CN107128189A - 电池控制方法、装置及电动车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池控制方法、装置及车辆；方法包括：获取第一参数，第一参数包括：用于表征设备状态的设备状态参数、以及用于表征电池组状态的电池组状态参数；根据第一参数确定设备的电池组需要符合的目标工作模式，设备设置有至少两个电池组；判断电池组所处的工作模式与目标工作模式是否一致；如果一致，则保持电池组所处的工作模式；如果不一致，则切换电池组的连接方式至目标工作模式所对应的连接方式。实施本发明，能够提升车辆电机的最大转速，并提升电池组的利用效率。

Description

电池控制方法、装置及电动车辆

技术领域

本发明涉及电池管理技术，尤其涉及一种电池控制方法、装置及电动车辆。

背景技术

电动车辆采用电池供电，常见的电池连接方式有串联和并联；串联连接能够提升电池组的输出电压，并联连接能够提升电池组的续航能力。然而，对于串联的电池连接方式，当串联的电池间的电能差异过大时，由于电量较低的电池内阻较大，其不具有与电量较高电池同样的电流输出能力，因此串联的电池组的总效率会变低，如果持续放电，可能导致电量低的电池过放；而对于电量高的电池，由于其他电池内阻增加总线放电电流减小，也无法充分得到利用。对于并联的电池连接方式，当并联的电池间的压差过大时，电压较高的电池会给电压较低的电池充电，较高电压的电池存在超出输出额定电流的风险，从而减少电池寿命甚至造成损坏，而且电流过大电池也会发热，更多电量会消耗在电池内阻上。

综上所述，串并联的电池连接方式各有利弊，为适应不同的环境和应用需求，通常需要对电池的串并联方式做切换。相关技术中的电池串并联切换方式多采用空气开关、继电器等人为切换方式，即需要人为控制空气开关或继电器通断，来实现电池的串并联切换；这种切换方式很难实现同步实时，而且空气开关和继电器价格昂贵，在高切换频率的环境下其可靠性和寿命都会降低，一旦控制开关的逻辑出错很容易导致切换失败甚至电池短路的危险。

发明内容

为解决相关技术中存在的上述技术问题，本发明实施例提供一种电池控制方法、装置及电动车辆。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供一种电池控制方法，包括：

获取第一参数，所述第一参数包括：用于表征设备状态的设备状态参数、以及用于表征电池组状态的电池组状态参数；

根据所述第一参数确定所述设备的电池组需要符合的目标工作模式，所述设备设置有至少两个所述电池组；

判断所述电池组所处的工作模式与所述目标工作模式是否一致；

如果一致，则保持所述电池组所处的工作模式；

如果不一致，则切换所述电池组的连接方式至所述目标工作模式所对应的连接方式。

第二方面，本发明实施例提供一种电池控制装置，包括：

获取单元，用于第一参数，所述第一参数包括：用于表征设备状态的设备状态参数、以及用于表征电池组状态的电池组状态参数；

确定单元，用于根据所述第一参数确定所述设备的电池组需要符合的目标工作模式，所述设备设置有至少两个所述电池组；

判断单元，用于判断所述电池组所处的工作模式与所述目标工作模式是否一致；

模式单元，用于如果所述判断单元判断一致，则保持所述电池组所处的工作模式；如果所述判断单元判断不一致，则切换所述电池组的连接方式至所述目标工作模式所对应的连接方式。

第三方面，本发明实施例提供一种电池控制装置，包括：

至少两个电池接口，用于与设备的至少两个电池组对应连接，向所述电池组输入电能，或接收所述电池组输出的电能；

供电接口，与所述电池接口连接，用于向所述设备输出接入所述电池接口的电池组的电能；

开关器件，与所述供电接口连接，用于在不同的开关态之间切换形成所述电池组的不同连接方式；

控制器，与所述开关器件连接，用于获取第一参数，所述第一参数包括：用于表征设备状态的设备状态参数、以及用于表征所述电池组状态的电池组状态参数；根据所述第一参数，确定所述设备的电池组需要符合的目标工作模式；

所述控制器，具体用于判断所述电池组所处的工作模式与所述目标工作模式是否一致；如果一致，则通过控制所述开关器件保持所述电池组所处的工作模式；如果不一致，则通过控制所述开关器件切换所述电池组的连接方式至所述目标工作模式所对应的连接方式。

第四方面，本发明实施例提供一种电动车辆，设置有本发明实施例提供的电池控制装置。

第五方面，本发明实施例提供一种存储介质，存储有可执行指令，用于执行本发明实施例提供的电池控制方法。

本发明实施例具有以下有益效果：

根据设备状态参数和/或电池组状态参数，对电池组需要符合的工作模式进行智能化分析，并根据确定的目标工作模式自动切换电池组的连接方式与目标工作模式相适应；实现了跟随设备的状态对设备中电池组的连接方式进行自动化切换的技术效果；

一方面，避免了一直采用并联方式因电池组的电压差异导致的电池组间充电的能量损耗；通过串联方式能够在提高电机的最大转速的同时，避免了一直采用串联方式导致部分电池过冲/过放的问题，提升了电池利用效率；

另一方面，避免了相关技术采用人工方式切换电池组的串并联连接方式存在的延迟和容易出错的缺陷，保证了电池组串并联连接方式切换的实时性和安全性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的在车辆200中设置电池控制装置100的一个可选的示意图；

图2是本发明实施例提供的电池控制方法的一个可选的流程示意图；

图3是本发明实施例提供的在车辆中设置如图1所示的电池控制装置的一个可选的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的电池控制方法的一个可选的流程示意图；

图5是本发明实施例提供的电池控制方法的一个可选的流程示意图；

图6是本发明实施例提供的电池控制方法的一个可选的流程示意图；

图7是本发明实施例提供的电池控制方法的一个可选的流程示意图；

图8是本发明实施例提供的电池控制装置300的一个可选的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的电池控制装置的一个可选的电路结构的俯视图；

图10为本发明实施例提供的电池控制装置的一个可选的电路结构的侧视图；

图11为本发明实施例提供的电池控制装置在车辆中设置的一个可选的示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所提供的实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。另外，以下所提供的实施例是用于实施本发明的部分实施例，而非提供实施本发明的全部实施例，在不冲突的情况下，本发明实施例记载的技术方案可以任意组合的方式实施。

对本发明进行进一步详细说明之前，对本发明实施例中涉及的名词和术语进行说明，本发明实施例中涉及的名词和术语适用于如下的解释。

1)电池组，由两个或多个电池连接形成的基本供电单元；对于两个电池形成的电池组而言，电池可以采用串联或并联方式；对于多个电池形成的电池组而言，电池可以采用并联方式、串联方式、或串/并联结合的方式。

以4个电池(设为电池1、电池2、电池3和电池4)为例，电池1、电池2串联，电池3与电池4串联，电池两两串联后再进行并联；或者，电池1与电池2并联，电池3与电池4并联，电池两两并联后再进行串联。可以理解地，对于包括多个电池的电池组而言，电池可以有多种的连接方式，本发明实施例提供的电池组合不排除任意连接方式。

2)电池，能够产生电能的装置，根据供电原理，包括化学能电池、太阳能电池、燃料电池等；根据使用寿命，可以包括可循环(充电)电池和一次性电池等，本发明实施例中不排除使用各种类型的电池。

3)车辆，凭借电池组输出电能转换为动能而获得动力行进动力的陆上交通工具，如电动汽车、电动自行车、电动滑板车和电动平衡车等。

4)状态参数，表示车辆行驶、车辆负载和电池组电量等状态的参数。

5)工作模式，包括向车辆电机输出电能的供电模式，以及将车辆外部电源的电能通过充电回路向电池组输入的充电模式；不同的供电模式中电池组所采用的连接方式存在区别，不同的充电模式中电池组的连接方式也存在区别。

相关技术提供的电池组供电的方式，电池组中的电池往往采用单一的串联或者并联的方式，这两种方式导致电池组在使用的过程中往往造成不同程度的损耗。

对于电池组的串联方式来说，会导致性能较低电池的过度充电(过充)或过度放电(过放)，影响电池使用寿命。对于电池组的并联方式来说，电池组采用并联方式时，电压较高的电池组给电压较低的电池组充电，电池组之间的充电造成了能源的浪费，影响了电池组电能的利用效率，下面进行分析说明。

以设备为电动车辆(下文中也简称为车辆)、并以电池组的串联举例来说，目前市场上的电动车辆的电机多采用24伏(V)、36V或者48V额定电压进行供电，采用12V的电池组串联而达到所需的额定电压。

由于车辆的功率控制器的电流大小是有限制的，所以电池组实现的额定电压越高，在额定功率内车辆的电机可以达到更大的转速。具体分析如下：在电机的额定功率内，电机的供电电压越高获得的最大转速越高，同时扭矩是车辆的功率控制器控制输出电流决定的，具体而言是通过控制输出电流的占空比决定，在最大占空比(占空比到达最大值)的条件下，电机转速一定(反电动势一定)，通过串联方式提高供电电压，电流也随之增加，瞬时扭矩会提高。

对于同样的电机，功率一定的条件下，由于电机的转速和供电电压成正比，所以电池的供电电压越高，电机可以达到的转速就越高。电池组的供电电压越高则意味着需要的串联电池的数量也就越多，就24V额定电压(需要2个额定电压为12V的电池组串联实现)和48V(需要4个额定电压为12V的电池组串联实现)电池组相比，2个电池组串联比4个电池组串联供电的方案更合理，这是因为：

在电池组的串联方式中，所有电池充电、放电的电流是一样的，电量小、电池寿命短的电池组在充电时首先完成充电，在放电时最先消耗完存储的电量，对于电量小的电池组来将很容易导致过冲过放；而对于电量大的电池组，由于其他电池组内阻增加总线放电电流减小，也无法充分得到利用，所以串联供电的电池组越多，则发生故障的概率要大，电池组的整体的使用寿命也更短。

在电池组的并联方式中由于增加了电池组的容量从而可以提高车辆的续航，但是，在并联方式中，并联电池组的压差又过大时，电压高的电池组给电压低的电池组充电，较高电压电池组存在超出输出额定电流的风险，而且电流过大电池组也会发热，更多电量会消耗在电池内阻上。

综上分析可知，相关技术提供的固定使用电池组串联或电池组并联的连接方式，对于电池的电能的利用率不高(在并联时存在电池组之间的充电情况)，利用效率难以实现节约资源的技术效果，还存在造成电池过热的安全隐患，而且由于目前电池回收技术的局限性，废旧电池也增加了环境污染；而对于实现电池组的串并联的切换而言，由于采用人工方式切换，又存在难以与实际的环境和应用需求适配的问题，缺乏根据实际环境和应用需求同步切换的实时性能。

针对上述问题，本发明实施例提供电池控制的方案，对于设备中设置至少两个电池组的情况，通过获取第一参数，第一参数包括表征设备状态的设备状态参数；根据设备状态参数，确定设备中设置的电池组需要符合的目标工作模式，并判断电池组所处的工作模式与目标工作模式是否一致；如果一致，则保持电池组所处的工作模式；如果不一致，则切换电池组中电池的连接方式至目标工作模式所对应的连接方式。

以设备为电动车辆为例，第一参数包括的设备状态参数为用于表征所述电动车辆状态的车辆状态参数、以及用于表征电池组状态的电池组状态参数；相应地，根据所述车辆状态参数和/或电池组状态参数，确定所述电动车辆的电池组需要符合的目标工作模式，并判断电池组所处的工作模式与目标工作模式是否一致；如果一致，则保持电池组所处的工作模式；如果不一致，则切换电池组中电池的连接方式至目标工作模式所对应的连接方式。

本发明实施例提供的根据设备的设备状态参数智能化确定电池组的工作方式的方案，并控制电池组当前的连接方式与工作模式对应的连接方式一致，也就是在合适的时机对电池组的连接方式进行智能化切换，以避免单一采用电池组串联或并联导致的问题，下面结合电池组处于供电模式和充电模式时进行电池控制的具体实施例来进行说明。

本发明实施例提供的电池控制方法，可以应用于电池控制装置，参见图1，以电池控制装置所设置的设备为电动车辆为例说明，当然，本发明实施例不排除在其他任意类型的使用电池组的设备中应用电池控制方法。

图1是本发明实施例提供的在车辆200中设置电池控制装置100的一个可选的示意图，电池控制装置100可以采用固定或可插拔的方式设置在车辆200中，电池组230、电池组240(图1中仅以2个电池组为例，电池组也可以为多个)、电机220和功率控制器210作为车辆的基本组件，功率控制器210用于根据用户层的控制指令(如对转把等类型的速度调节器的控制)将电池组230和电池组240(图1中仅以设置2个电池组为例，实际应用中可以设置多个电池组)输出到电机220，控制额定功率以内的电机转速，并实现刹车保护(刹车时断开电机与电池组的连接)。

参见图2，图2是本发明实施例提供的电池控制方法的一个可选的流程示意图，可以应用于如图1示出的电池控制装置，对于车辆中使用至少两个电池组的情况中，对于电池组的控制包括以下步骤：

步骤101，获取第一参数，第一参数包括用于表征车辆状态的车辆状态参数、以及用于表征电池组状态的电池组状态参数。

车辆状态参数用于表示以下至少之一：1)车辆的行驶状态，如加速行驶过程、匀速行驶过程；2)车辆的负载；3)车辆的功率控制器母线电流；4)车辆电机的转速；

电池组状态参数用于表示以下至少之一：1)车辆中接入的电池组的电量；2)电池组的工作模式。

下面对获取参数的方式进行说明。

在一个实施例中，如图1所示，电池控制装置100通过与电机220的连接实时测得电机220的转速，根据转速换算出车辆的实时行进的速度，根据连续多次采集的实时行进的速度，结合加速度计算公式，计算车辆行驶的加速度；电池控制装置100也可以直接读取车辆200中的加速度传感器输出的数据而实时获得车辆200的加速度。

在另一个实施例中，如图1所示，电池控制装置100与功率控制器210连接实时获得功率控制器210的速度/加速度闭环数据，换算出车辆200的负载，速度/加速度闭环数据是指，根据用户层的对车辆200的速度的调整幅度(如调整车辆调速器的幅度)，与车辆200实际获得的速度/加速度的变化幅度的比值，比值越大说明负载越大，即具有正相关的关系。

在又一个实施例中，如图1所示，电池控制装置100通过检测各电池组(电池组230、电池组240)的供电电压，根据电池组的供电电压与电量的特性曲线计算出电池组的电量，一般来说，电池组的供电电压越高，则电量越大，即供电电压与电量之间是正相关的关系。

在又一个实施例中，如图1所示，电池控制装置100可以实时读取电机220的转速，对于电池组的工作模式而言，电池控制装置100通过开关器件中开关的开关状态的不同组合来控制各电池组在并联方式和串联方式之间切换，当电池控制装置100每次决策出电池组的工作模式之后可以进行存储，当然，电池控制装置100也可以实时查询开关器件中各开关的状态以确定电池组的连接方式，这样能够避免事先存储电池组的工作模式而与电池组的实际工作模式不一致的情况。

步骤102，根据第一参数，确定车辆的电池组需要符合的目标工作模式。

车辆的工作模式包括供电模式，就供电模式而言包括第一供电模式和第二供电模式，在第一供电模式中电池组采用串联方式输出电能，在第二供电模式中电池组采用并联方式输出电能。下面分别就电池组处于不同供电模式时，确定目标工作模式进行说明。

在一个实施例中，根据电池组当前所处的供电模式并结合车辆状态参数确定电池组的目标工作模式，例如可以采用以下方式之一或结合来判断：

1)电池组处于第二供电模式期间，判断目标工作模式

根据电池组状态参数，在电池组处于第二供电模式期间，判断行驶速度和/或电机转速是否满足预设的第一条件，如果是，则确定第一供电模式为目标工作模式；如果否，则确定第二供电模式为目标工作模式。

例如，第一条件可以采用以下条件至少之一：车辆的行驶速度大于或等于预设的行驶速度第一阈值；车辆的电机转速大于或等于预设的第一电机转速阈值。

2)电池组处于第一供电模式期间，判断目标工作模式

根据电池组状态参数，在电池组处于第一供电模式期间，判断行驶速度和/或电机转速是否满足预设的第二条件，如果是，则确定第二供电模式为目标工作模式；如果否，则确定第一供电模式为目标工作模式。

例如，第二条件可以采用以下条件至少之一：车辆的行驶速度小于预设的第二行驶速度阈值，并且，车辆的行驶速度趋于匀速(即相对于一行驶速度的偏离值在预定范围内)；车辆的电机转速小于预设的第二电机转速阈值，并且，车辆电机的转速趋于匀速(即相对于一转速的偏离值在预定范围内)。

在另一个实施例中，根据车辆的行驶速度、车辆的电机转速、以及电动车辆的功率控制器母线电流确定电池组的目标工作模式，例如可以采用以下方式之一或结合来判断：

1)电池组处于第一供电模式期间，判断目标工作模式

根据电池组状态参数，在电池组处于第一供电模式期间，判断行驶速度和/或电机转速是否满足预设的第三条件，且功率控制器母线电流是否满足预设的第四条件，如果是，则确定第二供电模式为目标工作模式；如果否，则确定第一供电模式为目标工作模式；

例如，第三条件可以采用以下条件至少之一：车辆的行驶速度小于预设的第三行驶速度阈值；车辆的电机转速小于预设的第三电机转速阈值；

例如，第四条件可以采用以下条件至少之一：功率控制器母线电流增大；功率控制器母线电流增大的数值超出电流增大阈值。

2)电池组处于第二供电模式期间，判断目标工作模式

根据电池组状态参数，在电池组处于第二供电模式期间，判断行驶速度和/或电机转速是否满足预设的第五条件，且功率控制器母线电流是否满足预设的第六条件，如果是，则确定第一供电模式为目标工作模式；如果否，则确定第二供电模式为目标工作模式。

例如，第五条件可以采用以下条件至少之一：车辆的行驶速度大于或等于预设的第四行驶速度阈值；车辆的电机转速大于或等于预设的第四电机转速阈值；

例如，第六条件可以采用以下条件至少之一：功率控制器母线电流增大；功率控制器母线电流增大的数值超出电流减小阈值。

在另一个实施例中，就电池组处于供电模式而言，当车辆处于使用电池组的电能做功的阶段时，针对车辆状态参数表示车辆处于加速行驶过程的情况，还是处于匀速行驶过程的情况，确定电池组的目标工作模式，包括以下几种情况：

1)根据车辆状态参数表示所述电池组所处的供电模式、以及车辆的电机的转速，以电池组处于当前处于第二供电模式为例，根据参数继续判断车辆的电机是否达到在第二供电模式中预设的最大转速，如果是，则确定所述第一供电模式为所述目标工作模式，由于在第一供电模式中电池组采用串联方式输出电能，在第二供电模式中所述电池组采用并联方式输出电能，串联方式提供的供电电压要高于并联方式提供的供电电压，从而可以提高电机的最大转速，使得车辆的行驶速度得到进一步提升；

如果电机没有达到在第二供电模式的最大转速，说明车辆的行驶速度还有提升的空间，因此，可以继续保持电池组处于第二供电模式。

例如，对于两个36V，5000毫安时(mAh)电池，并联形成的电池组电量为10000mAh，串联后的供电电压是72V，电量为5000m mAh。由于电机旋转产生的反电动势与电池组的供电电压达到平衡时达到最大转速，所以串联方式中电机可以达到的最大转速是并联达到的最大转速的两倍，与电池组采用并联方式相比，在串联方式中能够提升电机的转速，从而使得车辆能够达到较并联方式供电更大的最大行驶速度。

2)当根据车辆状态参数表示的车辆的运动状态，确定车辆处于加速行驶过程时，确定第一供电模式为目标工作模式，在第一供电模式中，电池组采用串联方式输出电能。

例如，当车辆的加速度在监控窗口时间内为大于零的值时，说明此时车辆处于起步阶段/加速阶段(即在行驶过程中进行提速)，对车辆电机的扭矩/输出功率的需求增大，因而确定第一供电模式为目标工作模式，控制各电池组在第一供电模式中采用对应串联方式输出电能，与电池组处于并联方式输出电流相比，电池组的供电电压最大(例如，在各电池组均处于满电状态时)能够提高到N倍(N为电池组的数量)，在不改变控制器输出占空比的前提下，提高电压可以提高电机系统的瞬时功率，从而增大相电流，提高电机扭矩，从而实现快速起步和加速。

再例如，当车辆的加速度在监控窗口时间内大于加速度阈值(大于零的整数)时，也就是车辆处于急加速阶段时，确定第一供电模式为目标工作模式，控制各电池组在第一供电模式中采用对应串联方式输出电能，从而实现车辆迅速提速的性能。

在一个实际的行驶场景中，当车辆起步时电池控制装置可以控制各电池组处于第一模电模式，各电池组采用串联方式输出电能，功率控制器输出占空比较小，但因为负载高、电机转速低因而电机产生的反电动势小，随着车辆速度的提升，相电流逐渐减小，电机产生的反电动势增大，当电机产生的反电动势等于电池组的供电电压时电机达到最大转速，在第一供电模式中，通过串联方式提供比并联方式更高的供电电压，从而克服反电动势，使电机转速加大，在短时间内完成起步。

电机转速的表达式如下：

n＝60*f1/p，f1为交流电频率，p为转矩常数(与旋转磁极的对数与线圈的匝数有关)，电机的功率受到尺寸的限制，相同体积电机的转矩常数和空载转速成反比，增加极对数和线圈匝数会增加p，降低电机的设计时速，同样的增加电机的设计速度就必然减小电机的转矩；在不改变电机结构的基础上，额定功率下电机转速越大需要的转矩越低(电流越低)，从总功率的角度考虑，只有提高电压才能减小电流，所以，电池组在串联方式下，可以实现不改变电机结构的基础上增加电机的最大转速，从而使车辆能够较在并联供电方式达到的最大行驶速度的情况下，切换到串联供电进一步提升最大行驶速度。

2)当根据车辆状态参数表示的车辆的运动状态，确定车辆处于匀速行驶过程时，确定第二供电模式为目标工作模式，在第二供电模式中电池组采用并联方式输出电能。

例如，当车辆的速度在监控窗口时间内一直保护不变，或者车辆的速度发生抖动但是抖动的幅度小于幅度阈值时，即判定车辆处于匀速行驶过程，确定第二供电模式为目标工作模式，控制各电池组在第二供电模式中采用对应并联方式输出电能，与电池组处于串联方式输出电能相比，在不改变功率控制器输出占空比的前提下各电池组输出的电流变小(例如，在各电池组均处于满电状态时)能够变为原来的1/N(N为电池组的数量)，避免电池组因以大电流输出而影响使用寿命的问题，提升电池组电能的利用效率。

再例如，当车辆的加速度在监控窗口时间内小于或等于加速度阈值(大于零的整数)时，也就是车辆处于慢加速过程时，将该慢加速过程等同于匀速行驶过程，由于慢加速过程与急加速过程相比不需要较大的输出功率，为了避免电池组以大电流输出而影响使用寿命的问题，此时仍然判定第二供电模式为目标工作模式，与串联方式相比，在全部电池组的输出功率不变的情况下，各电池组的输出电流以较小的输出电流(相当于在串联方式中电池组输出电流的1/N)，以较小电流放电能够保证电池组电能的使用效率，避免在串联方式中电流过大导致放电过快而影响电池寿命以及使用效率的问题。

在另一个实施例中，就电池组处于供电模式而言，当车辆处于使用电池组的电能做功的阶段时，针对车辆状态参数表示车辆的负载情况，确定电池组的目标工作模式，包括以下几种情况：

情况1)当根据车辆状态参数表示的车辆负载(通过功率控制器的输出占空比换算得到)，确定车辆负载增大满足第一预定条件时，确定第一供电模式为目标工作模式，在第一供电模式中电池组采用串联方式输出电能。

例如，就第一预定条件而言，可以为车辆负载在监控窗口时间内出现增大的情况。当在监控窗口时间内，车辆的负载出现增大的情况时，说明车辆当前可能处于上坡、载重突然增大(如电动车从载重一人到载重两人)的情况，对车辆电机的扭矩/输出功率的需求增大，因而确定第一供电模式为目标工作模式，控制各电池组在第一供电模式中采用串联方式输出电能，与电池组处于并联方式输出电能相比，电池组的供电电压最大(例如，在各电池组均处于满电状态时)能够提高到N倍(N为电池组的数量)，在不改变功率控制器输出占空比的前提下，供电电压提高到并联方式供电电压的N倍，保证电机的最大转速提升为在并联方式供电时最大转速的N倍，从而可以顺利完成坡道、负重状态下的行驶。

再例如，就第一预定条件而言，可以为车辆负载在监控窗口时间内出现增大到负载阈值或以上的情况，当在监控窗口时间内，车辆的负载出现增大至负载阈值或负载阈值以上时，说明车辆当前可能处于上坡、载重突然增大的情况，因而确定第一供电模式为目标工作模式，控制各电池组在第一供电模式中采用串联方式输出电能，与电池组处于并联方式输出电能相比，电池组的供电电压最大(例如，在各电池组均处于满电状态时)能够提高到N倍(N为电池组的数量)，在不改变功率控制器输出占空比的前提下，电机的最大转速会提升到在并联方式供电时最大转速的N倍，从而在高负载的情况下能够进一步提速。

情况2)当根据车辆状态参数表示的车辆负载，确定车辆负载减小满足第二预定条件时，确定第二供电模式为目标工作模式，在第二供电模式中电池组采用并联方式输出电能。

例如，就第二预定条件而言，可以为车辆负载在监控窗口时间内出现减小的情况。当在监控窗口时间内，车辆的负载出现减小的情况时，说明车辆当前处于下坡、载重突然减小(如电动车从载重二人到载重一人)的过程，对车辆电机的扭矩/输出功率的需求减小，因而确定第二供电模式为目标工作模式，控制各电池组在第二供电模式中采用并联方式输出电能，与电池组处于串联方式输出电能相比，在不改变功率控制器输出占空比的前提下，各电池组的输出电流的也会最多(如，当电池组处于满电状态)减少到在串联方式输出电流的1/N(N为电池组的数量)，一方面电池组的输出功率可以满足电机的做功需求，另一方面，使得电池组以小电流(在同样的输出功率下，相对于电池组采用串联方式输出电能而言)输出，提高电池组的使用寿命。

例如，就第二预定条件而言，可以为车辆负载在监控窗口时间内出现减小至负载阈值或负载阈值以下的情况。当在监控窗口时间内，车辆的负载出现减小至负载阈值或负载阈值以下的情况时，说明车辆当前处于下坡、载重突然减小(如电动车从载重二人到载重一人)的过程，对车辆电机的扭矩/输出功率的需求减小，因而确定第二供电模式为目标工作模式，控制各电池组在第二供电模式中采用并联方式输出电能，与电池组处于串联方式输出电能相比，在不改变功率控制器输出占空比的前提下，各电池组的输出电流的也会最多(如，当电池组处于满电状态)减少到在串联方式输出电流的1/N(N为电池组的数量)，一方面电池组的输出功率可以满足电机的做功需求，另一方面，使得电池组以小电流(在同样的输出功率下，相对于电池组采用串联方式输出电能而言)输出，提高电池组的使用寿命。

在一个实施例中，就电池组处于充电模式而言，当车辆处于为电池组充电的阶段时，针对电池状态参数表示的各电池组的电压或电量，检测各电池组之间的电压或电量的差值是否对应高于第三电压或电量阈值，第三电压或电量阈值用于供对应判断各电池组的电压或电量差异是否较大，一般地，第三电压或电量阈值的取值可以对应为电池组处于满电状态时电压或电量的预定比例(如5％，10％)，如果各电池组的电压或电量差值对应大于第三电压或电量阈值，说明电池组的电压或电量差异较大，电池组产生了不同程度的损耗；如果各电池组的电压或电量差值对应小于第三电量阈值，说明电池组的电压或电量损耗比较均衡。

根据各电池组的电压或电量差值对应与第三电压或电量差值的比较结果，对于确定电池组的目标工作模式而言，包括在以下几种充电模式之间进行切换：

情况1)如果各电池组之间的电压或电量差值对应高于第三电压或电量阈值，说明处于电池组的损耗差异较大，则确定第一充电模式为目标工作模式，在第一充电模式中，电池组对应按照电压或电量的升序逐个接入充电回路输入电能，从而使得电压或电量低的电池组能够较对应电压或电量高的电池组优先进行充电，尽快恢复到与其他电池组电压或电量相当的水平。

情况2)如果各电池组之间的电压或电量差值未对应高于第三电量阈值，说明各电池组的电压或电量比较均衡，则确定第二充电模式为目标工作模式，在第二充电模式中，各电池组采用并联方式接入充电回路输入电能，使得各电池组的电量能够均匀、同步地增长，避免一直采用串联方式导致部分电池组过充而部分电池组无法达到满电的情况。

结合一个具体示例进行说明，实际应用中，车辆的电池组因为电池寿命差异、以及使用过程中的不同程度的损耗，电池组的满电电量(电池组处于饱和状态所具有的电量)会产生不可避免的差异。这样在使用过程中电池组的电量(即剩余的电量)难以一致，以车辆中设置相同规格的三个电池组：电池组1、电池组2和电池组3为例，检测到电池组1、电池组2和电池组3的电量分别为4000毫安时，20000毫安时和26000毫安时，第三电量阈值为5000毫安时，各电池组的电量之间的差值都超出了第三电量阈值，说明电池组的电量差异较大；当车辆接入外部电源向电池组充电时，电池控制装置按照电池组1、电池组2和电池组3这样的顺序进行充电。

具体来说，在充电的过程中，电池控制状态循环检测各电池组的电量，当电池组1的电量通过充电恢复到21000毫安时，此时电池组2的电量最小且与电池组3的电量差值超出第三电量差值，则停止对电池组1充电，单独为电池组2充电直至电池组2的电量上升到21000毫安时，此时，电池组1、电池组2和电池组3的电量依次为21000毫安时、21000毫安时、26000毫安时，各电池组的电量差值在可接受的范围(小于第三电量阈值)内；电池控制装置控制电池组1至3切换到并联方式接入充电回路进行充电，使各电池组的电量同步、均匀增长。

可见，在充电之前以及在充电的过程中，通过循环检测电池组的电量，根据电量的差异程度而智能化切换充电模式，避免对电池组(满电电量小的电池组)过充的情况。

步骤103，检测电池组所处的工作模式与目标工作模式是否一致；如果一致则执行步骤104，如果不一致则执行步骤105。

步骤104，如果一致，则保持电池组所处的工作模式；

步骤105，如果不一致，则切换电池组的连接方式至目标工作模式所对应的连接方式。

电池控制装置通过开关器件的开关态的不同组合来控制各电池组在并联方式和串联方式之间切换、以及选择接入车辆的功率控制器以输出电能的电池组。举例来说，参见图3，图3是本发明实施例提供的在车辆中设置如图1所示的电池控制装置的一个可选的结构示意图，电池控制装置100的开关器件160与车辆的电池组230和电池组240连接，开关器件160中包括有与电池接口140(与电池组240连接)、以及与电池接口150(与电池组230连接)对应连接的开关，开关在控制器110的控制下实现不同开关态的组合，从而实现电池组230和电池组240在串联方式和并联方式之间切换；另外，通过控制开关器件160中各开关的开关状态的组合，还可以在充电或供电时，在电池组230和电池组240中选择充电或供电的电池组，在不完全切断车辆电源的情况下可以方便地实现电池组的更换。

在一个实施例中，电池控制装置在每次调整电池组的工作模式时，记录电池组的最新的工作模式，如处于第一供电模式还是处于第二供电模式，根据步骤102决策出电池组的新的工作模式后，与所记录的电池组的最新的工作模式比对，这样能够实现高效判断电池组的当前工作模式是否与步骤102决策的电池组的工作模式是否一致。

在另一个实施例中，如图3所示，电池控制装置100通过开关器件160的开关状态的不同组合来控制各电池组230和电池组240在并联方式和串联方式之间切换，当电池控制装置在步骤102中决策出工作模式之后，实时查询开关器件160中各开关的状态以确定电池组230和电池组240的连接方式，这样能够避免事先存储电池组的工作模式而与电池组的实际工作模式不一致的情况。

本发明实施例还提供根据电池组的电量的差异对电池组在充电模式下进行控制的方案，参见图4，基于图1，图4是本发明实施例提供的电池控制方法的一个可选的流程示意图，包括以下步骤：

步骤106，根据电池组状态参数表示的各电池组的电压或电量，检测电池组中与最低电压或电量电池组之间的电压或电量差值高于第一电压或电量阈值的电池组。

举例来说，步骤106中可以执行以下检测操作至少之一：

1)根据状态参数表示的各电池组的电压，检测电池组中与最低电压电池组之间的电压差值高于第一电压阈值的电池组；

2)根据状态参数表示的各电池组的电量，检测电池组中与最低电量电池组之间的电量差值高于第一电量阈值的电池组。

在一个实施例中，电池控制装置中设置有与电池组连接的传感器用以实时检测电池组的剩余电量(即电量)。例如，参见图3，电池组230通过电池接口150与传感器130连接，电池组240通过电池接口140与传感器120连接，实际应用中传感器130和传感器120可以采用电压传感器(如差分式电压传感器)，处理器110读取传感器130采集的电池组230的供电电压，根据供电电压计算电池组230当前的电量，一般来说，电池组230的供电电压和电量的关系可以根据电池组的放电特性曲线计算得到；电池组240的电量的检测方式类似，不再重复说明。

步骤107，根据与目标工作模式对应的连接方式，连接检测到的电池组。

在一个实施例中，当目标工作方式为第一工作模式，即各电池组采用串联方式供电，检测到与最低电量电池组之间的电量差值高于第一电量阈值的电池组，和/或，检测到与最低电压电池组之间的电压差值高于第一电压阈值的电池组，称为目标电池组，通过控制目标电池组处于供电状态而使最低电量和/或最低电压的电池组不再供电，从而避免最低电量和/或最低电压的电池组过量放电的情况，保证电池组的使用寿命。

结合一个具体示例进行说明，以电池组1、电池组2和电池组3在第一供电模式中采用串联方式输出电能为例，假设第一电量阈值为10000毫安时，检测到电池组1、电池组2和电池组3的电量分别为10000毫安时，30000毫安时和25000毫安时，电池组2、电池组3与电池组1(最低电量的电池组)之间的电量差值均超过了10000毫安时，处理器通过控制开关器件的各开关的开关态组合，断开电池组1的接入，同时保持电池组2和电池组3的接入，并使电池组2和电池组3处于串联方式，对于电池组1而言，能够避免与电池组2和电池组3继续串联供电而导致过度放电的情况，保证电池组1的使用寿命。

在另一个实施例中，当目标工作方式为第一工作模式，即各电池采用并联方式供电，检测与最低电量电池组之间的电量差值高于第一电量阈值的电池组，和/或，检测与最低电压电池组之间的电压差值高于第一电压阈值的电池组，称为目标电池组，控制目标电池组处于供电状态，从而避免并联方式电池组的压差过大时，电压高的电池组给电压低的电池组充电时较高电压电池组存在超出输出额定电流的风险，同时也避免了电流过大电池组会发热使得电量会消耗在电池内阻上的情况。

结合一个具体示例进行说明，以电池组1、电池组2和电池组3在第二供电模式中采用并联方式输出电能为例，假设第一电量阈值为10000毫安时，检测到电池组1、电池组2和电池组3的电量分别为10000毫安时，30000毫安时和25000毫安时，电池组2、电池组3与电池组1之间的电量差值均超过了10000毫安时，那么，电池控制装置的处理器通过控制开关器件的各开关的开关态组合，使得电池组1不再接入，电池组2和电池组3继续接入并保持电池组2和电池组3处于并联方式，对于电池组1而言，能够避免与电池组2和电池组3继续并联而导致电池组2和电池组3对电池组1进行充电时超出输出额定电流的风险，同时也避免了电流过大电池组会发热使得电量会消耗在电池内阻上的情况。

本发明实施例还提供根据电池组的电量(剩余电量)，参见图5，基于图1，图5是本发明实施例提供的电池控制方法的一个可选的流程示意图，包括以下步骤：

步骤108，根据状态参数表示各电池组的电量，检测电池组中电量高于第二电量阈值的电池组，和/或，检测电池组中电压高于第二电压阈值的电池组。

电池组的电量为电池组的剩余电量，检测电池组的剩余电量的方式可以根据前述说明而理解，不再重复说明，第二电量阈值可以设定为电池组在满电状态时的电量值的预定比例(小于100％的任意预定比例)。

步骤109，根据与目标工作模式对应的连接方式，连接检测到的电池组。

在一个实施例中，当目标工作方式为第一工作模式，即各电池组处于串联方式输出电能，对于检测到的电量高于第二电量阈值的电池组，称为目标电池组，通过控制目标电池组继续处于供电状态，而电量低于第二电量阈值的电池组不再处于供电状态，从而避免电量较小的电池组的过量放电的情况，保证电池组的使用寿命。

在另一个实施例中，当目标工作方式为第一工作模式，即各电池组处于串联方式输出电能，对于检测到的电压高于第二电压阈值的电池组，称为目标电池组，通过控制目标电池组继续处于供电状态，而电压低于第二电压阈值的电池组不再处于供电状态，从而避免电压较小的电池组的过量放电的情况，保证电池组的使用寿命。

结合一个具体示例进行说明，以电池组1、电池组2和电池组3在第一供电模式中采用串联方式输出电能为例，假设第二电量阈值为5000毫安时，检测到电池组1、电池组2和电池组3的电量分别为4000毫安时，30000毫安时和25000毫安时，电池组1的电量较低，那么，电池控制装置的处理器通过控制开关器件的各开关的开关态组合，断开电池组1的接入，保持电池组2和电池组3的接入并处于串联方式，对于电池组1而言，能够避免与电池组2和电池组3继续串联供电而导致过度放电的情况，保证电池组1的使用寿命。

在另一个实施例中，当目标工作方式为第二工作模式，即各电池组处于并联方式输出电能，对于检测到的电量低于第二电量阈值的电池组，称为目标电池组，控制目标电池组不再处于供电状态，从而避免其他电量较高的电池组对目标电池组进行充电、进而导致超出输出额定电流的风险，同时也避免了电流过大电池组会发热使得电量会消耗在电池内阻上的情况。

结合一个具体示例进行说明，以电池组1、电池组2和电池组3在第二供电模式中采用并联方式输出电能为例，假设第二电量阈值为5000毫安时，检测到电池组1、电池组2和电池组3的电量分别为10000毫安时、3000毫安时和25000毫安时，电池组2电量较低，那么，电池控制装置的处理器通过控制开关器件的各开关的开关态组合，断开电池组2的接入，保持电池组1和电池组3的接入并处于并联方式，对于电池组2而言，能够避免与电池组1和电池组3继续并联而导致电池组1和电池组3对电池组2进行充电进而导致超出输出额定电流的风险，同时也避免了电流过大电池组会发热使得电量会消耗在电池内阻上的情况。

继续针对两个或多个电池组在第一供电模式或第二供电模式，并且各电池组的电量不断降低至仅有一个非零电量的电池组的情况进行说明，参见图6，基于图1，图6是本发明实施例提供的电池控制方法的一个可选的流程示意图，包括以下步骤：

步骤110，根据电池组状态参数表示的各电池组的电量，检测电池组中是否仅存在一个非零电量的电池组，如果是，则执行步骤111；否则，执行步骤114。

由于非零电池组是用于继续供电的电池组，因此，对于非零电池组可以是电量(剩余电量)高于预定比例(足以维持车辆行驶特定的距离或时间)。

步骤111，将非零电量的电池组接入供电回路输入电能。

步骤112，检测电池组中是否存储至少两个非零电量的电池组，如果是，则执行步骤113，否则执行步骤114。

步骤113，将至少两个非零电量的电池组根据目标工作模式所对应的连接方式进行连接。

步骤114，根据目标工作模式的连接方式连接非零电量的电池组。

在一个实施例中，当目标工作方式为第一工作模式，即各电池组处于串联方式输出电能，当检测到仅有一个非零电量的电池组，称为目标电池组，通过控制目标电池组继续处于供电状态，而其他电量为零的电池组不再处于供电状态，从而避免目标电池组对其他电池组充电而导致电量加速消耗的情况，保证电池组的使用寿命；当电量为零的电池组通过充电而电量变为非零值，当检测到电量为零的至少两个电池组时，则将电量非零的至少两个电池组按照串联方式连接以输出电能。

结合一个具体示例进行说明，以电池组1、电池组2和电池组3在第一供电模式中采用串联方式输出电能为例，检测到电池组1、电池组2和电池组3的电量分别为0毫安时，0毫安时和25000毫安时，那么，电池控制装置的处理器通过控制开关器件的各开关的开关态组合，断开电池组1、2的接入，保持电池组3的接入单独进行供电；后续，当电池组1、2充电后电量到10000毫安时，电池组3因持续供电电量降低至15000毫安时，则恢复第一供电模式，控制电池组1至3采用串联方式输出电能。

对于车辆中仅有一个非零电量的电池组的情况，屏蔽切换电池组的工作模式，避免了非零电池组的电量的不必要消耗(在并联方式中给其他电池组充电)，同时避免了零电量电池组的过度放电(在串联方式中会继续放电)造成损坏；在非零电量电池组的数量为两个或以上时，恢复电池组的工作模式，使得车辆在不同状态(如上坡、匀速行驶阶段)下都能够顺利行驶。

本发明实施例还提供根据用户拆卸车辆电池组的需求而控制电池组连接方式的方案，参见图7，基于图1，图7是本发明实施例提供的电池控制方法的一个可选的流程示意图，包括以下步骤：

步骤115，根据拆卸指令确定电池组中待拆卸的电池组。

步骤116，根据与目标工作模式对应的连接方式，连接电池组中除待拆卸的电池组之外的电池组。

仍以电池组1电池组2和电池组3为例进行说明，电池控制装置的控制器与车辆总线连接，车辆总线上还接入各种输入设备(如麦克风、触控面板、速度调节器等)，用户通过输入设备实现对车辆的基本功能的控制，例如，对车辆中设置的电池组1进行选择而下达拆卸指令，作为响应，控制器通过控制开关器件中各开关的开关态的组合，使欲拆卸的电池组1不再接入对应的供电接口，相当于进行旁路处理，对于不需要拆卸的电池组2、3仍然保持目标工作模式对应的连接方式；由于欲拆卸的电池组1已经断开与车辆的电连接，因此可以方便地拆除。

当控制器通过供电接口检测到有新的电池组4被安装到车辆中(例如，通过供电接口的电压发生变化而检测到有新的电池组4被安装)，则可以控制开关器件中各开关的开关态的组合，使新安装的电池组4接入对应的供电接口，与电池组2、3继续采用目标工作模式对应的连接方式。

通过对待拆卸电池组进行旁路处理，使得未拆卸的电池组可以继续保持工作模式(如供电模式或充电模式)，不影响对车辆的正常使用的基础上，实现了对电池组灵活拆卸和替换。

对于本发明实施例提供用于执行前述电池控制方法的电池控制装置的硬件结构继续进行说明，以电池控制装置设置在车辆中为例，参见图3，图3是本发明实施例提供的电池控制装置的一个可选的硬件结构示意图，电池控制装置100包括：

电池接口140和电池接口150至少两个电池接口，电池接口的数量可以为多个，根据车辆100中最多需要设置的电池组的数量而设置，每个电池接口包括正极和负极，用于连接一个电池组；

供电接口170，用于与电池接口140和电池接口150连接，向车辆的用电器件如功率控制器210输出接入电池接口140和电池接口150中接入电池组的电能；

开关器件160，与电池接口140和电池接口150连接，开关器件160中包括多个开关，多个开关通过不同开关态的组合用于控制各电池接口连接的电池组的接入(即是否进行供电/充电)，如车辆行驶时是否处于供电模式，在车辆接入外部电源充电时是否处于充电模式；

开关器件160中多个开关的不同开关态的组合还可以控制电池组之间的连接方式，包括串联方式和并联方式，例如控制部分电池组处于供电模式，同时控制部分电能即将耗尽的电池组中止接入以退出供电模式。

开关器件160可以采用三极管、场效应管等，与相关技术采用空气开关、继电器相比，能够显著节约实施成本，并且三极管、场效应管的使用寿命优于空气开关、继电器；当然，本发明实施例不排除使用其他类型的开关。

传感器，包括传感器120和传感器130，与供电接口对应连接，用于检测供电接口所接入的电池组的状态，如供电电压、温度等。

存储器(图3中未示出)，与控制器110连接，存储有可执行指令，包括用于实现本发明实施例提供的电池控制方法的指令，根据车辆的状态参数；存储器可以采用硬盘、闪存等类型的非易失性存储而机制；另外，存储介质在电池控制装置提供可插拔的方式，以便于升级维护。

控制器110，可以采用中央处理器(CPU)、微处理器(MCU)、专用集成电路(ASIC)或逻辑可编程门阵列(FPGA)实现，用于执行存储器中存储的可执行指令而实现以下功能：

与车辆电机的功率控制器连接(当然，控制器110还可以连接车辆电机)，获取第一参数，所述第一参数包括：用于表征设备状态的设备状态参数、以及用于表征电池组状态的电池组状态参数；

根据第一状态参数，确定车辆的电池组需要符合的目标工作模式，检测当前所记录的电池组所处的工作模式与所目标工作模式是否一致；如果一致，则通过控制开关器件的开关态，保持电池组所处的工作模式；如果不一致，则通过控制开关器件的开关态，从而切换电池组的连接方式与目标工作模式所对应的连接方式一致。

对于上述功能的实现可以根据本发明实施例前述的说明而理解，这里不再重复说明。

继续对上述电池控制装置的功能结构进行说明，参见图8，图8是本发明实施例提供的电池控制装置300的一个可选的结构示意图，包括：

获取单元310，用于第一参数，所述第一参数包括：用于表征设备状态的设备状态参数、以及用于表征电池组状态的电池组状态参数；

确定单元320，用于根据所述第一参数确定所述设备的电池组需要符合的目标工作模式，所述设备设置有至少两个所述电池组；

判断单元330，用于判断所述电池组所处的工作模式与所述目标工作模式是否一致；

模式单元340，用于如果所述判断单元330判断一致，则保持所述电池组所处的工作模式；如果所述判断单元330判断不一致，则切换所述电池组的连接方式至所述目标工作模式所对应的连接方式。

在一个实施例中，所述设备为电动车辆，所述设备状态参数为用于表征所述电动车辆状态的车辆状态参数；

所述确定单元320，具体用于根据所述车辆状态参数和/或电池组状态参数，确定所述电动车辆的电池组需要符合的目标工作模式。

在一个实施例中，所述确定单元320，具体用于根据所述状态参数表示所述电池组所处的供电模式、以及所述车辆的电机的转速，确定所述电池组当前处于第二供电模式时，

判断所述车辆的电机是否达到在所述第二供电模式的最大转速，如果是，则确定所述第一供电模式为所述目标工作模式；如果否，则确定第二供电模式为所述目标工作模式；

其中，在所述第一供电模式中所述电池组采用串联方式输出电能，在所述第二供电模式中所述电池组采用并联方式输出电能。

在一个实施例中，所述车辆状态参数包括所述电动车辆的行驶速度和/或所述电动车辆的电机转速，所述电池组状态参数包括所述电池组的连接方式；

所述确定单元320，具体用于根据所述电池组状态参数，在所述电池组处于第二供电模式期间，判断所述行驶速度和/或电机转速是否满足预设的第一条件，如果是，则确定所述第一供电模式为所述目标工作模式；如果否，则确定所述第二供电模式为所述目标工作模式；和/或，

根据所述电池组状态参数，在所述电池组处于第一供电模式期间，判断所述行驶速度和/或电机转速是否满足预设的第二条件，如果是，则确定所述第二供电模式为所述目标工作模式；如果否，则确定所述第一供电模式为所述目标工作模式；

其中，在所述第一供电模式中所述电池组采用串联方式输出电能，在所述第二供电模式中所述电池组采用并联方式输出电能。

在一个实施例中，所述车辆状态参数包括所述电动车辆的行驶速度和/或所述电动车辆的电机转速、以及所述电动车辆的功率控制器母线电流，所述电池组状态参数包括所述电池组的连接方式；

所述确定单元320，具体用于根据所述电池组状态参数，在所述电池组处于第一供电模式期间，判断所述行驶速度和/或电机转速是否满足预设的第三条件，且所述功率控制器母线电流是否满足预设的第四条件，如果是，则确定所述第二供电模式为所述目标工作模式；如果否，则确定所述第一供电模式为所述目标工作模式；和/或，

根据所述电池组状态参数，在所述电池组处于第二供电模式期间，判断所述行驶速度和/或电机转速是否满足预设的第五条件，且所述功率控制器母线电流是否满足预设的第六条件，如果是，则确定所述第一供电模式为所述目标工作模式；如果否，则确定所述第二供电模式为所述目标工作模式；

其中，在所述第一供电模式中所述电池组采用串联方式输出电能，在所述第二供电模式中所述电池组采用并联方式输出电能。

在一个实施例中，所述判断单元330，具体用于根据所述电池组状态参数表示的各所述电池组的电压或电量，检测所述电池组中与最低电压或电量电池组之间的电压或电量差值高于第一电压或电量阈值的电池组；

根据与所述目标工作模式对应的连接方式，连接所述检测到的电池组。

在一个实施例中，所述判断单元330，具体用于根据所述电池组状态参数表示的各所述电池组的电压或电量，检测所述电池组中电压或电量高于第二电压或电量阈值的电池组；

根据与所述目标工作模式对应的连接方式，连接所述检测到的电池组。

在一个实施例中，所述模式单元340，具体用于根据所述电池组状态参数表示的各所述电池组的电量，检测所述电池组中仅存在一个非零电量的电池组时，将非零电量的电池组接入供电回路输入电能，直至，检测到至少两个非零电量的电池组时，将所述至少两个非零电量的电池组根据所述目标工作模式所对应的连接方式进行连接。

在一个实施例中，所述确定单元320，具体用于在充电模式下，根据所述第一参数表示的各所述电池组的电压或电量，检测到各所述电池组之间的电量差值是否高于第三电压或电量阈值；

如果是，则确定第一充电模式为所述目标工作模式，在所述第一充电模式中，所述电池组按照电压或电量的升序逐个接入充电回路输入电能；如果否，则确定第二充电模式为所述目标工作模式，在所述第二充电模式中所述电池组采用并联方式输入电能。

下面，再以电池控制装置的一个具体示例进行说明，参见图9、图10和图11，图9为本发明实施例提供的电池控制装置的一个可选的电路结构的俯视图，图10为本发明实施例提供的电池控制装置的一个可选的电路结构的侧视图，图11为本发明实施例提供的电池控制装置在车辆中设置的一个可选的示意图。

电池控制装置采用表贴印刷电路板(PCB)制程工艺，装置体积可以控制在75*60*10毫米(mm)以内，方便不同类型电控产品的应用、拆装和移植。

在图9、图10和图11中，以支持两个电池组的接入为例，电池控制装置包括：

开关Q1至开关Q3，采用驱动金属-氧化物-半导体(MOS，Metal-Oxide-Semiconductor)，选择MOS代替常见的继电器、空气开关，开关速度更快，寿命、可靠性更强；当然，本发明实施例不排除开关使用继电器和可控硅等的方案；

电池控制器U1，包含串/并联控制驱动电路和内部电源电路；

功率控制器U2(图9和10中未示出)，用于对供电接口输出的电能输入到电机M1时进行功率控制，控制额定功率以内的电机转速，并实现刹车保护(刹车时断开电机与电池组的连接)。

模式选择开关K1，用于提供串联方式/并联方式的手动切换功能；

电压传感器S1、电压传感器S2，用于对应检测电池组BAT1、BAT2的供电电压；

电池组BAT1和电池组BAT2；

供电接口对应向电池组1和电池组2提供到车辆的用电器件的接入；用于向车辆的用电器(如显示屏、喇叭等)、以及电机M1输出电能。

本发明实施例提供两个电池组串/并联适时切换供电的方案。以电池组采用LGM26 18650电池为例，单个电池容量为2600mAh，标准电压3.7V，采用10个电池串连，将2个10串联的电池并联组成36V规格的电池组。电池组总线持续输出电流在1C即5200mA，避免采用过大的输出电流出现电池发热、影响使用寿命甚至损坏报废。

功率控制器U2的额定电压为450W，在标准电压36V时在爬坡、满载和控制器全功率输出时，电池组通过总线向功率控制器输出的电流最大可达到12安(A)，单组电池供电时通过总线向功率控制器输出的最大电流为6A，可见在任意情况下功率控制器的额定功率满足了持续工作的电流要求。

在车辆需要急加速或者负载较大、上坡等需要提高电池组的输出功率的情况下，通过切换模式开关K1让将电池组切换成串联方式，驱动系统电压增加一倍，相同功率条件下电流减小为原来的二分之一。在匀速行驶时总线电流往往小于6A，这时切换成并联供电，相同功率条件下每个电池组的输出电流也变成原来的一半，较小的电流可以提高电池组的输出效率，提高整体续航。

在电池组的电压、电量存在很大差异的时候，为了避免不均衡导致的电池组间充电损耗电量，可以切换到容量高的电池组单独供电，提高使用效率，延长两组电池的寿命。同样地，给电池组充电时，也可以切换成并联或者单电池组(容量最小的电池组先充电)充电，通过主动的电量均衡使两组电池一致性更好。

下面对具体的工作过程进行说明。

1、电池控制器U1的电源取自电池组BAT1，驱动功率在50毫瓦(mW)以下，相比电机和用电器的驱动功率可以忽略不计，电池组BAT1电量耗尽时，屏蔽切换功能。电池控制装置电路采用接插件的形式方便用户的拆装。在有两个电池组供电时，支持用户通过模式选择开关K1手动择供电模式和充电模式。

2、电池控制器U1检测电机速度，启动过程中车辆速度为0时，先控制开关Q1，开关Q2截止，再打开开关Q3，电池组BAT1、电池组BAT2串联，输出到功率控制器U2的电压变为两个电池组的电压之和，当电机启动时候需要较大功率，由于串联方式的供电电压较大，此时就可以以较小的电流快速起步。当电机起步，速度达到匀速时电机系驱动功率较小，电池控制器U1先关闭开关Q3，再打开开关Q1、开关Q2切换成并联供电。

3、在上坡或车体负重较大，需要增大功率的情况，用户可以主动闭合与K1接口连接的开关，电池控制器U1把电池组的切换到串联方式。

4、电池控制器U1通过采集电压传感器S1、S2的电压可以实时监控电池组BAT1和电池组BAT2的电压，为了更好的确保电池组的一致性，避免因两电池组的差异导致某一电池组过充或过放，电池控制器U1切换电池组连接的方式如下：

1)放电时电池组BAT1大于电池组BAT2的电压，且超过1V，先关闭开关Q3、开关Q1，再打开开关Q2，此时电池组BAT1单独供电。充电时先关闭开关Q3、开关Q2，再打开开关Q1，给电池组BAT2单独充电。

2)放电时电池组BAT2大于电池组BAT1的电压，且超过1V，先关闭开关Q3、开关Q2，再打开开关Q1，此时电池组BAT2单独供电。充电时先关闭开关Q3、开关Q1，再打开开关Q2，给电池组BAT1单独充电。

3)非串联状态(并联或单一电池组供电)时，当电池组电压接近，电压相差在1V及以下，先关闭开关Q3，打开开关Q1、开关Q2，此时两组电池并联充电。

4)当某电池组电量耗尽时，电池控制器U1会禁止并联和串联切换，切换到有电的电池组单独供电，并且电池控制器U1指示灯闪烁提示。

本发明实施例提供一种车辆，例如电动汽车、电动自行车、电动平衡车等使用两个或多个电池组供电的交通工具，设置有本发明实施例提供的电池控制装置，电池控制装置支持使用插接的方式设置在车辆中，实现能够对电池控制装置灵活替换的效果；电池控制装置通过获取的车辆状态参数和电池组状态参数确定电池组需要符合的目标工作模式，在当前工作模式与目标工作模式不一致时，切换电池组的连接方式至目标工作模式所对应的连接方式；实现了根据车辆状态和电池组状态自动化切换电池组连接方式的技术效果。

本发明实施例提供了一种存储介质，存储有可执行指令，可执行指令用于前述的电池控制方法，例如，图2、图4至图7任一附图所示的电池控制方法。本发明实施例的存储介质可为光盘、硬盘或磁盘等存储介质，可选为非瞬间存储介质。

本发明实施例具有以下有益效果：

1、根据车辆状态、电池组状态智能化切换电池组的连接方式，避免了一直采用并联方式因电池组的电压差异导致的电池组间充电的能量损耗；一方面，通过串联方式能够在提高电机的最大转速的同时，避免了一直采用串联方式导致部分电池过冲/过放的问题，提升了利用效率；另一方满，避免了相关技术采用人工方式切换电池组的串并联连接方式存在的延迟，保证了电池组串并联连接方式切换的实时性。

2、采用控制器集成电路实时监控电池组电压来确定电池组电量，根据实际使用需求通过开关来切换串并联或者单电池的供电状态。常见的控制器芯片工作频率都在12MHz以上，很容易实现信号采集和即时动作响应处理，芯片主动切换开关代替人为动作也避免发生逻辑错误。

3、实时采集电池组的状态和电机速度，合理切换供电方式，减少电池输出电流，提高能效和续航，同时也可以防止电池组因超出额定输出电流而发热。

4、主动控制放电均衡充电均衡，保证电池的一致性，延长电池寿命，减小用户的使用成本，保护环境。

5、单电池组供电、多个电池组串联、多个电池组并联多种供电方式自动切换，用户可以自由的选择电池组数量，方便拆装、降低车身重量，避免开车、充电的冲突，防止车辆没电无法出行的问题。

以上所述，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，可轻易想到变化或替换，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所述权利要求的保护范围为准。

Claims (18)

1.一种电池控制方法，应用于需要电池组供电的设备，其特征在于，包括：

获取第一参数，所述第一参数包括：用于表征设备状态的设备状态参数、以及用于表征电池组状态的电池组状态参数；

根据所述第一参数确定所述设备的电池组需要符合的目标工作模式，所述设备设置有至少两个所述电池组；

判断所述电池组所处的工作模式与所述目标工作模式是否一致；

如果一致，则保持所述电池组所处的工作模式；

如果不一致，则切换所述电池组的连接方式至所述目标工作模式所对应的连接方式。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设备为电动车辆，所述设备状态参数为用于表征所述电动车辆状态的车辆状态参数；

所述根据第一参数确定所述设备的电池组需要符合的目标工作模式，包括：

根据所述车辆状态参数和/或电池组状态参数，确定所述电动车辆的电池组需要符合的目标工作模式。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述车辆状态参数包括所述电动车辆的行驶速度和/或所述电动车辆的电机转速，所述电池组状态参数包括所述电池组的连接方式；

所述根据车辆状态参数和电池组状态参数，确定所述电动车辆的电池组需要符合的目标工作模式，包括：

根据所述电池组状态参数，在所述电池组处于第二供电模式期间，判断所述行驶速度和/或电机转速是否满足预设的第一条件，如果是，则确定所述第一供电模式为所述目标工作模式；如果否，则确定所述第二供电模式为所述目标工作模式；和/或，

根据所述电池组状态参数，在所述电池组处于第一供电模式期间，判断所述行驶速度和/或电机转速是否满足预设的第二条件，如果是，则确定所述第二供电模式为所述目标工作模式；如果否，则确定所述第一供电模式为所述目标工作模式；

其中，在所述第一供电模式中所述电池组采用串联方式输出电能，在所述第二供电模式中所述电池组采用并联方式输出电能。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述车辆状态参数包括所述电动车辆的行驶速度和/或所述电动车辆的电机转速、以及所述电动车辆的功率控制器母线电流，所述电池组状态参数包括所述电池组的连接方式；

所述根据车辆状态参数和电池组状态参数，确定所述电动车辆的电池组需要符合的目标工作模式，包括：

根据所述电池组状态参数，在所述电池组处于第一供电模式期间，判断所述行驶速度和/或电机转速是否满足预设的第三条件，且所述功率控制器母线电流是否满足预设的第四条件，如果是，则确定所述第二供电模式为所述目标工作模式；如果否，则确定所述第一供电模式为所述目标工作模式；和/或，

根据所述电池组状态参数，在所述电池组处于第二供电模式期间，判断所述行驶速度和/或电机转速是否满足预设的第五条件，且所述功率控制器母线电流是否满足预设的第六条件，如果是，则确定所述第一供电模式为所述目标工作模式；如果否，则确定所述第二供电模式为所述目标工作模式；

其中，在所述第一供电模式中所述电池组采用串联方式输出电能，在所述第二供电模式中所述电池组采用并联方式输出电能。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述电池组状态参数表示的各所述电池组的电压或电量，检测所述电池组中与最低电压或电量电池组之间的电压或电量差值高于第一电压或电量阈值的电池组；

根据与所述目标工作模式对应的连接方式，连接所述检测到的电池组。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述电池组状态参数表示的各所述电池组的电压或电量，检测所述电池组中电压或电量高于第二电压或电量阈值的电池组；

根据与所述目标工作模式对应的连接方式，连接所述检测到的电池组。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述电池组状态参数表示的各所述电池组的电量，检测所述电池组中仅存在一个非零电量的电池组时，将非零电量的电池组接入供电回路输入电能，直至，

检测到至少两个非零电量的电池组时，将所述至少两个非零电量的电池组根据所述目标工作模式所对应的连接方式进行连接。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据第一参数确定所述设备的电池组需要符合的目标工作模式，包括：

在充电模式下，根据所述第一参数表示的各所述电池组的电压或电量，检测各所述电池组之间的电压或电量差值是否高于第三电压或电量阈值；

如果是，则确定第一充电模式为所述目标工作模式，在所述第一充电模式中，所述电池组按照电压或电量的升序逐个接入充电回路输入电能；

如果否，则确定第二充电模式为所述目标工作模式，在所述第二充电模式中所述电池组采用并联方式输入电能。

9.一种电池控制装置，应用于需要电池组供电的设备，其特征在于，包括：

获取单元，用于第一参数，所述第一参数包括：用于表征设备状态的设备状态参数、以及用于表征电池组状态的电池组状态参数；

确定单元，用于根据所述第一参数确定所述设备的电池组需要符合的目标工作模式，所述设备设置有至少两个所述电池组；

判断单元，用于判断所述电池组所处的工作模式与所述目标工作模式是否一致；

模式单元，用于如果所述判断单元判断一致，则保持所述电池组所处的工作模式；如果所述判断单元判断不一致，则切换所述电池组的连接方式至所述目标工作模式所对应的连接方式。

10.如权利要求9所述的电池控制装置，其特征在于，

所述设备为电动车辆，所述设备状态参数为用于表征所述电动车辆状态的车辆状态参数；

所述确定单元，具体用于根据所述车辆状态参数和/或电池组状态参数，确定所述电动车辆的电池组需要符合的目标工作模式。

11.如权利要求10所述的电池控制装置，其特征在于，

所述车辆状态参数包括所述电动车辆的行驶速度和/或所述电动车辆的电机转速，所述电池组状态参数包括所述电池组的连接方式；

所述确定单元，具体用于根据所述电池组状态参数，在所述电池组处于第二供电模式期间，判断所述行驶速度和/或电机转速是否满足预设的第一条件，如果是，则确定所述第一供电模式为所述目标工作模式；如果否，则确定所述第二供电模式为所述目标工作模式；和/或，

根据所述电池组状态参数，在所述电池组处于第一供电模式期间，判断所述行驶速度和/或电机转速是否满足预设的第二条件，如果是，则确定所述第二供电模式为所述目标工作模式；如果否，则确定所述第一供电模式为所述目标工作模式；

其中，在所述第一供电模式中所述电池组采用串联方式输出电能，在所述第二供电模式中所述电池组采用并联方式输出电能。

12.如权利要求10所述的电池控制装置，其特征在于，

所述车辆状态参数包括所述电动车辆的行驶速度和/或所述电动车辆的电机转速、以及所述电动车辆的功率控制器母线电流，所述电池组状态参数包括所述电池组的连接方式；

所述确定单元，具体用于根据所述电池组状态参数，在所述电池组处于第一供电模式期间，判断所述行驶速度和/或电机转速是否满足预设的第三条件，且所述功率控制器母线电流是否满足预设的第四条件，如果是，则确定所述第二供电模式为所述目标工作模式；如果否，则确定所述第一供电模式为所述目标工作模式；和/或，

根据所述电池组状态参数，在所述电池组处于第二供电模式期间，判断所述行驶速度和/或电机转速是否满足预设的第五条件，且所述功率控制器母线电流是否满足预设的第六条件，如果是，则确定所述第一供电模式为所述目标工作模式；如果否，则确定所述第二供电模式为所述目标工作模式；

其中，在所述第一供电模式中所述电池组采用串联方式输出电能，在所述第二供电模式中所述电池组采用并联方式输出电能。

13.如权利要求9所述的电池控制装置，其特征在于，

所述判断单元，具体用于根据所述电池组状态参数表示的各所述电池组的电压或电量，检测所述电池组中与最低电压或电量电池组之间的电压或电量差值高于第一电压或电量阈值的电池组；

所述模式单元，具体用于根据与所述目标工作模式对应的连接方式，连接所述检测到的电池组。

14.如权利要求9所述的电池控制装置，其特征在于，

所述判断单元，具体用于根据所述电池组状态参数表示的各所述电池组的电压或电量，检测所述电池组中电压或电量高于第二电压或电量阈值的电池组；

所述模式单元，具体用于根据与所述目标工作模式对应的连接方式，连接所述检测到的电池组。

15.如权利要求9所述的电池控制装置，其特征在于，

所述模式单元，具体用于根据所述电池组状态参数表示的各所述电池组的电量，检测所述电池组中仅存在一个非零电量的电池组时，将非零电量的电池组接入供电回路输入电能，直至，

检测到至少两个非零电量的电池组时，将所述至少两个非零电量的电池组根据所述目标工作模式所对应的连接方式进行连接。

16.如权利要求9所述的电池控制装置，其特征在于，

所述确定单元，具体用于在充电模式下，根据所述第一参数表示的各所述电池组的电压或电量，检测各所述电池组之间的电量差值是否高于第三电压或电量阈值；

如果是，则确定第一充电模式为所述目标工作模式，在所述第一充电模式中，所述电池组按照电压或电量的升序逐个接入充电回路输入电能；

如果否，则确定第二充电模式为所述目标工作模式，在所述第二充电模式中所述电池组采用并联方式输入电能。

17.一种电池控制装置，其特征在于，包括：

至少两个电池接口，用于与设备的至少两个电池组对应连接，向所述电池组输入电能，或接收所述电池组输出的电能；

供电接口，与所述电池接口连接，用于向所述设备输出接入所述电池接口的电池组的电能；

开关器件，与所述供电接口连接，用于在不同的开关态之间切换形成所述电池组的不同连接方式；

控制器，与所述开关器件连接，用于获取第一参数，所述第一参数包括：用于表征设备状态的设备状态参数、以及用于表征所述电池组状态的电池组状态参数；根据所述第一参数，确定所述设备的电池组需要符合的目标工作模式；

所述控制器，具体用于判断所述电池组所处的工作模式与所述目标工作模式是否一致；如果一致，则通过控制所述开关器件保持所述电池组所处的工作模式；如果不一致，则通过控制所述开关器件切换所述电池组的连接方式至所述目标工作模式所对应的连接方式。

18.一种电动车辆，其特征在于，设置有如权利要求17所述的电池控制装置。