CN114361561B - 一种新型可选择组合并成组的电池包成组系统及成组方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种新型可选择组合并成组的电池包成组系统及成组方法，包括多组电池PACK，每一组电池PACK中分别设置有断路单元BDU，断路单元BDU中包括一体机BMS、充放电继电器K1、加热继电器K2、熔断器F1以及分流器FE1。选用电压相同的多组电池PACK，对电池PACK进行编号为PACK1、PACK2……PACKn，组成电池包。根据需求，选择电池包中的电池PACK进行组合，运行电池包，将已选择的电池PACK接入网络，对外进行供电。此种方法免得多次软件开发，提高了软件开发效率。通多一次设计匹配客户开发需求，提高了各种硬件开发效率。充满后均衡使用，增加系统的单体均衡特性，保证系统放出最大化可用容量。不进行重复组合，提高系统循环寿命，增加稳定性。

Description

一种新型可选择组合并成组的电池包成组系统及成组方法

技术领域

本发明属于锂电池应用技术领域，具体是一种新型可选择组合并成组的电池包成组系统及成组方法。

背景技术

随着市场上越来越多的非道路车辆使用锂电池，但是由于市场的多样性，以及客户对成本的敏感性，决定了客户需要对一个车型有多种容量的需求。针对这种需求，一般的做法是针对客户多种需求，进行多次开发，包括软件，电气，结构等，这样才能满足客户需求，多次浪费了设计和开发资源。传本专利提出了一种不需要更改任何程序及结构的基础上，就可对各种容量任意组配，提高了应用的灵活性。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供一种新型可选择组合并成组的电池包成组系统及成组方法的技术方案。

所述的一种新型可选择组合并成组的电池包成组系统，包括多组电池PACK，每一组电池PACK中分别设置有断路单元BDU，断路单元BDU中包括一体机BMS、充放电继电器K1、加热继电器K2、熔断器F1以及分流器FE1，充放电继电器K1的3脚和4脚分别连接至一体机BMS的K1驱动正脚和K1驱动负脚，加热继电器K2的1脚和2脚分别连接至一体机BMS的K2驱动正脚和K2驱动负脚，分流器FE1的1脚和2脚分别连接至一体机BMS的分流器正脚及分流器负脚，分流器FE1的3脚、充放电继电器K1的2脚以及加热继电器K2的3脚共同接入断路单元BDU的正极端，熔断器F1的一端、加热继电器K2的4脚以及分流器FE1的4脚共同接入断路单元BDU的负极端，熔断器F1的另一端连接至充放电继电器K1的1脚。

一种新型可选择组合并成组的电池包成组方法，包括以下步骤：

S1选用电压相同的多组电池PACK，对电池PACK进行编号为PACK1、PACK2……PACKn，组成电池包；

S2根据需求，选择电池包中的电池PACK进行组合，并通过整车CAN与外部进行通讯，每个电池PACK的通讯协议为CANOPEN格式的协议；

S3运行电池包，将已选择的电池PACK接入网络，对外进行供电。

进一步的，步骤S3还包括以下步骤：

S31电池PACK选择CANOPEN中的PDO通讯，在开机瞬间，每组电池PACK的PDO顺序发出针对其他所有电池PACK的报文；

S32电池包成组系统中所有电池PACK产生的报文可以被每一组电池PACK的PDO感知，并将自身编号与其余编号进行比较，选出主控；

S33通过编号大小进行主控选择，当自身编号为最小值时，则默认自身为主控，其余电池PACK进入等待模式；

S34主控发出上报报文指令，并按顺序发出接受到的其余电池PACK的访问报文，与其他控制器进行报文交互，形成一份整车报文。

进一步的，当主控电池PACK丢失后，进入等待模式的电池PACK中编号最小的作为新的主控，并进行步骤S34的处理。

进一步的，上报的报文指令为将各SLAVE-BMS将单体和电压报文上报。

进一步的，步骤S31中的发出的报文为初始化报文，包括pack的序号。

进一步的，还包括步骤S4重新选择电池PACK进行组合组成新的不同容量的电池包，包括两种模式

模式一：充满电后的电池PACK单独使用；

模式二：将使用时长相差不大的两个或多个PACK进行重新组合成不同容量的电池包，重新组合前对每个电池PACK进行补电。

进一步的，模式二中补电方法为将每个PACK先以0.5C大电流首先充到总压3.55×N，再以补电机对每个单体进行充电，充电至至每个单体为3.6V。

进一步的，本发明中采用六组电池PACK，依次为电池PACK1-电池PACK6；

每一组电池PACK的容量为100AH。

进一步的，在组成电池包的电池PACK按需求电池容量无序或有序选择。

与现有技术相比，本发明有以下优点：

此种方法免得多次软件开发，提高了软件开发效率。通多一次设计匹配客户开发需求，提高了各种硬件开发效率。作为标准化产品，可验证后进行多数客户退广，提高产品稳定性。充满后均衡使用，增加系统的单体均衡特性，保证系统放出最大化可用容量。不进行重复组合，提高系统循环寿命，增加稳定性。

附图说明

图1为本发明电池包系统的电气原理图；

图2为电池中BDU原理图；

图3为各组PACK间链接图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1-3所示，一种新型可选择组合并成组的电池包成组系统，包括多组电池PACK，每一组电池PACK中分别设置有断路单元BDU，断路单元BDU中包括一体机BMS、充放电继电器K1、加热继电器K2、熔断器F1以及分流器FE1，充放电继电器K1的3脚和4脚分别连接至一体机BMS的K1驱动正脚和K1驱动负脚，加热继电器K2的1脚和2脚分别连接至一体机BMS的K2驱动正脚和K2驱动负脚，分流器FE1的1脚和2脚分别连接至一体机BMS的分流器正脚及分流器负脚，分流器FE1的3脚、充放电继电器K1的2脚以及加热继电器K2的3脚共同接入断路单元BDU的正极端，熔断器F1的一端、加热继电器K2的4脚以及分流器FE1的4脚共同接入断路单元BDU的负极端，熔断器F1的另一端连接至充放电继电器K1的1脚。断路单元BDU的负极端连接至电池PACK中的电池正极。

一种新型可选择组合并成组的电池包成组方法，包括以下步骤：

S1选用电压相同的多组电池PACK，对电池PACK进行编号为PACK1、PACK2……PACKn，组成电池包，在组成电池包的电池PACK按需求电池容量无序或有序选择，例如选择PACK1和PACK6或者选择PACK2、PACK3、PACK5等。

S2根据需求，选择电池包中的电池PACK进行组合，并通过整车CAN与外部进行通讯，每个电池PACK的通讯协议为CANOPEN格式的协议。

S3运行电池包，将已选择的电池PACK接入网络，对外进行供电。

S4重新选择电池PACK进行组合组成新的不同容量的电池包，包括两种模式

模式一：充满电后的电池PACK单独使用；

模式二：将使用时长相差不大的两个或多个PACK进行重新组合成不同容量的电池包，重新组合前对每个电池PACK进行补电。

模式二中补电方法为将每个PACK先以0.5C大电流首先充到总压3.55×N，再以补电机对每个单体进行充电，充电至至每个单体为3.6V。

步骤S3还包括以下步骤：

S31电池PACK选择CANOPEN中的PDO通讯，在开机瞬间，每组电池PACK的PDO顺序发出针对其他所有电池PACK的报文；

S32电池包成组系统中所有电池PACK产生的报文可以被每一组电池PACK的PDO感知，并将自身编号与其余编号进行比较，选出主控；

S33通过编号大小进行主控选择，当自身编号为最小值时，则默认自身为主控，其余电池PACK进入等待模式；

S34主控发出上报报文指令，并按顺序发出接受到的其余电池PACK的访问报文，与其他控制器进行报文交互，形成一份整车报文。

当主控电池PACK丢失后，进入等待模式的电池PACK中编号最小的作为新的主控，并进行步骤S34的处理。上报的报文指令为将各SLAVE-BMS将单体和电压报文上报。步骤S31中的发出的报文为初始化报文，包括pack的序号。

本发明中采用六组电池PACK，依次为电池PACK1-电池PACK6。每一组电池PACK的容量为100AH。

具体来说，PACK1和PACK2...PACK6可以是相同容量的电池，也可以根据客户需求，做成不同容量的电池，但是这些电池的电压即电池串数必须一致，保证电压一致，这样在并联时就不会有比较大的电流回流。

本发明中使用的电池PACK为1P30S的电池，且六种电池容量相同，都为100AH。K1为充放电继电器，用来控制整个电池包的通断。F1为熔断器，对主回路起到了保护作用。分流器FE1用来采集整个pack内的电流，K2为加热继电器，可对此PACK内的加热回路进行开启和关闭。BMS一体机可对所有单体进行电压和温度采集，并且可驱动上述两个继电器，并且可以通过整车CAN与外部进行通讯。值得注意的是，此PACK种的协议为CANOPEN格式的协议，此种协议模式与CAN2.0常规协议相比，此种CAN协议的特点是当所有接进入网络的PACK中有一个节点丢失后，其他所有节点仍可以正常运行，并且所有节点中以编号最小的一个Pack中的BMS作为主控，用来将其他所有的节点信息进行采集，处理，发送至整车控制器处，与整车控制器进行通讯。

工作流程如下：在开机的一瞬间，每个PDO都顺序发出针对于其他所有部分的报文，报文内容可为初始化报文，例如此pack的序号等。CANOPEN的报文的特点是在报文中有目标地址，也有源地址，也就是所有报文都是有针对性的，而且接收报文的部分也能知道此报文的来源。整个系统中所有的部分，即每一个电池PACK可被每一个PDO（为CANOPEN协议的一种通讯模式）感知到，并将自己的编号与发来的所有编号进行比较，如果自己的编号比所有任意一个都小，做默认自己变为主控，如果自己的编号比上报上来的任意编码大，则进入等待模式，等待主控发来上报报文指令，主控再顺序发出所有接收的编号的访问报文，将让所有SLAVE-BMS将单体和电压报文上报上来，再有主控统一处理，与其他的控制器等进行报文交互，这样整个系统中变成了一个整体，总的整车报文也只有一份，维持了整个PACK系统的稳定运行。

如果客户想使用其中的一部分pack,例如使用其中的PACK2,和PACK4，这样就使得整个PACK系统得容量就为200AH,将两个电池包同时接入于整个CAN网络中，这样，PACK2作为主控将两个PACK中所有得上报故障等信息进行综合处理后上报给整车控制器，并且允许的放电电流报文和回馈电流报文也同时都是两个PACK的总和，这样整车控制器中也只识别到一个pack报文，且报文正常，这样以后可安装其中的一个，二个，三个，四个，五个，六个，多种组合，满足多种容量要求，免除多次开发软件。

如果想对任意PACK模块进行组合，则需要对每个PACK进行充满后再并接，以免不均衡造成打火回流等现象，而且如果进行一次组合后可以选择如下两种模式对电池包进行再处理，第一种模式是不再继续组合使用，第二种模式是将使用时长相差不大的两个或多个PACK进行重新组合，但是再重新组合之前要对所有单池进行补电，补电的方法是将每个PACK先以0.5C大电流首先充到总压3.55×N，再以补电机对每个单体进行充电，充电至至每个单体为3.6V，即表现为均衡状态，可以再次组合使用。

通过本发明的技术方案，与现有技术相比具有以下效果：

1.此种方法免得多次软件开发，提高了软件开发效率。

2.通多一次设计匹配客户开发需求，提高了各种硬件开发效率。

3.作为标准化产品，可验证后进行多数客户退广，提高产品稳定性。

4.充满后均衡使用，增加系统的单体均衡特性，保证系统放出最大化可用容量。

5.不进行重复组合，提高系统循环寿命，增加稳定性。

Claims (5)

1.一种新型可选择组合并成组的电池包成组方法，其特征在于包括以下步骤：

S1选用电压相同的多组电池PACK，对电池PACK进行编号为PACK1、PACK2……PACKn，组成电池包；

S2根据需求，选择电池包中的电池PACK进行组合，并通过整车CAN与外部进行通讯，每个电池PACK的通讯协议为CANOPEN格式的协议；

S3运行电池包，将已选择的电池PACK接入网络，对外进行供电，具体流程如下：

电池PACK选择CANOPEN中的PDO通讯，在开机瞬间，每组电池PACK的PDO顺序发出针对其他所有电池PACK的报文；

电池包成组系统中所有电池PACK产生的报文可以被每一组电池PACK的PDO感知，并将自身编号与其余编号进行比较，选出主控；

通过编号大小进行主控选择，当自身编号为最小值时，则默认自身为主控，其余电池PACK进入等待模式；当主控电池PACK丢失后，进入等待模式的电池PACK中编号最小的作为新的主控；

主控发出上报报文指令，并按顺序发出接受到的其余电池PACK的访问报文，与其他控制器进行报文交互，形成一份整车报文；上报的报文指令为将各SLAVE-BMS将单体和电压报文上报；

S4重新选择电池PACK进行组合组成新的不同容量的电池包，包括两种模式：

模式一：充满电后的电池PACK单独使用；

模式二：将使用时长相差不大的两个或多个PACK进行重新组合成不同容量的电池包，重新组合前对每个电池PACK进行补电；补电方法为将每个PACK先以0.5C大电流首先充到总压3.55×N，再以补电机对每个单体进行充电，充电至至每个单体为3.6V。

2.根据权利要求1所述的一种新型可选择组合并成组的电池包成组方法，其特征在于发出的报文为初始化报文，包括pack的序号。

3.根据权利要求1所述的一种新型可选择组合并成组的电池承包组成方法，其特征在于采用六组电池PACK，依次为电池PACK1-电池PACK6；每一组电池PACK的容量为100AH。

4.根据权利要求1所述的一种新型可选择组合并成组的电池包成组方法，其特征在于在组成电池包的电池PACK按需求电池容量无序或有序选择。

5.根据权利要求1所述的一种新型可选择组合并成组的电池包成组方法，其特征在于，包括多组电池PACK，其特征在于每一组电池PACK中分别设置有断路单元BDU，断路单元BDU中包括一体机BMS、充放电继电器K1、加热继电器K2、熔断器F1以及分流器FE1，充放电继电器K1的3脚和4脚分别连接至一体机BMS的K1驱动正脚和K1驱动负脚，加热继电器K2的1脚和2脚分别连接至一体机BMS的K2驱动正脚和K2驱动负脚，分流器FE1的1脚和2脚分别连接至一体机BMS的分流器正脚及分流器负脚，分流器FE1的3脚、充放电继电器K1的2脚以及加热继电器K2的3脚共同接入断路单元BDU的正极端，熔断器F1的一端、加热继电器K2的4脚以及分流器FE1的4脚共同接入断路单元BDU的负极端，熔断器F1的另一端连接至充放电继电器K1的1脚。