一种多电池结构的供电控制装置、系统及方法与流程

1.本发明实施例涉及供电管理技术，尤其涉及一种多电池结构的供电控制装置、系统及方法。


背景技术：

2.移动设备充电时通过其内部设置的电池供电，为满足移动设备内部日益复杂和多样化的供电需求，开发多电池供电系统是一种可行的解决方案，通过多个独立的电池模块串联组合供电，可以提供不同规格的供电电压，以满足移动设备内部供电多样化的需求。
3.目前，现有的多电池结构的供电控制装置，通常由串联电池组为用电设备供电，串联电池组存在电池模块的剩余电量不同的问题，即串联电池组中某个电池模块提前耗尽电能时，将导致整个串联电池组无法继续供电，影响串联电池组系统的电能转换效率。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种多电池结构的供电控制装置、系统及方法，以确保多电池模块供电系统供电的稳定可靠，有效提升电池模块电能的转换效率，避免多电池供电系统中各个电池模块之间由于电能消耗不平衡，导致个别电池模块的电能提前耗尽而影响整个多电池系统的正常供电。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种多电池结构的供电控制装置，包括：电池组、电池组管理模块、电压调节模块以及检测与控制模块；电池组包括多个电池模块，电压调节模块包括与多个电池模块一一对应的多个电压调节电路，电池模块、电池组管理模块、电压调节电路均与检测与控制模块电连接；
6.电池组管理模块与电池模块电连接，用于控制电池模块与电压调节电路的导通状态；
7.电压调节电路的输入端与电池组管理模块电连接，电压调节电路的输出端与用电模块电连接，电压调节电路用于调节其输出端的电压；
8.检测与控制模块用于检测用电模块的输入信号和电池模块的电量，根据用电模块的输入信号和电池模块的电量生成相应的控制信号，并根据控制信号控制电池组管理模块的工作状态和电压调节电路的工作状态。
9.可选的，检测与控制模块具体用于在检测到至少一个电池模块的电量低于预设电量阈值时，生成第一控制信号，根据第一控制信号控制电池组管理模块将电量高于预设电量阈值的至少一个电池模块的电压传输至电压调节电路；
10.检测与控制模块具体用于在检测到至少一个用电模块的输入信号的电压超过预设电压阈值时，生成第二控制信号，并根据第二控制信号控制相应的电压调节电路停止工作。
11.可选的，电池组管理模块包括与多个电池模块一一对应的多个管理单元，还包括输出控制单元，输出控制单元通过管理单元与电池模块电连接；管理单元用于控制对应的
电池模块与输出控制单元的导通状态，检测与控制模块用于根据控制信号控制管理单元的工作状态和输出控制单元的工作状态。
12.可选的，输出控制单元包括开关和选择子单元，管理单元通过开关与选择子单元电连接；电池模块、电压调节电路、管理单元以及用电模块均为n个，开关为n-1个，n为大于2的正整数；
13.第m个管理单元通过第m个开关与第m 1个管理单元电连接，第m个电池模块输出的电压通过第m个管理单元传输至选择子单元，第m个用电模块与第m个电压调节电路电连接，m为小于n的正整数。
14.可选的，第m个电压调节电路输入的最大电压为第一个电池模块的电压至第m个电池模块的电压之和。
15.可选的，选择子单元包括n个输入端口和n个输出端口，第m个输入端口与第m个管理单元电连接，第m个输出端口与第m个电压调节电路电连接；选择子单元用于根据控制信号控制第m个输入端口与第k个输出端口电连接，k为小于或等于n的正整数，m＝k或m≠k。
16.第二方面，本发明实施例还提供了一种多电池结构的供电控制系统，包括如第一方面所述的多电池结构的供电控制装置，还包括与多个电压调节电路一一对应的多个用电模块，用电模块与检测与控制模块电连接。
17.第三方面，本发明实施例还提供了一种多电池结构的供电控制方法，多电池结构的供电控制方法由第一方面所述的检测与控制模块执行，供电控制方法包括：
18.检测用电模块的输入信号和电池模块的电量；
19.根据用电模块的输入信号和电池模块的电量生成相应的控制信号；
20.根据控制信号控制电池组管理模块的工作状态和电压调节电路的工作状态。
21.可选的，电池组管理模块包括与多个电池模块一一对应的多个管理单元，还包括输出控制单元，输出控制单元通过管理单元与电池模块电连接；电池模块、电压调节电路、管理单元以及用电模块均为n个，n为大于2的正整数；
22.根据控制信号控制电池组管理模块的工作状态和电压调节电路的工作状态，包括：
23.若检测到第m个电池模块的电量低于预设第一电量阈值且其它电池模块的电量均高于预设第一电量阈值，则控制第m 1个管理单元将输入的电压传输至输出控制单元，并控制输出控制单元将输入的电压传输至第m个电压调节电路，同时控制第m个管理单元停止工作；其中，m为小于n的正整数；
24.若检测到第m个用电模块的输入信号的电压超过预设电压阈值时，则控制第m个电压调节电路停止工作。
25.可选的，输出控制单元包括开关和选择子单元，管理单元通过开关与选择子单元电连接，开关为n-1个；第m个管理单元通过第m个开关与第m 1个管理单元电连接，第m个电池模块输出的电压通过第m个管理单元传输至选择子单元；
26.根据控制信号控制电池组管理模块的工作状态和电压调节电路的工作状态，包括：
27.若检测到第m个电池模块的电量低于预设第二电量阈值且其它电池模块的电量均高于预设第二电量阈值，则控制第m个开关闭合，并控制第m 1个管理单元将输入的电压传
输至输出控制单元，并控制输出控制单元将输入的电压传输至第m个电压调节电路，此时第m个电压调节电路输入的电压为第m个电池模块的电压与第m 1个电池模块的电压之和，预设第二电量阈值高于预设第一电量阈值。
28.本发明实施例提供的多电池结构的供电控制装置、系统及方法，多电池结构的供电控制装置包括电池组、电池组管理模块、电压调节模块以及检测与控制模块；电池组包括多个电池模块，电压调节模块包括与多个电池模块一一对应的多个电压调节电路，电池模块、电池组管理模块、电压调节电路均与检测与控制模块电连接；电池组管理模块与电池模块电连接，用于控制电池模块与电压调节电路的导通状态；电压调节电路的输入端与电池组管理模块电连接，电压调节电路的输出端与用电模块电连接，电压调节电路用于调节其输出端的电压；检测与控制模块用于检测用电模块的输入信号和电池模块的电量，根据用电模块的输入信号和电池模块的电量生成相应的控制信号，并根据控制信号控制电池组管理模块的工作状态和电压调节电路的工作状态。本发明实施例提供的多电池结构的供电控制装置、系统及方法，通过检测与控制模块检测用电模块的输入信号和电池模块的电量，根据用电模块的输入信号和电池模块的电量生成相应的控制信号，并根据控制信号控制电池组管理模块的工作状态和电压调节电路的工作状态，以在检测和控制模块检测到至少一个电池模块的电量过低时，控制电池组管理模块将电量高于预设电量阈值的至少一个电池模块的电压传输至电压调节电路，使电压调节电路可输出满足用电模块所需的电压；检测和控制模块控制电压调节电路将输入的电能电压转换为对应的用电模块所需电压，确保多电池模块供电系统供电的稳定可靠，有效提升电池模块电能的转换效率，避免多电池供电系统中各个电池模块之间由于电能消耗不平衡，导致个别电池模块的电能提前耗尽而影响整个多电池系统的正常供电。
附图说明
29.图1是本发明实施例一提供的一种多电池结构的供电控制装置的结构示意图；
30.图2是本发明实施例一提供的另一种多电池结构的供电控制装置的结构示意图；
31.图3是本发明实施例一提供的另一种多电池结构的供电控制装置的结构示意图；
32.图4是本发明实施例二提供的一种多电池结构的供电控制方法的流程图。
具体实施方式
33.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
34.实施例一
35.图1是本发明实施例一提供的一种多电池结构的供电控制装置的结构示意图，本实施例可适用于多电池供电控制等方面，该多电池结构的供电控制装置可设置在手机、平板电脑等移动设备以及电动汽车，该多电池结构的供电控制装置包括：电池组100、电池组管理模块200、电压调节模块300以及检测与控制模块400；电池组100包括多个电池模块10，电压调节模块200包括与多个电池模块10一一对应的多个电压调节电路20，电池模块10、电池组管理模块200、电压调节电路30均与检测与控制模块400电连接。
36.其中，电池组管理模块200与电池模块10电连接，用于控制电池模块10与电压调节电路30的导通状态；电压调节电路30的输入端与电池组管理模块200电连接，电压调节电路30的输出端与用电模块50电连接，电压调节电路30用于调节其输出端的电压；检测与控制模块400用于检测用电模块50的输入信号和电池模块10的电量，根据用电模块50的输入信号和电池模块10的电量生成相应的控制信号，并根据控制信号控制电池组管理模块200的工作状态和电压调节电路30的工作状态。
37.具体的，电池模块10、电压调节电路30以及用电模块50可均为n个，n为大于2的正整数，用电负载500包括n个用电模块，检测与控制模块400可检测用电负载500中各用电模块50的输入信号，第k(k为小于或等于n的正整数)个电池模块1k与第k个电压调节电路3k以及第k个用电模块5k对应，在电池模块10的电量正常时，电池模块1k的电压可满足用电模块5k所需电压。检测与控制模块400可在检测到至少一个电池模块10的电量低于预设电量阈值时，生成第一控制信号，根据第一控制信号控制电池组管理模块200将电量高于预设电量阈值的至少一个电池模块10的电压传输至电压调节电路30；检测与控制模块400还可在检测到至少一个用电模块50的输入信号的电压超过预设电压阈值时，生成第二控制信号，并根据第二控制信号控制相应的电压调节电路30停止工作。若检测与控制模块400检测到电池模块1k的电量低于预设电量阈值，则可控制电池组管理模块200将电量高于预设电量阈值的第k 1个电池模块的电压传输至电压调节电路3k，检测和控制模块400可控制电压调节电路3k将其输出端的电压转换为用电模块5k所需电压，从而为用电模块5k供电，确保多电池模块供电系统供电的稳定可靠，有效提升电池模块电能的转换效率，避免多电池供电系统中各个电池模块10之间由于电能消耗不平衡导致个别电池模块10的电能提前耗尽，而影响整个多电池系统的正常供电。并且，检测与控制模块400检测到用电模块5k的输入信号对应的电压超过预设电压阈值时，可控制电压调节电路3k停止工作，防止损坏供电控制装置。
38.需要说明的是，预设电量阈值的具体数值可根据实际情况设定，在此不做限定。
39.本实施例提供的多电池结构的供电控制装置，通过检测与控制模块检测用电模块的输入信号和电池模块的电量，根据用电模块的输入信号和电池模块的电量生成相应的控制信号，并根据控制信号控制电池组管理模块的工作状态和电压调节电路的工作状态，以在检测和控制模块检测到至少一个电池模块的电量过低时，控制电池组管理模块将电量高于预设电量阈值的至少一个电池模块的电压传输至电压调节电路，使电压调节电路可输出满足用电模块所需的电压；检测和控制模块控制电压调节电路将输入的电能电压转换为对应的用电模块所需电压，确保多电池模块供电系统供电的稳定可靠，有效提升电池模块电能的转换效率，避免多电池供电系统中各个电池模块之间由于电能消耗不平衡，导致个别电池模块的电能提前耗尽，而影响整个多电池系统的正常供电。
40.图2是本发明实施例一提供的另一种多电池结构的供电控制装置的结构示意图，可选的，电池组管理模块200包括与多个电池模块10一一对应的多个管理单元210，还包括输出控制单元220，输出控制单元220通过管理单元210与电池模块10电连接；管理单元210用于控制对应的电池模块10与输出控制单元220的导通状态，检测与控制模块400用于根据控制信号控制管理单元210的工作状态和输出控制单元220的工作状态。
41.具体的，检测与控制模块400在检测到某个电池模块10的电量正常时，通过对应的管理单元210控制该电池模块10与输出控制单元220的通路导通，并控制输出控制单元220
将该电池模块10输出的电压传输至对应的电压调节电路30，同时控制该电压调节电路30将其输出端的电压调节为对应的用电模块50所需电压，以为该用电模块50供电；检测与控制模块400在检测到某个电池模块10的电量低于预设电量阈值时，通过对应的管理单元210控制该电池模块10与输出控制单元220的通路不导通，防止为对应的用电模块50提供的电压无法满足用电模块50正常工作，同时通过管理单元210控制电量高于预设电量阈值的至少一个电池模块10与输出控制单元220的通路导通，输出控制单元220将电压传输至电压调节电路30，从而为用电模块50正常供电。
42.图3是本发明实施例一提供的另一种多电池结构的供电控制装置的结构示意图，可选的，输出控制单元220包括开关20和选择子单元221，管理单元210通过开关20与选择子单元221电连接；电池模块10、电压调节电路30、管理单元210以及用电模块50均为n个，开关20为n-1个，n为大于2的正整数；第m个管理单元21m通过第m个开关与第m 1个管理单元电连接，第m个电池模块1m输出的电压通过第m个管理单元21m传输至选择子单元221，第m个用电模块5m与第m个电压调节电路3m电连接，m为小于n的正整数。
43.具体的，结合图2和图3，第一个管理单元211通过第一个开关21与第二个管理单元212电连接，在第一个电池模块11的电量和第二个电池模块12的电量均较低但仍高于预设电量阈值时，检测与控制模块400可控制第一个开关21闭合，即第一个电池模块11和第二个电池模块12串联，两电池模块的电压通过第二个管理单元212的正端输出至选择子单元221，检测与控制模块400控制选择子单元221将电压传输至第一个电压调节电路31或第二个电压调节电路32，从而为对应的用电模块50供电。通过控制各开关20的通断使各电池模块10实现独立供电、串联供电或者并联供电等方式组合，从而产生多种不用规格的供电电压，这样可以减小供电电压和移动设备内部功能模块(用电模块)所需工作电压两者的电压幅值的差值，提升电能转换的效率，同时满足移动设备内部多样化的供电需求。
44.可选的，第m个电压调节电路3m输入的最大电压为第一个电池模块11的电压至第m个电池模块1m的电压之和。
45.具体的，若第一个开关21至第m-1个开关均闭合，则第一个电池模块11的电压至第m个电池模块1m串联，串联后的电压通过选择子单元221可传输至第m个电压调节电路3m，此时电压调节电路3m输入的电压为第一个电池模块11的电压至第m个电池模块1m的电压之和，保证在多个电池模块10的电量较低时仍能为用电模块50正常供电。
46.可选的，选择子单元221包括n个输入端口和n个输出端口，第m个输入端口am与第m个管理单元21m电连接，第m个输出端口bm与第m个电压调节电路3m电连接；选择子单元221用于根据控制信号控制第m个输入端口am与第k个输出端口bk电连接，k为小于或等于n的正整数，m＝k或m≠k。
47.具体的，若检测与控制模块400检测到各个电池模块10的电量均正常，则控制各开关20均断开，并控制各管理单元210将对应的电池模块10的电压传输至选择子单元221对应的输入端口，如控制第一个管理单元211将对应的电池模块11的电压传输至选择子单元221对应的输入端口a1，并控制选择子单元221将输入端口am的电压传输至输出端口bm，使电压调节电路3m将电池模块1m的电压调节为用电模块5m所需电压，为用电模块5m供电；若检测与控制模块400检测到电池模块11的电量低于预设电量阈值，其它电池模块10的电量正常，则可控制管理单元210将电池模块12的电压传输至选择子单元221对应的输入端口a2，并控
制选择子单元221将输入端口a2的电压传输至输出端口b1，使电压调节电路31将电池模块12的电压调节为用电模块51所需电压，为用电模块51供电，防止在电池模块11的电能提前耗尽时影响整个多电池系统的正常供电。
48.本实施例还提供了一种多电池结构的供电控制系统，该多电池结构的供电控制系统包括如本实施例所述的多电池结构的供电控制装置，还包括与多个电压调节电路30一一对应的多个用电模块50，用电模块50与检测与控制模块400电连接。
49.具体的，检测与控制模块400在检测各电池模块10的电量均正常时，可控制各电池模块10与对应的电压调节电路30的通路导通，并控制各电压调节电路30调节其输出端的电压，使调节后的电压满足对应的用电模块50正常工作所需电压，确保多电池模块供电系统供电的稳定可靠。
50.本实施例提供的多电池结构的供电控制系统，与本发明任意实施例提供的多电池结构的供电控制装置属于相同的发明构思，具备相应的有益效果，未在本实施例详尽的技术细节详见本发明任意实施例提供的多电池结构的供电控制装置。
51.实施例二
52.图4是本发明实施例二提供的一种多电池结构的供电控制方法的流程图，该多电池结构的供电控制方法由上述实施例所述的检测与控制模块执行，该供电控制方法具体包括如下步骤：
53.步骤110、检测用电模块的输入信号和电池模块的电量。
54.其中，各电池模块的标称电压和电池容量等参数可以相同，也可以不同。检测与控制模块可通过自身设置的与用电模块电连接的端口检测用电模块的输入信号，并通过与电池模块电连接的端口检测电池模块的电流，以根据检测的用电模块的输入信号和电池模块的电量生成相应的控制信号。
55.步骤120、根据用电模块的输入信号和电池模块的电量生成相应的控制信号。
56.具体的，检测与控制模块可检测用电负载中各用电模块的输入信号，第k个电池模块与第k个电压调节电路以及第k个用电模块对应，在电池模块的电量正常时，第k个电池模块的电压可满足第k个用电模块所需电压。检测与控制模块可在检测到至少一个电池模块的电量低于预设电量阈值时，生成第一控制信号，还可在检测到至少一个用电模块的输入信号的电压超过预设电压阈值时，生成第二控制信号，以根据生成的控制信号控制电池组管理模块的工作状态和电压调节电路的工作状态。
57.步骤130、根据控制信号控制电池组管理模块的工作状态和电压调节电路的工作状态。
58.具体的，检测与控制模块可根据生成的第一控制信号，控制电池组管理模块将电量高于预设电量阈值的至少一个电池模块的电压传输至电压调节电路，并可根据生成的第二控制信号控制相应的电压调节电路停止工作。电池组管理模块包括与多个电池模块一一对应的多个管理单元，还包括输出控制单元，输出控制单元通过管理单元与电池模块电连接；电池模块、电压调节电路、管理单元以及用电模块均为n个，n为大于2的正整数；若检测与控制模块检测到第m(m为小于n的正整数)个电池模块的电量低于预设第一电量阈值且其它电池模块的电量均高于预设第一电量阈值，则可控制第m 1个管理单元将输入的电压传输至输出控制单元，并控制输出控制单元将输入的电压传输至第m个电压调节电路，同时控
制第m个管理单元停止工作；若检测到第m个用电模块的输入信号的电压超过预设电压阈值时，则控制第m个电压调节电路停止工作，防止因用电模块的电压过高而损坏供电控制装置。
59.另外，输出控制单元包括开关和选择子单元，管理单元通过开关与选择子单元电连接，开关为n-1个；第m个管理单元通过第m个开关与第m 1个管理单元电连接，第m个电池模块输出的电压通过第m个管理单元传输至选择子单元；若检测到第m个电池模块的电量低于预设第二电量阈值并高于预设第一电量阈值，且其它电池模块的电量均高于预设第二电量阈值，则控制第m个开关闭合，并控制第m 1个管理单元将输入的电压传输至输出控制单元，并控制输出控制单元将输入的电压传输至第m个电压调节电路，此时第m个电压调节电路输入的电压为第m个电池模块的电压与第m 1个电池模块的电压之和，从而在某个电池模块电量较低时控制多个电池模块串联，以满足用电模块的供电需求，确保多电池模块供电系统供电的稳定可靠。
60.本实施例提供的多电池结构的供电控制方法，与本发明任意实施例提供的多电池结构的供电控制装置属于相同的发明构思，具备相应的有益效果，未在本实施例详尽的技术细节详见本发明任意实施例提供的多电池结构的供电控制装置。
61.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。