一种电摩锂电池包串联组网及独立单包使用的方法与流程

1.本发明涉及一种电摩锂电池包串联组网及独立单包使用的方法，属于便携式电池包技术领域。


背景技术：

2.当前电摩锂电池包大多为单包独立使用，现有技术存在的问题和缺点：
3.1.产品定制化程度高，占用大量研发及设计资源，需要根据客户不同的整车电压平台设计不同的单包产品；
4.2.产品使用场景单一，不同串数/电压平台的电池包之间无法替代使用。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种电摩锂电池包串联组网及独立单包使用的方法，用于解决以下问题：
6.1.主包/从包/单包/无身份电池包的身份识别及转换；
7.2.双包串联组网/退网策略；
8.3.双包电量均衡控制。
9.为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
10.第一方面，本发明提供了一种电摩锂电池包串联组网使用的方法，应用于双包串联系统，所述双包串联系统包括串联连接在整车上的第一电池座桶和第二电池座桶，所述第一电池座桶和第二电池座桶内分别设有第一电池包和第二电池包，其中，所述第一电池包和第二电池包未放入座桶时均为无身份包电池包，无法充放电，所述方法包括：
11.将第一电池包放入第一电池座桶中，第一电池包被整车key信号或充电器c_in信号唤醒后，身份转换为主包；
12.将第二电池包放入第二电池座桶中，第二电池包被主包通信唤醒后，身份转换为从包；
13.主包控制充放电流程；
14.主包实时监控整车key信号和充电器c_in信号，当两个信号都失能后，主包和从包分别进入休眠，身份恢复为无身份包电池包。
15.进一步的，所述将第一电池包放入第一电池座桶中，第一电池包被整车key信号或充电器c_in信号唤醒后，身份转换为主包，包括：
16.将第一电池包放入第一电池座桶中，整车key信号或充电器c_in信号使能并唤醒第一电池座桶中的第一电池包；
17.第一电池包检测到key信号或c_in信号及id1信号，身份判定为主包。
18.进一步的，所述将第二电池包放入第二电池座桶中，第二电池包被主包通信唤醒后，身份转换为从包，包括：
19.将第二电池包放入第二电池座桶中，主包通过can总线通信发送从包控制报文至
第二电池座桶中的第二电池包；
20.第二电池包被主包发送的从包控制报文唤醒，检测到id2和主包发送的从包控制报文，身份判定为从包。
21.进一步的，所述主包控制充放电流程，包括：
22.主包周期发送从包控制报文至从包，其中，从包回复主包周期发送的从包控制报文，充放电受控于主包；
23.主包收到从包上传的报文，汇总两包的电芯数据及保护板工作状态，组成电池管理系统，由主机负责对充放电流程进行管理，并对外通信。
24.进一步的，所述主包实时监控整车key信号和充电器c_in信号，当两个信号都失能后，主包和从包分别进入休眠，身份恢复为无身份包电池包，包括：
25.主包实时监控整车key信号和充电器c_in信号，当两个信号都失能时主包控制从包断开充放电mos，中止充放电流程；
26.主包停止发送从包控制报文，进入休眠状态且身份恢复为无身份包电池包，等待下一次被唤醒；
27.从包实时监控接收主包发送的从包控制报文，当主包停止发送从包控制报文后，从包延时进入休眠状态且身份恢复为无身份包电池包，等待下一次被唤醒。
28.第二方面，本发明提供一种电摩锂电池包独立单包使用的方法，应用于单包系统，所述单包系统包括连接在整车上第三电池座桶，所述第三电池座桶上设有第三电池包，其中，所述第三电池包未放入座桶时为无身份包电池包，无法充放电，且所述第三座桶含有整车key信号或充电器c_in信号端子，不含id1/id2端子；所述方法包括：
29.将第三电池包放入第三电池座桶中，第三电池包被整车key信号或充电器c_in信号唤醒后，身份转换为单包；
30.单包控制充放电流程；
31.单包实时监控整车key信号和充电器c_in信号，当两个信号都失能后，单包进入休眠，身份恢复为无身份包电池包。
32.进一步的，所述将第三电池包放入第三电池座桶中，第三电池包被整车key信号或充电器c_in信号唤醒后，身份转换为单包，包括：
33.将第三电池包放入第三电池座桶中，整车key信号或充电器c_in信号使能并唤醒第三电池座桶内的第三电池包；
34.第三电池包检测到key信号或c_in信号并未检测到id1和id2信号，身份判定为单包。
35.进一步的，所述单包控制充放电流程，包括：单包根据整车协议发送数据并对充放电进行控制。
36.进一步的，所述单包实时监控整车key信号和充电器c_in信号，当两个信号都失能后，单包进入休眠，身份恢复为无身份包电池包，包括：
37.单包实时监控整车key信号和充电器c_in信号，当两个信号都失能时停止充放电；
38.当单包持续监控到整车key信号和充电器c_in信号失能后，进入休眠状态且身份恢复为无身份包电池包，等待下一次被唤醒。
39.第三方面，本发明提供一种应用于前述的双包串联系统的双包电量均衡控制方
法，包括：
40.当电量不一致的电池包进行组网，soc差异大于30％时，允许组网充电但禁止放电；
41.主包电量灯板通过特定的led动画提示客户双包电量差异过大，需要充电进行均衡；
42.充电过程中，通过电池包内的均衡模块对电量较高的电池包进行整组放电，其中，均衡模块通过pwm输出控制；
43.当主包和从包电量小于3％时，均衡模块停止工作。
44.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
45.1、提升机动性,增加续航里程：
46.串联放电，放电功率提升一倍，车辆加速更快，机动性更强；
47.串联系统具备更高的存储电量，增加整车续航里程；
48.2、使用方法灵活，串联组网或单包独立，适配更多车型：
49.两个单包可以通过软件自适应组网的方式实现串联放电，用于高电压/大功率车型；
50.单包也可以用于低电压/中小功率车型；
51.使用过程中无需额外的操作和配置，电池包可以自动识别身份并进行相应的控制；
52.3、标准化设计，降低设计及材料成本：
53.产品可标准化生产，同时满足48v/96v两个系统的需求，无需重复设计；
54.标准化设计便于产品实现及物料采购，降低材料成本。
附图说明
55.图1是本发明实施例提供的双包串联系统整车接线图；
56.图2是本发明实施例提供的单包系统整车接线图；
57.图3是本发明实施例提供的身份识别及切换状态机示意图。
具体实施方式
58.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。
59.实施例1
60.本实施例介绍一种电摩锂电池包串联组网使用的方法，应用于双包串联系统，所述双包串联系统包括串联连接在整车上的第一电池座桶和第二电池座桶，所述第一电池座桶和第二电池座桶内分别设有第一电池包和第二电池包，其中，所述第一电池包和第二电池包未放入座桶时均为无身份包电池包，无法充放电，所述方法包括：
61.将第一电池包放入第一电池座桶中，第一电池包被整车key信号或充电器c_in信号唤醒后，身份转换为主包；
62.将第二电池包放入第二电池座桶中，第二电池包被主包通信唤醒后，身份转换为从包；
63.主包控制充放电流程；
64.主包实时监控整车key信号和充电器c_in信号，当两个信号都失能后，主包和从包分别进入休眠，身份恢复为无身份包电池包。
65.连接器管脚设计
66.1)座桶连接器管脚简介，见图1:
67.p :电池包输出正极；
68.p-:电池包输出负极；
69.id1：在1#座桶内短接至gnd，用于主包身份确认；
70.id2：在2#座桶内短接至gnd，用于从包身份确认；
71.key：整车接至1#座桶，用于主包检测钥匙信号；
72.c_in：整车充电器接口接至1#座桶，用于主包检测充电器接入；
73.can_h：can通信总线高信号；
74.can_l：can通信总线低信号；
75.gnd：can通信总线地；
76.soc：主包输出信号。
77.2)不同身份电池包座桶管脚使用情况(√使用，
×
未使用):
78.管脚定义主包从包单包p √√√p-√√√id1√
××
id2
×
√
×
key√
×
√c_in√
×
√can_h√√√can_l√√√gnd√√√soc√
×
√
79.3)电池包身份与管脚信号真值表(√有信号，
×
无信号，-无关):
[0080][0081]
二.电池包身份判定方法，见图3:
[0082]
a)无身份包
→
主包
[0083]
电池包休眠后被唤醒，检测到id1的情况下，持续1s检测到c_in信号或key信号；
[0084]
b)主包
→
无身份包
[0085]
主包持续2s未检测到id1、c_in和key信号。
[0086]
a)无身份包
→
从包
[0087]
电池包休眠后被唤醒，持续1s检测到id2且主机在线；
[0088]
b)从包
→
无身份包
[0089]
从包持续2s未检测到id2且主机离线。
[0090]
a)无身份包
→
单包
[0091]
电池包休眠后被唤醒，未检测到id1及id2情况下，持续1s检测到c_in信号或key信号；
[0092]
b)单包
→
无身份包
[0093]
单包持续2s未检测到id1、id2、c_in和key信号。
[0094]
本实施例提供的电摩锂电池包串联组网使用的方法，其应用过程具体涉及如下步骤：
[0095]
1.将任意两个电池1#电池包、2#电池包分别放置于电摩电池1#座桶及2#座桶；
[0096]
2.整车key信号或充电器c_in信号使能并唤醒1#座桶中的1#电池包；
[0097]
3.1#电池包检测到key信号或c_in信号及id1信号，身份判定为主包；
[0098]
4.主包通过can总线通信发送从包控制报文至2#座桶中的2#电池包；
[0099]
5. 2#电池包被主包报文唤醒，检测到id2和主包报文，身份判定为从包；
[0100]
6.从包回复主包周期发送的报文，充放电受控于主包；
[0101]
7.主包收到从包上传的报文，汇总两包的电芯数据及保护板工作状态，组成电池管理系统，由主机负责对充放电流程进行管理，并对外通信；
[0102]
8.主包实时监控整车key信号和充电器c_in信号，当两个信号都失能时主包控制从包断开充放电mos，中止充放电流程；
[0103]
9.主包停止发送从包控制报文，进入休眠状态且身份恢复为无身份包包，等待下
一次被唤醒；
[0104]
10.从包实时监控接收主包控制报文，当主包停止发送报文后，从包延时进入休眠状态且身份恢复为无身份包包，等待下一次被唤醒。
[0105]
实施例2
[0106]
本实施例提供一种电摩锂电池包独立单包使用的方法，应用于单包系统，所述单包系统包括连接在整车上第三电池座桶，所述第三电池座桶上设有第三电池包，其中，所述第三电池包未放入座桶时为无身份包电池包，无法充放电，且所述第三座桶含有整车key信号或充电器c_in信号端子，不含id1/id2端子；所述方法包括：
[0107]
将第三电池包放入第三电池座桶中，第三电池包被整车key信号或充电器c_in信号唤醒后，身份转换为单包；
[0108]
单包控制充放电流程；
[0109]
单包实时监控整车key信号和充电器c_in信号，当两个信号都失能后，单包进入休眠，身份恢复为无身份包电池包。
[0110]
进一步的，所述将第三电池包放入第三电池座桶中，第三电池包被整车key信号或充电器c_in信号唤醒后，身份转换为单包，包括：
[0111]
将第三电池包放入第三电池座桶中，整车key信号或充电器c_in信号使能并唤醒第三电池座桶内的第三电池包；
[0112]
第三电池包检测到key信号或c_in信号并未检测到id1和id2信号，身份判定为单包。
[0113]
进一步的，所述单包控制充放电流程，包括：单包根据整车协议发送数据并对充放电进行控制。
[0114]
进一步的，所述单包实时监控整车key信号和充电器c_in信号，当两个信号都失能后，单包进入休眠，身份恢复为无身份包电池包，包括：
[0115]
单包实时监控整车key信号和充电器c_in信号，当两个信号都失能时停止充放电；
[0116]
当单包持续监控到整车key信号和充电器c_in信号失能后，进入休眠状态且身份恢复为无身份包电池包，等待下一次被唤醒。
[0117]
实施例3
[0118]
本实施例提供一种应用于实施例1中的双包串联系统的双包电量均衡控制方法，包括：
[0119]
当电量不一致的电池包进行组网，soc差异大于30％时，允许组网充电但禁止放电；
[0120]
主包电量灯板通过特定的led动画提示客户双包电量差异过大，需要充电进行均衡；
[0121]
充电过程中，通过电池包内的均衡模块对电量较高的电池包进行整组放电；
[0122]
均衡通过pwm输出控制，实现较高的均衡效率和较小的均衡发热；
[0123]
当主包和从包电量小于3％时，均衡模块停止工作。
[0124]
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。