CN113328477A - 电池包管理系统、电池包、车辆及管理方法 - Google Patents

电池包管理系统、电池包、车辆及管理方法 Download PDF

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CN113328477A CN202010127975.6A CN202010127975A CN113328477A CN 113328477 A CN113328477 A CN 113328477A CN 202010127975 A CN202010127975 A CN 202010127975A CN 113328477 A CN113328477 A CN 113328477A
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Abstract

本申请涉及电池包管理系统、电池包、车辆及管理方法。一种多个电池包动态并机管理方法，应用于第一电池包，所述方法包括：所述BMS监测第一电池包和其它电池包的状态，所述第一电池包和其它电池包的状态包括断路状态和连接状态；所述BMS判断当所述第一电池包的电量和处于连接状态的其它电池包的电量差值处于预设阈值范围时，基于上述判断，控制所述第一电池包从所述断路状态切换至所述连接状态，所述第一电池包和所述其它电池包并联；其中，所述连接状态包括充电状态和放电状态，所述第一电池包在所述充电状态时被充电以及在所述放电状态时放电。

Description

电池包管理系统、电池包、车辆及管理方法
技术领域
本申请涉及电池技术领域，尤其涉及电池包管理系统、电池包、车辆及管理方法。
背景技术
目前，对于通过电池提供动力的车辆，为了提高车辆的行驶里程和电池的有效利用率，需要对车辆中的多个电池包进行有效的充放电管理。当车辆在行驶时，可以采用单个电池包进行工作，也可以采用多个电池包并联一起工作。经过长时间的充放电的使用后，初始状态相同的电池包会逐渐出现电量不一致的情况，这样无法满足多个电池包继续同时充放电。
举例来说，在通用的车辆设计中，充电端口和放电端口采用的是同一端口，即同口模式。在对电量差异较大的多个电池包进行并机充电时，会出现环流充电(即，电量高的电池包对电量低的电池包进行充电)的风险，环流充电除了降低充电的效率之外，还可能对电芯造成不可逆损伤。
举例来说，当车辆载有多个电池包，但采用单个电池包逐个使用的过程中，单个电池包供给负载的功率要求不变或者增大时，会造成单个电池包的输出负荷大，不仅限制了多个电池包的功率输出，还可能导致多个电池包的功率利用率较低。
此外，当采用多个电池包同时使用时，需要额外增设主机控制模块，导致成本增加。
发明内容
根据本申请的一些实施例，本申请提供一种多个电池包动态并机管理方法，应用于第一电池包，所述方法包括：监测第一电池包和其它电池包的状态，所述第一电池包和其它电池包的状态包括断路状态和连接状态；所述BMS(Battery Management System,电池管理系统)判断当所述第一电池包的电量和处于连接状态的其它电池包的电量差值处于预设阈值范围时，基于上述判断，控制所述第一电池包从所述断路状态切换至所述连接状态；其中，所述连接状态包括充电状态和放电状态，所述第一电池包在所述充电状态时被充电以及在所述放电状态时放电。
根据本申请的一些实施例，当所述BMS监测到放电信号以及监测到所述其它电池包处于所述断路状态且所述第一电池包的电量在所述多个电池包中为最高时，控制所述第一电池包从所述断开状态切换至所述放电状态。
根据本申请的一些实施例，当监测到充电信号以及监测到所述其它电池包处于所述断路状态且所述第一电池包的电量在所述多个电池包中为最低时，控制所述第一电池包从所述断开状态切换至所述充电状态。
根据本申请的一些实施例，所述第一电池包由所述放电状态切换至所述充电状态的步骤包括：由所述放电状态切换至所述断路状态，然后再由所述断路状态切换至所述充电状态。
根据本申请的一些实施例，所述第一电池包由所述充电状态切换至所述放电状态的步骤包括：由所述充电状态切换至所述断路状态，然后再由所述断路状态切换至所述放电状态。
根据本申请的一些实施例，当监测到所述第一电池包处于连接状态且出现故障时，控制所述第一电池包从所述连接状态切换为所述断路状态。
根据本申请的一些实施例，本申请提供一种包括多个电池包的管理系统，所述多个电池包包括第一电池包和其它电池包，其中所述第一电池包包括电芯和BMS，所述管理系统包括：通讯线，所述第一电池包和所述其它电池包连接到所述通讯线；所述BMS包括：充电控制模块、放电控制模块和预放控制模块；以及主控制模块，其经配置以：监测第一电池包并将第一电池包状态上报到通讯线，从通讯线上获取其它电池包的状态，所述第一电池包和其它电池包的状态包括断路状态和连接状态；以及所述BMS判断当所述第一电池包的电量和处于连接状态的其它电池包的电量差值处于预设阈值范围时，基于上述判断，所述BMS控制所述充电控制模块、所述放电控制模块和所述预放控制模块以使所述第一电池包并入所述其它电池包以从所述断路状态切换至所述连接状态；其中，所述连接状态包括充电状态和放电状态，所述第一电池包和所述其它电池包在所述充电状态时被充电以及在所述放电状态时放电。
根据本申请的一些实施例，所述充电控制模块和所述放电控制模块串联。
根据本申请的一些实施例，所述预放控制模块与串联的所述充电控制模块和所述放电控制模块并联。
根据本申请的一些实施例，所述第一电池包在所述充电控制模块和所述放电控制模块均闭合时从所述断路状态切换至所述连接状态。
根据本申请的一些实施例，所述控制模块进一步经配置以：在监测到充电信号以及监测到所述其它电池包处于所述断路状态且所述第一电池包的电量在所述多个电池包中为最低时，控制所述充电控制模块和所述放电控制模块闭合以使所述第一电池包从所述断开状态切换至所述充电状态。
根据本申请的一些实施例，所述控制模块进一步经配置以：当监测到放电信号以及监测到所述其它电池包处于所述断路状态且所述第一电池包的电量在所述多个电池包中为最高时，控制所述放电控制模块和所述充电控制模块闭合以使所述第一电池包从所述断开状态切换至所述放电状态。
根据本申请的一些实施例，所述控制模块进一步经配置以：在控制所述放电控制模块、所述充电控制模块和所述预放控制模块以使所述第一电池包在所述充电状态和所述放电状态之间切换时，控制所述放电控制模块、所述充电控制模块和所述预放控制模块均断开后再闭合。
根据本申请的一些实施例，所述控制模块进一步经配置以：在监控到负载电流变化超出预设值时，控制所述放电控制模块闭合。
根据本申请的一些实施例，其中所述放电控制模块、所述充电控制模块和所述预放控制模块为开关模块，所述开关模块中设置有续流二极管。
根据本申请的一些实施例，一种电池包，包括上述的电池包管理系统。
根据本申请的一些实施例，一种车辆，包括所述的电池包系统。
根据本申请的一些实施例，所述车辆还进一步包括多个电池仓，多个电池包设置于所述电池仓中。
根据本申请的一些实施例，一种多个电池包动态并机管理方法，应用于多个电池包，所述方法包括：监测第一电池包和其它电池包的状态，所述第一电池包和其它电池包的状态包括断路状态和连接状态；当所述多个电池包均处于断路状态，且所述第一电池包的电量和其它电池包的电量差值处于预设阈值范围时，控制所述第一电池包从所述断路状态切换至所述连接状态；及控制所述第一电池包独立于所述其它电池包在所述连接状态和所述断路状态之间进行切换；其中，所述连接状态包括充电状态和放电状态，所述第一电池包和所述其它电池包在所述充电状态时被充电以及在所述放电状态时放电。
附图说明
在下文中将简要地说明为了描述本申请实施例或现有技术所必要的附图以便于描述本申请的实施例。显而易见地，下文描述中的附图仅只是本申请中的部分实施例。对本领域技术人员而言，在不需要创造性劳动的前提下，依然可以根据这些附图中所例示的结构来获得其他实施例的附图。
图1为本申请的一些实施例的包含电池包系统的车辆的部分电气连接结构示意图。
图2为本申请的一些实施例的电池包与整车负载进行电气连接的结构示意图。
图3为本申请的一些实施例的BMS的主控制方法的流程图。
图4为本申请的一些实施例的BMS执行待机处理的方法的流程图。
图5为本申请的一些实施例的BMS执行待机操作的方法的流程图。
图6为本申请的一些实施例的BMS执行放电处理的方法的流程图。
图7为本申请的一些实施例的BMS执行进入放电启动状态的方法的流程图。
图8为本申请的一些实施例的BMS执行进入放电运行状态的方法的流程图。
图9为本申请的一些实施例的BMS执行进入放电结束状态的方法的流程图。
图10为本申请的一些实施例的BMS执行充电处理的方法的流程图。
图11为本申请的一些实施例的BMS执行进入充电启动状态的方法的流程图。
图12为本申请的一些实施例的BMS执行进入充电运行状态的方法的流程图。
图13为本申请的一些实施例的BMS执行进入充电结束状态的方法的流程图。
图14为本申请的一些实施例的BMS执行放电操作的方法的流程图。
图15为本申请的一些实施例的BMS执行放电启动的方法的流程图。
图16为本申请的一些实施例的BMS执行充电操作的方法的流程图。
具体实施方式
本申请的实施例将会被详细的描示在下文中。在本申请说明书全文中，将相同或相似的组件以及具有相同或相似的功能的组件通过类似附图标记来表示。在此所描述的有关附图的实施例为说明性质的、图解性质的且用于提供对本申请的基本理解。本申请的实施例不应该被解释为对本申请的限制。
图1为本申请的实施例的包含电池包系统的车辆的部分电气连接结构示意图。该电池包系统包括多个电池包，多个电池包为PACK 1、PACK 2、……、PACK N，其中N为大于1的自然数。每一电池包均包括一BMS和电芯。如图1中所述，PACK 1包括BMS 1，PACK 2包括BMS2，PACK N包括BMS N。在一些实施例中，车辆包括整车CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)通讯总线，该整车CAN通讯总线上具有多个用于连接BMS的节点，每一电池包的BMS作为一个BMS节点可以从整车CAN通讯总线上监测或获取其它电池包的状态。
需要说明的是，每一电池包中的BMS获取其它电池包的状态的方式并不限于上述整车CAN通讯总线，也可以通过其它有线或无线方式获取，比如，通过4G(The 4thGeneration Mobile Communication Technology，第四代移动通信技术)、5G(The 5thGeneration Mobile Communication Technology，第五代移动通信技术)、Wi-Fi通信的方式。
在本申请的一些实施例中，多个电池包通过动力总线P+和P-给整车负载供电或提供动力，其中P+为动力总线的正极，P-为动力总线的负极。其中，整车负载包括仪表、电机和整车控制器等。仪表盘、整车控制器ECU也可以通过相应CAN总线连接到整车CAN通讯总线上。在本申请的一些实施例中，车辆或电池包系统可以通过动力总线连接到外接的非车载充电机，通过非车载的充电机以及动力总线对电池包进行充电。在本申请的一些实施例中，车辆还包括多个电池仓，多个电池包分别设置于多个电池仓中。当电池包设置于电池仓中后，即可经配置与整车CAN通讯总线进行通讯以监测电池包的状态。
图2为本申请的一些实施例的电池包与整车负载进行电气连接的结构示意图。电池包包括电芯和BMS，电芯和BMS电连接，BMS包括充电控制模块、放电控制模块、预放控制模块和BMS控制模块(即主控制模块)。该BMS(例如，BMS 1)通过控制充电控制模块、放电控制模块和预放控制模块以使第一电池包(例如，PACK 1)中的电芯连接到动力总线或者从动力总线断开。其中，连接到动力总线包括通过动力总线对整车负载供电，或者被非车载充电机充电。
在本申请的一些实施例中，充电控制模块和放电控制模块串联。在本申请的一些实施例中，预放控制模块与串联的充电控制模块和放电控制模块并联。在本申请的一些实施例中，放电控制模块、充电控制模块和预放控制模块可以是MOS(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效晶体管)开关器件或继电器器件模块，开关模块中设置有续流二极管。其中，续流二极管在开关器件处于断路或断开状态下，仍可实现短时电流导通效果。在下文的描述中，预放开关由PDSG表示，放电开关由DSG表示，充电开关由CHG表示。本申请中的同口模式是指电池包在处于放电状态或充电状态时，放电控制模块和充电控制模块需同时闭合。
返回至图1，在本申请的一些实施例中，多个电池包PACK 1、PACK 2、……、PACK N中的任一者的BMS，即BMS 1、BMS 2、……、BMS N中的任一者。BMS(例如，BMS 1)经配置以：监测PACK 1和其它电池包(PACK 2至PACK N中的一个或多个)的状态。PACK 1和其它电池包的状态包括断路状态和连接状态。其中，电池包处于断路状态是指电池包中的电芯与动力总线断开，即与动力总线断开的电池包不能放电或被充电。电池包处于连接状态是指电池包中的电芯与动力总线连接，且可通过动力总线将电力输送至整车负载或被非车载充电机充电。其中，电池包的状态与车辆的系统状态相对应。在本申请的一些实施例中，车辆的系统状态包括待机状态、充电状态和放电状态。其中，在待机状态时，有保护信号，无PACK_ID信号、整车启动ACC、ON信号、通讯信号、充电器接入CHG_IN信号，或者电池包处于断路状态。在待机状态时，充电开关和放电开关均断开。在充电状态时，具有充电信号且允许充电。在放电状态时，有放电信号且允许放电。
在本申请的一些实施例中，车辆的系统状态还包括防盗锁车状态，其是指在车辆关机后，使用钥匙设置车辆锁定，如果检测到车辆振动或车轮转动,启动报警同时电机控制器锁住车轮，锁车期间仪表不与电池系统进行通信，电池包需根据报警器及锁车控制模块输出需要,在无通讯的情况下被唤醒，且及时打开主回路，提供锁车电流。
在本申请的一些实施例中，当处于放电状态时，BMS 1监测或监控PACK 1和其它电池包PACK 2至PACK N的状态为断路状态，且在电池包PACK 1中的电芯的电量为最高时将电池包PACK 1中的电芯连接至动力总线，以通过动力总线输出电力。在PACK 1放电过程中，BMS 2至BMS N持续监测各自的电池包的电量和PACK 1的电量，当BMS 2监测到PACK 2的电量处于与放电的PACK 1的当前电量相关的预设阈值范围时，控制PACK 2连接到动力总线以与PACK 1并联放电。其中，由于PACK 1、PACK 2和PACK N的电量可能相同或不同，因此，在为车辆提供电力或者车辆处于行车状态时，任一电池包中的BMS均监测各自的电量处于与正在放电的电池包的电量相关的预设阈值范围时，可并入正在放电的电池包中以共同通过动力总线提供电力。例如，PACK 1中的BMS 1判断PACK 1中的电芯的电量和处于正在放电的其它电池包PACK 2至PACK N的电量差值处于预设阈值范围时，控制PACK 1从断路状态切换至连接状态，PACK 1与其它电池包并联，即，控制PACK 1并入正在放电的电池包中以共同通过动力总线提供电力。其中，上述预设阈值范围由正在放电的电池包的电量确定。具有更低电量的其它电池包可以根据上述方法陆续并入正在放电的电池包中，以共同通过动力总线提供输出。
在本申请的一些实施例中，当处于放电状态时，具有最高电量的电池包也可以为PACK 2至PACK N中的任意一个或多个，并不限定以上所述。当具有最高电量的电池包为多个时，由于每个电池包的电量实际上并不可能完全相同，该多个电池包的电量处于一预设电量范围即表示该多个电池包的电量大体上相同，可以同时作为具有最高电量的电池包同时并入到动力总线以提供电力输出。比如，在电池包的实际电量为E1时，则电量在预设阈值范围E1-E2～E1+E3的电池包为具有与电量为E1的该电池包大体上相同的电量，其中，E1、E2和E3可以为整个电池包的电量的百分比，E2和E3可以相同也可以不相同，如，E1为95％，E2为0.8％，E3为0.8％或1％。而不在预设阈值范围E1-E2～E1+E3内的电池包则不具有相同的电量。
在本申请的一些实施例中，当PACK 1被放电至一预设电量范围EQ2时，暂停PACK1的放电，即使PACK 1切换至断路状态。然后，对与PACK 1放电前具有相同电量的PACK 2至PACK N中的一个或多个进行放电并放电至EQ1时，PACK 1可以自主选择并入PACK 2至PACKN中的一个或多个中以一起同时进行进一步的放电。
在本申请的一些实施例中，在本申请的一些实施例中，当处于充电状态时，BMS 1监测或监控第一电池包(例如，PACK 1)和其它电池包(例如，PACK 2至PACK N中的一个或多个)的状态为断路状态，且在电池包PACK 1中的电芯的电量为最低时将电池包PACK 1中的电芯连接至动力总线，以通过动力总线被充电。在PACK 1充电过程中，BMS 2至BMS N持续监测各自的电量和PACK 1的电量，当BMS 2监测到PACK 2的电量处于与充电的PACK 1的当前电量相关的预设阈值范围时，控制PACK 2连接到动力总线以与PACK 1并联充电。其中，由于PACK 1、PACK 2和PACK N的电量可能相同或不同，因此，在被充电时，任一电池包中的BMS均监测各自的电量处于与正在充电的电池包的电量相关的预设阈值范围时，可并入正在充电的电池包中同时通过动力总线被充电。例如，PACK 1中的BMS 1判断PACK 1中的电芯的电量和处于正在充电的其它电池包PACK 2至PACK N的电量差值处于预设阈值范围时，控制PACK1从断路状态切换至连接状态，PACK 1与其它电池包并联，即，控制PACK 1并入正在充电的电池包中以共同通过动力总线被充电。其中，上述预设阈值范围由正在充电的电池包的电量确定。具有更高电量的其它电池包可以根据上述方法陆续并入正在充电的电池包中，以共同通过动力总线被充电。
在本申请的一些实施例中，具有最低电量的电池包也可以为PACK 2至PACK N中的任意一个或多个，并不限定以上所述。当具有最低电量的电池包为多个时，由于每个电池包的电量实际上并不可能完全相同，该多个电池包的电量处于一预设电量范围即表示该多个电池包的电量大体上相同，可以同时作为具有最低电量的电池包并入到动力总线以被同时充电。
在本申请的一些实施例中，电池包从放电状态切换为充电状态时，先闭合预放开关，再闭合充电开关，最后闭合放电开关。在本申请的一些实施例中，电池包从充电状态切换放电状态时，先闭合预放开关，再闭合放电开关，最后闭合充电开关。需要说明的是，根据设置的开关数量和种类的不同，在充电状态和放电状态之间切换时的闭合顺序并不限于以上所述，可以根据具体情况进行选择。
需要说明的是，PACK 1至PACK N中的任一电池包均可以根据自身状态和其它电池包的状态独立于其它电池包在充电状态、放电状态和待机状态(即，断路状态)之间进行切换，从而实现对电池包的动态并入管理，无需额外架设主机控制模块，可以实时满足车辆负载大功率输出及扩容需求，通用性强，成本低。
在本申请的一些实施例中，当第一电池包中的BMS监测到第一电池包的故障时，控制该第一电池包从充电状态或放电状态切换为断路状态。此外，当其它电池包中的BMS监测到处于连接状态的电池包发生故障而切换为断路状态时，其它电池包会相应选择并入动力总线以继续提供输出。例如，其它电池包中的具有第二高的电量的电池包会主动选择并入动力总线以提供输出。
如图3-16所示为本申请的一些实施例的针对多个电池包的并机管理方法的流程图，针对每一电池包的BMS控制管理方法，图3-16进行了示例性说明。其中，BMS可以为BMS1，也可以为BMS 2，也可以为BMS N，即上述方法可以由BMS 1至BMS N中的任一者执行。
如图3所示为本申请的一些实施例的BMS的主控制方法的流程图。在图3中，任一电池包中的BMS(例如，PACK 1中的BMS 1)进行充放电保护判断。在执行充放电保护操作后，执行休眠唤醒处理。其中，执行休眠唤醒处理包括：BMS控制模块控制PDSG(即预放开关)闭合，并对相关参数初始化，以判断是否进入待机状态。若判定为进入待机状态(图中用“Y”表示“是”，用“N”表示“否”)，执行待机处理和待机操作；若判定为没有进入待机状态，则进一步判断是否进入放电状态。若进入放电状态，执行放电处理和放电操作；若没有进入放电状态，则判断是否进入充电状态。若判定为进入充电状态，则执行充电处理和充电操作。若判定为没有进入充电状态，则结束。
如图4所示为本申请的一些实施例的BMS(例如，BMS 1)执行待机处理的方法的流程图。在图4中，当进入待机状态后，BMS控制模块延时t1后，判断是否监测到充电信号。其中，t1可以为0.6s。若监测或接收到充电信号，则进一步判断是否监测或接收到允许充电信号或是否允许充电操作指令，若监测或接收到充电信号或允许充电操作指令，则进入充电状态。若没有监测和接收到允许充电信号或允许充电操作指令，则结束。若没有监测和接收到充电信号，则进一步判断是否监测或接收到允许放电信号或允许放电操作指令，若是，则进入放电状态，若否，则结束。
在本申请的一些实施例中，BMS(例如,BMS 1)在监测到充电信号以及监测到其它电池包处于断路状态且PACK 1的电量在多个电池包中为最高时，控制放电开关(或DSG)和充电开关(CHG)闭合以使所述PACK 1从断路状态切换至放电状态。在本申请的一些实施例中，当BMS 1监测到其它电池包中的一个或多个电池包处于放电状态且PACK 1的电量满足预设阈值范围时，控制充电开关(或CHG)和放电开关(DSG)闭合以使PACK 1从断路状态切换至放电状态。
如图5所示为本申请的一些实施例的BMS(例如，BMS 1)执行待机操作的方法的流程图。在图5中，在待机处理步骤执行结束后，BMS控制模块判断PACK 1是否从动力总线抽出或断开，若是，则断开所有开关，即放电开关、充电开关和预放开关，若否，则进一步判断是否满足休眠条件。若满足休眠条件，则仅闭合预放开关；若不满足休眠条件，则延时t2后，断开所有开关。
如图6所示为本申请的一些实施例的BMS执行放电处理的方法的流程图。在图6中，BMS(例如，BMS 1)判断是否监测或接收到允许放电信号或允许放电操作指令，若是，则判断是否为放电启动状态，若否则进入放电结束状态。若判定为放电启动状态，BMS执行放电启动函数后进入放电运行状态。若判定为不处于放电启动状态，则进一步判断是否为放电运行状态。若判定为处于放电运行状态，则执行放电运行函数，若判定不处于放电运行状态，则进一步判断是否处于放电结束状态。若判定为处于放电结束状态，则执行放电结束函数后进入待机状态；若判定为不处于放电结束状态，则放电处理步骤结束。其中，放电启动状态为DSG或放电开关从断开到闭合之间的过程所对应的状态。放电运行状态为DSG或放电MOS开关闭合或允许大电流放电状态。放电结束状态为DSG或放电开关从闭合到断开的过程所对应的状态。
如图7所示为本申请的一些实施例的BMS执行进入放电启动状态的方法的流程图。在图7中，BMS(例如，BMS 1)在进入放电启动状态后监测是否有并包通讯，若有，则进一步判断是否监测到有其它电池包的放电开关或DSG为闭合状态(即DSG＝ON)，若无，则执行放电启动操作。若监测到有其它电池包的放电开关为闭合状态或DSG＝ON，则发送并包指令后，执行放电并包操作；若监测到没有其它电池包的放电开关为闭合状态或DSG＝ON，则执行放电启动操作。
如图8所示为本申请的一些实施例的BMS执行进入放电运行状态的方法的流程图。在图8中，BMS(例如，BMS 1)在进入放电运行状态后判断是否接收到并包指令，若是，则执行放电并包操作；若否，则进一步判断充电开关或CHG是否断开。若充电开关或CHG断开(CHG＝OFF)，则进一步判断是否检测到放电电流，若是，则进行延时后闭合CHG；若CHG闭合或CHG＝ON，则进一步判断是否有充电保护，若否，则结束，若是则进一步判断是否有充电电流。若有充电电流，则断开CHG；若无充电电流，则结束放电运行状态。
需要说明的是，在放电运行状态时，该并包指令为监测到的其它电池包的并包指令。在CHG断开的情况下根据放电电流判断是否执行闭合CHG的操作时，可以根据PACK电压确定。在一些实施例中，当有放电电流时，PACK电压比电池电压低0.7V，但并不限定于此。
如图9所示为本申请的一些实施例的BMS执行进入放电结束状态的方法的流程图。如图9所示，BMS(例如，BMS 1)在处于放电结束状态时执行放电结束操作，并在执行放电结束操作后退出放电状态。
如图10为本申请的一些实施例的BMS执行充电处理的方法的流程图。在图10中，BMS(例如，BMS 1)判断是否监测或接收到允许充电信号或允许充电操作指令，若是，则判断是否为充电启动状态，若否则进入充电结束状态。若判定为充电启动状态，BMS(例如，BMS1)执行充电启动函数后进入充电运行状态。若判定为不处于充电启动状态，则进一步判断是否为充电运行状态。若判定为处于充电运行状态，则执行充电运行函数，若判定不处于充电运行状态，则进一步判断是否处于充电结束状态。若判定为处于充电结束状态，则执行充电结束函数后进入待机状态；若判定为不处于充电结束状态，则充电处理步骤结束。其中，充电启动状态为CHG或充电开关从断开到闭合之间的过程所对应的状态。充电运行状态为CHG或充电开关闭合或允许充电状态。充电结束状态为CHG或充电开关从闭合到断开的过程所对应的状态。
在本申请的一些实施例中，BMS(例如，BMS 1)在监测到充电信号以及监测到其它电池包处于断路状态且PACK 1的电量在多个电池包中为最低时，控制充电开关(或CHG)和放电开关(DSG)闭合以使PACK 1从断路状态切换至充电状态。在本申请的一些实施例中，当BMS 1监测到其它电池包中的一或多个电池包处于充电状态且PACK1的电量满足预设阈值范围时，控制充电开关(或CHG)和放电开关(DSG)闭合以使PACK 1从断路状态切换至充电状态。
如图11所示为本申请的一些实施例的BMS(例如，BMS 2)执行进入充电启动状态的方法的流程图。在图11中，BMS 1在进入充电启动状态后监测是否有并包通讯，若有，则进一步判断是否监测到有其它电池包的充电开关或CHG为闭合状态(即CHG＝ON)，若无，则执行充电启动操作。若监测到有其它电池包的充电开关为闭合状态或CHG＝ON，则发送并包指令后，执行充电并包操作；若监测到没有其它电池包的充电开关为闭合状态或CHG＝ON，则执行充电启动操作。
如图12所示为本申请的一些实施例的BMS(例如，BMS 1)执行进入充电运行状态的方法的流程图。在图12中，BMS在进入充电运行状态后判断是否接收到并包指令，若是，则执行充电并包操作；若否，则进一步判断放电开关或DSG是否断开(即DSG＝OFF)。若放电开关断开或DSG＝OFF，则进一步判断是否检测到充电电流，若检测到充电电流，则进行延时后闭合DSG，若没有检测到充电电流，则结束充电运行状态。若放电开关闭合或DSG＝ON，则结束充电电运行状态。
需要说明的是，在充电运行状态时，该并包指令为监测到的其它电池包的并包指令。在DSG断开的情况下根据充电电流判断是否执行闭合DSG的操作时，可以根据PACK电压确定。在一些实施例中，当有充电电流时，PACK电压比电池电压低0.7V，但并不限定于此。
如图13所示为本申请的一些实施例的BMS(例如，BMS 1)执行进入充电结束状态的方法的流程图。如图13所示，BMS在处于充电结束状态时执行充电结束操作，并在执行充电结束操作后退出充电状态。
如图14所示为本申请的一些实施例的BMS(例如，BMS 1)执行放电操作的方法的流程图。在图14中，BMS在执行完放电处理后判断放电是否结束；若是，则断开充电开关使CHG＝OFF后，断开放电开关和预放开关使DSG＝OFF和PDSG＝OFF，以结束放电操作；若否，则判断是否执行放电启动操作。若执行放电启动操作，则执行放电启动函数；若没有执行放电启动操作，则进一步判断是否执行放电并包。若执行放电并包操作，则断开充电开关使CHG＝OFF，并在延时t3后进一步判断其它电池包的充电开关是否断开；若断开，则使闭合放电模块和预放模块使DSG＝ON和PDSG＝ON，以结束放电并包操作；若不断开，则并包失败，结束放电并包操作。其中，t3为1s，但并不限定于此。若没有执行放电并包操作，则进一步判断是否闭合充电开关(即使CHG＝ON)。若是，则进一步判断内总压与外总压的差值是否小于Vd1，若小于Vd1，则闭合充电开关使CHG＝ON以结束操作，若不小于Vd1，则闭合CHG失败，结束操作。其中，Vd1为0.7V，但并不限定于此。若没有闭合CHG，则进一步判断是否断开CHG。若断开CHG，则CHG＝OFF，结束操作，否则，结束放电操作。
返回至图2所示，电池包中的电芯两端B+和B-之间的电压为PACK内总压，其中，B+表示电芯的正极，B-表示电芯的负极，其中，PACK内总压是未通过BMS的电压。整车负载前侧两端P+和P-之间的电压为PACK外总压，其中，P+为动力总线正极，P-为动力总线负极。
如图15所示为本申请的一些实施例的BMS(例如BMS 1)执行放电启动的方法的流程图。在图15中，BMS在执行放电启动后，判断启动时间是否超过阈值；若超过阈值，则判定放电启动失败，从而结束操作；若没有超过阈值，则进一步判断是否执行步骤1(即STEP 1)。若判定执行STEP1，则闭合预放开关或PDSG后，进一步判断是否大于预设时间t4，若大于t4，则进入步骤2(即STEP 2)，若不大于t4，则进一步判断是否大于预设时间t5。其中，t4为1.5s，t5为1s，但并不限定于此。若大于t5，则进一步判断外总压是否过低，若外总压过低，则放电启动失败，结束操作；若不大于t5，则判断外总压是否大于总压与Vd2的差，若大于上述差，则闭合放电开关或DSG后结束操作，若不大于上述差，则结束操作。其中，Vd2为1.2V，但并不限定于此。若判定不执行STEP1，则进一步判定是否执行STEP2。若判定执行STEP2，则断开预放开关或使PDSG＝OFF，并进一步判断外总压下降幅度是否超过Vd3，若是，则进入STEP3，若否，则结束操作。其中，Vd3为4V，但并不限定于此。若判定不执行STEP2，则判定是否执行STEP 3。若执行STEP 3，则闭合预放开关使PDSG＝ON后进一步判断外总压是否大于预设阈值；若是，则闭合放电开关使DSG＝ON后结束操作；若否，则结束操作。
具体地，在STEP 1中，闭合PDSG后，有两种情况：第一，外总压低，说明整车负载超过限定值，放电启动失败；第二，外总压接近内总压，闭合DSG，放电启动成功；第三，超过一定时间，则进入STEP 2。在STEP 2中，断开PDSG后，外总压下降超过一定值，判断外部没有通讯异常的电池包的存在。在STEP 3中，STEP 2判断外部没有通讯异常的电池包的基础上，若预放电压高于一阈值，闭合DSG，放电启动成功。
如图16所示为本申请的一些实施例的BMS执行充电操作的方法的流程图。在图16中，BMS在执行完充电处理后判断充电是否结束；若是，则闭合充电开关使CHG＝ON后，闭合放电开关和预放开关使DSG＝ON和PDSG＝ON，以结束充电操作；若否，则判断是否执行充电启动操作。若执行充电启动操作，则进一步判断外总压是否小于内总压；若是，则PDSG＝ON，且在延时t6后，使CHG＝ON；若否，则充电启动失败。其中，t6为1s，但并不限定于此。若没有执行充电启动操作，则进一步判断是否闭合DSG；若是，则进一步判断外总压是否等于内总压与VD4之和，若是，则DSG＝ON和PDSG＝ON，若否，则闭合DSG失败；若否，则进一步判断是否执行充电并包；若是，则DSG＝OFF后延时t7且进一步判断其它电池包的DSG是否断开，若是，则CHG＝ON后结束操作，若否则充电并包失败；若否，则结束操作。其中，t7为1s，但并不限定于此。
基于图3-16所示的针对电池包系统中的单个电池包(比如，BMS 1)的控制方法的实施方式，PACK 1至PACK N中的任一电池包均可以根据自身状态和其它电池包的状态独立于其它电池包在充电状态、放电状态和待机状态(即，断路状态)之间进行切换，从而实现对电池包的动态并入管理，无需额外架设主机控制模块，可以实时满足车辆负载大功率输出及扩容需求，通用性强，成本低。
本申请的一些实施例还提供了一种BMS，应用于上述的电池包，以执行上述的并机管理方法。具有和BMS 1、BMS 2、……、BMS N中任一者的相同的功能。
本申请的一些实施例还提供了一种电池包，包括上述的BMS和电芯，具有和PACK1、PACK 2、……、PACK N中任一者相同的功能。
整个说明书中对“一些实施例”、“部分实施例”、“一个实施例”、“另一举例”、“举例”、“具体举例”或“部分举例”的引用，其所代表的意思是在本申请中的至少一个实施例或举例包含了该实施例或举例中所描述的特定特征、结构或特性。因此，在整个说明书中的各处所出现的描述，例如：“在一些实施例中”、“在实施例中”、“在一个实施例中”、“在另一个举例中”，“在一个举例中”、“在特定举例中”或“举例“，其不必然是引用本申请中的相同的实施例或示例。
尽管已经演示和描述了说明性实施例，本领域技术人员应该理解上述实施例不能被解释为对本申请的限制，并且可以在不脱离本申请的精神、原理及范围的情况下对实施例进行改变，替代和修改。

Claims (19)

1.一种多个电池包动态并机管理方法，其特征在于，应用于第一电池包，所述第一电池包包括电芯和BMS，所述方法包括：
所述BMS监测第一电池包和其它电池包的状态，所述第一电池包和其它电池包的状态包括断路状态和连接状态；
所述BMS判断当所述第一电池包的电量和处于连接状态的其它电池包的电量差值处于预设阈值范围时；
基于上述判断，控制所述第一电池包从所述断路状态切换至所述连接状态，所述第一电池包和所述其它电池包并联；
其中，所述连接状态包括充电状态和放电状态，所述第一电池包在所述充电状态时被充电以及在所述放电状态时放电。
2.根据权利要求1所述的方法，当所述BMS监测到放电信号以及监测到所述其它电池包处于所述断路状态且所述第一电池包的电量在所述多个电池包中为最高时，控制所述第一电池包从所述断路状态切换至所述放电状态。
3.根据权利要求1所述的方法，当监测到充电信号以及监测到所述其它电池包处于所述断路状态且所述第一电池包的电量在所述多个电池包中为最低时，控制所述第一电池包从所述断路状态切换至所述充电状态。
4.根据权利要求1所述的方法，所述第一电池包由所述放电状态切换至所述充电状态的步骤包括：由所述放电状态切换至所述断路状态，然后再由所述断路状态切换至所述充电状态。
5.根据权利要求1所述的方法，所述第一电池包由所述充电状态切换至所述放电状态的步骤包括：由所述充电状态切换至所述断路状态，然后再由所述断路状态切换至所述放电状态。
6.根据权利要求1所述的方法，当监测到所述第一电池包处于连接状态且出现故障时，控制所述第一电池包从所述连接状态切换为所述断路状态。
7.一种包括多个电池包的管理系统，所述多个电池包包括第一电池包和其它电池包，其中所述第一电池包包括电芯和BMS，其特征在于，所述管理系统包括：
通讯线，所述第一电池包和所述其它电池包连接到所述通讯线；
所述BMS包括充电控制模块、放电控制模块和预放控制模块；以及
主控制模块，其经配置以：
监测第一电池包并将第一电池包状态上报到通讯线，从通讯线上获取其它电池包的状态，所述第一电池包和其它电池包的状态包括断路状态和连接状态；以及
所述BMS判断当所述第一电池包的电量和处于连接状态的其它电池包的电量差值处于预设阈值范围时，基于上述判断，所述BMS控制所述充电控制模块、所述放电控制模块和所述预放控制模块以使所述第一电池包并入所述其它电池包以从所述断路状态切换至所述连接状态；
其中，所述连接状态包括充电状态和放电状态，所述第一电池包和所述其它电池包在所述充电状态时被充电以及在所述放电状态时放电。
8.根据权利要求7所述的电池包管理系统，其中，所述充电控制模块和所述放电控制模块串联。
9.根据权利要求7所述的电池包管理系统，其中，所述预放控制模块与串联的所述充电控制模块和所述放电控制模块并联。
10.根据权利要求8所述的电池包管理系统，其中，所述第一电池包在所述充电控制模块和所述放电控制模块均闭合时从所述断路状态切换至所述连接状态。
11.根据权利要求10所述的电池包管理系统，其中，所述主控制模块进一步经配置以：在监测到充电信号以及监测到所述其它电池包处于所述断路状态且所述第一电池包的电量在所述多个电池包中为最低时，控制所述充电控制模块和所述放电控制模块闭合以使所述第一电池包从所述断路状态切换至所述充电状态。
12.根据权利要求10所述的电池包管理系统，其中，所述主控制模块进一步经配置以：当监测到放电信号以及监测到所述其它电池包处于所述断路状态且所述第一电池包的电量在所述多个电池包中为最高时，控制所述放电控制模块和所述充电控制模块闭合以使所述第一电池包从所述断路状态切换至所述放电状态。
13.根据权利要求10所述的电池包管理系统，其中，所述主控制模块进一步经配置以：在控制所述放电控制模块、所述充电控制模块和所述预放控制模块以使所述第一电池包在所述充电状态和所述放电状态之间切换时，控制所述放电控制模块、所述充电控制模块和所述预放控制模块均断开后再闭合。
14.根据权利要求7所述的电池包管理系统，所述主控制模块进一步经配置以：在监控到负载电流变化超出预设值时，控制所述放电控制模块闭合。
15.根据权利要求7所述的电池包管理系统，其中所述放电控制开关、所述充电控制模块和所述预放控制模块包括开关和续流二极管。
16.一种电池包，其特征在于，包括如权利要求7-15中任一项所述的电池包管理系统。
17.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求16中所述的电池包。
18.如权利要求17所述的车辆，其中，所述车辆还进一步包括多个电池仓，多个电池包设置于所述电池仓中。
19.一种多个电池包动态并机管理方法，其特征在于，应用于多个电池包，所述方法包括：
监测第一电池包和其它电池包的状态，所述第一电池包和其它电池包的状态包括断路状态和连接状态；
当所述多个电池包均处于断路状态，且所述第一电池包的电量和其它电池包的电量差值处于预设阈值范围时，控制所述第一电池包从所述断路状态切换至所述连接状态；及
控制所述第一电池包独立于所述其它电池包在所述连接状态和所述断路状态之间进行切换；
其中，所述连接状态包括充电状态和放电状态，所述第一电池包和所述其它电池包在所述充电状态时被充电以及在所述放电状态时放电。
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