CN109742831A - 一种主从式电池控制系统以及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种主从式电池控制系统,包括至少两个电池包,每个电池包包括:信号接入模块、主控模块、电芯、通信模块及信息采集模块;信号接入模块用于获取启动信号并发送至主控模块;主控模块用于接收启动信号后将自身确定主包,并通过通信模块将主包确认信息发送给其余电池包,以使得其余电池包收到主包确认信息后将自身确定为从包;信息采集模块用于将获取的电芯的电压作为本包的电压并发送至本包主控模块;主包的主控模块获取从包的电压,判断从包的电压与本电池包电压的差值符合预设范围时,允许从包运行。应用本申请方案,提高了多电池包的电池的使用灵活性。本申请还公开了分别应用在主包和从包中的主从式电池控制方法,具有相应效果。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域,特别是涉及一种主从式电池控制系统以及方法。
背景技术
近年来,用户对无线产品的认可度越来越高,家电产品,园林工具等无线器件应用地越来越广泛。
电池是无线产品中的重要环节,考虑到部分场合中,由于产品对功率以及整机使用时间的要求越来越高,部分电池便采用并联多电池包的设计,并联多个电池包可以提高供电电流上限,延长使用时间。此外,并联式设计时,需要避免电池包之间的电压差过大时导致的内部环流。但这种并联式的电池设计,形式较为单一,一般为一个系统控制两个并联的电池包,使得实际应用中并不便捷。例如,当产品切换至对功率要求较低的模式时,该电池并不能满足产品要求,只能再使用一个单电池包的电池以满足产品要求。
综上所述,如何有效地提高多电池包的电池的使用灵活性,是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种主从式电池控制系统以及方法,以提高多电池包的电池的使用灵活性。
为解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:
一种主从式电池控制系统,包括至少两个电池包,每个所述电池包包括:信号接入模块、主控模块、电芯、通信模块以及信息采集模块;
所述信号接入模块与所述主控模块连接,用于获取启动信号并发送至所述主控模块;
所述主控模块与所述通信模块连接,用于接收所述启动信号后将自身确定为电池的主包,并通过所述通信模块将主包确认信息发送给其余电池包,以使得其余电池包收到所述主包确认信息后将自身确定为从包;
所述信息采集模块与所述主控模块以及所述电芯连接,用于将获取的所述电芯的电压作为本电池包的电压,并发送至本电池包的所述主控模块;
并且,所述主包的主控模块通过所述主包的通信模块获取所述从包的电压,判断所述从包的电压与本电池包电压的差值,并在差值符合预设范围时,通过所述主包的通信模块发送允许运行指令,以允许所述从包运行。
优选的,所述电池包还包括放电控制模块,所述放电控制模块与所述主控模块连接,用于接受所述主控模块的控制,以使当本电池包允许运行时,允许本电池包的电芯对负载放电。
优选的,所述电池包还包括充电控制模块,所述充电控制模块与所述主控模块连接,用于当检测到供电电源的充电信号时,控制所述供电电源与所述主控模块导通以使所述供电电源通过所述主控模块对所述电芯充电。
优选的,所述通信模块为通过无线信号进行电池包之间的通信的通信模块,或者为通过有线信号进行电池包之间的通信的通信模块。
优选的,当所述通信模块为通过有线信号进行电池包之间的通信的通信模块时,所述通信模块包括:
与所述主控模块连接,用于通过电信号进行电池包之间的通信的有线通信子模块;
与所述有线通信子模块连接,并与其余各个电池包的隔离子模块连接,用于避免电池包之间的漏电的所述隔离子模块。
优选的,所述信号接入模块具体用于:在受到按键触发时获取启动信号,并将所述启动信号发送至所述主控模块。
优选的,还包括:与各个所述通信模块均连接,用于显示各个电池包的当前电压的显示模块。
优选的,所述主控模块还用于:在接收所述启动信号之后,将自身作为电池的主包之前,当确定所述电池中不存在主包时,将自身作为所述电池的主包。
一种主从式电池控制方法,电池中至少包括两个电池包,每个所述电池包包括:信号接入模块、主控模块、电芯、通信模块以及信息采集模块,主从式电池控制方法应用于主电池包中,包括:
所述信号接入模块获取启动信号并发送至所述主控模块;
所述主控模块接收所述启动信号后将自身确定为电池的主包,并通所述通信模块将主包确认信息发送给其余电池包,以使得其余电池包收到所述主包确认信息后将自身确定为从包;
所述信息采集模块将获取的所述电芯的电压作为本电池包的电压,并发送至本电池包的所述主控模块;
所述主包的主控模块通过所述主包的通信模块获取所述从包的电压,判断所述从包的电压与本电池包电压的差值,并在差值符合预设范围时,通过所述主包的通信模块发送允许运行指令,以允许所述从包运行。
一种主从式电池控制方法,电池中至少包括两个电池包,每个所述电池包包括:信号接入模块、主控模块、电芯、通信模块以及信息采集模块,主从式电池控制方法应用于从电池包中,包括:
当通过通信模块接收到主包确认信息时,将自身确定为电池的从包;其中,所述主包确认信息为获取了启动信号的电池包的主控模块生成并发送的信息;
从包的信息采集模块将获取的电芯的电压作为本电池包的电压,并发送至本电池包的所述主控模块;
从包的主控模块将本电池包的电压发送至所述主包的主控模块,当接收到所述主包发送的允许运行指令时,所述从包的主控模块允许自身运行,其中,所述允许运行指令为所述主包判断所述从包的电压与主包电压的差值,并在差值符合预设范围时发送的指令。
应用本发明实施例所提供的技术方案,通过主包以及从包的设计,使各电池包可以有各自的供电对象,有效地提高了多电池包的电池的使用灵活性。进一步的,通过主包对各个从包的电压进行判断,从包在自身的电芯电压与主包电压的差值符合预设范围时,才会被允许运行,有利于避免多个电池包并联供电时的环流。此外,由于可以多电池包并联使用,有利于增大容量,延长放电时间
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中主从式电池控制系统的一种结构示意图;
图2为本发明中主从式电池控制系统的另一种结构示意图;
图3为本发明中主从式电池控制方法的一种实施流程图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种主从式电池控制系统,可以独立供电,也可以并联供电,有效地提高了多电池包的电池的使用灵活性。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参考图1,图1为本发明中一种主从式电池控制系统的结构示意图,包括至少两个电池包,每个电池包包括:信号接入模块10、主控模块20、电芯30、通信模块40以及信息采集模块50。
信号接入模块10与主控模块20连接,用于获取启动信号并发送至主控模块20;
主控模块20与通信模块40连接,用于接收启动信号后将自身确定为电池的主包,并通过通信模块40将主包确认信息发送给其余电池包,以使得其余电池包收到主包确认信息后将自身确定为从包。
信息采集模块50与主控模块20以及电芯30连接,用于将获取的电芯30的电压作为本电池包的电压,并发送至本电池包的主控模块20。
并且,主包的主控模块20通过主包的通信模块40获取从包的电压,判断从包的电压与本电池包电压的差值,并在差值符合预设范围时,通过主包的通信模块40发送允许运行指令,以允许从包运行。
信号接入模块10可以是常见的按键式的信号接入模块10,即启动信号是通过用户的按键操作进行触发。即信号接入模块10可以具体用于:在受到按键触发时获取启动信号,并将启动信号发送至主控模块20。例如,可以选取为带自锁功能的按键,用户按下按键后,信号接入模块10中的相关电路便可以生成启动信号,例如图2的实施方式中便是按键式的信号接入模块10,有利于降低成本。当然,在其他实施方式中,信号接入模块10也可以是通过其他形式获取启动信号,例如采用触摸屏式的设计,并不影响本发明的实施。
主控模块20与信号接入模块10连接,在接收启动信号之后,可以将自身确定为电池的主包,也即接收到启动信号的电池包便是主从式电池控制系统中的主包。主从式电池控制系统中的任意一个电池包均可以接收到启动信号,也就是说,任意一个电池包都可以被作为电池的主包。通常,不会有两个电池包同时接收到启动信号,即用户通常不会同时向两个电池包输入启动信号。
为了进一步避免两个或两个以上的电池包同时获取到启动信号的情况,在本发明的一种具体实施方式中,主控模块20还用于:在接收启动信号之后,将自身作为电池的主包之前,当确定电池中不存在主包时,将自身作为电池的主包。
该种实施方式中,主控模块20在将本电池包作为电池的主包之前,先判断是否已经存在主包,具体的,可以通过与其余各电池包进行通信,确定电池中不存在主包时,才将自身作为电池的主包。当然,如果确定出电池中已经存在主包时,便可以忽略获取到的启动信号。这样的实施方式,可以有效地避免由于用户的误操作,两个或两个以上的电池包同时接收到启动信号的情况。
本申请的主从式电池控制系统中,通信模块40两两之间均可以进行通信,实现数据交互,每一个通信模块40与各自对应的主控模块20连接,因此,每一个电池包的主控模块20都可以与其余任一电池包的主控模块20进行通信。
接收到启动信号的主控模块20将自身所在的电池包作为电池的主包之后,会通过通信模块40将主包确认信息发送给其余电池包,以使得其余电池包收到主包确认信息后将自身确定为从包。本申请的各电池包可以有各自的供电对象,有效地提高了多电池包的电池的使用灵活性。例如可以是各个电池包为同一负载供电,又如可以是部分电池包为一个负载供电,其余电池包为各自独立的负载供电。
当多个电池包为同一负载供电时,需要避免电池包之间的电压差过大而引起内部环流的情况,本申请的方案是基于信息采集模块50采集的电压数据来解决该问题,即各个电池包中均包括信息采集模块50,信息采集模块50与主控模块20以及电芯30连接,用于将获取的电芯30的电压作为本电池包的电压,并发送至主控模块20。
主包的主控模块20会通过主包的通信模块40获取从包的电压,判断从包的电压与本电池包电压的差值,并在差值符合预设范围时,通过主包的通信模块40发送允许运行指令,以允许从包运行。
每个信息采集模块50可以获取与其自身相连接的电芯30的电压,该电压也即信息采集模块50所在的电池包的电压。信息采集模块50可以实时将获取到的电压发送至主控模块20。当然,在其他实施方式中,除了电芯30的电压之外,信息采集模块50还可以根据实际需要获取其他类型的电芯数据,并不影响本发明的实施。
此外,在实际应用中,通常会将信息采集模块50与主控模块20进行集成,图2的实施方式中便是进行了集成,有利于降低电池的占用空间。
每个从包中的主控模块20在获得了自身所在的电池包的电芯电压之后,均会将获得的电芯电压发送至主包的主控模块20,以使得主包可以对各个从包的运行状态分别进行控制。此外需要说明的是,接收到启动信号的信号接入模块10将自身所在的电池包确定为电池的主包之后,便会允许自身运行,即允许主包能够对负载进行放电。
可以看出,对于任意一个从包而言,只有在该从包的电压与主包电压的差值符合预设范围时,该从包才会被允许运行,即才能够对负载进行放电。相应的,当主包未接收到某一个从包发送的从包电压,或者接收到的该从包的电压与主包电压的差值不符合预设范围时,便不允许该从包进行放电。并且需要说明的是,由于各电池包工作过程中,电压可能会发生变化,因此,获取了启动信号的主包,通常需要实时或者按照预设周期与每一个从包进行通信,以判断自身与相应从包之间的电压差值是否符合预设范围,不符合预设范围时,便立即对相应从包进行控制,不允许其运行。
由于本申请的方案中,从包在自身的电芯电压与主包的电芯电压的差值符合预设范围时,才会被允许运行,因此可以避免多个电池包对同一负载供电时的环流。
在本发明的一种具体实施方式中,各个电池包中还可以包括放电控制模块60,放电控制模块60与主控模块20连接,用于接受主控模块20的控制,以使当本电池包允许运行时,允许本电池包的电芯30对负载放电。
该种实施方式中,通过放电控制模块60进行电池包的放电控制。具体的,放电控制模块60可以接受主控模块20的控制,当主控模块20允许本电池包运行时,便可以控制放电控制模块60导通,使得本电池包的电芯30能够对负载放电。
在具体实施时,放电控制模块60通常可以选取为成本较低的可控开关电路,例如可以采用继电器,可控三极管,硬开关电路等。当然,放电控制模块60具体的形式可以根据实际需要进行设计以及选取,只要能够实现对本电池包的电芯30的放电控制即可,并不影响本发明的实施。
该种实施方式中,由于各个电池包均有各自的放电控制模块60,也就使得本申请的每个电池包可以连接各自的负载进行供电,也可以多个电池包为同一负载供电。例如图1的实施方式中,第1个电池包连接负载1后,可以为负载1供电,第2个电池包以及第3个电池包连接负载2后,可以为负载2供电。并且,可以通过各个放电控制模块60对相应电池包的运行状态进行控制。
应用本发明实施例所提供的方案,通过主包以及从包的设计,使各电池包可以有各自的供电对象,有效地提高了多电池包的电池的使用灵活性。进一步的,通过主包对各个从包的电压进行判断,从包在自身的电芯电压与主包的电芯电压的差值符合预设范围时,才会被允许运行,有利于避免多个电池包并联供电时的环流。此外,由于可以多电池包并联使用,有利于增大容量,延长放电时间。
在本发明的一种具体实施方式中,电池包还包括充电控制模块70,充电控制模块70与主控模块20连接,用于当检测到供电电源的充电信号时,控制供电电源与主控模块20导通以使供电电源通过主控模块20对电芯30充电。
可参阅图2,在该种实施方式中,每个电池包中的电芯30均采用的是可以进行充电的电芯30,使得电池可以被反复使用。与放电控制模块60类似,每个电池包可以有各自的充电控制模块70。
当检测到供电电源的充电信号时,充电控制模块70可以使得供电电源与主控模块20导通,进而便使得供电电源可以通过主控模块20对电芯30充电。充电控制模块70也可以采用受控开关的设计。此外,在进行电池包的充电时,通常无需考虑电池包之间的电压差值,因此,当某一个电池包检测到供电电源的充电信号时,该电池包的充电控制模块70便可以接收本电池包的主控模块20的控制信号,进而控制供电电源与主控模块20导通,以使供电电源可以对本电池包的电芯30充电。
考虑到锂电池类产品具有体积小、能量密度高、循环寿命长、能够快速充放电、绿色环保等优点,本申请的电芯30可以均为锂电池电芯30。图2的实施方式中便是采取锂电池电芯30的方案,进一步的,每个电池包的锂电池电芯30可以是由多节电芯30串联而成。
在本发明的一种具体实施方式中,考虑到当电池包的数量较多时,由于各个通信模块40两两之间需要进行通信,可能会导致布线空间紧张,因此该种实施方式中,各个通信模块40可以均为通过无线信号进行电池包之间的通信的通信模块40。
在本发明的一种具体实施方式中,考虑到无线通信的成本较高,各个通信模块40可以均为通过有线信号进行电池包之间的通信的通信模块40。
进一步的,在采用有线信号进行通信的实施方式中,通信模块40可以包括:
与主控模块20连接,用于通过电信号进行电池包之间的通信的有线通信子模块42;
与有线通信子模块42连接,并与其余各个电池包的隔离子模块43连接,用于避免电池包之间的漏电的隔离子模块43。
该种实施方式中,考虑到当采用有线通信时,需要额外考虑的一点是避免不同电池包之间存在电势差而导致的反向漏电,因此设置了隔离子模块43用于避免电池包之间在通信时产生的漏电。隔离子模块43具体的构成可以根据实际需要进行选取,只要支持电池包之间的通信,且避免电池包之间存在直接的电路连接而导致漏电即可,例如可以选取为较为常用,成本较低的光耦隔离器。
当然,在具体实施时,通信模块40也可以兼具有线通信以及无线通信的形式,以提高电池包之间的通信的兼容性。例如图2的实施方式中,通信模块40便是由无线通信子模块41,有线通信子模块42以及隔离子模块43构成,使得实际应用中,可以根据实际需要切换通信方式,同时,由于存在两种通信方式,在其中一种通信方式损坏时,无需更换,采用另一种即可,有利于提高用户的使用体验。需要说明的是,在图2中,仅示出了主包的隔离子模块43与各从包的隔离子模块43之间的连接,各个从包的隔离子模块43的相互连接未示出。
在本发明的一种具体实施方式中,还可以包括:与各个通信模块40均连接,用于显示各个电池包的当前电压的显示模块。
考虑到本申请的电池存在多个电池包,该种实施方式中,采用显示模块将各个电池包的当前电压均进行显示,用户通过显示模块可以获知当前的电池的各个电池包的电量状态,提高了用户的使用体验。
相应于上面的系统实施例,本发明实施例还提供了一种主从式电池控制方法,可与上文相互对应参照。
具体的,主从式电池中至少包括两个电池包,每个电池包包括:信号接入模块、主控模块、电芯、通信模块,该主从式电池控制方法应用于主电池包中,参见图3,可以包括以下步骤:
步骤S301:信号接入模块获取启动信号并发送至主控模块;
步骤S302:主控模块接收启动信号后将自身确定为电池的主包,并通通信模块将主包确认信息发送给其余电池包,以使得其余电池包收到主包确认信息后将自身确定为从包;
步骤S303:信息采集模块将获取的电芯的电压作为本电池包的电压,并发送至本电池包的主控模块;
步骤S304:主包的主控模块通过主包的通信模块获取从包的电压,判断从包的电压与本电池包电压的差值,并在差值符合预设范围时,通过主包的通信模块发送允许运行指令,以允许从包运行。
在本发明的一种具体实施方式中,还包括:
放电控制模块接受主控模块的控制,以使当本电池包允许运行时,允许本电池包的电芯对负载放电。
在本发明的一种具体实施方式中,还包括:
当检测到供电电源的充电信号时,充电控制模块控制供电电源与主控模块导通,以使供电电源通过主控模块对电芯充电。
在本发明的一种具体实施方式中,还包括:
主控模块在接收启动信号之后,将自身作为电池的主包之前,当确定电池中不存在主包时,将自身作为电池的主包。
此外,本申请还提供了一种主从式电池控制方法,电池中至少包括两个电池包,每个电池包包括:信号接入模块、主控模块、电芯、通信模块,该种主从式电池控制方法应用于从电池包中,包括以下步骤:
当通过通信模块接收到主包确认信息时,将自身确定为电池的从包;其中,主包确认信息为获取了启动信号的电池包的主控模块生成并发送的信息;
从包的信息采集模块将获取的电芯的电压作为本电池包的电压,并发送至本电池包的主控模块;
从包的主控模块将本电池包的电压发送至主包的主控模块,当接收到主包发送的允许运行指令时,从包的主控模块允许自身运行,其中,允许运行指令为主包判断从包的电压与主包电压的差值,并在差值符合预设范围时发送的指令。
还需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种主从式电池控制系统,其特征在于,包括至少两个电池包,每个所述电池包包括:信号接入模块、主控模块、电芯、通信模块以及信息采集模块;
所述信号接入模块与所述主控模块连接,用于获取启动信号并发送至所述主控模块;
所述主控模块与所述通信模块连接,用于接收所述启动信号后将自身确定为电池的主包,并通过所述通信模块将主包确认信息发送给其余电池包,以使得其余电池包收到所述主包确认信息后将自身确定为从包;
所述信息采集模块与所述主控模块以及所述电芯连接,用于将获取的所述电芯的电压作为本电池包的电压,并发送至本电池包的所述主控模块;
并且,所述主包的主控模块通过所述主包的通信模块获取所述从包的电压,判断所述从包的电压与本电池包电压的差值,并在差值符合预设范围时,通过所述主包的通信模块发送允许运行指令,以允许所述从包运行。
2.根据权利要求1所述的主从式电池控制系统,其特征在于,所述电池包还包括放电控制模块,所述放电控制模块与所述主控模块连接,用于接受所述主控模块的控制,以使当本电池包允许运行时,允许本电池包的电芯对负载放电。
3.根据权利要求1所述的主从式电池控制系统,其特征在于,所述电池包还包括充电控制模块,所述充电控制模块与所述主控模块连接,用于当检测到供电电源的充电信号时,控制所述供电电源与所述主控模块导通以使所述供电电源通过所述主控模块对所述电芯充电。
4.根据权利要求1所述的主从式电池控制系统,其特征在于,所述通信模块为通过无线信号进行电池包之间的通信的通信模块,或者为通过有线信号进行电池包之间的通信的通信模块。
5.根据权利要求4所述的主从式电池控制系统,其特征在于,当所述通信模块为通过有线信号进行电池包之间的通信的通信模块时,所述通信模块包括:
与所述主控模块连接,用于通过电信号进行电池包之间的通信的有线通信子模块;
与所述有线通信子模块连接,并与其余各个电池包的隔离子模块连接,用于避免电池包之间的漏电的所述隔离子模块。
6.根据权利要求1所述的主从式电池控制系统,其特征在于,所述信号接入模块具体用于:在受到按键触发时获取启动信号,并将所述启动信号发送至所述主控模块。
7.根据权利要求1所述的主从式电池控制系统,其特征在于,还包括:与各个所述通信模块均连接,用于显示各个电池包的当前电压的显示模块。
8.根据权利要求1至7任一项所述的主从式电池控制系统,其特征在于,所述主控模块还用于:在接收所述启动信号之后,将自身作为电池的主包之前,当确定所述电池中不存在主包时,将自身作为所述电池的主包。
9.一种主从式电池控制方法,其特征在于,电池中至少包括两个电池包,每个所述电池包包括:信号接入模块、主控模块、电芯、通信模块以及信息采集模块,主从式电池控制方法应用于主电池包中,包括:
所述信号接入模块获取启动信号并发送至所述主控模块;
所述主控模块接收所述启动信号后将自身确定为电池的主包,并通所述通信模块将主包确认信息发送给其余电池包,以使得其余电池包收到所述主包确认信息后将自身确定为从包;
所述信息采集模块将获取的所述电芯的电压作为本电池包的电压,并发送至本电池包的所述主控模块;
所述主包的主控模块通过所述主包的通信模块获取所述从包的电压,判断所述从包的电压与本电池包电压的差值,并在差值符合预设范围时,通过所述主包的通信模块发送允许运行指令,以允许所述从包运行。
10.一种主从式电池控制方法,其特征在于,电池中至少包括两个电池包,每个所述电池包包括:信号接入模块、主控模块、电芯、通信模块以及信息采集模块,主从式电池控制方法应用于从电池包中,包括:
当通过通信模块接收到主包确认信息时,将自身确定为电池的从包;其中,所述主包确认信息为获取了启动信号的电池包的主控模块生成并发送的信息;
从包的信息采集模块将获取的电芯的电压作为本电池包的电压,并发送至本电池包的所述主控模块;
从包的主控模块将本电池包的电压发送至所述主包的主控模块,当接收到所述主包发送的允许运行指令时,所述从包的主控模块允许自身运行,其中,所述允许运行指令为所述主包判断所述从包的电压与主包电压的差值,并在差值符合预设范围时发送的指令。
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