一种并联电池包及控制方法与流程

1.本发明属于电池管理技术领域，具体涉及水电机组状态监测特征信号处理方法。


背景技术：

2.随着社会的进步和发展，仓储、家庭、出行等方面采用锂电池作为清洁能源的需求越来越多，且需求各不相同，最重要的是电池容量需求的差异。现有电池包为了减少重复开发，常用的方法是将多个具有相同电压和容量的电池包直接并联的方式来提高电池容量，多个电池包之间采用can或者485通讯的方式进行协调管理。但是这种方式不仅需要将各个电池包对应的充放电口和通讯口在外部进行一一接线，而且在并联前需要人工测量各个电池包的电压。如果多个电池包之间电压相差较大，需要先将电压偏高的电池包进行人工放电，等电压降到和其他电池包电压基本一致后才能并联；否则在并联时会出现电压偏高的电池包向电压低的电池包放电打火的现象，不仅操作复杂，而且还存在一定的安全隐患。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种并联电池包及控制方法，简化电池包充放电过程，避免使用过程中压偏高的电池包向电压低的电池包放电打火。
4.为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
5.第一方面，本发明提供了一种并联电池包，包括：电池包壳体；所述电池包壳体上设有连接插座和电池管理电路板，各电池包之间通过连接插座并联；
6.所述连接插座上设有充放电使能正极接口k 、充放电使能负极接口k-、充放电正极接口pack 和充放电负极接口pack-；所述电池管理电路板包括微控制单元mcu；所述充放电使能正极接口k 和充放电使能负极接口k-电性连接于微控制单元mcu；充放电正极接口pack 通过充放电场效应管电路与电池电性连接；当充放电使能正极接口k 和充放电使能负极接口k-之间处于断开状态，微控制单元mcu断开充放电正极接口pack 与电池的连接；当充放电使能正极接口k 和充放电使能负极接口k-之间处于接通状态，微控制单元mcu接通充放电正极接口pack 与电池的连接。
7.优选的，各电池包的微控制单元mcu分为主控制器和从控制器，一个主控制器与多个从控制器连接；主控制器连接的充放电使能正极接口k 和充放电使能负极接口k-通过充放电使能开关电性连接。
8.优选的，所述微控制单元mcu的唤醒引脚上连接有充放电使能接口电路，所述充放电使能接口电路包括pa端口、滤波电阻r1；所述微控制单元mcu的唤醒引脚、pa端口、滤波电阻r1和充放电使能正极接口k 依次电性连接；所述pa端口和滤波电阻r1之间的电路上设有第一支路和第二支路；所述第一支路上依次连接有上拉电阻r2和内部电源vcc；所述第二支路上连接有滤波电容c1并接信号地。
9.优选的，所述微控制单元mcu与电池管理模拟前端芯片afe连接；电池管理模拟前端芯片afe用于采集每个电池单体的电压信息、温度信息和电流信息。
10.优选的，所述电池包配置有用于表征电池管理电路板身份信息id的二维码标签。
11.优选的，所述连接插座上设有指示灯；所述指示灯与微控制单元mcu连接，所述指示灯内设有三色发光管；所述微控制单元mcu根据电池包的工作状态转换指示灯的颜色。
12.优选的，所述连接插座上设有第一通讯接口h和第一通讯接口l；所述第一通讯接口h、第一通讯接口l、充放电使能正极接口k 、充放电使能负极接口k-、充放电正极接口pack 和充放电负极接口pack-为结构相同的金属端子。
13.所述金属端子上设有主孔、与主孔匹配的针体、穿线孔和锁紧销；所述主孔设置于所述电池包上表面；所述针体与主孔位置相对，并设置于所述电池包下表面；所述穿线孔与主孔平行设置；所述锁紧销与金属端子螺纹连接，且锁紧销一端延伸至穿线孔内。
14.优选的，各电池包之间堆叠设置；上方电池包的针体插入至下方电池包的主孔内。
15.优选的，各电池包配置有外部连接插座；所述外部连接插座的针体插入至电池包的主孔内，各外部连接插座之间电性连接。
16.第二方面，本发明提供了一种并联电池包的控制方法，
17.将电池包初始设置为低功耗待机模式，充放电使能正极接口k 和充放电使能负极接口k-之间处于断开状态，微控制单元mcu断开充放电正极接口pack 与电池的连接；各电池包之间进行并联；
18.当使用并联的电池包时，将充放电使能正极接口k 和充放电使能负极接口k-接通，激活微控制单元mcu进入正常工作模式，微控制单元mcu控制充放电正极接口pack 与电池的连通；
19.当并联的电池包充电时，总压最低的电池包先接入充电；随着本电池包电压的升高，依次接入相同电压的电池包进行充电；最终各个电池包共同充电实现实现并联控制；
20.当并联的电池包放电时，总压最高的电池包先接入充电；随着本电池包电压的降低，依次接入相同电压的电池包进行放电；最终各个电池包共同放电实现实现并联控制。
21.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
22.(1)本发明中所述金属端子上设有主孔以及与主孔匹配的针体；所述主孔设置于所述电池包上表面；所述针体与主孔位置相对，并设置于所述电池包下表面；各电池包之间堆叠设置；上方电池包的针体插入至下方电池包的主孔内；该连接方式灵活得实现多个电池包的并联，在采用堆叠的方式时还可以免去在电池包外部一一接线的操作。
23.(2)本发明中将电池包初始设置为低功耗待机模式，充放电使能正极接口k 和充放电使能负极接口k-之间处于断开状态，微控制单元mcu断开充放电正极接口pack 与电池的连接；可以避免多个不同电压的电池包在并联时存在放电打火的现象。
24.(3)本发明中当使用并联的电池包时，依次接入相同电压的电池包进行充放电；最终各个电池包共同充放电实现实现并联控制，避免使用过程中压偏高的电池包向电压低的电池包放电打火。
附图说明
25.图1为本发明提供的电池包的结构示意图；
26.图2为本发明提供的金属端子的剖面结构示意图；
27.图3为本发明提供的电池管理电路板的电路图；
28.图4为本发明提供的第一种电池包并联的结构示意图；
29.图5为本发明提供的第二种电池包并联的结构示意图；
30.图6为本发明提供的并联电池包控制方法的流程示意图。
31.图中：1为电池包壳体、2为连接插座、3为指示灯、4为电池管理电路板、41为充放电使能接口电路、42为指示灯驱动电路、43为充放电场效应管电路、44二维码标签、5金属端子、51主孔、52针体、53穿线孔、54锁紧销、6充放电使能开关。
具体实施方式
32.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
33.实施例一
34.如图1-6所示，一种并联电池包及控制方法，包括：
35.一种并联电池包，包括：电池包壳体1；所述电池包壳体1上设有连接插座2和电池管理电路板4，各电池包之间通过连接插座2并联；
36.所述连接插座2上设有充放电使能正极接口k 、充放电使能负极接口k-、充放电正极接口pack 和充放电负极接口pack-；所述电池管理电路板4包括微控制单元mcu；所述充放电使能正极接口k 和充放电使能负极接口k-通过充放电使能接口电路41电性连接于微控制单元mcu；充放电正极接口pack 通过充放电场效应管电路43与电池电性连接,充放电场效应管电路43包括：充电mos管q1和放电mos管q2，两者都采用p沟道的场效应管；当充放电使能正极接口k 和充放电使能负极接口k-之间处于断开状态，微控制单元mcu断开充放电正极接口pack 与电池的连接；当充放电使能正极接口k 和充放电使能负极接口k-之间处于接通状态，微控制单元mcu接通充放电正极接口pack 与电池的连接，在非工作状态下，只要断开充放电管，就可以避免pack 端存在电压，减少搬运等过程中的触电隐患。
37.所述微控制单元mcu与电池管理模拟前端芯片afe通常采用i2c总线交互信息；电池管理模拟前端芯片afe用于采集每个电池单体的电压信息、温度信息和电流信息；所述电池包配置有用于表征电池管理电路板身份信息id的二维码标签44；所述连接插座2上设有指示灯5；所述指示灯5通过指示灯驱动电路42与微控制单元mcu连接，所述指示灯驱动电路42设有驱动三极管q3，所述指示灯5内设有三色发光管；所述微控制单元mcu根据电池包的工作状态转换指示灯的颜色。
38.各电池包的微控制单元mcu分为主控制器和从控制器，设定最小身份信息id的池管理电路板的微控制单元mcu为主控制器，其他微控制单元mcu为从控制器，一个主控制器与多个从控制器连接；主控制器连接的充放电使能正极接口k 和充放电使能负极接口k-通过充放电使能开关6电性连接；主控制器将周期性广播can报文，其余从控制器收到can报文后，应答并发送自己的id号、电池包的充放电mos管开关状态、电压、电流、温度、故障等状态信息。主控板在接到所有信息后，控制各个从控板的接入工作状态；从控板听从主控板的指令进行工作。
39.所述微控制单元mcu的唤醒引脚上连接有充放电使能接口电路，所述充放电使能接口电路包括pa端口、滤波电阻r1；所述微控制单元mcu的唤醒引脚、pa端口、滤波电阻r1和充放电使能正极接口k 依次电性连接；所述pa端口和滤波电阻r1之间的电路上设有第一支
路和第二支路；所述第一支路上依次连接有上拉电阻r2和内部电源vcc；所述第二支路上连接有滤波电容c1并接信号地。
40.所述连接插座2上设有第一通讯接口h和第一通讯接口l；所述第一通讯接口h、第一通讯接口l、充放电使能正极接口k 、充放电使能负极接口k-、充放电正极接口pack 和充放电负极接口pack-为结构相同的金属端子5；所述第一通讯接口h、第一通讯接口l、充放电使能正极接口k 、充放电使能负极接口k-为小型金属端子5；所述充放电正极接口pack 和充放电负极接口pack-为大型金属端子5；所述小型金属端子5与大型金属端子5错落分布。
41.所述金属端子5上设有主孔51、与主孔匹配的针体52、穿线孔53和锁紧销54；主孔51为扭簧结构，并带有导向锥面；针体52为实心结构，其露在插座外部；所述主孔51设置于所述电池包上表面；所述针体52与主孔51位置相对，并设置于所述电池包下表面；所述穿线孔53与主孔51平行设置；所述锁紧销54与金属端子5螺纹连接，且锁紧销54一端延伸至穿线孔53内。
42.所述各电池包之间的连接方式包括堆叠连接方式和外接连接方式；如图5所示，所述堆叠连接方式为：各电池包之间堆叠设置，上方电池包的针体插入至下方电池包的主孔内，该连接方式灵活得实现多个电池包的并联，在采用堆叠的方式时还可以免去在电池包外部一一接线的操作；如图4所示，所述外接连接方式为：各电池包配置有外部连接插座；所述外部连接插座的针体插入至电池包的主孔内，各外部连接插座之间电性连接。
43.实施例二
44.如图3-6所示，一种并联电池包的控制方法，包括
45.将电池包初始设置为低功耗待机模式，充放电使能正极接口k 和充放电使能负极接口k-之间处于断开状态，微控制单元mcu断开充放电正极接口pack 与电池的连接；各电池包之间进行并联，可以避免多个不同电压的电池包在并联时存在放电打火的现象
46.主控制器将周期性广播can报文，其余从控制器收到can报文后，应答并发送自己的id号、电池包的充放电mos管开关状态、电压、电流、温度、故障等状态信息。主控板在接到所有信息后，控制各个从控板的接入工作状态；从控板听从主控板的指令进行工作；
47.当使用并联的电池包时，将充放电使能正极接口k 和充放电使能负极接口k-接通，激活微控制单元mcu进入正常工作模式，微控制单元mcu控制充放电正极接口pack 与电池的连通；
48.当并联的电池包充电时，总压最低的电池包先接入充电；随着本电池包电压的升高，依次接入相同电压的电池包进行充电；最终各个电池包共同充电实现实现并联控制；
49.当并联的电池包放电时，总压最高的电池包先接入充电；随着本电池包电压的降低，依次接入相同电压的电池包进行放电；最终各个电池包共同放电实现实现并联控制；避免使用过程中压偏高的电池包向电压低的电池包放电打火。
50.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
51.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程
图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
52.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
53.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
54.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。