CN113764811A - 电池包、用电设备及电池包控制方法 - Google Patents

电池包、用电设备及电池包控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种电池包，包括电芯模组、开关模块和控制模块。所述电芯模组包括多个串联的电芯。所述开关模块包括多个开关，所述多个开关配置为通过并联形式设于所述电芯模组与外部设备之间。所述控制模块配置为控制所述开关的导通或断开，所述电芯模组根据所述开关的导通或断开，以不同数量的电芯作为所述电池包的电源模块。本申请还提供一种用电设备及电池包控制方法。本申请可以降低人工维护成本。

Description

电池包、用电设备及电池包控制方法
技术领域
本申请涉及电池技术领域，具体涉及一种电池包、用电设备及电池包控制方法。
背景技术
对于诸如不同车型的两轮车等外部设备使用的都是定制化的完全适配的标准化电池，同一标准化电池只能适配一种车型，而不能适用于其他车型。为了实现电池的再利用，通常会将电池的电压平台进行转换后应用到其他车型上。相关技术中，在进行电池的电压平台转换时，需要手动拆包对电池进行切换，人工维护成本较高。
发明内容
为改善上述现有技术的问题，本申请提供一种可以降低人工维护成本的电池包、用电设备及电池包控制方法。
本申请的一个方面提供一种电池包，包括电芯模组、开关模块和控制模块。所述电芯模组包括多个串联的电芯。所述开关模块包括多个开关，所述多个开关配置为通过并联形式设于所述电芯模组与外部设备之间。所述控制模块配置为控制所述开关的导通或断开，所述电芯模组根据所述开关的导通或断开，以不同数量的电芯作为所述电池包的电源模块。
上述实施例中，通过所述控制模块控制所述开关的导通或断开，从而以不同数量的电芯作为所述电池包的电源模块，以适配不同类型的外部设备。
本申请的一些实施例中，还包括至少两个电芯采样模块，所述电芯模组包括至少两个电芯子模组，所述电芯采样模块与所述电芯子模组一一对应，并采集所述电芯子模组的状态参数，所述控制模块获取所述电芯子模组的状态参数，使所述电芯子模组之间的电压达到均衡。
上述实施例中，通过所述电芯采集模块采集所述电芯子模组的状态参数，从而使得所述控制模块根据所述电芯子模组的状态参数，对所述电芯子模组的电压进行调整，以实现所述电芯子模组之间的电压均衡。
本申请的一些实施例中，所述开关模块包括至少两个开关，所述至少两个开关的一端均与所述电芯连接，所述至少两个开关的另一端均与所述外部设备连接。其中，所述控制模块配置为控制所述开关的导通或断开包括：所述控制模块根据目标电压控制其中一个或多个所述开关导通时，其余所述开关断开，所述目标电压配置为适配于所述外部设备。
上述实施例中，所述控制模块根据目标电压控制其中一个或多个开关导通时，其余所述开关断开，这样可以控制作为所述电池包的电源模块的电芯的数量，以适配所述外部设备。
本申请的一些实施例中，所述至少两个开关包括一个第一开关和至少一个第二开关。其中，所述第一开关与所述电芯模组中的末端电芯连接，当所述第一开关导通时，所述电芯模组中的所有电芯作为所述电源模块。所述至少一个第二开关分别与所述电芯模组中相邻电芯之间的节点连接，当其中一个所述第二开关导通时，与所述第二开关和所述外部设备连接的电芯作为所述电源模块。
上述实施例中，通过控制所述第一开关或其中一个所述第二开关导通，其余开关断开，可以调整作为所述电池包的电源模块的电芯的数量，以适配不同类型的外部设备。
本申请的一些实施例中，所述电池包还包括电压转换模块，所述电压转换模块配置为通过串联形式设于所述电芯子模组之间。其中，所述控制模块获取所述电芯子模组的状态参数，使各个所述电芯子模组之间的电压达到均衡包括：所述电芯子模组之间的单电芯的平均电压超过第一电压阈值时，所述控制模块通过所述电压转换模块，以均衡所述电芯子模组之间的电压。
上述实施例中，通过设置所述电压转换模块，当电芯子模组之间的单电芯的平均电压超过第一电压阈值时，所述控制模块控制所述电压转换模块进行电压转换后，以均衡所述电芯子模组之间的电压，提高电池包的使用寿命。
本申请的一些实施例中，所述电压转换模块包括DC/DC转换器，所述至少两个电芯子模组包括第一电芯子模组和第二电芯子模组，所述DC/DC转换器的一端与所述第一电芯子模组连接，所述DC/DC转换器的另一端与所述第二电芯子模组连接。
上述实施例中，当所述第一电芯子模组和所述第二电芯子模组之间的单电芯的平均电压超过第一电压阈值时，所述控制模块控制所述DC/DC转换器进行电压转换，以均衡所述第一电芯子模组和所述第二电芯子模组之间的电压，提高电池包的使用寿命。
本申请的一些实施例中，所述电池包还包括保护模块，所述保护模块设于所述开关模块与所述电芯模组之间，并配置为切断主电路回路以保护所述电芯模组和/或所述外部设备。其中，所述主电路回路包括从电芯模组输出电流到所述外部设备的回路，或所述外部设备输出电流到所述电芯模组的回路。
上述实施例中，通过设置所述保护模块，当主电路回路出现过流时，所述保护模块可以起到过流保护的作用，防止电池包损坏。
本申请的一个方面提供一种用电设备，所述用电设备包括：负载，以及本申请提供的所述的电池包，所述电池包与所述负载电连接，所述电池包用于为所述负载供电。
本申请的一个方面提供一种电池包控制方法，所述控制方法用于控制本申请提供的所述的电池包，所述控制方法包括：在所述控制模块控制所述开关导通时，所述电芯模组根据所述开关的导通，以不同数量的电芯作为所述电池包的电源模块。
本申请的一些实施例中，所述控制模块根据目标电压控制其中一个或多个所述开关导通时，其余所述开关断开。
本申请的一些实施例中，所述电芯采样模块采集所述电芯子模组的状态参数，所述控制模块获取所述电芯的状态参数，使所述电芯子模组之间的电压达到均衡。
本申请的一些实施例中，所述控制模块获取所述电芯子模组的状态参数，使所述电芯子模组之间的电压达到均衡，包括：所述电芯子模组之间的单电芯的平均电压超过第一电压阈值时，所述控制模块通过所述电压转换模块，以均衡所述电芯子模组之间的电压。
本申请的一些实施例中，在从所述电芯模组输出到所述外部设备的回路电流或所述外部设备输出到所述电芯模组的回路电流超过电流阈值时，所述保护模块切断主电路回路以保护所述电芯模组和/或所述外部设备。
本申请的电池包中，通过设置电芯模组、开关模块和控制模块，控制模块配置为控制开关的导通或断开，电芯模组根据开关的导通或断开，以不同数量的电芯作为电池包的电源模块。通过控制模块控制开关的导通，从而控制作为电池包的电源模块的电芯的数量，以适配于外部设备，无需手动拆包切换，即可实现在电池包内部的电压转换，从而可以降低人工维护成本。本申请的用电设备采用上述电池包，因此无需对用电设备中的电池包手动拆包切换，即可实现在电池包内部的电压转换，从而可以降低人工维护成本。本申请的电池包控制方法控制上述电池包，从而可以降低人工维护成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例。
图1是本申请实施例提供的电池包的一种结构示意图；
图2是本申请实施例提供的电芯模组的结构示意图；
图3是本申请实施例提供的电池包的另一种结构示意图；
图4是本申请实施例提供的电池包的一种电路结构示意图；
图5是本申请实施例提供的电池包的另一种电路结构示意图；
图6是本申请实施例提供的用电设备的结构示意图；
图7是本申请实施例提供的电池包控制方法的一种流程示意图；
图8是本申请实施例提供的电池包控制方法的另一种流程示意图。
具体实施方式
对于诸如不同车型的两轮车等外部设备，一般使用的都是定制化的完全适配的标准化电池，同一标准化电池只能适配一种车型，而不能适用于其他车型。比如，高电压平台的电池不能适用于低电压平台的车型上，会存在一定的浪费。相关技术中，在一种实现中，通过对整车进行改装，以实现电池电压的转换，使其可以应用到另一种电压平台的车型上，会存在成本较高、整改复杂度较高的问题。相关技术中，在另一种实现中，在进行电池的电压平台转换时，需要手动拆包对电池进行切换，且对电池包外壳封装有潜在的损伤，二次密封性要求较高，从而人工维护成本较高。
为了改善上述存在的技术问题，本申请实施例提供一种电池包，通过控制模块控制开关的导通，从而控制作为电池包的电源模块的电芯的数量，实现电芯模组提供的电压与外部设备适配，无需手动拆包切换，从而可以降低人工维护成本。
下面结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而非全部实施例。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。
请参阅图1和图2，图1是本申请实施例提供的电池包的一种结构示意图，图2是本申请实施例提供的电芯模组的电路结构示意图。该电池包包括电芯模组101、开关模块102和控制模块103。其中，电芯模组101可以包括多个串联的电芯111，例如：始端的电芯111(即始端电芯)的正极可以与第二个电芯111的负极连接，末端的电芯111(即末端电芯)的负极可以与其上一个电芯111的正极连接，对于中间的其他电芯111而言，上一个电芯111的正极可以与下一个电芯111的负极连接。在本实施例中，电芯的正常工作电压范围为2.8～4.2V。多个电芯111经过串联后构成电芯模组101，电芯模组101可以提供更高的电压。
开关模块102的一端与电芯模组101连接，开关模块102的另一端与外部设备连接。开关模块102可以包括多个开关，该多个开关配置为通过并联形式设于电芯模组101与外部设备之间，这样可以方便控制模块103对每个开关进行独立控制。P+可以是电池包对外动力输入输出端口的正极，P-可以是电池包对外动力输入输出端口的负极。P+可以与外部设备的一端连接，P-可以与外部设备的另一端连接。
可以理解的是，外部设备可以是充电设备，也可以是负载。当电池包放电时，开关模块102连接的外部设备是负载，电池包在放电时，为负载供电。当电池包充电时，开关模块102连接的外部设备是充电设备，该充电设备可以为电池包充电。
控制模块103可以与开关模块102连接，控制模块103可以配置为控制开关的导通或断开。具体的，控制模块103根据上位机发送的目标电压(即外部设备需要的供电电压)向开关模块102发送控制指令，以控制对应开关的导通或断开，以使电芯模组102输出该目标电压。本实施例中，控制模块103可为电池管理系统的主控制器。
当控制模块103控制开关导通时，电芯模组101根据对应开关的导通或断开，以不同数量的电芯作为电池包的电源模块。例如，当开关模块102中的对应开关导通时，电芯模组101中与导通的开关，以及外部设备形成导电通路的电芯作为电池包的电源模块。
当外部设备是负载时，采用电芯模组101中作为电池包的电源模块的电芯为负载供电。当外部设备是充电设备时，外部设备为电芯模组101中作为电池包的电源模块的电芯充电。本申请实施例通过控制开关模块102中的开关导通或断开，可以调整作为电池包的电源模块的电芯数量，从而可以调整电芯模组101输出的目标电压的大小，以适配不同型号的外部设备。
可以理解的是，本申请实施例中，通过设置电芯模组101、开关模块102和控制模块103，控制模块103配置为控制开关的导通或断开，电芯模组101根据开关的导通或断开，以不同数量的电芯作为电池包的电源模块。通过控制模块103控制开关的导通，从而控制作为电池包的电源模块的电芯的数量，以适配于外部设备，无需手动拆包切换，即可实现在电池包内部的电压转换，从而可以降低人工维护成本。另外，通过在电池包内部进行电压转换，不仅可以满足外部设备对供电电压的要求，由于不用对外部设备进行改装，因此可以降低成本以及外部设备改装的复杂度。
请参阅图3，图3是本申请实施例提供的电池包的另一种结构示意图。图3中的电池包与图1中的电池包结构相比，该电池包还可以包括电芯采样模块104，电芯采样模块104与电芯模组101连接。
请参阅图4，图4是本申请实施例提供的电池包的一种电路结构示意图。该电池包可以包括至少两个电芯采样模块104，电芯模组101可以包括至少两个电芯子模组112，电芯采样模块104与电芯子模组112一一对应，电芯采样模块104配置为采集对应电芯子模组112的状态参数，控制模块103可以获取电芯子模组112的状态参数，使电芯子模组112之间的电压达到均衡。
例如，电芯采样模块104可以采集对应电芯子模组112的状态参数，该状态参数可以是电芯子模组112中各电芯111的温度，可以是电芯子模组112中各电芯111的电压，还可以是电芯子模组112中各电芯的温度和电压等参数。其中，控制模块103可获取电芯采样模块104采集到的对应电芯子模组112的状态参数，根据电芯子模组112的状态参数，可以控制使电芯子模组112之间的电压达到均衡。
控制模块103根据电芯子模组112的状态参数对电芯模组101的充电或放电进行安全管控。若采集的电芯子模组112之间的电压不均衡，则控制平均电压高的电芯子模组112给平均电压低的电芯子模组112补电(即充电)，实现电芯子模组112之间的电压均衡，提高电池包的使用寿命。
开关模块102可以包括至少两个开关，该至少两个开关的一端均与电芯111连接，例如，该至少两个开关的一端均可与电芯111的正极连接。该至少两个开关的另一端均与外部设备连接。具体的，该至少两个开关的的另一端与电池包的正极P+连接，该电池包的正极P+也是外部设备的一端。
在一种实施例中，控制模块103被配置为控制开关的导通或断开可以包括：控制模块103根据目标电压控制其中一个或多个开关导通时，其余开关断开，目标电压可为适配于外部设备。具体的，通过上位机配置电压平台配置参数，该电压平台配置参数包括目标电压，目标电压指的是为外部设备供电的电压，如48V，36V等。通过上位机向控制模块103下发目标电压，控制模块103根据该目标电压控制开关模块102中对应的开关导通，其余开关断开。
在一种实施例中，上位机通过有线或无线方式与控制模块103连接，以实现通讯的灵活性，满足不同用户的需求。其中，有线方式包括但不限于CAN总线、RS485接口、LIN总线等通讯方式。通过上位机配置目标电压，且通过控制模块103控制开关的导通或断开，自动实现电压的切换，降低人工维护成本，同时还可以避免电池包反复拆装引起的损坏和密封性问题。
请参阅图4，上述至少两个开关包括一个第一开关201和至少一个第二开关202，其中，第一开关201与电芯模组101中的末端电芯111连接，当第一开关201导通时，电芯模组101中的所有电芯111作为电源模块。第一开关201作为主开关，在需要对电池包进行充电或放电时，需要控制第一开关201导通。当第一开关201导通时，电芯模组101中的所有电芯都与第一开关201和外部设备导通连接，此时电芯模组101输出的目标电压是电芯模组101的总电压。
至少一个第二开关202分别与电芯模组101中相邻电芯111之间的节点a1连接，当其中一个第二开关202导通时，与该第二开关202和外部设备连接的电芯111作为电源模块。图4中以一个第二开关202作为示例进行说明。
比如，电芯模组101具有19个电芯111，节点a1为第16个电芯111与第17个电芯111之间的节点。假如19个电芯111可提供的电压是60V，16个电芯111可提供的电压是48V。当控制模块103接收的目标电压是48V时，则控制模块103控制第二开关202导通，第一开关201断开，此时将电芯模组101中的始端电芯111至第16个电芯作为电源模块，该16个电芯111输出的电压是48V。如图4示例，始端电芯111为图4中位于最下方的电芯111，图4中位于最上方的电芯111为末端电芯111。通过控制第二开关202导通，第一开关201断开，实现从60V转换到48V电压输出，输出的48V电压与外部设备适配。
需要说明的是，对于不同的电芯体系，输出同一电压时所使用的电芯的数量是不同的。例如，在其他实施例中，可使用15个电芯输出60V电压。
请参阅图5，图5是本申请实施例提供的电池包的另一种电路结构示意图。图5中，以两个第二开关202作为示例进行说明。比如，电芯模组101具有19个电芯111，节点a1为第16个电芯111与第17个电芯111之间的节点，节点a2为第12个电芯111与第13个电芯111之间的节点。
假如19个电芯111提供的电压是60V，12个电芯111提供的电压是36V。当控制模块103接收的目标电压是36V时，则控制模块103控制位于下方的第二开关202导通，第一开关201与位于上方的第二开关202断开，此时将电芯模组101中的始端电芯111至第12个电芯作为电源模块，该12个电芯111输出的电压是36V。通过控制下方的第二开关202导通，第一开关201和上方的第二开关202断开，实现从60V转换到36V电压输出，输出的36V电压与外部设备适配。
可以理解的是，如果上位机下发的目标电压是60V，则第二开关202不导通。如果上位机下发的目标电压是48V，则位于上方的第二开关202导通，其余开关断开。如果上位机下发的目标电压是36V，则位于下方的第二开关202导通，其余开关断开。
通过控制不同位置的第二开关202导通，可以改变电芯模组101输出的电压。例如，当需要48V电压进行供电时，此时需要16个电芯为外部设备供电，与第二开关202和外部设备导通连接的目标电芯的数量为16个，使用该16个电芯输出的电压为外部设备供电。此时第17至第19个电芯不参与充电或放电，相当于短接屏蔽掉。
需要说明的是，如要实现两个电压的切换，则需要一个第一开关201以及一个第二开关202。若要实现多个电压的切换，则需要一个第一开关201以及多个第二开关202。例如，若要实现N个电压的切换，则需要一个第一开关201以及N-1个第二开关202，N为大于或等于2的整数。
请一并参阅图4和图5，电芯采样模块104可以是电芯采样芯片，电芯采样芯片与电芯模组101中电芯111连接。其中，电芯采样芯片被配置为采集与其连接的电芯111的状态参数，以使控制模块103根据电芯的状态参数对电芯模组101的充电或放电进行安全控制。图4和图5中是以两个电芯采样芯片作为示例进行说明的，该两个采样芯片分别与需要采集的一个或多个电芯111连接，比如图4中位于上方的电芯采样芯片采集3个电芯111的状态参数，位于下方的电芯采样芯片采集16个电芯111的状态参数。再如图5中位于上方的电芯采样芯片采集7个电芯111的状态参数，位于下方的电芯采样芯片采集12个电芯111的状态参数。
需要说明的是，电芯采样芯片的数量可以是一个或多个。比如，电芯模组101中具有19个电芯，电芯采样芯片最大可以采集20个电芯的状态参数，则可以使用一个电芯采样芯片采集19个电芯的状态参数。再如，电芯模组101中具有19个电芯，电芯采样芯片最大可以采集10个电芯的状态参数，则可以使用两个电芯采样芯片采集19个电芯的状态参数，具体的，其中一个电芯采样芯片采集其中10个电芯的状态参数，另一个电芯采样芯片采集剩余的9个电芯的状态参数。
在实际应用中，具体使用几个电芯采样芯片对电芯模组101中的电芯111的状态参数进行采集，需要根据电芯采样芯片的规格以及不同的电芯体系来确定。对于不同规格的电芯采样芯片，有些电芯采样芯片最大可以采集13个电芯的状态参数，有些电芯采样芯片最大可以采集16个电芯的状态参数，有些电芯采样芯片最大可以采集20个电芯的状态参数，有些电芯采样芯片最大可以采集30个电芯的状态参数。
单片电芯采样芯片支持多少串电芯的采样，由实际项目设计与成本最优考虑。位于下方的子电芯模组112使用的电芯采样芯片的数量不限定一片，可根据实际需求动态调整。由于电芯采样芯片的数量是灵活设置的，这样可以满足不同用户的需求。
在一种实施例中，该电池包还可以包括电流检测模块105，电流检测模块105的一端与电芯模组101连接，电流检测模块105的另一端与外部设备连接。具体的，电流检测模块105可以包括分流器，分流器的一端与电芯模组101中始端的电芯111的负极连接，分流器的另一端与电池包的负极P-(即外部设备的另一端)连接。
电流检测模块105被配置为采集主电路回路的电流，并将采集的主电路回路的电流发送给控制模块103。其中，主电路回路可以包括从电芯模组101输出电流到外部设备的回路，或外部设备输出电流到电芯模组101的回路。
需要说明的是，电芯模组101是否需要进行充放电，需要根据外部设备下发给控制模块103的命令，或者外部设备接入的信号差异，来判定电芯模组101是否进行充电或者放电。例如，当外部设备是充电设备时，第一开关201导通，充电设备给电芯模组101充电。当外部设备是负载时，第一开关201导通，电芯模组101给负载供电，相当于电芯模组101放电。
在一种实施例中，该电池包还可以包括电压转换模块106，该电压转换模块106配置为通过串联形式设于电芯子模组112之间，该电压转换模块106可以包括DC/DC转换器，可以将一种直流电压转换为另一种直流电压，例如，将一种直流电压经降压后输出另一种直流电压。电压转换模块106的一端分别与电芯模组101中的始端电芯111的负极以及相邻电芯111之间的节点a1或a2连接。上述至少两个电芯子模组112可以包括第一电芯子模组和第二电芯子模组，DC/DC转换器的一端与第一电芯子模组连接，DC/DC转换器的另一端与第二电芯子模组连接。例如，图4中，可以将位于下方的电芯子模组作为第一电芯子模组，将位于上方的电芯子模组作为第二电芯子模组。
在将高电压平台切换为低电压平台的使用工况下，在检测到图4中位于下方的电芯子模组112的平均单体电芯电压高于位于上方的电芯子模组112的平均单体电芯电压一定阈值时，主控模块103控制电压转换模块106的开启，允许位于下方的电芯子模组112为位于上方的电芯子模组112补电，保持各电芯子模组112之间的电压均衡，提高电池包的使用寿命。
在一种实施例中，控制模块103获取电芯子模组112的状态参数，使电芯子模组112之间的电压达到均衡，可以包括：电芯子模组112之间的单电芯的平均电压超过第一电压阈值时，控制模块103通过电压转换模块106，以均衡电芯子模组112之间的电压。
电压转换模块106的另一端分别与电芯模组101中的末端电芯111的正极以及相邻电芯111之间的节点a1或a2连接，用于均衡电芯子模组112之间的电压，提高电池包的使用寿命。
具体的，该电压转换模块106还与控制模块103连接，受控制模块103的控制。当控制模块106控制电压转换模块106进行电压转换时，电压转换模块106才会进行电压的转换。当电芯采样模块104将采集的电芯子模组112的状态参数发送给控制模块103后，在高电压平台切换为低电压平台的使用工况下，在检测到位于下方的电芯子模组112的平均单体电芯电压高于位于上方的电芯子模组112的平均单体电芯电压一定阈值时，控制模块106才会控制电压转换模块106的开启，此时控制模块103控制电压转换模块106进行电压转换，将输入到电压转换模块106的电压进行降压后，使用降压后的电压给位于上方的电芯子模组112充电，即允许位于下方的电芯子模组112给位于上方的电芯子模组112补电，保持各电芯子模组112之间的电压均衡，提高电池包的使用寿命。
需要说明的是，在进行高低压平台切换时，可以根据用户实际需求进行调整，用户设定完毕后，控制模块103会根据外部设备的使用模式进行条件性判断来决定电压转换模块106的开启时间。其中，位于下方的电芯子模组112类似于充电设备，对位于上方的电芯子模组112进行充电，充电的时长可以根据位于上方的电芯子模组112的单体电芯的电压、温度等实时状态进行判定，具体阈值可根据实际情况进行动态调整。
可以理解的是，当电芯模组101中作为电源模块的电芯111之间出现电压不均衡的状态时，会进行电芯111之间的电压均衡。在高电压平台切换为低电压平台的使用工况下，在检测到位于下方的电芯子模组112的平均单体电芯电压高于位于上方的电芯子模组112的平均单体电芯电压一定阈值时，即位于下方的电芯子模组112与位于上方的电芯子模组112之间的电压不均衡，才会使用电压转换模块106为位于上方的电芯子模组112进行补电，此时，位于下方的电芯子模组112类似充电设备，对位于上方的电芯子模组112进行充电，以实现位于下方的电芯子模组112与位于上方的电芯子模组112之间的电压均衡，提高电池包的使用寿命。
在一种实施例中，该电池包还可以包括保护模块107，保护模块107设于开关模块102与电芯模组101之间，保护模块107配置为切断主电路回路以保护电芯模组101和/或外部设备，用于进行过流保护。具体的，保护模块107的一端可以与电芯模组101中对应电芯111的正极连接，保护模块107的另一端与开关模块102的一端连接。当从电芯模组101输出电流到外部设备的回路，或外部设备输出电流到电芯模组101的回路出现过流时，保护模块107可以起到过流保护的作用。
在一种实施例中，保护模块107可以包括至少两个熔断器701，至少两个熔断器701的一端与电芯111的正极连接，至少两个熔断器701的另一端分别与对应的开关连接。
请参阅图4，图4中以两个熔断器701作为示例进行说明。位于上方的熔断器701的一端与电芯模组101中的末端电芯111的正极连接，位于上方的熔断器701的另一端与第一开关102的一端连接。位于下方的熔断器701的一端与电芯模组101中a1节点连接，也可以是与a1节点下方的电芯的正极连接，位于下方的熔断器701的另一端与第二开关202的一端连接。例如，当第一开关201断开，第二开关202导通时，电芯模组101中作为电源模块的电芯、第二开关202和外部设备所形成的导电回路的电流出现过流，超过预设电流阈值一段时间后，位于下方的熔断器701以本身产生的热量使熔体熔断，断开电路，起到保护作用。
请参阅图5，图5中以3个熔断器701作为示例进行说明。位于上方的熔断器701的一端与电芯模组101中的末端电芯111的正极连接，位于上方的熔断器701的另一端与第一开关102的一端连接。位于中间位置的熔断器701的一端与电芯模组101中a1节点连接，也可以是与a1节点下方的电芯的正极连接，位于中间位置的熔断器701的另一端与位于上方的第二开关202的一端连接。位于下方的熔断器701的一端与电芯模组101中a2节点连接，也可以是与a2节点下方的电芯的正极连接，位于下方的熔断器701的另一端与位于下方的第二开关202的一端连接。
例如，当第一开关201断开，位于下方的第二开关202导通时，电芯模组101中作为电源模块的电芯、位于下方的第二开关202和外部设备所形成的导电回路的电流出现过流，超过预设电流阈值一段时间后，位于下方的熔断器701以本身产生的热量使熔体熔断，断开电路，起到保护作用。
在一种实施例中，控制模块103还可以配置为根据开关模块102的导通或断开动态管理电芯模组101的充电或放电。例如，控制模块103根据开关模块102导通或断开的状态，动态调整作为电源模块的电芯的数量，从而动态调整电芯模组101输出的电压，以适配不同类型的外部设备，达到资源的再利用，节省资源，且降低人工维护成本。
在一种实施例中，控制模块103还可以配置为在高电压平台切换为低电压平台的使用工况下，当电芯模组101中作为电源模块的电芯子模组112的平均单体电芯电压高于不作为电源模块的电芯子模组112的平均单体电芯电压一定阈值时，控制电压转换模块106进行降压后，输出降压后的电压为不作为电源模块的电芯子模组112进行补电，以实现各电芯子模组112之间的电压均衡，提高电池包的使用寿命。
例如，在高电压平台切换为低电压平台的使用工况下，当电芯模组101中作为电源模块的电芯子模组112的平均单体电芯电压高于不作为电源模块的电芯子模组112的平均单体电芯电压一定阈值时，此时出现电芯模组101中作为电源模块的电芯子模组112与不作为电源模块的电芯子模组112之间的电压不均衡的状态，控制模块103控制电压转换模块106将输入的电压进行降压后，输出降压后的电压为不作为电源模块的电芯子模组112进行补电，以实现电芯子模组112之间的电压均衡，提高电池包的使用寿命。
本申请实施例还提供一种用电设备，请参阅图6，图6是本申请实施例提供的用电设备的结构示意图。该用电设备800包括负载801以及本申请实施例提供的电池包802，该电池包802与负载801电连接，该电池包802用于为该负载801供电，以使负载801正常工作。
在图1至图5所描述的电池包的基础上，下面以图7和图8为例，描述本申请实施例的电池包控制方法。该电池包控制方法用于控制本申请实施例提供的电池包。
请参阅图7，图7为本申请实施例提供的电池包控制方法的一种流程示意图。该电池包控制方法可以包括：
S11、在控制模块控制开关导通时，电芯模组根据开关的导通，以不同数量的电芯作为电池包的电源模块。
在控制模块接收到上位机下发的目标电压，根据该目标电压控制开关导通时，将与导通的开关和外部设备连接的电芯作为电池包的电源模块，该电源模块提供的供电电压为目标电压。当外部设备是充电设备时，充电设备为电池包进行充电。当外部设备是负载时，电池包为负载供电，相当于电池包放电。
通过控制模块控制开关的导通或断开，可以调整电芯模组中作为电源模块的电芯的数量，从而控制电芯模组输出电压的大小，以适配不同类型的外部设备，降低人工维护成本。
在一种实施例中，控制模块可以根据目标电压控制其中一个或多个开关导通时，其余开关断开。例如，控制模块可以根据接收的目标电压，控制其中一个开关导通时，其余开关断开。将电芯模组中与导通的开关和外部设备连接的电芯作为电池包的电源模块。
请参阅图8，图8为本申请实施例提供的电池包控制方法的另一种流程示意图。该电池包控制方法可以包括：
S21、在控制模块控制开关导通时，电芯模组根据开关的导通，以不同数量的电芯作为电池包的电源模块。
S21的具体实施例可参见S11的实施例，在此不再赘述。
S22、电芯采样模块采集与电芯子模块的状态参数，控制模块获取电芯子模组的状态参数，使电芯子模组之间的电压达到均衡。
电芯采样模块可以采集与对应电芯子模块的状态参数，该状态参数可以是电芯子模块的温度，可以是电芯子模块的电压，还可以是电芯子模块的温度和电压，电芯采样模块将采集的电芯子模块的状态参数发送给控制模块，控制模块根据接收的电芯子模块的状态参数，可以对电池包的充电或放电进行控制。
在一种实施例中，控制模块获取电芯子模组的状态参数，使电芯子模组之间的电压达到均衡，可以包括：
电芯子模组之间的单电芯的平均电压超过第一电压阈值时，控制模块通过电压转换模块，以均衡电芯子模组之间的电压。
例如，在高电压平台切换为低电压平台的使用工况下，当电芯模组中作为电源模块的电芯子模组的平均单体电芯电压高于不作为电源模块的电芯子模组的平均单体电芯电压一定阈值时，此时出现电芯模组中作为电源模块的电芯子模组与不作为电源模块的电芯子模组之间的电压不均衡的状态，控制模块控制电压转换模块将输入的电压进行降压后，输出降压后的电压为不作为电源模块的电芯子模组进行补电，以实现电芯子模组之间的电压均衡，提高电池包的使用寿命。
S23、在从电芯模组输出到外部设备的回路电流或外部设备输出到电芯模组的回路电流超过电流阈值时，保护模块切断主电路回路以保护电芯模组和/或外部设备。
电流检测模块采集从电芯模组输出到外部设备的回路电流或外部设备输出到电芯模组的回路电流，并将采集的回路电流发送给控制模块，控制模块根据接收的回路电流，可以对电池包进行充电或放电管理。当回路电流超过电流阈值时，控制保护模块切断主电路回路，以保护电芯模组和/或外部设备。
在一种实施例中，根据电芯模组中与外部设备导通连接的电芯的数量，动态管理电池包的充电或放电。具体的，控制模块可以根据上位机下发的目标电压，动态调整与外部设备导通连接的电芯的数量，从而实现动态管理电池包的充电或放电，以实现与不同类型的外部设备适配，达到资源的再利用，节省资源，且降低人工维护成本。
尽管已经相对于一个或多个实现方式示出并描述了本申请，但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本申请包括所有这样的修改和变型，并且仅由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述组件执行的各种功能，用于描述这样的组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示)，即使在结构上与执行本文所示的本说明书的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。
即，以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。另外，对于特性相同或相似的结构元件，本申请可采用相同或者不相同的标号进行标识。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，“示例性”一词是用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何一个实施例不一定被解释为比其它实施例更加优选或更加具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本申请，本申请给出了以上描述。在以上描述中，为了解释的目的而列出了各个细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本申请。在其它实施例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本申请的描述变得晦涩。因此，本申请并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。

Claims (13)

1.一种电池包，其特征在于，包括：
电芯模组，包括多个串联的电芯；
开关模块，包括多个开关，所述多个开关配置为通过并联形式设于所述电芯模组与外部设备之间；
控制模块，所述控制模块配置为控制所述开关的导通或断开，所述电芯模组根据所述开关的导通或断开，以不同数量的电芯作为所述电池包的电源模块。
2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，还包括电芯采样模块，所述电芯模组包括至少两个电芯子模组，所述电芯采样模块采集所述电芯子模组的状态参数，所述控制模块获取所述电芯子模组的状态参数，并根据所述电芯子模组的状态参数，使各所述电芯子模组之间的电压达到均衡。
3.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述开关模块包括至少两个开关，所述至少两个开关的一端均与所述电芯连接，所述至少两个开关的另一端均与所述外部设备连接；
其中，所述控制模块配置为控制所述开关的导通或断开，包括：
所述控制模块根据目标电压控制其中一个或多个所述开关导通时，其余所述开关断开，所述目标电压配置为适配于所述外部设备。
4.根据权利要求3所述的电池包，其特征在于，所述至少两个开关包括一个第一开关和至少一个第二开关，其中，所述第一开关与所述电芯模组中的末端电芯连接，当所述第一开关导通时，所述电芯模组中的所有电芯作为所述电源模块；
所述至少一个第二开关分别与所述电芯模组中相邻电芯之间的节点连接，当其中一个所述第二开关导通时，与所述第二开关和所述外部设备连接的电芯作为所述电源模块。
5.根据权利要求2所述的电池包，其特征在于，还包括电压转换模块，所述电压转换模块配置为通过串联形式设于所述电芯子模组之间；
其中，所述控制模块获取所述电芯子模组的状态参数，使所述电芯子模组之间的电压达到均衡包括：
所述电芯子模组之间的单电芯的平均电压超过第一电压阈值时，所述控制模块通过所述电压转换模块，以均衡所述电芯子模组之间的电压。
6.根据权利要求5所述的电池包，其特征在于，所述电压转换模块包括DC/DC转换器，所述至少两个电芯子模组包括第一电芯子模组和第二电芯子模组，所述DC/DC转换器的一端与所述第一电芯子模组连接，所述DC/DC转换器的另一端与所述第二电芯子模组连接。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电池包，其特征在于，还包括保护模块，所述保护模块设于所述开关模块与所述电芯模组之间，并配置为切断主电路回路以保护所述电芯模组和/或所述外部设备；
其中，所述主电路回路包括从电芯模组输出电流到所述外部设备的回路，或所述外部设备输出电流到所述电芯模组的回路。
8.一种用电设备，其特征在于，所述用电设备包括：负载，以及如权利要求1至7中任一项所述的电池包，所述电池包与所述负载电连接，所述电池包用于为所述负载供电。
9.一种电池包控制方法，其特征在于，所述控制方法用于控制如权利要求1至7中任一项所述的电池包，所述控制方法包括：
在所述控制模块控制所述开关导通时，所述电芯模组根据所述开关的导通，以不同数量的电芯作为所述电池包的电源模块。
10.根据权利要求9所述的电池包控制方法，其特征在于，所述控制模块根据目标电压控制其中一个或多个所述开关导通时，其余所述开关断开。
11.根据权利要求9所述的电池包控制方法，其特征在于，所述电芯采样模块采集所述电芯子模组的状态参数，所述控制模块获取所述电芯子模组的状态参数，并根据所述电芯子模组的状态参数，使所述电芯子模组之间的电压达到均衡。
12.根据权利要求11所述的电池包控制方法，其特征在于，所述控制模块获取所述电芯子模组的状态参数，使所述电芯子模组之间的电压达到均衡，包括：
所述电芯子模组之间的单电芯的平均电压超过第一电压阈值时，所述控制模块通过所述电压转换模块，以均衡所述电芯子模组之间的电压。
13.根据权利要求11所述的电池包控制方法，其特征在于，在从所述电芯模组输出到所述外部设备的回路电流或所述外部设备输出到所述电芯模组的回路电流超过电流阈值时，所述保护模块切断所述主电路回路以保护所述电芯模组和/或所述外部设备。
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