CN112531848B - 一种电池包及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及电池技术领域，公开了一种电池包及其控制方法。本发明中，电池包包括：电能存储单元、与所述电能存储单元相连的BMS电路保护板，还包括：接插件，与所述BMS电路保护板相连，用于与移动电源插接、以与移动电源中的已有电池包并机运行进行充电或放电；USB驱动模块，与所述BMS电路保护板相连，用于与待供电设备相连以给待供电设备供电或与适配器相连以向所述电能存储单元充电。本发明提供的电池包及其控制方法，不仅能够更换移动电源中的至少部分电池包，客观上增大了移动电源的容量，而且在外出时仅需携带部分电池包，提高了便利性。
Description
技术领域
本发明实施例涉及电池技术领域，特别涉及一种电池包及其控制方法。
背景技术
目前，随着科技的发展和人们生活水平的提高，电子产品已经大大普及到人们的身边，然而电子产品日益多样化，而且它们的使用都离不开电，所以为了快捷方便地给电子产品充电，各类移动电源等储能产品由此诞生。但是与此同时，目前市场上的移动电源产品的电池容量有限，大多无法满足长期在外工作人员的电量需求，尤其是户外活动、移动办公、野外露营、医疗救援等应用场景，因此，常常需要携带可以更换的移动电源产品。
发明人发现现有技术中至少存在如下问题：移动电源的电池能量有限，当电量消耗完毕后，需要长时间充电才能充满电，不方便用户使用，若携带备用移动电源产品，当前移动电源产品形状比较庞大，重量也比较重，不方便携带。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种电池包及其控制方法，不仅能够更换移动电源中的至少部分电池包，客观上增大了移动电源的容量，而且在外出时仅需携带部分电池包，提高了便利性。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种电池包，包括：电能存储单元、与所述电能存储单元相连的BMS电路保护板，还包括：接插件，与所述BMS电路保护板相连，用于与移动电源插接、以与移动电源中的已有电池包并机运行进行充电或放电；USB驱动模块，与所述BMS电路保护板相连，用于与待供电设备相连以给待供电设备供电或与适配器相连以向所述电能存储单元充电。
本发明的实施方式还提供了一种电池包的控制方法，应用于如上述的电池包，包括：所述BMS电路保护板在检测到所述接插件与移动电源插接后，控制所述电能存储单元与移动电源中的已有电池包并机运行以进行充电或放电；所述BMS电路保护板在检测到所述USB驱动模块与待供电设备或适配器相连后，控制所述电能存储单元给待供电设备进行供电或经由适配器进行充电。
本发明实施方式相对于现有技术而言，由于电池包包括接插件，接插件与所述BMS电路保护板相连，用于与移动电源插接、以与移动电源中的已有电池包并机运行进行充电或放电，即，移动电源中的每个电池包能够单独更换，从而在使用过程中能够仅更换移动电源中的部分电池包，在外出时仅需携带部分电池包，当用户电量需求比较大时，可以将电池包插入到移动电源中的进行并机使用，当电池包电量耗尽时，可更换电量更高的电池包，达到续航的目的，从而既满足了大电量的需求，又提高了携带的便利性；同时，由于每个电池包包括USB驱动模块，USB驱动模块与所述BMS电路保护板相连，用于与待供电设备相连以给待供电设备供电或与适配器相连以向所述电能存储单元充电，即，当用户电量需求少时，单个电池包能够单独作为充电宝使用，从而能够给手机等其它设备供电，方便了用户的使用。利用上述方案，不仅客观上增大了移动电源的容量，而且还提高了便利性。
另外，所述USB驱动模块包括：DC-DC电路控制板和USB接口；所述DC-DC电路控制板与所述BMS电路保护板相连的、并用于双向变换电能存储单元的电压值和所述USB接口的电压值；所述USB接口用于与待供电设备或适配器相连。
另外，还包括：开关按钮，与所述BMS电路保护板相连，用于触发BMS电路保护板与所述DC-DC电路控制板通讯以进行验证；所述BMS电路保护板用于在验证通过后，控制电能存储单元开始经由所述USB接口进行充电或放电。
另外，还包括：电量指示灯，与所述BMS电路保护板相连，用于指示所述电能存储单元的当前剩余电量和/或所述电能存储单元的充放电状态。如此设置，能够简单明了的观察到电池包当前的状态，从而能够及时对电池包进行充电或检查异常。
另外，在检测到所述接插件与移动电源接插后，所述控制所述电能存储单元与移动电源中的已有电池包并机运行以进行充电或放电之前，还包括：所述BMS电路保护板经由所述接插件给移动电源的主控板供电，并与移动电源的主控板进行通讯以进行验证，在检验通过后，再执行所述控制所述电能存储单元与移动电源中的已有电池包并机运行以进行充电或放电。
另外，所述所述BMS电路保护板经由所述接插件给移动电源的主控板供电，并与移动电源的主控板进行通讯以进行验证，具体包括：电池包通过接插件上的通信线向移动电源发送请求并机报文，移动电源收到报文后，通过通信线向电池包发送确认并机报文，此时代表通讯成功并验证通过；如果电池包并未收到移动电源回复的确认并机报文，则代表未验证通过；通讯或者验证失败后，电池包会持续向移动电源发送请求并机报文，直到检测到电池包接插件从移动电源机箱中移出。
另外，在检测到所述USB驱动模块与待供电设备或适配器相连后，所述控制所述电能存储单元给待供电设备进行供电或经由适配器进行充电之前，还包括：所述BMS电路保护板在获取到开关按钮产生的触发信息后，触发BMS电路保护板与所述DC-DC电路控制板通讯以进行验证，在验证通过后，再执行所述控制所述电能存储单元给待供电设备进行供电或经由适配器进行充电。
另外，所述BMS电路保护板在获取到开关按钮产生的触发信息后，触发BMS电路保护板与所述DC-DC电路控制板通讯以进行验证，具体包括：电池包使能外围电路向DC-DC电路控制板供电，然后通过板载的通信线向DC-DC电路控制板发送请求USB接口使用状态报文，DC-DC电路控制板收到报文后，通过通信线向电池包反馈USB接口使用状态报文，此时代表通讯成功并验证通过；如果电池包并未收到DC-DC电路控制板回复的USB接口使用状态报文，则代表未验证通过；通讯或者验证失败后，电池包会持续向DC-DC电路控制板发送请求USB接口使用状态报文，直到检测到开关按钮长时间按下。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是本发明第一实施方式提供的电池包的逻辑组成示意图；
图2是本发明第一实施方式提供的电池包的结构示意图；
图3是本发明第一实施方式提供的电池包另一视角的结构示意图；
图4是本发明第一实施方式提供的电池包的控制方法的流程图；
图5是本发明第一实施方式提供的电池包接入到移动电源的流程图；
图6是本发明第一实施方式提供的电池包单独使用的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
本发明的第一实施方式涉及一种电池包100，如图1至图3所示，包括：电能存储单元11、与电能存储单元11相连的BMS电路保护板12，以及与BMS电路保护板12相连的接插件13和USB驱动模块，接插件13用于与移动电源20插接、以与移动电源20中的已有电池包并机运行进行充电或放电，USB驱动模块用于与待供电设备相连以给待供电设备供电或与适配器相连以向电能存储单元11充电。
通过接插件13与移动电源20的插接件插接，能够将电池包100并机到移动电源20中，以实现电子产品续航的功能，通过USB驱动模块与待供电设备连接，能够作为单独的电源给待供电设备供电，或者通过USB驱动模块经由适配器与外部电源相连，能够给电池包100自身充电。
具体的说，USB驱动模块可以包括：DC-DC电路控制板14和USB接口15，其中，DC-DC电路控制板14与BMS电路保护板12相连的、并用于双向变换电能存储单元11的电压值和USB接口15的电压值，USB接口15用于与待供电设备或适配器相连。也就是说，当USB驱动模块与待供电设备连接，电池包100放电，此时，电能存储单元11的电压通过DC-DC电路控制板14变换为USB接口15的电压值，此时，电能存储单元11的电压本身不会降低，但输出到USB接口15后的电压值相比于电能存储单元11的电压值更低；当USB驱动模块与经由适配器与外部电源相连，电池包100充电，此时，USB接口15的电压值通过DC-DC电路控制板14变换为电能存储单元11的电压，此时，USB接口15的电压值的电压本身不会降低，但输出到电能存储单元11后的电压值相比于USB接口15的电压值更低。
在实际应用中，电池包100还可以包括：开关按钮16，与BMS电路保护板12相连，用于触发BMS电路保护板12与DC-DC电路控制板14通讯以进行验证，BMS电路保护板12用于在验证通过后，控制电能存储单元11开始经由USB接口15进行充电或放电。
可选的，电池包100还可以包括：电量指示灯17，与BMS电路保护板12相连，用于指示电能存储单元11的当前剩余电量和/或电能存储单元11的充放电状态，例如，电量指示灯17的数量可以为多个，通过控制电量指示灯17电亮的个数，来对应表示不同的电能存储单元11的当前剩余电量，通过电量指示灯17的闪烁或常亮，来分别表示电能存储单元11的充电和放电状态，如此设置，能够简单明了的观察到电池包100当前的状态，从而能够及时对电池包100进行充电或检查异常。
其中，电能存储单元11为电池模组PACK，是电池包电能的存储单元，由电池单体以并联、串联方式连接，且只有一对正负极输出端子的电池组合体，对其可以进行充放电；接插件13(用于连接两个有源器件的连接器，能够传输电流或信号，公端与母端经由接触后能够传递讯息或电流)，用于连接电池包100和移动电源20，起到导电、通讯和唤醒的作用；BMS电路保护板12，用于检测电池的电压、电流、温度等参数信息，并对电池的状态进行管理和控制(具有SOC估算、电池均衡、充放电MOS控制、测量采集、预充功能以及过欠压、过低温、过流、短路等保护功能)，其中，SOC表示电池内的可用电量占标称容量的比例；DC-DC电路控制板14，一种在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值的电能的装置；USB接口15，集成在DC-DC电路控制板14上，拥有双向USB-C PD 100W/5～20V输入输出和USB-AQC3.0 28W/5～12V输出；开关按钮16，用于唤醒电池包100正常工作。
本发明实施方式相对于现有技术而言，由于电池包100包括接插件13，接插件13与BMS电路保护板12相连，用于与移动电源20插接、以与移动电源20中的已有电池包并机运行进行充电或放电，即，移动电源20中的每个电池包能够单独更换，从而在使用过程中能够仅更换移动电源20中的部分电池包，在外出时仅需携带部分电池包，当用户电量需求比较大时，可以将电池包插入到移动电源中的进行并机使用，当电池包电量耗尽时，可更换电量更高的电池包，达到续航的目的，从而既满足了大电量的需求，又提高了携带的便利性；同时，由于每个电池包100包括USB驱动模块，USB驱动模块与BMS电路保护板12相连，用于与待供电设备相连以给待供电设备供电或与适配器相连以向电能存储单元11充电，即，当用户电量需求少时，单个电池包能够单独作为充电宝使用，从而能够给手机等其它设备供电，方便了用户的使用。利用上述方案，不仅客观上增大了移动电源的容量，而且还提高了便利性。
本发明的第二实施方式涉及一种电池包的控制方法，应用于如上述的电池包，具体流程如图4所示，包括：
S11：BMS电路保护板在检测到接插件与移动电源插接后，控制电能存储单元与移动电源中的已有电池包并机运行以进行充电或放电。
对于电池包并机到移动电源的情形，在实际应用中，在检测到所述接插件与移动电源接插后，所述控制所述电能存储单元与移动电源中的已有电池包并机运行以进行充电或放电之前，还包括：所述BMS电路保护板经由所述接插件给移动电源的主控板供电，并与移动电源的主控板进行通讯以进行验证，在检验通过后，再执行所述控制所述电能存储单元与移动电源中的已有电池包并机运行以进行充电或放电。
具体的，电池包通过接插件上的通信线向移动电源发送请求并机报文，移动电源收到报文后，通过通信线向电池包发送确认并机报文，此时代表通讯成功并验证通过；如果电池包并未收到移动电源回复的确认并机报文，则代表未验证通过；通讯或者验证失败后，电池包会持续向移动电源发送请求并机报文，直到检测到电池包接插件从移动电源机箱中移出；验证通过后，BMS保护板会开启其板载的MOS管给移动电源的主控板进行供电，并且，移动电源的主控板通过外围充电电路向电池包充电。
也就是说，如图5所示，当电池包接入到移动电源中使用，电池包的接插件与移动电源的接插件相插接，电池包的接插件与BMS电路保护板相连，以实现导电、通讯和唤醒电池包的作用，当接插件与移动电源的接插件插接正常后，电池包唤醒，BMS电路保护板通过接插件开始给移动电源上的主控板供电，并与移动电源主控板进行通讯，在检验通过后，BMS电路保护板通过控制MOS开关实现电池包的充放电功能。具体的，放电时，电池包内的电流通过接插件向外导出到移动电源的主控板，然后再往外输出给其他电子产品；充电时，从移动电源外部输入的电压进行降压和稳压后，通过接插件向电池包进行输入，实现了对电池包的充电。
S12：BMS电路保护板在检测到USB驱动模块与待供电设备或适配器相连后，控制电能存储单元给待供电设备进行供电或经由适配器进行充电。
对于电池包单独的作为电源使用情形，在实际应用中，在检测到所述USB驱动模块与待供电设备或适配器相连后，所述控制所述电能存储单元给待供电设备进行供电或经由适配器进行充电之前，还包括：所述BMS电路保护板在获取到开关按钮产生的触发信息后，触发BMS电路保护板与所述DC-DC电路控制板通讯以进行验证，在验证通过后，再执行所述控制所述电能存储单元给待供电设备进行供电或经由适配器进行充电。
也就是说，如图6所示，当电池包单独作为电源使用：按开关按钮，电池包被唤醒，电量指示灯亮起，BMS电路保护板开始与DC-DC电路控制板通讯，在检验通过后，通过控制MOS开关实现电池包的充放电功能。具体的，放电时，电池包内的电流向外导出到DC-DC电路控制板，然后再通过USB接口往外输出给其他电子产品；充电时，外部电源通过适配器接入USB接口，经过DC-DC控制板向电池包进行充电。
具体的说，电池包使能外围电路向DC-DC电路控制板供电，然后通过板载的通信线向DC-DC电路控制板发送请求USB接口使用状态报文，DC-DC电路控制板收到报文后，通过通信线向电池包反馈USB接口使用状态报文，此时代表通讯成功并验证通过；如果电池包并未收到DC-DC电路控制板回复的USB接口使用状态报文，则代表未验证通过；通讯或者验证失败后，电池包会持续向DC-DC电路控制板发送请求USB接口使用状态报文，直到检测到开关按钮长时间按下；验证通过后，BMS保护板会结合反馈的USB接口使用状态报文开启或者关闭其板载的MOS管以实现通过USB接口向电池包充放电。
需要说明的是，由于步骤S11与步骤S12分别是电池包在两种不同的应用场景下的执行步骤，在实际应用中，步骤S11与步骤S12没有先后顺序关系，此处的标号对本发明不构成限定。
本发明实施方式相对于现有技术而言，由于电池包包括接插件，接插件与所述BMS电路保护板相连，用于与移动电源插接、以与移动电源中的已有电池包并机运行进行充电或放电，即，移动电源中的每个电池包能够单独更换，从而在使用过程中能够仅更换移动电源中的部分电池包，在外出时仅需携带部分电池包，当用户电量需求比较大时，可以将电池包插入到移动电源中的进行并机使用，当电池包电量耗尽时，可更换电量更高的电池包，达到续航的目的，从而既满足了大电量的需求，又提高了携带的便利性；同时，由于每个电池包包括USB驱动模块，USB驱动模块与所述BMS电路保护板相连，用于与待供电设备相连以给待供电设备供电或与适配器相连以向所述电能存储单元充电，即，当用户电量需求少时，单个电池包能够单独作为充电宝使用，从而能够给手机等其它设备供电，方便了用户的使用。利用上述方案，不仅客观上增大了移动电源的容量，而且还提高了便利性。
上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (9)
1.一种电池包，其特征在于，可组装或拆卸于移动电源上，电池包包括：电能存储单元、与所述电能存储单元相连的BMS电路保护板，
电池包还包括：接插件，与所述BMS电路保护板相连，用于与移动电源插接、以与移动电源中的已有电池包并机运行进行充电或放电；当接插件与移动电源的接插件插接正常后，电池包唤醒，BMS电路保护板通过接插件开始给移动电源上的主控板供电，并与移动电源主控板进行通讯，在检验通过后，BMS电路保护板通过控制MOS开关实现电池包的充放电功能；
USB驱动模块，与所述BMS电路保护板相连，用于与待供电设备相连以给待供电设备供电或与适配器相连以向所述电能存储单元充电。
2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述USB驱动模块包括：DC-DC电路控制板和USB接口；
所述DC-DC电路控制板与所述BMS电路保护板相连的、并用于双向变换电能存储单元的电压值和所述USB接口的电压值；
所述USB接口用于与待供电设备或适配器相连。
3.根据权利要求2所述的电池包，其特征在于，还包括：
开关按钮，与所述BMS电路保护板相连，用于触发BMS电路保护板与所述DC-DC电路控制板通讯以进行验证；
所述BMS电路保护板用于在验证通过后，控制电能存储单元开始经由所述USB接口进行充电或放电。
4.根据权利要求3所述的电池包，其特征在于，还包括：
电量指示灯，与所述BMS电路保护板相连，用于指示所述电能存储单元的当前剩余电量和/或所述电能存储单元的充放电状态。
5.一种电池包的控制方法，应用于如权利要求1至4任一项所述的电池包，其特征在于，包括：
所述BMS电路保护板在检测到所述接插件与移动电源插接后，控制所述电能存储单元与移动电源中的已有电池包并机运行以进行充电或放电；
所述BMS电路保护板在检测到所述USB驱动模块与待供电设备或适配器相连后，控制所述电能存储单元给待供电设备进行供电或经由适配器进行充电。
6.根据权利要求5所述的电池包的控制方法，其特征在于，在检测到所述接插件与移动电源接插后，所述控制所述电能存储单元与移动电源中的已有电池包并机运行以进行充电或放电之前，还包括：
所述BMS电路保护板经由所述接插件给移动电源的主控板供电，并与移动电源的主控板进行通讯以进行验证，在检验通过后，再执行所述控制所述电能存储单元与移动电源中的已有电池包并机运行以进行充电或放电。
7.根据权利要求6所述的电池包的控制方法，其特征在于，所述BMS电路保护板经由所述接插件给移动电源的主控板供电，并与移动电源的主控板进行通讯以进行验证，具体包括：
电池包通过接插件上的通信线向移动电源发送请求并机报文，移动电源收到报文后，通过通信线向电池包发送确认并机报文，此时代表通讯成功并验证通过；
如果电池包并未收到移动电源回复的确认并机报文，则代表未验证通过；
通讯或者验证失败后，电池包会持续向移动电源发送请求并机报文，直到检测到电池包接插件从移动电源机箱中移出。
8.根据权利要求5所述的电池包的控制方法，其特征在于，在检测到所述USB驱动模块与待供电设备或适配器相连后，所述控制所述电能存储单元给待供电设备进行供电或经由适配器进行充电之前，还包括：
所述BMS电路保护板在获取到开关按钮产生的触发信息后，触发BMS电路保护板与DC-DC电路控制板通讯以进行验证，在验证通过后，再执行所述控制所述电能存储单元给待供电设备进行供电或经由适配器进行充电。
9.根据权利要求8所述的电池包的控制方法，其特征在于，所述BMS电路保护板在获取到开关按钮产生的触发信息后，触发BMS电路保护板与所述DC-DC电路控制板通讯以进行验证，具体包括：
电池包使能外围电路向DC-DC电路控制板供电，然后通过板载的通信线向DC-DC电路控制板发送请求USB接口使用状态报文，DC-DC电路控制板收到报文后，通过通信线向电池包反馈USB接口使用状态报文，此时代表通讯成功并验证通过；
如果电池包并未收到DC-DC电路控制板回复的USB接口使用状态报文，则代表未验证通过；
通讯或者验证失败后，电池包会持续向DC-DC电路控制板发送请求USB接口使用状态报文，直到检测到开关按钮长时间按下。
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