并联电池包的控制方法、系统、电子设备及车辆与流程

本发明涉及电池技术领域，具体地涉及一种并联电池包的控制方法、一种并联电池包的控制系统、一种电子设备和一种车辆。

背景技术：

随着生活水平的不断改善，房车和微型货车等混合动力或电动力车辆正逐步因为人们的使用需求而被购置。作为户外生活使用或长途运行为主的车辆，备用电源尤为重要，如房车，备用电量的需求越来越大，铅酸电池很难以满足需求，人们开始将目光放到能量密度更高的锂电池上。锂电池通常需要配合电池管理系统(batterymanagementsystem，bms)使用，电池管理系统可以监控电池电压、温度、电流等参数，并且根据这些数据进行保护，如过充/过放保护、高温/低温保护、过流保护等。然而，在尝试锂电池包并联使用时，由于电池管理系统的存在，锂电池包不能像铅酸电池一样直接进行线路并联，很难将多个锂电池包进行并联使用，因此，需要多个锂电池包并联使用的实现方案。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种并联电池包的控制方法、系统、电子设备及车辆，避免多个锂电池包的电池管理系统独立控制和保护而导致的并联使用故障，进而改善锂电池包在并联系统中的控制兼容性和通信协调性。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种并联电池包的控制方法，该控制方法包括：

确定与并联电池包的电池管理系统对应的主控单元，其中，未被确定为所述主控单元的电池管理系统被确定为所述主控单元的从属单元；

反馈与第一电池管理系统对应的电池包的支路检测数据至所述主控单元，其中，所述支路检测数据包括与所述第一电池管理系统对应的电池包的支路电流；

通过第二电池管理系统接收所述主控单元发出的控制指令，其中，所述控制指令被所述主控单元通过所述支路检测数据确定，所述第一电池管理系统和所述第二电池管理系统均被确定为所述从属单元；

根据所述控制指令，将与所述第二电池管理系统对应的电池包加入或退出主回路，其中，所述主回路包括所述并联电池包和负载设备、或所述主回路包括所述并联电池包和充电设备。

具体的，所述确定与并联电池包的电池管理系统对应的主控单元，包括：

确定与并联电池包中任意一个电池包的电池管理系统对应的第一通信地址；

相对配置的通信地址排序，若确定存在排序在所述第一通信地址的排序之前的第二通信地址，则确定与所述第二通信地址对应的电池管理系统为与所述并联电池包的电池管理系统对应的主控单元，或者，

若确定不存在排序在所述第一通信地址的排序之前的任意一个通信地址，则确定与所述第一通信地址对应的电池管理系统为与所述并联电池包的电池管理系统对应的主控单元。

具体的，所述确定与并联电池包的电池管理系统对应的主控单元，其中，

所述主控单元包括相对任意一个电池管理系统为独立的指令处理系统。

具体的，所述反馈与第一电池管理系统对应的电池包的支路检测数据至所述主控单元，包括：

确定与第一电池管理系统对应的电池包的支路电流；

根据所述支路电流的电流方向，确定与所述第一电池管理系统对应的电池包的第一充电或放电激活状态；

反馈具有所述支路电流和所述第一充电或放电激活状态的支路检测数据至所述主控单元。

具体的，在所述反馈与第一电池管理系统对应的电池包的支路检测数据至所述主控单元之后，且在所述通过第二电池管理系统接收所述主控单元发出的控制指令之前，还包括：

通过作为所述主控单元的电池管理系统确定与所述支路检测数据中支路电流的电流方向对应的标识值；

通过作为所述主控单元的电池管理系统确定与所述标识值或确定的标识值的和对应的控制指令。

具体的，所述通过第二电池管理系统接收所述主控单元发出的控制指令，其中，

所述控制指令用于控制所述第二电池管理系统将第二充电或放电激活状态更改为与所述第一充电或放电激活状态相同的充电或放电激活状态，

所述第二充电或放电激活状态为与所述第二电池管理系统对应的电池包的充电或放电激活状态。

具体的，所述根据所述控制指令，将与所述第二电池管理系统对应的电池包加入或退出主回路，包括：

根据所述控制指令，控制所述第二电池管理系统主动切换当前支路上开关的开闭状态至加入主回路的开闭状态，其中，

所述当前支路为与所述第二电池管理系统对应的电池包所在的支路。

具体的，该控制方法还包括：

确定任意一个电池管理系统获取的支路检测数据触发电池保护条件，其中，与所述任意一个电池管理系统对应的待隔离电池包处于充电或放电激活状态，所述任意一个电池管理系统获取的支路检测数据包括所述待隔离电池包的电压和/或支路电流；

通过所述任意一个电池管理系统将所述待隔离电池包退出所述主回路。

具体的，该控制方法还包括：

通过剩余的电池管理系统接收所述主控单元发出的隔离指令，其中，所述隔离指令被所述主控单元通过所述任意一个电池管理系统获取的支路检测数据确定，所述剩余的电池管理系统为与加入所述主回路的电池包对应的电池管理系统中除了所述任意一个电池管理系统之外的电池管理系统；

根据所述隔离指令，将与所述剩余的电池管理系统对应的电池包退出所述主回路。

本发明实施例提供一种并联电池包的控制系统，该控制系统包括：

主控确定模块，用于确定与并联电池包的电池管理系统对应的主控单元，其中，未被确定为所述主控单元的电池管理系统被确定为所述主控单元的从属单元；

数据反馈模块，用于反馈与第一电池管理系统对应的电池包的支路检测数据至所述主控单元，其中，所述支路检测数据包括与所述第一电池管理系统对应的电池包的支路电流；

数据接收模块，用于通过第二电池管理系统接收所述主控单元发出的控制指令，其中，所述控制指令被所述主控单元通过所述支路检测数据确定，所述第一电池管理系统和所述第二电池管理系统均被确定为所述从属单元；

执行模块，用于根据所述控制指令，将与所述第二电池管理系统对应的电池包加入或退出主回路，其中，所述主回路包括所述并联电池包和负载设备、或所述主回路包括所述并联电池包和充电设备。

再一方面，本发明实施例提供一种电子设备，该电子设备包括：

至少一个处理器；

存储器，与所述至少一个处理器连接；

其中，所述存储器存储有能被所述至少一个处理器执行的指令，所述至少一个处理器通过执行所述存储器存储的指令，所述至少一个处理器通过执行所述存储器存储的指令实现前述的方法。

又一方面，本发明实施例提供一种车辆，该车辆具有前述的电子设备。

本发明能够通过向确定的主控单元反馈支路检测数据，协调还未加入主回路的电池管理系统进行并联操作，使得多个锂电池包同时加入主回路，实现了均衡的多锂电池包充电过程，具有控制兼容性和通信协调性等特点；进一步地，多个锂电池包进行独立隔离保护，可以在有电池包因过充、过放等保护激活而退出主回路时，能够协调剩余电池管理系统也进行退出主回路；本发明能够通过软件实现，不需要更多硬件设计和改动，容易部署和实施。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1为本发明实施例的主要方法流程示意图；

图2为示例性单电池包使用时电路模块示意图；

图3为示例性多电池包直接并联使用时电路模块示意图；

图4为本发明实施例的示例性多电池包的并联系统示意图；

图5为本发明实施例的示例性多电池包的并联系统示意图；

图6为本发明实施例的示例性充电或放电激活状态确定流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

实施例1

本发明实施例提供了并联电池包的控制方法，该控制方法包括：

s1)确定与并联电池包的电池管理系统对应的主控单元，其中，未被确定为所述主控单元的电池管理系统被确定为所述主控单元的从属单元；

s2)反馈与第一电池管理系统对应的电池包的支路检测数据至所述主控单元，其中，所述支路检测数据包括与所述第一电池管理系统对应的电池包的支路电流，第一电池管理系统可以是一个或多个电池管理系统；

s3)通过第二电池管理系统接收所述主控单元发出的控制指令，其中，所述控制指令被所述主控单元通过所述支路检测数据确定，所述第一电池管理系统和所述第二电池管理系统均被确定为所述从属单元，第二电池管理系统可以是一个或多个电池管理系统，所述第一电池管理系统和所述第二电池管理系统均属于所述并联电池包的电池管理系统；

s4)根据所述控制指令，将与所述第二电池管理系统对应的电池包加入或退出主回路，其中，所述主回路包括所述并联电池包和负载设备、或所述主回路包括所述并联电池包和充电设备。

在一些具体实施中，本发明实施例还提供了一种并联系统，该并联系统包括并联电池包、充电设备和负载设备，并联电池包与充电设备、或者并联电池包与负载设备可以形成主回路，并联电池包包括至少两个电池包，电池包可以为锂电池电池包，如磷酸铁锂电池电池包，电池包可以包括串联的电池模组和开关，电池模组和开关可以处于并联系统的一条支路，开关包括充电开关和放电开关，在支路上可以依次串联电池模组、放电开关和充电开关，放电开关还与一个二极管(不妨称为第一触发二极管)并联且第一触发二极管的正极与电池模组的负极连接，充电开关还与另一个二极管(不妨称为第二触发二极管)并联且第二触发二极管的负极与第一触发二极管的负极连接，该前述开关的类型可以包括场效应管或三极管等晶体管类型，该电池包可以还包括电池管理系统，电池管理系统与电池模组连接，可用于电池模组电压和荷电状态等各项参数的监测，电池管理系统还用于获取该支路的支路电流检测数据，以及用于在任意一个触发二极管触发导通时控制充电开关和放电开关的开闭状态(断开状态或闭合状态)而使得该支路加入或退出主回路，电池管理系统可以通过指令处理系统实现，如具有单片机(micro-controllerunit，mcu)的电池保护电路板(可简称保护板)，电池管理系统可以被配置为具有与电池保护条件对应的判断指令，可以通过该判断指令确定电池包的电压和电流等支路检测数据是否触发电池保护条件。

如图2所示，在电池包单独使用时，在电池包的电压或电流(即支路电流)触发电池过充、充电过流、充电高温或低温等电池保护条件后，充电开关可以断开，放电开关可以闭合，电流方向可以被第二触发二极管限制，从而不会继续进行充电；当触发电池过放、放电过流、放电高温或低温等电池保护条件后，充电开关闭合，放电开关断开，从而电流方向被第一触发二极管限制而不会继续放电，在这种情况下，充电开关可以与第一触发二极管形成导通回路(此时接入充电设备)，产生充电电流，电池管理系统检测到该充电电流后，会控制放电开关闭合，从而完成该支路加入主回路。

如图3，在多个电池包并联使用时，由于电池包之间无通信，如果所有电池包触发了过放保护，此时充电依然需要按照单(电池)包使用时的控制步骤，但由于任意一个触发二极管导通需要一定压差，且并联时不能保证同时导通多个电池包中相应的二极管，因而就难以同时使所有电池包加入主回路，即难以使所有电池包同时投入使用，这将造成电池充电分配不均衡，存在单包承受整个并联系统电流的情况，很可能将直接触发充电过流保护，使得任何一个电池包均不能使用。

在本发明实施例中，如图4，可以首先确定与并联电池包的电池管理系统对应的主控单元，这里的并联电池包中电池模组和开关所在支路的状态可以是已经加入主回路，也可以是还未加入主回路，还可以是加入后又退出主回路等。任意两个电池管理系统所在的保护板通过串行数据接口或者控制器局域网络(controllerareanetwork,can)接口进行连接，保护板可以被分配有通信地址或识别地址，在并联使用时，多个电池包对应的保护板通信地址(也即电池管理系统的通信地址)可以包括地址1、地址2和地址3等；可以在任意一个电池管理系统上，可以确定与并联电池包中该电池管理系统对应的第一通信地址；相对配置的通信地址排序，若确定存在排序在所述第一通信地址的排序之前的第二通信地址，则确定与所述第二通信地址对应的电池管理系统为与所述并联电池包的电池管理系统对应的主控单元，或者，若确定不存在排序在所述第一通信地址的排序之前的任意一个通信地址，则确定与所述第一通信地址对应的电池管理系统为与所述并联电池包的电池管理系统对应的主控单元。在一些情况中，当前的电池管理系统的通信地址排序之前可以根据实际情况中存在的电池管理系统而有一个或多个通信地址，在有多个通信地址时，可以取排序最靠前的通信地址以及确定与该最靠前的通信地址对应的电池管理系统为主控单元，以此，可以依次排除存在通信故障或电池故障等实际未成功通信的电池管理系统，确定的主控单元用于负责对各个电池管理系统的反馈数据接收和指令下发，例如，由地址为1的保护板充当主机，其余保护板将采集到的数据发送给地址为1的保护板，由保护板1对数据进行处理，若地址为1的保护板发生故障无法通信，则由地址为2的保护板充当主机，以此类推。

在一些情况中，如图5，主控单元可以包括相对任意一个电池管理系统为独立的指令处理系统，例如单独配置的工控板、控制器、服务器、具备指令处理系统的触摸屏或中控屏或中央控制系统等，又例如在充电设备上实现，充电设备可以有指令处理系统，该指令处理系统可以被配置为用于前述的主控单元，与前述的任意一个电池管理系统均可以进行串口通信或局域网通信。

可以根据具体并联系统的检测架构进行选择如何获得电流和电压等支路检测数据，如主控单元可以对并联系统中各条支路上电流进行检测，主控单元也可以接收各条支路上电池管理系统反馈的支路检测数据，反馈操作可以根据使用的保护板上检测电路的特点，可以是电流检测电路被动直接反馈给主控单元的电流检测接口或检测电流的数字逻辑电路或芯片主动进行定时反馈。

如图6，主控单元可以对支路检测数据中电流做和处理，获得的充电电流方向为正(如记标识值+1)，放电电流方向为负(如记标识值-1)，电流大小为0(如记标识值0)，主控单元可以接收电流检测数据，确定电流大小是否为0、确定电流方向是否是充电电流的电流方向、确定电流方向是否是放电电流的电流方向，记录各个标识值，然后计算标识值的和，根据该标识值的和可以确定并联系统的充电或放电激活状态；例如，若并联系统中存在导通回路的电池包，且只存在该一个电池包导通回路，则该电池包可以视为已处于充电或放电激活状态，此时主控单元可根据支路检测数据中支路电流方向确定标识值(可以与保护板识别标识对应记录或与通信地址对应记录)，如标识值的和可以为+1(如图4，三条支路可以分别是+1、-1、+1，也可以分别是+1、0、0，0可以代表电流为零)，得出当前并联系统的状态为充电激活状态，进一步地可以通过主控单元确定与支路检测数据对应的控制指令，并下发该控制指令至各个未处于充电激活状态的电池包；相应地，若并联系统中存在导通回路的电池包，且只存在该一个电池包导通回路，则该电池包可以视为已处于充电或放电激活状态，此时主控单元可根据支路检测数据中支路电流方向确定标识值，如标识值的和为-1，得出当前并联系统的状态为放电激活状态，进一步地可以通过主控单元确定与支路检测数据对应的控制指令，并下发该控制指令至各个未处于放电激活状态的电池包；在一些实际情况中。

其中，被视为已处于充电激活状态的电池包的开关也可以还没有被其电池管理系统控制闭合而加入主回路，可以是二极管被导通形成导通回路，因而下发的控制指令也可以同时给至该被视为已处于充电激活状态的电池包，从而可以将并联系统中所有电池包全部同时加入主回路，即从属单元服从主控单元的控制且被并联加入主回路，前述第一电池管理系统可以与存在导通回路的电池包对应，第二电池管理系统可以与不存在导通回路的电池包对应或与未处于充电或放电激活状态(即充电激活状态或放电激活状态)的电池包对应。

在又一些实际操作中，可以在充电设备接入后，主控单元确定当前的并联系统的状态为充电激活状态，在存在导通回路的电池管理系统反馈支路检测数据后，可以下发与充电激活状态对应的控制指令至各个电池管理系统，使得所有电池包被各自电池管理系统加入主回路；相应地，可以在负载设备接入后，主控单元确定当前的并联系统的状态为放电激活状态，在存在导通回路的电池管理系统反馈支路检测数据后，可以下发与放电激活状态对应的控制指令至各个电池管理系统，使得所有电池包被各自电池管理系统加入主回路；需要提出的是，在正常充满电或放完电情况下，任意一个电池管理系统由于电池包充满电或放完电可以进行对充电开关和放电开关进行操作，并且反馈当前电池包充满电或放完电状态至主控单元，主控单元也可以按照类似方式，下发控制指令至其余各个电池管理系统，从而实现所有电池管理系统退出主回路。

可以根据具体使用情况，如处理器计算性能、指令执行的开销，配置或选择主控单元或从属单元(此时该从属单元可以已被激活)用于：确定与第一电池管理系统对应的电池包的支路电流；根据所述支路电流的电流方向，确定与所述第一电池管理系统对应的电池包的第一充电或放电激活状态。作为从属单元的电池管理系统可以反馈具有所述支路电流和所述第一充电或放电激活状态的支路检测数据至所述主控单元。

前述的控制指令可以用于控制所述第二电池管理系统将第二充电或放电激活状态更改为与所述第一充电或放电激活状态相同的充电或放电激活状态，所述第二充电或放电激活状态为与所述第二电池管理系统对应的电池包的充电或放电激活状态。具体的，根据所述控制指令，控制所述第二电池管理系统主动(相对于前述二极管被触发导通而言)切换当前支路上开关的开闭状态至加入主回路的开闭状态，其中，所述当前支路为与所述第二电池管理系统对应的电池包所在的支路，如主控单元得到并联系统正在充电的信息，并将充电的控制指令下发给其他电池包，其他电池包接到该控制指令后，闭合放电开关，从而全部加入主回路，使所有电池包都投入使用，能够达到同时激活的目的。

在一些具体实施中，在前述的各个电池管理系统处于任意一种激活状态时，即保护板都被激活，各个电池包可以此时独立进行电流方向判断，从而电池管理系统可以根据电流方向得出当前的激活状态具体是充电激活状态，或具体是放电激活状态。

在保护板都被激活后或在各个电池包处于接入主回路的状态时，各个电池管理系统可以分别单独对其对应的电池包进行保护监测，确定任意一个电池管理系统获取的支路检测数据触发电池保护条件，其中，与所述任意一个电池管理系统对应的待隔离电池包处于充电或放电激活状态，所述任意一个电池管理系统获取的支路检测数据包括所述待隔离电池包的电压和/或支路电流；通过所述任意一个电池管理系统将所述待隔离电池包退出所述主回路。如电池管理系统检测到单个电池包放电过流，与该电池管理系统对应的电池包退出主回路，电池管理系统检测到单个电池包过压/欠压，与该电池管理系统对应的电池包退出主回路，各个电池管理系统对应的电池包若是因为触发电池保护条件被退出主回路，在接收到主控单元用于加入主回路的控制指令时，则可以配置为忽略或暂时忽略该控制指令，可选地进行反馈故障状态信息至主控单元。

在一些情况中，可以根据被隔离的电池包的故障类型，选择性地将剩余的电池包全部也进行主动隔离保护，可以避免超高温或大电流等严重故障进一步造成更多电池包损害。具体的，通过剩余的电池管理系统接收所述主控单元发出的隔离指令，其中，所述隔离指令被所述主控单元通过所述任意一个电池管理系统获取的支路检测数据确定，所述剩余的电池管理系统为与加入所述主回路的电池包对应的电池管理系统中除了所述任意一个电池管理系统之外的电池管理系统；根据所述隔离指令，将与所述剩余的电池管理系统对应的电池包退出所述主回路，其中，退出主回路可以通过电池管理系统执行放电开关和/或充电开关的断开操作进行实现。

实施例2

本发明实施例与实施例1属于同一发明构思，本发明实施例提供了并联电池包的控制系统，该控制系统包括：

主控确定模块，用于确定与并联电池包的电池管理系统对应的主控单元，其中，未被确定为所述主控单元的电池管理系统被确定为所述主控单元的从属单元；

数据反馈模块，用于反馈与第一电池管理系统对应的电池包的支路检测数据至所述主控单元，其中，所述支路检测数据包括与所述第一电池管理系统对应的电池包的支路电流；

数据接收模块，用于通过第二电池管理系统接收所述主控单元发出的控制指令，其中，所述控制指令被所述主控单元通过所述支路检测数据确定，所述第一电池管理系统和所述第二电池管理系统均被确定为所述从属单元；

执行模块，用于根据所述控制指令，将与所述第二电池管理系统对应的电池包加入或退出主回路，其中，所述主回路包括所述并联电池包和负载设备、或所述主回路包括所述并联电池包和充电设备。

在一些具体实施中，主控确定模块、数据反馈模块、数据接收模块和执行模块可以全部或部分被配置于电池管理系统中，保护板若支持独立的指令处理系统，也可以设置于该指令处理系统中。

实施例3

本发明实施例与实施例1和2属于同一发明构思，本发明实施例提供一种电源装置，该电源装置包括并联电池包，所述并联电池包与负载设备或者与充电设备形成主回路，所述并联电池包包括多个电池包，每个电池包处于一条支路，所述支路上串联有电池模组、放电开关和充电开关，所述放电开关还与第一触发二极管并联且所述第一触发二极管的正极与所述电池模组的负极连接，所述充电开关还与第二触发二极管并联且所述第二触发二极管的负极与所述第一触发二极管的负极连接；所述放电开关、所述充电开关、所述第一触发二极管和所述第二触发二极管可以配置在电池保护电路板上，电池保护电路板(可以是一种电子设备，且可以用于实现电池管理系统)具有指令处理芯片(如mcu)和与所述指令处理芯片连接的存储器，所述存储器存储有能被所述至少一个处理器执行的指令，所述至少一个处理器通过执行所述存储器存储的指令实现前述的方法，该指令处理芯片可以有电流检测接口，与所述支路上电流检测点连接，或通过电流检测电路与所述支路上电流检测点连接，指令处理器可以用于监测电池模组的各项参数；任意一个电池保护电路板通过rs485接口或can线与任意另一个电池保护电路板连接，或者，任意一个电池保护电路板通过can接口或转换器与can总线连接。

实施例4

本发明实施例与实施例1至3属于同一发明构思，本发明实施例提供了车辆，该车辆可以为房车，可以具有实施例3所述的电源装置，该车辆还被配置有中央控制系统，中央控制系统可以包括具有指令处理能力的触摸屏或具有交互输入输出能力的工控机等，该中央控制系统可以用于作为主控单元，所有并联电池包的数据上传给该中央控制系统，中央控制系统进行判断和下发指令。

实施例5

本发明实施例与实施例1至4属于同一发明构思，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行实施例1中所述的并联电池包的控制方法。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。