CN114655071A - 一种电池、电池控制方法及电动车 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种电池、电池控制方法及电动车,通过该方案,该电池中的处理器可以在电动力设备处于工作状态时,控制直流变换电路将电芯组的放电电压值转换为所述电动力设备的额定工作电压值,使电池的输出电压适配电动力设备的额定工作电压,从而为电动力设备供电。显然,通过本方案,电池可以适配多种额定工作电压规格的电动力设备,该电池的兼容性较高。
Description
技术领域
本申请涉及电池技术领域,尤其涉及一种电池、电池控制方法及电动车。
背景技术
随着电池技术的发展,以及电池供电灵活,为很多电动力设备(电动车、电动机械设备等等)摆脱了场景限制。然而,电池容量有限,电池电量较低后需要充电,因此,电池换电业务应运而生。
为了保证安全性,目前一款电池一般适配一种固定的额定工作电压的电动力设备。然而同一电动设备可能存在不同的额定工作电压规格,若采用传统的电池,需要针对不同的额定工作电压规格配置不同规格的电池。对换电运营商来说,维护多种规格的电池会导致其管理及维护成本高。对电池生产商来说,生产多种规格的电池,或者生产多种构成电池的电芯,也会增加生产成本。
下面以电动单车为例进行说明。
随着城市快递、外卖业务的快速发展,电动单车的电池换电业务需求激增。目前,快递、外卖类电动单车的额定工作电压有两种:48伏(V)和60V。因此,目前需要针对这两种规格的电动单车需要48V和60V两种输出电压规格的电池。
综上,能够适配多种电动力设备的额定工作电压规格的电池是电池换电领域亟待解决的问题。
发明内容
本申请提供一种电池、电池控制方法及电动车,用于实现一种能够适配多种额定工作电压规格的电动力设备的电池,提高电池的兼容性。
第一方面,本申请实施例提供了一种电池,其中,所述电池包括:电芯组、处理器、直流变换电路,电池管理系统BMS芯片,待机休眠供电电路;其中,所述直流变换电路与所述电芯组相连,所述待机休眠供电电路与所述电芯组相连;所述处理器控制所述直流变换电路的状态;所述BMS芯片控制所述待机休眠供电电路的导通和断开;所述处理器与所述BMS芯片之间具有通信连接;所述处理器,用于:当所述电池连接电动力设备时,检测所述电动力设备的状态;当检测到所述电动力设备处于工作状态时,启动所述直流变换电路,并获取所述电动力设备的额定工作电压值;控制所述直流变换电路将所述电芯组的放电电压值转换为所述电动力设备的额定工作电压值;以及当检测到所述电动力设备处于待机休眠状态时,关闭所述直流变换电路,并向所述BMS芯片发送供电指令,以及控制所述处理器进入休眠状态,其中,所述供电指令用于指示所述BMS芯片导通所述待机休眠供电电路;所述BMS芯片,用于:根据所述供电指令,导通所述待机休眠供电电路;所述待机休眠供电电路,用于:向所述电动力设备提供待机工作电流,所述待机工作电流用于所述电动力设备维持监控功能。
应注意的是,所述待机工作电流小于所述电动力设备处于工作状态时的工作电流,示例性的,所述待机工作电流可以为毫安级的电流。
通过本申请实施例提供的电池,电池中的处理器可以在电动力设备处于工作状态时,获取电动力设备的额定工作电压值,并控制直流变换电路将电芯组的放电电压值转换为所述电动力设备的额定工作电压值,即将电池的输出电压调整为电动力设备的额定工作电压,从而为电动力设备供电。显然,通过本方案,电池可以适配多种额定工作电压规格的电动力设备,该电池的兼容性较高,从而可以降低电池生产商的生产成本和换电运营生的管理成本。
另外,由于直流变换电路能够保证电池的输出电压的稳定,因此,本申请实施例提供的电池不会出现随着电能的消耗电池的输出电压逐渐下降的现象。相对于图1所示的电池方案,本方案中的电池能够稳定输出适配电动力设备的额定工作电压的输出电压,不会影响电动力设备的电机动力,从而可以保证用户的使用体验。
由于直流变换电路的漏电流较大,与维持待机休眠状态下的电动力设备的监控功能的待机工作电流相差较大,因此,为了降低电池的电路复杂度和器件开销,本申请实施例中的电池可以通过待机休眠供电电路为电动力设备供电。
在一种可能的设计中,所述BMS芯片作为电池管理芯片,其还可以监控电芯组的安全。例如BMS芯片可以持续采集电芯组的电压采样值和/或温度采样值,并通过监测电芯组的电压和/或温度,从而使电芯组处于安全的工作状态。
在一种可能的设计中,所述处理器,还用于:当所述电池连接充电适配器时,控制所述直流变换电路将所述充电适配器的输出能量转换为所述电芯组的充电电压和充电电流。
通过该设计,电池中的处理器可以在电池连接充电适配器时,控制直流变换电路将充电适配器的输出转换为电芯组所需要的充电电压和充电电流,从而实现电池的对内充电。其中,处理器能够通过直流变换电路将充电电流控制在设定范围内,以实现电池的恒流充电。
在一种可能的设计中,所述处理器还用于:当检测到所述电动力设备从待机休眠状态恢复到工作状态时,退出休眠状态进入工作状态,向所述BMS芯片发送断电指令,其中,所述断电指令用于指示所述BMS芯片断开所述待机休眠供电电路;所述BMS芯片,还用于:根据所述断电指令,断开所述待机休眠供电电路。
通过该设计,所述处理器可以在检测到电动力设备恢复到工作状态后,退出休眠状态继续执行正常工作,并指示BMS芯片断开待机休眠供电电路。这样,由于电动力设备恢复工作状态时,电池可以通过直流变换电路为电动力设备供电,无需待机休眠供电电路供电。因此,该设计可以避免待机休眠供电电路为处于工作状态的电动力设备供电,从而可以节省电池的能耗。
在一种可能的设计中,所述直流变换电路具有电芯组接口和电池组接口;所述电芯组接口的负极连接所述电芯组的负极,所述电芯组接口的正极连接所述电芯组的正极;所述电池组接口的正极连接所述电动力设备或充电适配器的正极,所述电池组接口的负极连接所述电动力设备或充电适配器的负极;所述直流变换电路中包含:第一开关、第二开关、第一电容,以及第一电感;所述第一开关的第一电极与所述电芯组接口的负极相连,第二电极与所述电池组接口的正极相连;所述第二开关的第一电极与所述电池组接口的负极相连,第二电极与所述电芯组接口的正极相连;所述第一电感的第一端分别与所述第一开关的第二电极和所述电池组接口的正极相连,所述第一电感的第二端分别与所述第二开关的第二电极和所述电芯组接口的正极相连;所述第一电容的两端分别连接所述电池组接口的正极和所述电池组接口的负极;所述处理器控制所述第一开关和所述第二开关的关断或闭合。
在该设计中,所述直流变换电路可以为反极性双向升降压直流变换电路。由于这种电路结构中使用较少的开关器件,电路拓扑结构简单,因此,采用这种电路结构的电池的体积更小、生产成本更低。
在一种可能的设计中,所述处理器,在控制所述直流变换电路将所述电芯组的放电电压值转换为所述电动力设备的额定工作电压值时,用于:根据所述电动力设备的额定工作电压值和所述电芯组的放电电压值,确定所述第一开关和所述第二开关的占空比;根据所述占空比,控制所述第一开关的关断或闭合,以及控制所述第二开关的关断或闭合,以使所述直流变换电路将所述电芯组的放电电压值转换为所述电动力设备的额定工作电压值。
通过该设计,所述处理器可以通过控制直流变换电路中第一开关和第二开关的关断或闭合,从而可以控制直流变换电路实现电压调整,使电池的输出电压能够适配当前电动力设备的额定工作电压。
在一种可能的设计中,所述处理器,在关闭所述直流变换电路时,用于:关断所述第一开关和所述第二开关。
在一种可能的设计中,所述待机休眠供电电路的一端连接所述电芯组接口的负极,另一端连接所述电池组接口的负极;所述待机休眠供电电路中包含第三开关和第一电阻,其中,所述第三开关与所述第一电阻串联;所述第三开关的第一电极与所述电芯组接口的负极相连,第二电极与所述电池组接口的负极相连;所述BMS芯片控制所述第三开关的关断或闭合;所述BMS芯片,用于:根据所述供电指令闭合所述第三开关,以导通所述待机休眠供电电路。
通过该设计,当所述直流变换电路关闭,且所述待机休眠供电电路导通的情况下,电池中的电芯组可以通过第一电感,所述待机休眠供电电路中的第一电阻和第三开关构成的供电回路,给电动力设备供电,为电动力设备提供待机工作电流,以维持处于待机休眠状态下的电动力设备的监控功能。
在一种可能的设计中,所述待机休眠供电电路中还包含至少一个二极管,其中,所述至少一个二极管与所述第三开关和所述第一电阻串联;所述至少一个二极管中每个二极管的阳极与所述电池组接口的负极相连,所述至少一个二极管中每个二极管的阴极与所述电芯组接口的负极相连。
通过该设计,可以避免在电池组接口的电压较高、电芯组电压较低时所述待机休眠供电电路构成的供电回路出现反向电流,进而导致电池组接口的高电压对电芯组进行滥充的安全风险。另外,在待机休眠供电电路中设置多个二极管时,可以避免单个二极管失效导致对电池组接口的高电压对电芯组进行滥充的安全风险。
在一种可能的设计中,所述直流变换电路中还包含:第四开关;其中,所述第四开关与所述第一电容串联;所述第四开关的第一电极与所述电池组接口的负极相连,第二电极与所述电池组接口的正极相连;所述处理器控制所述第四开关的关断或闭合;所述处理器,还用于:在启动所述直流变换电路时,闭合所述第四开关;在关闭所述直流变换电路时,关断所述第四开关。
通过该设计,电池中增加第四开关与第一电容串联,可以规避在电池组接口与电动力设备的接口电连接时出现第一电容放电打火的现象。
在一种可能的设计中,所述直流变换电路具有电芯组接口和电池组接口;所述电芯组接口的负极连接所述电芯组的负极,所述电芯组接口的正极连接所述电芯组的正极;所述电池组接口的正极连接所述电动力设备或充电适配器的正极,所述电池组接口的负极连接所述电动力设备或充电适配器的负极;所述直流变换电路中包含:第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第一电容,以及第一电感;所述第四开关的第一电极与所述电芯组接口的负极相连,第二电极与所述电池组接口的负极相连;所述第三开关的第一电极与所述电池组接口的负极相连,第二电极与所述电芯组接口的正极相连;所述第一电感的第一端与所述电芯组接口的正极相连,所述第一电感的第二端分别与所述第一开关的第二电极和所述第二开关的第一电极相连;所述第一开关的第一电极与所述电池组接口的负极相连;
所述第二开关的第二电极与所述电池组接口的正极相连;所述第一电容的两端分别连接所述电池组接口的正极和所述电池组接口的负极;所述处理器控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关,以及所述第四开关的关断或闭合。
在该设计中,所述直流变换电路为同极性双向升降压直流变换电路。
在一种可能的设计中,所述处理器,在控制所述直流变换电路将所述电芯组的放电电压值转换为所述电动力设备的额定工作电压值时,用于:当所述电芯组的放电电压值小于或等于所述电动力设备的额定工作电压值时,关断所述第三开关,闭合所述第四开关;根据所述电动力设备的额定工作电压值和所述电芯组的放电电压值,确定所述第一开关和所述第二开关的占空比;根据所述占空比,控制所述第一开关的关断或闭合,以及控制所述第二开关的关断或闭合,以使所述直流变换电路将所述电芯组的放电电压值升压为所述电动力设备的额定工作电压值;或者当所述电芯组的放电电压值大于或等于所述电动力设备的额定工作电压值时,关断所述第一开关,闭合所述第二开关;根据所述电动力设备的额定工作电压值和所述电芯组的放电电压值,确定所述第三开关和所述第四开关的占空比;根据所述占空比,控制所述第三开关的关断或闭合,以及控制所述第四开关的关断或闭合,以使所述直流变换电路将所述电芯组的放电电压值降压为所述电动力设备的额定工作电压值。
通过该设计,所述处理器可以通过控制直流变换电路中的各个开关的关断或闭合,从而控制直流变换电路实现电压调整,使电池的输出电压能够适配当前电动力设备的额定工作电压。
在一种可能的设计中,所述处理器,在关闭所述直流变换电路时,用于:关断所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关,以及所述第四开关。
在一种可能的设计中,所述待机休眠供电电路的一端连接所述电芯组接口的负极,另一端连接所述电池组接口的负极;所述待机休眠供电电路中包含第五开关和第一电阻,其中,所述第五开关与所述第一电阻串联;所述第五开关的第一电极与所述电芯组接口的负极相连,第二电极与所述电池组接口的负极;所述BMS芯片控制所述第五开关的关断或闭合;所述第二开关中包含二极管,所述二极管阳极连接所述第二开关的第一电极,所述二极管的阴极连接所述第二开关的第二电极;所述BMS芯片,用于:根据所述供电指令闭合所述第五开关,以导通所述待机休眠供电电路。
通过该设计,当所述直流变换电路关闭,且所述待机休眠供电电路导通的情况下,电池中的电芯组通过第一电感,第二开关中的二极管,所述待机休眠供电电路中的第一电阻和第五开关构成的供电回路,可以给电动力设备供电,为电动力设备提供待机工作电流,以维持处于待机休眠状态下的电动力设备的监控功能。
在一种可能的设计中,所述直流变换电路中还包含:第六开关;其中,所述第六开关与所述第一电容串联;所述第六开关的第一电极与所述电池组接口的负极相连,第二电极与所述电池组接口的正极相连;所述处理器控制所述第六开关的关断或闭合;所述处理器,还用于:在启动所述直流变换电路时,闭合所述第六开关;在关闭所述直流变换电路时,关断所述第六开关。
通过该设计,电池中增加第六开关与第一电容串联,可以规避在电池组接口与电动力设备的接口电连接时第一电容放电打火的现象。
在一种可能的设计中,所述直流变换电路中还包含:滤波电路;所述滤波电路一端连接所述电芯组接口的正极,另一端连接所述电芯组接口的负极;所述滤波电路中包含滤波开关和第二电容,其中,所述滤波开关与所述第二电容串联;所述滤波开关的第一电极与所述电芯组接口的负极相连,第二电极与所述电芯组接口的正极相连;所述处理器控制所述滤波开关的关断或闭合;所述处理器,还用于:在启动所述直流变换电路时,闭合所述滤波开关,以导通所述滤波电路;在关闭所述直流变换电路时,关断所述滤波开关,以断开所述滤波电路。
通过在电芯组的两端设置滤波电路,在该直流变换电路启动时,处理器闭合滤波电路中的滤波开关,这样,滤波电路中的第二电容可以实现滤波。当直流变换电路关闭时,处理器关断滤波电路的滤波开关,这样可以规避电动力设备长期处于待机休眠状态时由于第二电容的漏电现象导致电芯组放亏的问题。
在一种可能的设计中,任一开关为金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET开关器件,氮化镓GaN开关器件,碳化硅SiC开关器件,或绝缘栅双极型晶体管IGBT开关器件时,所述开关的第一电极为源极,任一开关的第二电极为漏极。
在一种可能的设计中,所述处理器,在检测所述电动力设备的状态时,用于:检测所述电池与所述电动力设备之间电流,根据所述电流的方向或大小,确定所述电动力设备的状态;或者接收来自所述电动力设备的状态指示,其中,所述状态指示用于指示的所述电动力设备的状态。
在一种可能的设计中,所述处理器,在获取所述电动力设备的额定工作电压值时,用于:获取所述电动力设备的型号,确定所述电动力设备的型号对应的所述电动力设备的额定工作电压值;或者获取用户或运营商设置的所述电动力设备的额定工作电压值。
第二方面,本申请实施例提供了一种电动车,其中,所述电动车包括:如第一方面提供的电池,控制器,以及电机;所述电池用于给所述控制器和/或所述电机供电。
第三方面,本申请实施例提供了一种电池控制方法,该方法应用于如第一方面提供的电池中的处理器,该方法包括以下步骤:
当所述电池连接电动力设备时,检测所述电动力设备的状态;当检测到所述电动力设备处于工作状态时,启动所述电池中的直流变换电路,并获取所述电动力设备的额定工作电压值;控制所述直流变换电路将所述电池中的电芯组的放电电压值转换为所述电动力设备的额定工作电压值;当检测到所述电动力设备处于待机休眠状态时,关闭所述直流变换电路,并向所述电池中的BMS芯片发送供电指令,以及控制所述处理器进入休眠状态,其中,所述供电指令用于指示所述BMS芯片导通所述电池中的待机休眠供电电路。
通过该设计,电池中的处理器可以在电动力设备处于工作状态时,获取电动力设备的额定工作电压值,并控制直流变换电路将电芯组的放电电压值转换为所述电动力设备的额定工作电压值,即将电池的输出电压调整为电动力设备的额定工作电压,从而为电动力设备供电。另外,处理器还可以在电动力设备处于待机休眠状态时,关闭直流变换电路省电,并指示BMS芯片导通待机休眠供电电路,以使电芯组可以通过待机休眠供电电路向电动力设备提供待机工作电流,以保证在电动力设备在待机休眠状态下的基本功能。显然,通过处理器的控制,电池可以适配多种额定工作电压规格的电动力设备,该电池的兼容性较高,从而可以降低电池生产商的生产成本和换电运营生的管理成本。
在一种可能的设计中,当所述电池连接充电适配器时,所述处理器还可以控制所述直流变换电路将所述充电适配器的输出能量转换为所述电芯组的充电电压和充电电流。
在一种可能的设计中,当检测到所述电动力设备从待机休眠状态恢复到工作状态时,所述处理器还可以退出休眠状态,向所述BMS芯片发送断电指令,其中,所述断电指令用于指示所述BMS芯片断开所述待机休眠供电电路。
在一种可能的设计中,所述处理器可以但不限于通过以下方式,检测所述电动力设备的状态:
方式一:检测所述电池与所述电动力设备之间电流,根据所述电流的方向或大小,确定所述电动力设备的状态;
方式二:接收来自所述电动力设备的状态指示,其中,所述状态指示用于指示的所述电动力设备的状态。
在一种可能的设计中,所述处理器可以但不限于通过以下方式,获取所述电动力设备的额定工作电压值:
方式一:获取所述电动力设备的型号,确定所述电动力设备的型号对应的所述电动力设备的额定工作电压值;
方式二:获取用户或运营商设置的所述电动力设备的额定工作电压值。
附图说明
图1为传统的电池的电路示意图;
图2本申请实施例提供的一种电池的结构图;
图3为本申请实施例提供的一种电池的电路示意图;
图4为本申请实施例提供的另一种电池的电路示意图;
图5为本申请实施例提供的又一种电池的电路示意图;
图6为本申请实施例提供的又一种电池的电路示意图;
图7为本申请实施例提供的又一种电池的电路示意图;
图8为本申请实施例提供的又一种电池的电路示意图;
图9为本申请实施例提供的又一种电池的电路示意图;
图10为本申请实施例提供的又一种电池的电路示意图;
图11为本申请实施例提供的一种电池控制方法的流程图。
具体实施方式
本申请提供一种电池、电池控制方法及电动车,用于实现一种能够适配多种额定工作电压规格的电动力设备的电池,提高电池的兼容性。其中,本申请实施例提供的电池、电池控制方法,以及电动车是基于同一技术构思的,由于解决问题的原理相似,因此各个实施例可以相互参见,重复之处不再赘述。
以下对本申请中的部分用语进行解释说明,以便于本领域技术人员理解。
1)、电动力设备,以电能驱动的设备。通常是以电池作为电能来源,并通过控制器和电机等部件,将电能转换为机械能运动,从而实现电动力设备的功能。示例性的,电动力设备可以但不限于为:电动车(例如:电动汽车、电动单车,或电动三轮车等),工业场景中的电动机械设备。
需要说明的,不同种类的电动力设备的额定工作电压规格可能不同,同一种类的电动力设备的不同型号的额定工作电压也会存在差异。
以电动单车为例,目前常见的电动单车的额定工作电压有两种规格:48V和60V。
2)、电池,为电动力设备提供电能的装置。示例性的,目前的电池可以为铅酸电池和锂电池。在本申请实施例中,电池为电池生产商最后提供给客户的产品,也是换电运营商提供给用户的产品。
在本申请实施例中,电池中可以包含:电芯组、处理器、直流变换电路、电池管理系统(battery management system,BMS)芯片,以及待机休眠供电电路。其中,除电芯组以外的部件可以组成BMS。由于电池内包含多个组件,因此电池又可以称为电池组。
后续用语解释3)-7)分别对电池内的各个部件进行介绍。
3)、电芯组,是电池中储存电能的部件,由多个电芯构成。其中,电芯又称为单体(cell),或单体电芯,是组成电芯组的基本元素。同一款电芯的容量、提供的电压一般视为相同。电芯组又可以称为电池包。
为保护电路安全,电芯组一般会串联保险丝,例如,如图3-图10中的附图标记F所示。
4)、处理器,用于实现电池内部的控制管理,最终实现电池的对外供电或对内充电功能,以使电池的输出电压能够适配多种额定工作电压规格的电动力设备。
示例性的,所述处理器可以为各种具有处理功能的硬件芯片,例如,微控制单元(micro controller unit,MCU),还可以为以下中的至少一项:专用集成电路(application-specific integrated circuit,ASIC),可编程逻辑器件(programmablelogic device,PLD)、单片机。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(complex programmablelogic device,CPLD),现场可编程逻辑门阵列(field-programmable gate array,FPGA),通用阵列逻辑(generic array logic,GAL)或其任意组合。
5)、直流(direct current,DC)变换电路,为将某一电压的直流电源变换成另一电压的直流电源的装置,也称为直流功率变换电路。因此,直流变换电路又称为DC-DC电路。按照电压变换关系,直流变换电路分为升压(boost)直流变换电路、降压(buck)直流变换电路,以及双向升降压(buck-boost)直流变换电路。
示例地,双向升降压直流变换电路还可以分为反极性双向升降压直流变换电路,同极性双向升降压直流变换电路。
6)、BMS芯片,作为电池管理芯片,能够监控电芯组的安全。例如,BMS芯片可以采集电芯组的电压采样值和/或温度采样值,监测电芯组的电压和/或温度,从而使电芯组处于安全的工作状态。另外,由于相对于处理器,BMS芯片的功耗较小,因此,在电池连接电动力设备且电动力设备处于休眠状态时,BMS芯片可以控制待机休眠电路向电动力设备供电,以实现电动力设备的休眠状态下的监控(例如防盗)功能。
示例性的,BMS芯片可以为模拟前端(analog front end,AFE)。
7)、待机休眠供电电路,用于在电动力设备处于休眠状态时向电动力设备供电,以实现电动力设备的休眠状态下的监控功能。
8)、占空比(duty ratio),是指在一个脉冲循环(设定时间周期)内,通电时间所占的比例。例如,第一开关和第二开关的占空比分别为40%和60%,时间周期为1毫秒(ms),那么第一开关的通电时间为0.4ms,第二开关的通电时间为0.6ms。在第一开关的通电时间(例如每个时间周期的前0.4ms)内,第一开关闭合,第二开关关断;在第二开关的通电时间(例如每个时间周期的后0.6ms)内,第二开关闭合,第一开关关断。
9)、本申请实施例中的相连、连接,可以是直接连接,也可以通过至少一个器件连接。例如,A与B连接(即A与B相连)可以表示:A与B直接连接,或者A通过C连接B。
10)、“和/或”,描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
需要说明的是,本申请中所涉及的多个,是指两个或两个以上。至少一个,是指一个或多个。“以下至少一项(个)”或其类似表达,是指这些项(个)中的任意组合,包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。
另外,需要理解的是,在本申请的描述中,“第一”、“第二”等词汇,仅用于区分描述的目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性,也不能理解为指示或暗示顺序。
下面以为电动单车供电的电池为例说明。
目前该类电池由电芯组和电池保护板(即BMS)构成,参阅图1所示,电池保护板主要有AFE、MCU,放电开关管S1,充电开关管S2,以及预充电开关管S3。当电池连接电动单车,且电动单车处于工作状态时,MCU控制AFE闭合S1和S2,以及关断S3,此时,电池的输出电压与电芯组的放电电压的取值相同。当电动单车处于待机休眠状态时,MCU控制AFE关断S1和S2,以及闭合S3,以向电动单车提供第一电流以维持电动单车的监控功能。对于换电业务的电池,当电池从充电柜中取出安装到电动单车的过程中,S3和R1构成的通道起到给电动单车中(电动单车中的控制器中)的电容预充电的作用,避免电池和电动单车在端子对接时发生电打火现象。其中,第一电流小于处于工作状态的电动单车的工作电流。
在用户骑行电动单车过程中,随着电芯组中电能的消耗,电芯组的放电电压电压逐渐降低,即电池的输出电压逐渐降低。例如针对额定工作电压为48V的电动单车充电的电池,放电初期(电芯组满电时)该电池的输出电压可能为53V,而放电末期(电芯组电量过低时)该电池的输出电压可能为43V。随着电池的输出电压的下降,电动单车的电机动力也会下降,影响用户的骑行体验。
在图1所示的电池方案中,由于电池是通过闭合放电开关管S1和充电开关管S2直接供电给电动单车,因此,在提供同一种容量的电芯的情况下,针对不同额定工作电压规格的电动单车,需要配置相应规格的电池。以铁锂电池为例,若单个电芯提供的电压范围为2.7V-3.4V,那么与额定工作电压为48V的电动单车适配的电池中,电芯组需要16串(个)电芯串联;而与额定工作电压为60V的电动单车适配的电池中,电芯组需要20串电芯串联。
当然,为了保证电池的重量和体积(电芯组中的电芯数量相同),适配不同额定工作电压的电池可以使用不同容量的电芯。
显然,目前的电池方案中无法使用同一款电池适配两种不同额定工作电压规格的电动单车。
综上,基于目前的电池方案,换电运营商需要维护多种规格的电池,导致其管理及维护成本高。对于电池生产商来说,生产多种规格的电池,也会增加生产成本。
为了解决传统的电池方案需要针对不同额定工作电压规格的电动力设备配置不同规格的电池进而引发的一系列问题,本申请实施例提供了一种电池。该电池可以适配多种不同额定工作电压规格的电动力设备。下面参阅图2,对本申请实施例提供的电池进行详细说明。
如图2所示,所述电池200中至少包括:电芯组201、处理器203、直流变换电路202,BMS芯片204,待机休眠供电电路205。如图2中的黑色实线所示,所述直流变换电路202与所述电芯组201相连,所述待机休眠供电电路205与所述电芯组201相连。如图2中的虚线所示,所述处理器203可以控制所述直流变换电路202的状态;所述BMS芯片204可以控制所述待机休眠供电电路205的导通和断开。如图2中的黑色粗双箭头所示,所述处理器203与所述BMS芯片204之间具有通信连接,二者之间能够传输信令、消息、数据等内容。另外,所述电池200中还包括电池组接口,用于连接电动力设备或充电适配器,从而实现对外供电或对内充电。
所述处理器203,用于:当所述电池200连接电动力设备时,检测所述电动力设备的状态;当检测到所述电动力设备处于工作状态时,启动所述直流变换电路202,并获取所述电动力设备的额定工作电压值;控制所述直流变换电路202将所述电芯组201的放电电压值转换为所述电动力设备的额定工作电压值;以及当检测到所述电动力设备处于待机休眠状态时,关闭所述直流变换电路202,并向所述BMS芯片204发送供电指令,以及控制所述处理器203进入休眠状态,其中,所述供电指令用于指示所述BMS芯片204导通所述待机休眠供电电路205。
所述直流变换电路202,用于:根据所述处理器203的控制,将所述电芯组的放电电压值转换为所述电动力设备的额定工作电压值。
所述BMS芯片204,用于:根据所述供电指令,导通所述待机休眠供电电路205。
所述待机休眠供电电路205,用于:向所述电动力设备提供待机工作电流,所述待机工作电流用于所述电动力设备维持监控功能。应注意的是,所述待机工作电流小于所述电动力设备处于工作状态时的工作电流,示例性的,所述待机工作电流可以为毫安级的电流。
通过本申请实施例提供的电池,电池200中的处理器203可以在电动力设备处于工作状态时,获取电动力设备的额定工作电压值,并控制直流变换电路202将电芯组的放电电压值转换为所述电动力设备的额定工作电压值,即将电池200的输出电压调整为电动力设备的额定工作电压,从而为电动力设备供电。显然,通过本方案,电池200可以适配多种额定工作电压规格的电动力设备,该电池200的兼容性较高。
另外,由于直流变换电路202能够保证电池的输出电压的稳定,因此,本申请实施例提供的电池200不会出现随着电能的消耗电池200的输出电压逐渐下降的现象。相对于图1所示的电池方案,本方案中的电池200能够稳定输出适配电动力设备的额定工作电压的输出电压,不会影响电动力设备的电机动力,从而可以保证用户的使用体验。
由于直流变换电路202的漏电流较大,与维持待机休眠状态下的电动力设备的监控功能的待机工作电流相差较大,因此,为了降低电池200的电路复杂度和器件开销,本申请实施例中的电池200可以通过待机休眠供电电路205为电动力设备供电。
进一步的,在本申请实施例提供的方案中,BMS芯片204作为电池管理芯片,其还可以监控电芯组201的安全。例如BMS芯片204可以持续采集电芯组201的电压采样值和/或温度采样值,并通过监测电芯组201的电压和/或温度,从而使电芯组201处于安全的工作状态。因此,BMS芯片204应该持续处于工作状态。另外,相对于处理器203,BMS芯片204的能耗较小。因此,当电动力设备处于待机休眠状态时,处理器203可以通过供电指令指示BMS芯片204导通待机休眠供电电路205;然后处理器203进入休眠状态。BMS芯片204在电动力设备处于待机休眠状态时,控制待机休眠供电电路205向电动力设备供电以维持监控功能,并且继续监控电芯组201的安全。综上,该方案还可以尽量降低电池200内部能耗。
在一种实施方式中,所述直流变换电路202为双向直流变换电路,能够进行双向的电压调整。所述处理器203,还用于:当所述电池200连接充电适配器时,控制所述直流变换电路202将所述充电适配器的输出能量转换为所述电芯组201所需要的充电电压和充电电流。
通过本实施例方式,电池200中的处理器203可以在电池200连接充电适配器时,控制直流变换电路202将充电适配器的输出转换为电芯组201所需要的充电电压和充电电流,从而实现电池200的对内充电。其中,处理器203能够通过直流变换电路202将充电电流控制在设定范围内,以实现电池200的恒流充电。
在一种实施方式中,所述处理器203还用于:当检测到所述电动力设备从待机休眠状态恢复到工作状态时,退出休眠状态进入工作状态,向所述BMS芯片204发送断电指令,其中,所述断电指令用于指示所述BMS芯片204断开所述待机休眠供电电路205。示例性的,所述处理器203可以在检测到电动力设备即将进入工作状态时,(例如,用户启动电动力设备的启动开关时)向BMS发送断电指令。
所述BMS芯片204,还用于:根据所述断电指令,断开所述待机休眠供电电路205。
可选的,当所述电动力设备恢复到工作状态时,电池200中的唤醒模块(例如继电器)还可以将所述处理器203从休眠状态唤醒,使处理器203恢复到工作状态。
在本实施方式中,所述处理器203在检测到电动力设备恢复到工作状态后,所述处理器203退出休眠状态继续执行正常工作,并指示BMS芯片204断开待机休眠供电电路205。这样,由于电动力设备恢复工作状态时,电池200可以通过直流变换电路202为电动力设备供电,无需待机休眠供电电路205供电。因此,本实施方式可以避免待机休眠供电电路205为处于工作状态的电动力设备供电,从而可以节省电池200的能耗。
按照类型划分,本申请实施例提供的直流变换电路202可以但不限于为以下两种实施方式。
实施方式一:所述直流变换电路202为反极性双向升降压直流变换电路。下面参阅图3所示的电池200的电路图,对本实施方式一进行说明。
在本实施方式一中,所述直流变换电路202具有电芯组接口和电池组接口。所述电芯组接口用于所述直流变换电路202连接所述电芯组201。所述电池组接口用于所述电池200连接电动力设备或充电适配器。所述电芯组接口的负极连接所述电芯组201的负极,所述电芯组接口的正极连接所述电芯组201的正极;所述电池组接口的正极连接所述电动力设备或充电适配器的正极,所述电池组接口的负极连接所述电动力设备或充电适配器的负极。如图3所示,所述电芯组接口为a和b,其中,a为电芯组接口的负极,b为电芯组接口的正极。
如图3所示,所述直流变换电路202的电路结构如下:
所述直流变换电路202中包含:第一开关(即图3中的S1)、第二开关(即图3中的S2)、第一电容(即图3中的C1),以及第一电感(图3中的L1)。
其中,所述第一开关(S1)的第一电极与所述电芯组接口的负极相连,第二电极与所述电池组接口的正极相连;
所述第二开关(S2)的第一电极与所述电池组接口的负极相连,第二电极与所述电芯组接口的正极相连;
所述第一电感(L1)的第一端分别与所述第一开关(S1)的第二电极和所述电池组接口的正极相连,所述第一电感(L1)的第二端分别与所述第二开关(S2)的第二电极和所述电芯组接口的正极相连;
所述第一电容(C1)的两端分别连接所述电池组接口的正极和所述电池组接口的负极;
所述处理器203控制所述第一开关(S1)和所述第二开关(S2)的关断或闭合。
在本实施方式一中,基于图3所示的直流变换电路202的电路结构,所述处理器203,在控制所述直流变换电路202将所述电芯组201的放电电压值转换为所述电动力设备的额定工作电压值时,用于:
根据所述电动力设备的额定工作电压值和所述电芯组201的放电电压值,确定所述第一开关(S1)和所述第二开关(S2)的占空比;
根据所述占空比,控制所述第一开关(S1)的关断或闭合,以及控制所述第二开关(S2)的关断或闭合,以使所述直流变换电路202将所述电芯组201的放电电压值转换为所述电动力设备的额定工作电压值。
在本实施方式一中,所述处理器203可以通过控制直流变换电路202中第一开关(S1)和第二开关(S2)的关断或闭合,从而可以控制直流变换电路202实现电压调整,使电池200的输出电压能够适配当前电动力设备的额定工作电压。
类似的,在所述电池200连接充电适配器的情况下,当所述处理器203控制所述直流变换电路202中所述第一开关(S1)和所述第二开关(S2)的关断或闭合,以使所述直流变换电路202将充电适配器的输出能量转换为所述电芯组201所需要的充电电压和充电电流,本申实施例对此过程不再赘述。
在本实施方式一中,基于图3所示的直流变换电路202的电路结构,所述处理器203,在关闭所述直流变换电路202时,用于:关断所述第一开关(S1)和所述第二开关(S2)。
基于图3所示的直流变换电路202的电路结构,本实施方式一还提供了一种待机休眠供电电路205的电路结构。所述待机休眠供电电路205的一端连接所述电芯组接口的负极,另一端连接所述电池组接口的负极;所述待机休眠供电电路205中包含第三开关(即图3中的S3)和第一电阻(即图3中的R1)。
参阅图3所示,在所述待机休眠供电电路205中,所述第三开关(S3)与所述第一电阻(R1)串联;所述第三开关(S3)的第一电极与所述电芯组接口的负极相连,第二电极与所述电池组接口的负极相连;所述BMS芯片204控制所述第三开关(S3)的关断或闭合。
所述BMS芯片204,用于:根据所述供电指令闭合所述第三开关(S3),以导通所述待机休眠供电电路205。所述BMS芯片204,还用于:根据所述断电指令关断所述第三开关(S3),以断开所述待机休眠供电电路205。
基于图3所示的直流变换电路202的电路结构,以及待机休眠供电电路205的电路结构,当所述直流变换电路202关闭(即S1和S2关断),且所述待机休眠供电电路205导通的情况下,电池200中的电芯组201通过第一电感(L1),所述待机休眠供电电路205中的第一电阻(R1)和第三开关(S3)(可选的,当电芯组201串联保险丝F时,还包括F)构成的供电回路,可以给电动力设备供电,为电动力设备提供待机工作电流,以维持处于待机休眠状态下的电动力设备的监控功能。
可选的,基于图3所示的待机休眠供电电路205的电路结构,为了避免在电池组接口的电压较高,电芯组电压较低时所述待机休眠供电电路205构成的供电回路出现反向电流,进而导致电池组接口的高电压对电芯组进行滥充的安全风险,在本实施方式一中,所述待机休眠供电电路205中还可以包含至少一个二极管,参阅图4中的D1和D2所示。其中,所述至少一个二极管与所述第三开关(S3)和所述第一电阻(R1)串联。所述至少一个二极管中每个二极管的阳极与所述电池组接口的负极相连,所述至少一个二极管中每个二极管的阴极与所述电芯组接口的负极相连。
在待机休眠供电电路205中设置多个二极管时,可以避免单个二极管失效导致对电池组接口的高电压对电芯组进行滥充的安全风险。
可选的,基于图3所示的直流变换电路202的电路结构,在本实施方式一中,所述直流变换电路202中还可以包含:第四开关(即图4中的S4);其中,所述第四开关(S4)与所述第一电容(C1)串联。参阅图4所示,所述第四开关(S4)的第一电极与所述电池组接口的负极相连,第二电极与所述电池组接口的正极相连;所述处理器203控制所述第四开关(S4)的关断或闭合。所述处理器203,还用于:在启动所述直流变换电路202时,闭合所述第四开关(S4);在关闭所述直流变换电路202时,关断所述第四开关(S4)。
在本实施方式一中,电池200中增加第四开关(S4)与第一电容(C1)串联,可以规避在电池组接口与电动力设备的接口电连接时出现C1放电打火的现象。
可选的,基于图3所示的直流变换电路202的电路结构,在本实施方式一中,所述直流变换电路202中还可以包含:滤波电路;所述滤波电路一端连接所述电芯组接口的正极,另一端连接所述电芯组接口的负极。参阅图4所示,所述滤波电路中包含滤波开关(即图4中的S5)和第二电容(即图4中的C2)。其中,所述滤波开关(S5)与所述第二电容(C2)串联;所述滤波开关(S5)的第一电极与所述电芯组接口的负极相连,第二电极与所述电芯组接口的正极相连;所述处理器203控制所述滤波开关(S5)的关断或闭合。
所述处理器203,还用于:在启动所述直流变换电路202时,闭合所述滤波开关(S5),以导通所述滤波电路;在关闭所述直流变换电路202时,关断所述滤波开关(S5),以断开所述滤波电路。
在本实施方式一中,通过在电芯组201的两端设置滤波电路,在该直流变换电路202启动时,处理器203闭合滤波电路中的滤波开关(S5),这样,滤波电路中的第二电容(C2)可以实现滤波。当直流变换电路202关闭时,处理器203关断滤波电路的滤波开关(S5),这样可以规避电动力设备长期处于待机休眠状态时由于第二电容(C2)的漏电现象导致电芯组放亏的问题。
实施方式二:所述直流变换电路202为同极性双向升降压直流变换电路。下面参阅图5所示的电池200的电路图,对本实施方式二进行说明。
在本实施方式二中,所述直流变换电路202具有电芯组接口和电池组接口。所述电芯组接口用于所述直流变换电路202连接所述电芯组201。所述电池组接口用于所述电池200连接电动力设备或充电适配器。所述电芯组接口的负极连接所述电芯组201的负极,所述电芯组接口的正极连接所述电芯组201的正极;所述电池组接口的正极连接所述电动力设备或充电适配器的正极,所述电池组接口的负极连接所述电动力设备或充电适配器的负极。参阅图5所示,所述电芯组接口为a和b,其中,a为电芯组接口的负极,b为电芯组接口的正极。
如图5所示,所述直流变换电路202的电路结构如下:
所述直流变换电路202中包含:第一开关(即图5中的S1)、第二开关(即图5中的S2)、第三开关(即图5中的S3)、第四开关(即图5中的S4)、第一电容(即图5中的C1),以及第一电感(即图5中的L1)。
其中,所述第四开关(S4)的第一电极与所述电芯组接口的负极相连,第二电极与所述电池组接口的负极相连;
所述第三开关(S3)的第一电极与所述电池组接口的负极相连,第二电极与所述电芯组接口的正极相连;
所述第一电感(L1)的第一端与所述电芯组接口的正极相连,所述第一电感的第二端分别与所述第一开关(S1)的第二电极和所述第二开关(S2)的第一电极相连。
所述第一开关(S1)的第一电极与所述电池组接口的负极相连;
所述第二开关(S2)的第二电极与所述电池组接口的正极相连;
所述第一电容(C1)的两端分别连接所述电池组接口的正极和所述电池组接口的负极;
所述处理器203控制所述第一开关(S1)、所述第二开关(S2)、所述第三开关(S3),以及所述第四开关(S4)的关断或闭合。
在本实施方式二中,基于图5所示的直流变换电路202的电路结构,所述处理器203,在控制所述直流变换电路202将所述电芯组201的放电电压值转换为所述电动力设备的额定工作电压值时,用于:
当所述电芯组201的放电电压值小于或等于所述电动力设备的额定工作电压值时,关断所述第三开关(S3),闭合所述第四开关(S4);根据所述电动力设备的额定工作电压值和所述电芯组201的放电电压值,确定所述第一开关(S1)和所述第二开关(S2)的占空比;根据所述占空比,控制所述第一开关(S1)的关断或闭合,以及控制所述第二开关(S2)的关断或闭合,以使所述直流变换电路202将所述电芯组201的放电电压值升压为所述电动力设备的额定工作电压值;
当所述电芯组201的放电电压值大于或等于所述电动力设备的额定工作电压值时,关断所述第一开关(S1),闭合所述第二开关(S2);根据所述电动力设备的额定工作电压值和所述电芯组201的放电电压值,确定所述第三开关(S3)和所述第四开关(S4)的占空比;根据所述占空比,控制所述第三开关(S3)的关断或闭合,以及控制所述第四开关(S4)的关断或闭合,以使所述直流变换电路202将所述电芯组201的放电电压值降压为所述电动力设备的额定工作电压值。
在本实施方式二中,所述处理器203可以通过控制直流变换电路中的各个开关的关断或闭合,从而控制直流变换电路202实现电压调整,使电池200的输出电压能够适配当前电动力设备的额定工作电压。
类似的,在所述电池200连接充电适配器的情况下,所述处理器203还可以控制直流变换电路202中的第一开关(S1)至第四开关(S4)的关断或闭合,以使直流变换电路202将充电适配器的输出能量转换为所述电芯组201所需要的充电电压和充电电流,具体过程可以参考上述处理器203控制直流变换电路202将电池200的输出电压调整为电动力设备的额定工作电压的过程,此处不再赘述。
在本实施方式二中,基于图5所示的直流变换电路202的电路结构,所述处理器203,在关闭所述直流变换电路202时,用于:关断所述第一开关(S1)、所述第二开关(S2)、所述第三开关(S3),以及所述第四开关(S4)。
基于图5所示的直流变换电路202的电路结构,本实施方式二还提供了一种待机休眠供电电路205的电路结构。所述待机休眠供电电路205的一端连接所述电芯组接口的负极,另一端连接所述电池组接口的负极;所述待机休眠供电电路205中包含第五开关(即图5中的S5)和第一电阻(即图5中的R1)。
参阅图5所示,在所述待机休眠供电电路205中,所述第五开关(S5)与所述第一电阻(R1)串联;所述第五开关(S5)的第一电极与所述电芯组接口的负极相连,第二电极与所述电池组接口的负极;所述BMS芯片204控制所述第五开关(S5)的关断或闭合。应注意,所述第二开关(S2)中还包含二极管,如图5中的S2所示,所述二极管阳极连接所述第二开关(S2)的第一电极,所述二极管的阴极连接所述第二开关(S2)的第二电极。
所述BMS芯片204,用于:根据所述供电指令闭合所述第五开关(S5),以导通所述待机休眠供电电路205。所述BMS芯片204,还用于:根据所述断电指令关断所述第五开关(S5),以断开所述待机休眠供电电路205。
基于图5所示的直流变换电路202的电路结构,以及待机休眠供电电路205的电路结构,当所述直流变换电路202关闭(即S1-S4关断),且所述待机休眠供电电路205导通的情况下,电池200中的电芯组201通过第一电感(L1),S2中的二极管,所述待机休眠供电电路205中的第一电阻(R1)和第五开关(S5)(可选的,当电芯组201串联保险丝F时,还包括F)构成的供电回路,可以给电动力设备供电,为电动力设备提供待机工作电流,以维持处于待机休眠状态下的电动力设备的监控功能。
可选的,基于图5所示的直流变换电路202的电路结构,在本实施方式一中,所述直流变换电路202中还可以包含:第六开关(即图6中的S6)。参阅图6所示,所述第六开关(S6)与所述第一电容(C1)串联;所述第六开关(S6)的第一电极与所述电池组接口的负极相连,第二电极与所述电池组接口的正极相连;所述处理器203控制所述第六开关的关断或闭合。所述处理器203,还用于:在启动所述直流变换电路202时,闭合所述第六开关(S6);在关闭所述直流变换电路202时,关断所述第六开关(S6)。
在本实施方式二中,电池200中增加第六开关(S6)与第一电容(C1)串联,可以规避在电池组接口与电动力设备的接口电连接时C1放电打火的现象。
可选的,基于图3所示的直流变换电路202的电路结构,在本实施方式二中,所述直流变换电路202中还包含:滤波电路;所述滤波电路一端连接所述电芯组接口的正极,另一端连接所述电芯组接口的负极。参阅图6所示,所述滤波电路中包含滤波开关(即图6中的S7)和第二电容(即图6中的C2)。其中,所述滤波开关(S7)与所述第二电容(C2)串联;所述滤波开关(S7)的第一电极与所述电芯组接口的负极相连,第二电极与所述电芯组接口的正极相连;所述处理器203控制所述滤波开关(S7)的关断或闭合。
所述处理器203,还用于:在启动所述直流变换电路202时,闭合所述滤波开关(S7),以导通所述滤波电路;在关闭所述直流变换电路202时,关断所述滤波开关(S7),以断开所述滤波电路。
与上述实施方式一中类似的,在本实施方式二中,通过在电芯组201的两端设置滤波电路,在该直流变换电路202启动时,处理器203闭合滤波电路中的滤波开关(S7),这样,滤波电路中的第二电容(C2)可以实现滤波。当直流变换电路202关闭时,处理器203关断滤波电路的滤波开关(S7),这样可以规避电动力设备长期处于待机休眠状态时由于第二电容(C2)的漏电现象导致电芯组放亏的问题。
需要说明的是,图3-图6作为电池200的电路结构示例,不对电池200中的直流变换电路202的类型以及电路结构等构成限定,其他直流变换电路类型或电路结构也包含在本申请实施例的保护范围内。例如,在电池200的电路结构中多个器件串联时,这些器件可以通过多种布局方式串联,不局限于图3-图6中的布局方式。以图4为例说明,待机休眠供电电路205中包含第一电阻(R1)、两个二极管(D1和D2),第三开关(S3),这些器件的布局可以从左到右依次为R1、D2、D1,和S3,如图4中所示;当然,其他布局方式(例如从左到右依次为D1、D2、S3,和R1)也在本申请实施例的保护范围内。
此外,还应注意,本申请实施例不对各个器件的参数进行限定。各个器件的参数(例如电容的电感量、电阻的电阻值,电容的电容量,电芯组中电芯的串数等等)可以根据实际场景具体设置。例如,在每个电芯提供的电压范围为2.7V-3.4V,需要适配48V和60V两种额定工作电压的电动车的情况下,为了提高直流变换电路202的工作效率,电池200中的电芯组的串数范围为16-20。这样,在输出过载或短路的情况下方便实现限流保护。示例性的,由于具有18串电芯的放电电压值为48.5V-61V,比较接近48V和60V,因此可以将电池200中的电芯组设置为18串电芯。
本申请不对开关的类型进行限定。图3-图6所示的电路结构中的任一开关可以但不限于为以下任一种开关器件:金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxidesemiconductor field effect transistor,MOSFET)开关器件,氮化镓(化学式为:GaN)开关器件,碳化硅(化学式为:SiC)开关器件,或绝缘栅双极型晶体管(insulated gatebipolar transistor,IGBT)开关器件。当任一开关为MOSFET开关器件、GaN开关器件、SiC开关器件,或IGBT开关器件时,该开关的第一电极为源极,第二电极为漏极,处理器203或BMS芯片204可以通过该开关的栅极控制该开关的闭合或关断。
相对于实施例二中的同极性双向升降压直流变换电路的电路结构,实施例一中的反极性双向升降压直流变换电路的电路结构中使用更少的开关器件,电路拓扑结构简单,因此,采用实施例一方式的电路结构的电池200的体积更小、生产成本更低,同时还可以规避电池组接口的高电压对电芯组进行滥充的安全风险。
在一种实施方式中,所述处理器203可以但不限于通过以下方式检测所述电动力设备的状态:
方式一:所述处理器203检测所述电池200与所述电动力设备之间电流,根据所述电流的方向或大小,确定所述电动力设备的状态。示例性的,所述处理器203可以检测所述电池组接口的电流,或者检测所述直流变换电路202内的电流。当所述电池200与电动力设备之间的电流值大于或等于设定电流值时,确定所述电动力设备为工作状态;当所述电池200与电动力设备之间的电流值小于该设定电流值时,确定所述电动力设备为休眠状态。
方式二:所述处理器203接收来自所述电动力设备的状态指示,其中,所述状态指示用于指示的所述电动力设备的状态。示例性的,电动力设备可以在状态发生变换时或者按照设定周期,向电池200中的处理器203发送状态指示。
在一种实施方式中,所述处理器203可以但不限于通过以下方式获取所述电动力设备的额定工作电压值:
方式一:所述处理器203获取所述电动力设备的型号,确定所述电动力设备的型号对应的所述电动力设备的额定工作电压值。可选的,所述电动力设备的型号可以为所述电动力设备发送给所述处理器203的,也可以为用户或者运营商设置的。
方式二:所述处理器203获取用户或运营商(例如换电运营商)设置的所述电动力设备的额定工作电压值。
综上所述,本申请实施例提供了一种电池,该电池中的处理器可以在电动力设备处于工作状态时,获取电动力设备的额定工作电压值,并控制直流变换电路将电芯组的放电电压值转换为所述电动力设备的额定工作电压值,使电池的输出电压适配电动力设备的额定工作电压,从而为电动力设备供电。显然,通过本方案,电池可以适配多种额定工作电压规格的电动力设备,该电池的兼容性较高,从而可以降低电池生产商的生产成本和换电运营生的管理成本。
基于图2或图3提供的电池的电路结构,本申请实施例还提供了一种电动车的电池,所述电池的电路结构如图7所示。所述电池中的直流变换电路为反极性双向升降压直流变换电路,处理器为MCU,BMS芯片为AFE。在本申请实施例中涉及的开关以MOSFET开关器件、GaN开关器件、SiC开关器件,或IGBT开关器件为例进行说明。
如图7所示,所述反极性双向升降压直流变换电路中包含第一开关(即图7中的S1)、第二开关(即图7中的S2)、第一电感(即图7中的L1),以及第一电容(即图7中的C1)。所述反极性双向升降压直流变换电路具有电芯组接口和电池组接口。其中,所述电芯组接口的负极连接所述电芯组的负极,所述电芯组接口的正极连接所述电芯组的正极;所述电池组接口的正极连接所述电动力设备或充电适配器的正极,所述电池组接口的负极连接所述电动力设备或充电适配器的负极。
其中,所述第一开关(S1)的源极与所述电芯组接口的负极相连,漏极与所述电池组接口的正极相连;
所述第二开关(S2)的源极与所述电池组接口的负极相连,漏极与所述电芯组接口的正极相连;
所述第一电感(L1)的第一端分别与所述第一开关(S1)的漏极和所述电池组接口的正极相连,所述第一电感(L1)的第二端分别与所述第二开关(S2)的漏极和所述电芯组接口的正极相连;
所述第一电容(C1)的两端分别连接所述电池组接口的正极和所述电池组接口的负极;
所述MCU可以通过第一开关(S1)的栅极控制所述第一开关(S1)的关断或闭合,通过第二开关(S2)的栅极控制所述第二开关(S2)的关断或闭合。
所述电池中的待机休眠供电电路中包含第一电阻(即图7中的R1),第一二极管(即图7中的D1)和第三开关(即图7中的S3)。所述第三开关(S3)、所述第一二极管(D1)与所述第一电阻(R1)串联。所述第三开关(S3)的源极与所述电芯组接口的负极相连,漏极与所述电池组接口的负极相连;所述AFE可以通过第三开关(S3)的栅极控制所述第三开关(S3)的关断或闭合。所述第一二极管的阳极与电池组接口的负极相连,阴极与电芯组接口的负极相连。
在所述电池连接电动车,且电动车处于工作状态时,所述MCU可以通过控制所述反极性双向升降压直流变换电路中的第一开关(S1)和第二开关(S2)的状态,从而使所述反极性双向升降压直流变换电路可以将电芯组逐渐下降的放电电压值转换为恒定的48V或60V的输出电压输出给电动车,使电池的输出电压能够适配电动车的额定电压,具体过程可以参考图3所示的实施例中描述,此处不再赘述。此时,待机休眠供电电路中的第三开关(S3)关断,待机休眠供电电路断开。
在所述电池连接电动车,且电动车进入待机休眠状态时,MCU可以关断第一开关(S1)和第二开关(S2),以关闭所述反极性双向升降压直流变换电路。所述MCU向AFE发送供电指令,以使所述AFE导通所述待机休眠供电电路,之后所述MCU进入休眠状态,以节省能耗。所述AFE可以根据接收的供电指令,闭合第三开关(S3),这样,电芯组可以通过F、L1、S3、D1、R1构成的供电回路给电动车提供待机工作电流,以维护电动车的防盗监控工作。
当所述MCU检测到所述电动车即将从待机休眠状态恢复到工作状态时(例如MCU检测到用户拧动电动车钥匙发动电动车时),所述MCU退出休眠状态进入工作状态,向AFE发送断电指令,之后,所述MCU可以继续控制所述反极性双向升降压直流变换电路进行电压转换。所述AFE根据接收的断电指令,断开第三开关(S3),这样,供电回路不再给电动车提供待机工作电流。
当电池连接充电适配器时,MCU可以控制反极性双向升降压直流变换电路,将充电适配器的输出能量转换为所述电芯组的充电电压和充电电流,以对电芯组进行恒流充电。
综上,电池可以通过反极性双向升降压直流变换电路实现能量的双向流动。
例如,在每个电芯提供的电压范围为2.7V-3.4V,需要适配48V和60V两种额定工作电压的电动车的情况下,为了提高反极性双向升降压直流变换电路的工作效率,电池中的电芯组的串数范围可以设置为16-20。这样,在输出过载或短路的情况下方便实现限流保护。示例性的,由于具有18串电芯的放电电压值为48.5V-61V,比较接近48V和60V,因此可以将电池200中的电芯组设置为18串电芯。
为了保障电池的工作效率和安全性,在图7所示的电路结构的基础上,本申请实施例还提供了一种电动车的电池,所述电池的电路结构如图8所示。
可选的,本申请实施例提供的电池方案中,所述待机休眠供电电路中还可以包含多个二极管,参阅图8中的D1和D2所示。其中,所述多个二极管与所述第三开关(S3)和所述第一电阻(R1)串联。每个二极管的阳极与所述电池组接口的负极相连,阴极与所述电芯组接口的负极相连。在待机休眠供电电路中设置多个二极管时,可以避免单个二极管失效导致对电池组接口的高电压对电芯组进行滥充的安全风险。
可选的,为了规避在电池组接口与电动力设备的接口电连接时出现C1放电打火的现象,在本申请实施例提供的电池方案中,所述反极性双向升降压直流变换电路中还可以增加第四开关(即图8中的S4)与第一电容(C1)串联。参阅图8所示,所述第四开关(S4)的源极与所述电池组接口的负极相连,漏极与所述电池组接口的正极相连;所述MCU可以通过第四开关(S4)的栅极控制所述第四开关(S4)的关断或闭合。所述MCU可以在启动所述反极性双向升降压直流变换电路时,闭合所述第四开关(S4);在关闭所述反极性双向升降压直流变换电路时,关断所述第四开关(S4)。
可选的,本申请实施例提供的电池方案中,所述反极性双向升降压直流变换电路中还可以增加滤波电路。参阅图8所示,所述滤波电路一端连接所述电芯组接口的正极,另一端连接所述电芯组接口的负极,所述滤波电路中包含滤波开关(即图8中的S5)和第二电容(即图8中的C2)。其中,所述滤波开关(S5)与所述第二电容(C2)串联;所述滤波开关(S5)的源极与所述电芯组接口的负极相连,漏极与所述电芯组接口的正极相连;所述MCU可以通过所述滤波开关(S5)的栅极控制所述滤波开关(S5)的关断或闭合。
所述MCU可以在启动所述反极性双向升降压直流变换电路时,闭合所述滤波开关(S5),以导通所述滤波电路;在关闭所述反极性双向升降压直流变换电路时,关断所述滤波开关(S5),以断开所述滤波电路。
在本电池方案中,通过在电芯组的两端设置滤波电路,在反极性双向升降压直流变换电路启动时,MCU闭合滤波电路中的滤波开关(S5),这样,滤波电路中的第二电容(C2)可以实现滤波。当反极性双向升降压直流变换电路关闭时,MCU关断滤波电路的滤波开关(S5),这样可以规避电动车长期处于待机休眠状态时由于第二电容(C2)的漏电现象导致电芯组放亏的问题。
基于图2或图5提供的电池的电路结构,本申请实施例还提供了一种电动车的电池,所述电池的电路结构如图9所示。所述电池中的直流变换电路为同极性双向升降压直流变换电路,处理器为MCU,BMS芯片为AFE。在本申请实施例中涉及的开关以MOSFET开关器件、GaN开关器件、SiC开关器件,或IGBT开关器件为例进行说明。
如图9所示,所述同极性双向升降压直流变换电路中包含:第一开关(即图9中的S1)、第二开关(即图9中的S2)、第三开关(即图9中的S3)、第四开关(即图9中的S4)、第一电容(即图9中的C1),以及第一电感(即图9中的L1)。所述同极性双向升降压直流变换电路具有电芯组接口和电池组接口。其中,所述电芯组接口的负极连接所述电芯组的负极,所述电芯组接口的正极连接所述电芯组的正极;所述电池组接口的正极连接所述电动力设备或充电适配器的正极,所述电池组接口的负极连接所述电动力设备或充电适配器的负极。
其中,所述第四开关(S4)的源极与所述电芯组接口的负极相连,漏极与所述电池组接口的负极相连;
所述第三开关(S3)的源极与所述电池组接口的负极相连,漏极与所述电芯组接口的正极相连;
所述第一电感(L1)的第一端与所述电芯组接口的正极相连,所述第一电感的第二端分别与所述第一开关(S1)的漏极和所述第二开关(S2)的源极相连。
所述第一开关(S1)的源极与所述电池组接口的负极相连;
所述第二开关(S2)的漏极与所述电池组接口的正极相连;
所述第一电容(C1)的两端分别连接所述电池组接口的正极和所述电池组接口的负极;
所述MCU可以通过第一开关(S1)的栅极控制所述第一开关(S1)的关断或闭合,通过第二开关(S2)的栅极控制所述第二开关(S2)的关断或闭合,通过第三开关(S3)的栅极控制所述第三开关(S3)的关断或闭合,以及通过第四开关(S4)的栅极控制所述第四开关(S4)的关断或闭合。
在所述电池连接电动车,且电动车处于工作状态时,所述MCU可以通过控制所述同极性双向升降压直流变换电路中的第一开关(S1)至第四开关(S4)的状态,从而使所述同极性双向升降压直流变换电路可以将电芯组逐渐下降的放电电压值转换为恒定的48V或60V的输出电压输出给电动车,使电池的输出电压能够适配电动车的额定电压,具体过程可以参考图5所示的实施例中描述,此处不再赘述。
需要说明的是,第二开关(S2)中包含二极管,如图9所示,所述二极管阳极连接所述第二开关(S2)的源极,所述二极管的阴极连接所述第二开关的漏极。应注意,本申请实施例不限定处第二开关(S2)以外的开关是否包含二极管,这些开关中可以包含二极管,也可以不包含二极管。
在所述电池连接电动车,且电动车进入待机休眠状态时,MCU可以关断第一开关(S1)至第四开关(S4),以关闭所述同极性双向升降压直流变换电路。所述MCU向AFE发送供电指令,以使所述AFE导通所述待机休眠供电电路,之后所述MCU进入休眠状态,以节省能耗。所述AFE可以根据接收的供电指令,闭合第五开关(S5),这样,电芯组可以通过F、L1、S2中的二极管、R1、S5构成的供电回路给电动车提供待机工作电流,以维护电动车的防盗监控工作。
当所述MCU检测到所述电动车即将从待机休眠状态恢复到工作状态时(例如MCU检测到用户拧动电动车钥匙发动电动车时),所述MCU退出休眠状态进入工作状态,向AFE发送断电指令,之后,所述MCU可以继续控制所述同极性双向升降压直流变换电路进行电压转换。所述AFE根据接收的断电指令,断开第五开关(S5),这样,供电回路不再给电动车提供待机工作电流。
当电池连接充电适配器时,MCU可以控制同极性双向升降压直流变换电路,将充电适配器的输出能量转换为所述电芯组的充电电压和充电电流,以对电芯组进行恒流充电。
综上,电池可以通过同极性双向升降压直流变换电路实现能量的双向流动。
示例性的,在每个电芯提供的电压范围为2.7V-3.4V,需要适配48V和60V两种额定工作电压的电动车的情况下,为了提高同极性双向升降压直流变换电路的工作效率,电池中的电芯组的串数范围可以设置为16-20。这样,在输出过载或短路的情况下方便实现限流保护。示例性的,由于具有18串电芯的放电电压值为48.5V-61V,比较接近48V和60V,因此可以将电池200中的电芯组设置为18串电芯。
为了保障电池的工作效率和安全性,在图9所示的电路结构的基础上,本申请实施例还提供了一种电动车的电池,所述电池的电路结构如图10所示。
可选的,为了规避在电池组接口与电动力设备的接口电连接时出现C1放电打火的现象,在本申请实施例提供的电池方案中,所述同极性双向升降压直流变换电路中还可以增加第六开关(即图10中的S6)与第一电容(C1)串联。参阅图10所示,所述第六开关(S6)的源极与所述电池组接口的负极相连,漏极与所述电池组接口的正极相连;所述MCU可以通过第六开关(S6)的栅极控制所述第六开关(S6)的关断或闭合。所述MCU可以在启动所述同极性双向升降压直流变换电路时,闭合所述第六开关(S6);在关闭所述同极性双向升降压直流变换电路时,关断所述第六开关(S6)。
可选的,本申请实施例提供的电池方案中,所述同极性双向升降压直流变换电路中还可以增加滤波电路。参阅图10所示,所述滤波电路一端连接所述电芯组接口的正极,另一端连接所述电芯组接口的负极,所述滤波电路中包含滤波开关(即图10中的S7)和第二电容(即图10中的C2)。其中,所述滤波开关(S7)与所述第二电容(C2)串联;所述滤波开关(S7)的源极与所述电芯组接口的负极相连,漏极与所述电芯组接口的正极相连;所述MCU可以通过所述滤波开关(S7)的栅极控制所述滤波开关(S7)的关断或闭合。
所述MCU可以在启动所述同极性双向升降压直流变换电路时,闭合所述滤波开关(S7),以导通所述滤波电路;在关闭所述同极性双向升降压直流变换电路时,关断所述滤波开关(S7),以断开所述滤波电路。
在本电池方案中,通过在电芯组的两端设置滤波电路,在同极性双向升降压直流变换电路启动时,MCU闭合滤波电路中的滤波开关(S7),这样,滤波电路中的第二电容(C2)可以实现滤波。当同极性双向升降压直流变换电路关闭时,MCU关断滤波电路的滤波开关(S7),这样可以规避电动车长期处于待机休眠状态时由于第二电容(C2)的漏电现象导致电芯组放亏的问题。
应注意,在图7至图10所示的实施例提供的电池方案中,MCU或AFE可以直接连接开关的栅极,从而可以通过开关的栅极来控制该开关的闭合或关断。MCU或AFE也可以通过其他的方式(例如通过其他器件间接连接开关的栅极)通过开关的栅极控制该开关的闭合或关断。本申请实施例对MCU或AFE控制开关状态的方式不作限定。
另外,在图7至图10所示的电池方案中,AFE除了具有控制待机休眠供电电路的导通和断开的功能之外,作为电池管理芯片,其还可以监控电芯组的安全。例如AFE可以持续采集电芯组的电压采样值和/或温度采样值,并通过监测电芯组的电压和/或温度,从而使电芯组处于安全的工作状态。
还应注意,在图7至图10所示的电池方案中,除图9或图10中的第二开关(S2)中需要有二极管以外,其他开关不限定是否包含二极管。
基于以上实施例提供的电池,本申请还提供了一种电池控制方法,该方法可以应用于如以上实施例提供的电池中的处理器,参阅图11所示,该方法包括:
S1101:当所述电池连接电动力设备时,所述处理器检测所述电动力设备的状态。
在一种实施方式中,所述处理器可以但不限于通过以下方式,检测所述电动力设备的状态:
方式一:所述处理器可以检测所述电池与所述电动力设备之间电流,根据所述电流的方向或大小,确定所述电动力设备的状态。示例性的,所述处理器可以检测电池的电池组接口的电流,或者检测电池中的直流变换电路内的电流。当所述电池与电动力设备之间的电流值大于或等于设定电流值时,确定所述电动力设备为工作状态;当所述电池与电动力设备之间的电流值小于该设定电流值时,确定所述电动力设备为休眠状态。
方式二:所述处理器可以接收来自所述电动力设备的状态指示,其中,所述状态指示用于指示的所述电动力设备的状态。示例性的,电动力设备可以在状态发生变换时或者按照设定周期,向电池200中的处理器203发送状态指示。
S1102:当检测到所述电动力设备处于工作状态时,所述处理器启动所述电池中的直流变换电路,并获取所述电动力设备的额定工作电压值;控制所述直流变换电路将所述电池中的电芯组的放电电压值转换为所述电动力设备的额定工作电压值。
在一种实施方式中,所述处理器可以但不限于通过以下方式,获取所述电动力设备的额定工作电压值:
方式一:所述处理器获取所述电动力设备的型号,确定所述电动力设备的型号对应的所述电动力设备的额定工作电压值。可选的,所述电动力设备的型号可以为所述电动力设备发送给所述处理器203的,也可以为用户或者运营商设置的。
方式二:所述处理器获取用户或运营商设置的所述电动力设备的额定工作电压值。
S1103:当检测到所述电动力设备处于待机休眠状态时,所述处理器关闭所述直流变换电路,并向所述电池中的BMS芯片发送供电指令,以及控制所述处理器进入休眠状态,其中,所述供电指令用于指示所述BMS芯片导通所述电池中的待机休眠供电电路。
在一种实施方式中,所述方法还包括:
当所述电池连接所述充电适配器时,所述处理器获取所述充电适配器的输出电压值;控制所述直流变换电路将所述充电适配器的输出电压值转换为所述电芯组的充电电压值。
在一种实施方式中,所述方法还包括:
当检测到所述电动力设备处于工作状态时,所述处理器退出休眠状态,向所述BMS芯片发送断电指令,其中,所述断电指令用于指示所述BMS芯片断开所述待机休眠供电电路。
示例性的,所述处理器可以为各种具有处理功能的硬件芯片,例如,MCU,还可以为以下中的至少一项:ASIC,PLD、单片机。
基于以上实施方式提供的电池,本申请实施例还提供了一种电动车,所述电动车包括以上实施例提供的电池,控制器,以及电机;所述电池用于给所述控制器和/或所述电机供电。
综上所述,本申请实施例提供了一种电池、电池控制方法及电动车,通过该方案,该电池中的处理器可以在电动力设备处于工作状态时,获取电动力设备的额定工作电压值,并控制直流变换电路将电芯组的放电电压值转换为所述电动力设备的额定工作电压值,使电池的输出电压适配电动力设备的额定工作电压,从而为电动力设备供电。显然,通过本方案,电池可以适配多种额定工作电压规格的电动力设备,该电池的兼容性较高,从而可以降低电池生产商的生产成本和换电运营生的管理成本。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然,本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样,倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内,则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (22)
1.一种电池,其特征在于,包括:电芯组、处理器、直流变换电路,电池管理系统BMS芯片,待机休眠供电电路;其中,所述直流变换电路与所述电芯组相连,所述待机休眠供电电路与所述电芯组相连;所述处理器控制所述直流变换电路的状态;所述BMS芯片控制所述待机休眠供电电路的导通和断开;所述处理器与所述BMS芯片之间具有通信连接;
所述处理器,用于:当所述电池连接电动力设备时,检测所述电动力设备的状态;当检测到所述电动力设备处于工作状态时,启动所述直流变换电路,并获取所述电动力设备的额定工作电压值;控制所述直流变换电路将所述电芯组的放电电压值转换为所述电动力设备的额定工作电压值;以及当检测到所述电动力设备处于待机休眠状态时,关闭所述直流变换电路,并向所述BMS芯片发送供电指令,以及控制所述处理器进入休眠状态,其中,所述供电指令用于指示所述BMS芯片导通所述待机休眠供电电路;
所述BMS芯片,用于:根据所述供电指令,导通所述待机休眠供电电路;
所述待机休眠供电电路,用于:向所述电动力设备提供待机工作电流,所述待机工作电流用于所述电动力设备维持监控功能。
2.如权利要求1所述的电池,其特征在于,
所述处理器,还用于:当所述电池连接充电适配器时,控制所述直流变换电路将所述充电适配器的输出能量转换为所述电芯组的充电电压和充电电流。
3.如权利要求1或2所述的电池,其特征在于,所述处理器还用于:当检测到所述电动力设备从待机休眠状态恢复到工作状态时,退出休眠状态,向所述BMS芯片发送断电指令,其中,所述断电指令用于指示所述BMS芯片断开所述待机休眠供电电路;
所述BMS芯片,还用于:根据所述断电指令,断开所述待机休眠供电电路。
4.如权利要求1-3任一项所述的电池,其特征在于,所述直流变换电路具有电芯组接口和电池组接口;所述电芯组接口的负极连接所述电芯组的负极,所述电芯组接口的正极连接所述电芯组的正极;所述电池组接口的正极连接所述电动力设备或充电适配器的正极,所述电池组接口的负极连接所述电动力设备或充电适配器的负极;
所述直流变换电路中包含:第一开关、第二开关、第一电容,以及第一电感;
所述第一开关的第一电极与所述电芯组接口的负极相连,第二电极与所述电池组接口的正极相连;
所述第二开关的第一电极与所述电池组接口的负极相连,第二电极与所述电芯组接口的正极相连;
所述第一电感的第一端分别与所述第一开关的第二电极和所述电池组接口的正极相连,所述第一电感的第二端分别与所述第二开关的第二电极和所述电芯组接口的正极相连;
所述第一电容的两端分别连接所述电池组接口的正极和所述电池组接口的负极;
所述处理器控制所述第一开关和所述第二开关的关断或闭合。
5.如权利要求4所述的电池,其特征在于,所述处理器,在控制所述直流变换电路将所述电芯组的放电电压值转换为所述电动力设备的额定工作电压值时,用于:
根据所述电动力设备的额定工作电压值和所述电芯组的放电电压值,确定所述第一开关和所述第二开关的占空比;
根据所述占空比,控制所述第一开关的关断或闭合,以及控制所述第二开关的关断或闭合,以使所述直流变换电路将所述电芯组的放电电压值转换为所述电动力设备的额定工作电压值;
所述处理器,在关闭所述直流变换电路时,用于:
关断所述第一开关和所述第二开关。
6.如权利要求5所述的电池,其特征在于,所述待机休眠供电电路的一端连接所述电芯组接口的负极,另一端连接所述电池组接口的负极;
所述待机休眠供电电路中包含第三开关和第一电阻,其中,所述第三开关与所述第一电阻串联;所述第三开关的第一电极与所述电芯组接口的负极相连,第二电极与所述电池组接口的负极相连;所述BMS芯片控制所述第三开关的关断或闭合;
所述BMS芯片,用于:根据所述供电指令闭合所述第三开关,以导通所述待机休眠供电电路。
7.如权利要求6所述的电池,其特征在于,所述待机休眠供电电路中还包含至少一个二极管,其中,所述至少一个二极管与所述第三开关和所述第一电阻串联;
所述至少一个二极管中每个二极管的阳极与所述电池组接口的负极相连,所述至少一个二极管中每个二极管的阴极与所述电芯组接口的负极相连。
8.如权利要求4-7任一项所述的电池,其特征在于,所述直流变换电路中还包含:第四开关;其中,所述第四开关与所述第一电容串联;所述第四开关的第一电极与所述电池组接口的负极相连,第二电极与所述电池组接口的正极相连;所述处理器控制所述第四开关的关断或闭合;
所述处理器,还用于:在启动所述直流变换电路时,闭合所述第四开关;在关闭所述直流变换电路时,关断所述第四开关。
9.如权利要求1-3任一项所述的电池,其特征在于,所述直流变换电路具有电芯组接口和电池组接口;所述电芯组接口的负极连接所述电芯组的负极,所述电芯组接口的正极连接所述电芯组的正极;所述电池组接口的正极连接所述电动力设备或充电适配器的正极,所述电池组接口的负极连接所述电动力设备或充电适配器的负极;
所述直流变换电路中包含:第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第一电容,以及第一电感;
所述第四开关的第一电极与所述电芯组接口的负极相连,第二电极与所述电池组接口的负极相连;
所述第三开关的第一电极与所述电池组接口的负极相连,第二电极与所述电芯组接口的正极相连;
所述第一电感的第一端与所述电芯组接口的正极相连,所述第一电感的第二端分别与所述第一开关的第二电极和所述第二开关的第一电极相连;
所述第一开关的第一电极与所述电池组接口的负极相连;
所述第二开关的第二电极与所述电池组接口的正极相连;
所述第一电容的两端分别连接所述电池组接口的正极和所述电池组接口的负极;
所述处理器控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关,以及所述第四开关的关断或闭合。
10.如权利要求9所述的电池,其特征在于,所述处理器,在控制所述直流变换电路将所述电芯组的放电电压值转换为所述电动力设备的额定工作电压值时,用于:
当所述电芯组的放电电压值小于或等于所述电动力设备的额定工作电压值时,关断所述第三开关,闭合所述第四开关;根据所述电动力设备的额定工作电压值和所述电芯组的放电电压值,确定所述第一开关和所述第二开关的占空比;根据所述占空比,控制所述第一开关的关断或闭合,以及控制所述第二开关的关断或闭合,以使所述直流变换电路将所述电芯组的放电电压值升压为所述电动力设备的额定工作电压值;或者
当所述电芯组的放电电压值大于或等于所述电动力设备的额定工作电压值时,关断所述第一开关,闭合所述第二开关;根据所述电动力设备的额定工作电压值和所述电芯组的放电电压值,确定所述第三开关和所述第四开关的占空比;根据所述占空比,控制所述第三开关的关断或闭合,以及控制所述第四开关的关断或闭合,以使所述直流变换电路将所述电芯组的放电电压值降压为所述电动力设备的额定工作电压值;
所述处理器,在关闭所述直流变换电路时,用于:
关断所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关,以及所述第四开关。
11.如权利要求10所述的电池,其特征在于,所述待机休眠供电电路的一端连接所述电芯组接口的负极,另一端连接所述电池组接口的负极;
所述待机休眠供电电路中包含第五开关和第一电阻,其中,所述第五开关与所述第一电阻串联;所述第五开关的第一电极与所述电芯组接口的负极相连,第二电极与所述电池组接口的负极;所述BMS芯片控制所述第五开关的关断或闭合;
所述第二开关中包含二极管,所述二极管阳极连接所述第二开关的第一电极,所述二极管的阴极连接所述第二开关的第二电极;
所述BMS芯片,用于:根据所述供电指令闭合所述第五开关,以导通所述待机休眠供电电路。
12.如权利要求9-11任一项所述的电池,其特征在于,所述直流变换电路中还包含:第六开关;其中,所述第六开关与所述第一电容串联;所述第六开关的第一电极与所述电池组接口的负极相连,第二电极与所述电池组接口的正极相连;所述处理器控制所述第六开关的关断或闭合;
所述处理器,还用于:在启动所述直流变换电路时,闭合所述第六开关;在关闭所述直流变换电路时,关断所述第六开关。
13.如权利要求4-12任一项所述的电池,其特征在于,所述直流变换电路中还包含:滤波电路;所述滤波电路一端连接所述电芯组接口的正极,另一端连接所述电芯组接口的负极;
所述滤波电路中包含滤波开关和第二电容,其中,所述滤波开关与所述第二电容串联;所述滤波开关的第一电极与所述电芯组接口的负极相连,第二电极与所述电芯组接口的正极相连;所述处理器控制所述滤波开关的关断或闭合;
所述处理器,还用于:在启动所述直流变换电路时,闭合所述滤波开关,以导通所述滤波电路;在关闭所述直流变换电路时,关断所述滤波开关,以断开所述滤波电路。
14.如权利要求4-13任一项所述的电池,其特征在于,任一开关为金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET开关器件,氮化镓GaN开关器件,碳化硅SiC开关器件,或绝缘栅双极型晶体管IGBT开关器件时,所述开关的第一电极为源极,任一开关的第二电极为漏极。
15.如权利要求1-14任一项所述的电池,其特征在于,所述处理器,在检测所述电动力设备的状态时,用于:
检测所述电池与所述电动力设备之间电流,根据所述电流的方向或大小,确定所述电动力设备的状态;或者
接收来自所述电动力设备的状态指示,其中,所述状态指示用于指示的所述电动力设备的状态。
16.如权利要求1-15任一项所述的电池,其特征在于,所述处理器,在获取所述电动力设备的额定工作电压值时,用于:
获取所述电动力设备的型号,确定所述电动力设备的型号对应的所述电动力设备的额定工作电压值;或者
获取用户或运营商设置的所述电动力设备的额定工作电压值。
17.一种电动车,其特征在于,包括:
如权利要求1-16任一项所述的电池,控制器,以及电机;
所述电池用于给所述控制器和/或所述电机供电。
18.一种电池控制方法,其特征在于,该方法应用于如权利要求1-16任一项所述的电池中的处理器,该方法包括:
当所述电池连接电动力设备时,检测所述电动力设备的状态;
当检测到所述电动力设备处于工作状态时,启动所述电池中的直流变换电路,并获取所述电动力设备的额定工作电压值;控制所述直流变换电路将所述电池中的电芯组的放电电压值转换为所述电动力设备的额定工作电压值;
当检测到所述电动力设备处于待机休眠状态时,关闭所述直流变换电路,并向所述电池中的BMS芯片发送供电指令,以及控制所述处理器进入休眠状态,其中,所述供电指令用于指示所述BMS芯片导通所述电池中的待机休眠供电电路。
19.如权利要求18所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
当所述电池连接充电适配器时,控制所述直流变换电路将所述充电适配器的输出能量转换为所述电芯组的充电电压和充电电流。
20.如权利要求18或19所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
当检测到所述电动力设备从待机休眠状态恢复到工作状态时,退出休眠状态,向所述BMS芯片发送断电指令,其中,所述断电指令用于指示所述BMS芯片断开所述待机休眠供电电路。
21.如权利要求18-20任一项所述的方法,其特征在于,检测所述电动力设备的状态,包括:
检测所述电池与所述电动力设备之间电流,根据所述电流的方向或大小,确定所述电动力设备的状态;或者
接收来自所述电动力设备的状态指示,其中,所述状态指示用于指示的所述电动力设备的状态。
22.如权利要求18-21任一项所述的方法,其特征在于,获取所述电动力设备的额定工作电压值,包括:
获取所述电动力设备的型号,确定所述电动力设备的型号对应的所述电动力设备的额定工作电压值;或者
获取用户或运营商设置的所述电动力设备的额定工作电压值。
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