接所述接地端GND_A；所述第二控制芯片U15的第二管脚连接所述接地端GND_A；所述第二控制芯片U15的第五管脚连接第一电阻R1的一端，所述第一电阻R1的另一端连接所述稳压电源端S_3V3；所述第二控制芯片U15的第八管脚连接第三电阻R3的一端，所述第三电阻R3的另一端连接所述接地端GND_A。上述第二控制芯片U15的设计可提高对控制信号进行传输及处理的稳定性，从而提高第二控制芯片U15输出至信号输出电路S1的控制信号质量。

其中，如图3所示，所述单元控制电路UN的信号输出端通过连接座CN5与对应的一个逆变器INV的信号输入端进行连接；所述单元控制电路UN的信号输出端中的第一信号输出端CANL_S1连接所述连接座CN5的第一管脚，信号输出端中的第二信号输出端CANL_S2连接所述连接座CN5的第二管脚；所述接地端GND_A连接所述连接座CN5的第三管脚；所述稳压电源端S_3V3连接所述连接座CN5的第四管脚。为提高单元控制电路UN的信号输出端与逆变器INV之间进行连接的可靠性，还可设置单元控制电路UN的信号输出端通过连接座CN5与逆变器INV的信号输出端进行连接。

本申请实施例中还公开了一种用于电池BAT组合连接的控制方法，该控制方法应用于上述实施例的用于电池BAT组合连接的控制电路中，如图6所示，该控制方法包括步骤S110～S130。

S110、所述控制芯片接收所输入的控制指令。

控制芯片可接收用户输入的控制指令，控制指令可以是并联放电或串联放电。

S120、若所述控制指令为串联放电，则所述控制芯片分别发出第一控制指令及第二控制指令至两个单元控制电路，以使两个单元控制电路单独控制两个逆变器的电压输出端的相线所输出交流电的相位。

若控制指令为串联放电或串联充电，则控制芯片分别发出两组控制指令至单元控制电路UN，单元控制电路UN则根据控制指令单独控制两个逆变器INV的相线输出的交流电的相位。

S130、若所述控制指令为并联放电，确定其中一个单元控制电路为目标单元控制电路，所述控制芯片发出并联控制指令至目标单元控制电路，以使所述目标单元控制电路同时控制两个或两个以上逆变器的电压输出端的相线所输出交流电的相位。在对电池组进行充电时，则可通过串联方式对充电电压进行分摊，从而实现对与各逆变器进行连接的多个电池组进行串联式充电。

若控制指令为并联放电或并联充电，则控制芯片确定一个单元控制电路UN为目标单元控制电路UN后，发出并联控制指令至目标单元控制电路UN，目标单元控制电路UN自动调整多个逆变器INV的相线所输出的交流电的相位，实现控制多个逆变器INV同步进行交流电输出。在对电池组进行充电时，则可通过并联方式对充电功率进行分摊，从而实现对与各逆变器进行连接的多个电池组同步进行充电。

本发明公开了一种用于电池组合连接的控制电路及控制方法，该控制电路包括至少两个单元控制电路，每一所述单元控制电路的信号输出端连接至少一个逆变器的信号输入端，每一所述逆变器的电压输入端均连接至少一组电池，每一所述逆变器的电压输出端均连接输出接口。上述的控制电路，若逆变器实现串联放电或串联充电，则通过控制芯片发出控制指令至每一单元控制电路，通过单元控制电路分别控制进行交流电输出或充电输入，从而提高交流电输出电压或进行串联充电；若逆变器实现并联放电或并联充电，则通过控制芯片发出控制指令至其中一个单元控制电路，以使接收控制指令的单元控制电路控制多个逆变器同步进行交流电输出或同步充电，从而提高交流电输出功率或进行并联充电，能够实现根据使用需求对多组充电电池进行灵活组合输出及充电控制。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。