CN115275394A - 一种电池包、用电设备、放电控制方法及电池管理系统 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种电池包、用电设备、放电控制方法及电池管理系统，涉及电池技术领域，电池包包括电池模组、加热模组、以及BMS，电池模组具有至少一个电芯，加热模组具有至少一个加热器；每一加热器设于每一电芯，并自电芯内部引出；BMS包括微处理器和受控开关，受控开关电连接于电池模组的正极与电池模组的负极之间，被配置为响应微处理器的控制信号执行通断操作；其中，加热器被配置为在受控开关导通时，电池模组的正极、加热器、受控开关以及电池模组的负极所在的电路形成通路，以消耗电池模组的电能。该电池包中，BMS中只需设置受控开关即可，无需再设置复杂的放电电路，可以节约BMS上的空间，利于BMS的小型化。

Description

一种电池包、用电设备、放电控制方法及电池管理系统
技术领域
本申请涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种电池包、用电设备、放电控制方法及电池管理系统。
背景技术
随着用电设备的不断普及，许多用电设备中都会存在长时间静置不使用的工况。例如，对于农用无人机设备，就普遍存在着长时间静置不使用的工况。而用电设备内的电池模组在静置时，为了提高电池模组的安全性能，需要将电池模组的SOC(State Of Charge，荷电状态)降低至SOC阈值以下。
目前，通常是在BMS(Battery Management System，电池管理系统)上设计自放电电路，从而通过自放电电路对整个电池模组进行放电。但是，BMS上的空间十分宝贵，自放电电路的设计将占用BMS的空间，不利于BMS的小型化。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种电池包、用电设备、放电控制方法及电池管理系统，用以改善上述问题。
本申请实施例的第一个方面提供了一种电池包，包括电池模组、加热模组、以及BMS，所述电池模组具有至少一个电芯，所述加热模组具有至少一个加热器；每一所述加热器设于每一所述电芯，并自所述电芯内部引出。所述BMS包括微处理器和受控开关，所述受控开关电连接于所述电池模组的正极与所述电池模组的负极之间，被配置为响应所述微处理器的控制信号执行通断操作。其中，所述加热器被配置为在所述受控开关导通时，所述电池模组的正极、所述加热器、所述受控开关以及所述电池模组的负极所在的电路形成通路，以消耗所述电池模组的电能。
在上述实现结构中，当需要电池模组进行放电时，只需微处理器向受控开关输出控制信号，即可控制电池模组的正极、加热器、受控开关以及电池模组的负极所在的电路导通，使得电芯内的加热器耗电，实现对于电池模组内电能的释放。整个电路结构中，BMS中只需设置受控开关即可，无需再设置复杂的放电电路，可以节约BMS上的空间，利于BMS的小型化。
在上述第一个方面的第一种可选实施例中，所述电池模组包括多个电芯，所述加热模组包括多个加热器，所述加热器与所述电芯一一对应，每个加热器包括至少两个金属端子，所述金属端子自所述电芯内部引出，并与所述电芯的电极端子间隔设置。
通过上述实现结构，每个电芯内均设有一个加热器，从而可以通过多个加热器实现对于电池模组电能的快速释放。
在上述第一个方面的第二种可选实施例中，所述多个电芯串联于所述电池模组的正极与所述电池模组的负极之间。
在上述第一个方面的第三种可选实施例中，所述BMS还包括数据采集芯片，所述数据采集芯片分别与各所述电芯的电极端子和/或各所述电芯的加热器电连接，并与所述微处理器电连接。
在上述实现结构中，通过数据采集芯片就可以实现对于电芯和加热器相关数据的获取，从而可以根据电芯和/或加热器相关数据实现对于受控开关的导通与关断控制，进而实现对于电池模组更准确、可靠的放电控制。
本申请实施例的第二个方面还提供了一种放电控制方法，应用于上述第一个方面所提供的电池包的微处理器中，所述方法包括：响应于所述电池模组满足预设的自放电条件时，向所述受控开关发送第一控制信号，以使所述受控开关响应于所述第一控制信号执行导通操作。
在上述实现方式中，在检测到所述电池模组满足预设的自放电条件时，BMS的微处理器即向受控开关发送第一控制信号，以使受控开关响应于所述第一控制信号执行导通操作。这样，电池模组的正极、加热器、受控开关以及电池模组的负极所在的电路形成通路，加热器即可以消耗电池模组的电能，达到对电池模组内电能进行释放的效果。
在上述第二个方面的第一种可选实施例中，所述自放电条件包括：距所述电池模组最后一次充电的时长超过第一时长阈值，且所述电池模组的当前SOC值大于SOC阈值。
通过上述实现方式，即可在电池模组最后一次充电后的时长超过第一时长阈值，且电池模组的当前SOC值大于SOC阈值时实现对于电池模组的自放电，提高电池模组的安全性能。
在上述第二个方面的第二种可选实施例中，在向所述受控开关发送第一控制信号之后，所述方法还包括：获取所述电池模组中各电芯的温度；在任一电芯的温度大于温度阈值时，向所述受控开关发送第二控制信号，以使所述受控开关响应于所述第二控制信号执行断开操作。
在上述实现方式中，通过在任一电芯的温度大于温度阈值时，向受控开关发送第二控制信号，即可停止加热器的工作，避免自放电过程中电芯温度过高引发安全事故，提高自放电过程中的电池安全性。
本申请实施例的第三个方面还提供了一种电池包，包括电池模组、加热模组、以及BMS，所述电池模组具有至少一个电芯，所述加热模组具有至少一个加热器；每一所述加热器设于每一所述电芯，并自所述电芯内部引出；所述加热器被配置为在所述电池模组的正极、所述加热器以及所述电池模组的负极所在的电路形成通路时工作；所述BMS包括微处理器和数据采集芯片，所述数据采集芯片的一端分别与各所述电芯的电极端子和/或各所述电芯的加热器电连接，所述数据采集芯片的另一端与所述微处理器连接。
在上述实现结构中，通过数据采集芯片分别与各电芯的电极端子和/或各电芯的加热器电连接，并将数据采集芯片与微处理器连接。这样，在加热器工作的过程中，微处理器就可以根据采集到的电芯的数据和/或采集到的加热器的数据，实现诸如加热器是否异常等情况的判断，可以防止出现加热器异常引发电池安全风险的情况。
本申请实施例的第四个方面还提供了一种加热器异常诊断方法，应用于上述第一个方面的第三种可选实施例中，或应用于上述第三个方面所提供的电池包中，包括：接收所述数据采集芯片发送的参数；所述参数包括流经所述加热器的电流，或所述电芯的电压，或所述电芯的容量计算信息；根据所述参数确定所述加热器是否异常。
在上述实现方式中，流经加热器的电流可以反映加热器状况，又加热器设置在电芯内，而电芯的电压，或电芯的容量，则可以反映出电芯的情况，从而反映出电芯内加热器对电芯的影响，因此通过流经加热器的电流，或电芯的电压，或电芯的容量，可确定出加热器是否异常，从而防止出现加热器异常引发电池安全风险的情况。
在上述第四个方面的第一种可选实施例中，在所述参数包括流经所述加热器的电流时，根据所述参数确定所述加热器是否异常，包括：根据流经所述加热器的电流以及所述加热器的电流阈值，确定所述加热器是否异常。
可以理解的是，加热器的电流阈值受电路结构的限制，通常是固定的，例如一般为Vbattery/R，其中Vbattery为施加于加热器的电压，R为加热器的电阻。因此当出现流经加热器的电流与超过该电流阈值时，加热器可能出现异常。因此，基于上述原理，通过上述实现方式即可实现对于加热器是否异常的准确判断，防止出现加热器异常引发电池安全风险的情况。
在上述第四个方面的第二种可选实施例中，在所述参数包括所述电芯的电压时，根据所述参数确定所述加热器是否异常，包括：根据所述电芯的电压，确定所述电芯的电压变化速率；基于所述电压变化速率和所述电芯的标准电压变化速率，确定所述电芯的加热器是否异常。其中，所述电芯的标准电压变化速率为所述电芯正常工作时的电压变化速率。
若加热器不存在异常，那么电芯在通过加热器自放电时，电压的变化速率是确定。但如果加热器异常，则会导致电压变化速率发生变化。因此，在上述实现过程中，通过电压变化速率和电芯的标准电压变化速率，可以确定出电芯的加热器是否异常，防止出现加热器异常引发电池安全风险的情况。
在上述第四个方面的第二种可选实施例的一种可选实施方式中，在基于所述电压变化速率和所述电芯的标准电压变化速率，确定所述电芯的加热器是否异常之前，所述方法还包括：获取所述电芯的当前温度；所述基于所述电压变化速率和所述电芯的标准电压变化速率，确定所述电芯的加热器是否异常，包括：基于所述电压变化速率和所述当前温度对应的标准电压变化速率，确定所述电芯的加热器是否异常。
电芯的电压变化速率与温度具有相关性，不同温度下所具有的标准电压变化速率是存在差异的。因此通过上述实现方式，可以更为准确地确定电芯的加热器是否异常，降低出现误判的风险。
在上述第四个方面的第三种可选实施例中，在所述参数包括所述电芯的容量计算信息时，根据所述参数确定所述加热器是否异常，包括：根据所述电芯的容量计算信息，确定所述电芯的当前电芯容量；基于所述电芯的当前电芯容量确定所述电芯的加热器是否异常。
在上述第四个方面的第四种可选实施方式中，基于所述电芯的当前电芯容量确定所述电芯的加热器是否异常，包括：基于所述电芯的当前电芯容量和所述电芯的上一电芯容量，确定所述电芯的当前电芯容量变化；其中，所述电芯的上一电芯容量为：上一次对所述电芯进行容量计算时所计算得到的容量；基于所述电芯的当前电芯容量变化和所述电芯对应的标准容量变化，确定所述电芯的加热器是否异常。所述标准容量变化为所述电芯正常工作时的容量变化值。
电芯的容量在正常情况下随时间的衰退情况一般是确定的，但是如果电芯内加热器异常，受加热器的影响，电芯的容量变化情况将出现明显异常。基于此，通过上述实现方式，即可实现对于电芯的加热器是否异常的确定，防止出现加热器异常引发电池安全风险的情况。
本申请实施例的第五个方面还提供了一种电池包，包括电池模组、加热模组、以及BMS，所述电池模组具有至少一个电芯，所述加热模组具有至少一个加热器；每一所述加热器设于每一所述电芯，并自所述电芯内部引出；所述BMS包括微处理器和至少一个受控开关，所述加热器与所述受控开关一一对应；所述受控开关电连接于所述电池模组的正极与所述电池模组的负极之间，被配置为响应所述微处理器的控制信号执行通断操作；其中，每一所述加热器被配置为：在该加热器对应的受控开关导通时，所述电池模组的正极、该加热器、该加热器对应的受控开关以及所述电池模组的负极所在的电路形成通路，以对该加热器所在的电芯进行加热。
在上述实现结构中，通过每一个受控开关就可以实现每一个电芯内加热器单独的通断控制，从而可以实现仅针对各电芯的单独加热控制，使各电芯温度尽可能的保持一致，减少电芯温差。
在上述第五个方面的第一种可选实施例中，所述电池模组还包括至少一个温度传感器；所述温度传感器与所述电芯一一对应，并与所述微处理器电连接。
在上述实现结构中，通过为每一个电芯单独布设温度传感器，从而可以使得对于每一个电芯的温度监控更为精准，进而使得对于电芯内的加热控制更为精准。
在上述第五个方面的第二种可选实施例中，各所述电芯内的加热器通过各自对应的受控开关并联于所述电池模组的正极与所述电池模组的负极之间。
本申请实施例的第六个方面还提供了一种电芯温度控制方法，应用于上述第六方面所提供的电池包的微处理器中，包括：获取所述电池模组中各电芯的当前温度；根据各所述电芯的当前温度确定出待加热电芯；所述待加热电芯为温度低于温度阈值的电芯；向所述待加热电芯内的加热器所对应的受控开关发送第一控制信号，以使所述受控开关响应于所述第一控制信号执行导通操作。
在上述实现过程中，通过向温度低于温度阈值的待加热电芯内的加热器所对应的受控开关发送第一控制信号，从而使得待加热电芯内的加热器得以对待加热电芯进行加热，使得待加热电芯升温，从而尽可能使各电芯温度尽可能的保持一致，减少电芯温差。
在上述第六个方面的一种可选实施例中，所述方法还包括：在所述待加热电芯的当前温度达到所述温度阈值时，向所述待加热电芯内的加热器所对应的受控开关发送第二控制信号，以使所述受控开关响应于所述第二控制信号执行断开操作。
在上述实现过程中，通过在待加热电芯的当前温度达到温度阈值时，向待加热电芯内的加热器所对应的受控开关发送第二控制信号，从而停止对待加热电芯进行加热，避免待加热电芯温度过高，从而重新引起电芯间温度不均衡的问题。
本申请实施例的第七个方面还提供了一种用电设备，包括以上所提供的任一种的电池包。
本申请实施例的第八个方面还提供了一种微处理器，被配置为能够执行程序，以实现以上所提供的任一种方法。
本申请实施例的第九个方面还提供了一种BMS，包括前述的微处理器。
本申请实施例的第十个方面还提供了一种BMS，包括微处理器和受控开关；所述受控开关电连接于电池模组的正极与电池模组的负极之间，所述受控开关还与所述微处理器电连接，并被配置为响应微处理器的控制信号执行通断操作；所述微处理器被配置为执行程序，以实现前述放电控制方法。
本申请实施例的第十一个方面还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有一个或多个程序，所述一个或多个程序可被一个或者多个微处理器执行，以实现以上所提供的任一种方法。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。
图1为本申请实施例提供的一种电池包的基本结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种电芯结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种可实现加热器通电控制的电池包结构示意图；
图4为本申请实施例提供的另一种可实现加热器通电控制的电池包结构示意图；
图5为本申请实施例提供的第三种可实现加热器通电控制的电池包结构示意图；
图6为本申请实施例提供的一种具有数据采集芯片的电池包结构示意图；
图7为本申请实施例提供的另一种具有数据采集芯片的电池包结构示意图；
图8为本申请实施例提供的一种放电控制方法的流程示意图；
图9为本申请实施例提供的一种具有温度传感器的电池包结构示意图；
图10为本申请实施例提供的一种可实现加热器异常识别的电池包结构示意图；
图11为本申请实施例提供的一种加热器异常诊断方法的流程示意图；
图12为本申请实施例在图10基础上提供的一种具有温度传感器的电池包结构示意图；
图13为本申请实施例提供的一种电芯温度控制方法的流程示意图；
图14为本申请实施例提供的一种电动两轮车的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
实施例一：
下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，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、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种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。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定指代相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员可以理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“电连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。
目前二次电池被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、无人机、电动汽车等用电设备中，以及军事装备和航空航天等多个领域。随着二次电池应用领域的不断扩大，其市场的需求量也在不断地扩增。
本发明人注意到，许多电池模组都会存在长时间静置不使用的工况，农用无人机(用电设备)上的电池模组，长时间静置不使用的工况较为普遍，例如在冬季不使用农业无人机作业时，此时电池模组可处于静置状态。另外，电池模组在运输阶段(例如海运)，也会长时间处于静置不使用的状态。电池模组在静置状态时，为了提高电池模组的安全性能，需要将电池模组的SOC降低至SOC阈值以下，需要电池模组进行自放电以消耗自身电能，以降低其SOC。在相关技术中，BMS电路板上设计由开关和电阻构成的自放电电路，通过BMS电路板上的微处理器(例如Microcontroller Unit，MCU，微控制单元)自放电电路对电池模组进行放电。但是，BMS上的空间有限，布设自放电电路将占用BMS的空间，一方面会限制其他电子元器件以及其他电路在BMS上的布局，造成BMS电路板设计、制成工艺复杂，制造难度加大，另一方面不利于BMS的小型化、轻型化。
为此，本申请实施例中，发明人提出了一种新的电池包结构，将加热器设于电芯内并自电芯内部伸出与BMS电路板电连接，利用电芯内置的加热器进行放电，从而避免在BMS电路板上布置电阻器，减少对BMS的空间占用，提升BMS电路板上的电路和电子元器件的设计自由度。
为便于理解本申请实施例的方案，下面先对本申请涉及的电池包的结构进行介绍：
参见图1所示，电池包包括电池模组和BMS，其中，B+为电池模组的正极，B-为电池模组的负极，P+为电池包对外的正极端子，P-为电池包对外的负极端子。电池模组可以通过正极端子P+和负极端子P-与用电设备的负载电连接，以为用电设备的负载供电。BMS上包括微处理器以及与电池模组电连接的电路(例如数据采集芯片等)，用于进行电池模组的充放电管理。电池模组可由多个电池单体构成，多个电池单体之间可串联、并联或混联，混联是指多个电池单体中既有串联又有并联。多个电池单体之间可直接串联、并联或混联在一起，以形成电池模组。可以理解的是，电池模组也可以是多个电池单体先串联、并联或混联组成一个电池组后，多个电池组再串联、并联或混联形成一个整体，以形成电池模组。电池模组中还可以包括其他结构，例如汇流部件，用于实现多个电池单体之间的电连接等。
在本申请实施例中，电池单体可以为二次电池包括锂离子电池、钠离子电池、镁离子电池、或固态电池等，但不局限于此。电池单体可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等。电池单体封装形式可呈现为软包或硬质壳体封装。
在本申请实施例中，如图2所示，电芯10内可以通过嵌入或预埋等方式，将加热器20内置于电芯10，并从电芯10的内部引伸出两个连接端子至电芯10的外部，加热器20和电芯10之间相互绝缘。
在本申请的一种具体实现方式中，加热器20可以通过一个或多个电阻实现。在加热器20包括多个电阻时，可以通过将电阻进行串联、并联或混联形成加热器20。混联是指多个电阻之间既有串联又有并联。
在本申请实施例中，每个加热器20包括至少两个金属端子21，金属端子21自电芯10内部引出，使得金属端子21的至少部分设于电芯10的外部，外露于电芯10的金属端子的部分与电芯10的电极端子11间隔设置，避免电芯10的电极端子11与金属端子21之间误导通。
参见图3所示，电池包包括电池模组1、加热模组2、以及BMS，在一些具体实现方式中，BMS可以以电路板的形式体现。电池模组1具有至少一个电芯10，加热模组2具有至少一个加热器20。其中，每一加热器20设于每一电芯10上，并自电芯10内部引出，如图2所示。各电芯内的加热器20构成加热模组2。
BMS包括微处理器30和受控开关31，受控开关31电连接于电池模组1的正极B+与电池模组1的负极B-之间，被配置为能够响应微处理器30的控制信号执行通断操作。
其中，加热器20在受控开关31导通时，电池模组1的正极B+、加热器20、受控开关31以及电池模组1的负极B-所在的电路形成通路，以消耗电池模组1的电能。
这样，当需要电池模组1进行自放电时，微处理器30可以向受控开关31输出控制信号，使受控开关31处于导通，即可控制电池模组1的正极B+、加热器20、受控开关31以及电池模组1的负极B-所在的电路导通，使得加热器20耗电，实现对于电池模组1内电能的释放。可见，将加热器设于电芯，在BMS上可只设置受控开关即可，一方面将原本设置在BMS上的电阻器由设于电芯上的加热器代替，为BMS电路板上的电路布图布线提供更充足的空间，使BMS电路板上的其余电子元器件和电路布局的自由度更高，另一方面无需再设置复杂的放电电路，可以节约BMS上的空间，利于BMS的小型化，轻型化。
在本申请实施例中，受控开关31可以是NMOS管、PMOS管、三极管、IGBT、光耦合器等受控导通的器件，但不作为限制。
可以理解的是，在本申请实施例中，电池模组1可以包括多个电芯10。此时，多个电芯10可以串联于电池模组1的正极B+与电池模组1的负极B-之间。当然，在本申请实施例中，多个电芯10也可以是并联或混联于电池模组1的正极B+与电池模组1的负极B-之间，对此本申请实施例中不做限制。
在本申请实施例的一种实施方式中，各加热器20之间可以是串联的，例如图3所示。此时BMS中可以设置一个受控开关31，通过该受控开关31实现对所有加热器20的通电控制。
在本申请实施例的另一种实施方式中，如图4所示，电池模组包括至少一个电芯组，每个电芯组包括至少一个电芯10，同一电芯组内中各电芯10的加热器20串联。受控开关31的数量可与电芯组的数量相同，且各受控开关31与电芯组一一对应，各受控开关31分别和对应的电芯组的加热器20串联于电池模组1的正极B+池模组的负极B-，被配置为能够响应微处理器30的控制信号执行通断操作。在任一受控开关31导通时，电池模组1的正极B+、该受控开关31对应的电芯组中的各加热器20、该受控开关31、以及电池模组1的负极B-所在的电路形成通路，以消耗电池模组1的电能。
在图4所示的结构中，记每个电芯组中各电芯10的加热器20串联形成的结构为加热器组，则任一加热器组和对应的受控开关31连接的第一支路，与另一加热器组与另一受控开关31连接的第二支路并联于电池模组1的正极B+与电池模组1的负极B-之间，使得每一个受控开关31可以单独控制一个加热器组是否通电。
在本申请实施例的一种可选示例中，如图5所示，每个电芯组中可以仅包含一个电芯10，从而通过各受控开关31，可以实现对各个电芯10内的加热器20的单独的通电控制。
可以理解的是，在图4和图5所示的电路结构中，各电芯10之间同样可以是串联或并联或混联于电池模组1的正极B+与电池模组1的负极B-之间的。
在本申请实施例中，如图6和图7所示，电池包的BMS中还可以包括数据采集芯片32，数据采集芯片32分别与各电芯10的电极端子和/或各电芯10的加热器20电连接，并与微处理器30电连接，用于采集电芯10和加热器20的电压和/或电流等数据。
基于上述图3至图7所示的电池包，本申请实施例中还提供了一种颗应用于微处理器中的放电控制方法，请参见图8所示，该放电控制放电包括：
S801：在检测到电池模组1满足自放电条件时，向受控开关31发送第一控制信号，以使受控开关31响应于第一控制信号执行导通操作。
在本申请实施例的一种可选实施方式中，自放电条件可以包括：距电池模组1最后一次充电的时长超过第一时长阈值，且电池模组1的当前SOC值大于SOC阈值。
其中，第一时长阈值可为5天或8天或10天，可以理解的是，第一时长阈值也可以设置成其他时长，上述5天、8天、10天不作为对本申请第一时长阈值的具体限定。SOC阈值可以设置为60％或70％或90％。可以理解的是，SOC阈值也可以设置成其他值，上述60％、70％、90％不作为对本申请SOC阈值的具体限定。
在本申请实施例中，BMS可以记录最后一次插入充电器的时间，从而通过比较该时间与当前时间的间隔，确定距电池模组1最后一次充电的时长是否超过第一时长阈值。
在本申请实施例中，第一时长阈值可以设置的大于等于用电设备进入静置状态所需的时长，从而使得电池模组在静置状态时才进行自放电，以提高电池模组的安全性能。
可以理解的是，本申请中电池模组的静置状态可以是电池组既不处于充电状态，也不处于放电状态的一种状态，电池模组处于静置状态时，BMS处于休眠状态。
在本申请实施例中，在向受控开关31发送第一控制信号之后，还可以获取电池模组1中各电芯10的温度。在任一电芯10的温度大于温度阈值时，向受控开关31发送第二控制信号，以使受控开关31响应于第二控制信号执行断开操作。当受控开关31响应于第二控制信号执行断开操作后，该受控开关31所在电路上的各加热器20停止工作，从而停止产热，进而可以避免自放电过程中电芯温度过高引发安全事故，提高自放电过程中的电池安全性。
为了获得更为准确的电芯温度信息，在本申请实施例的一种可选实施方式中，可以在每一个电芯10上或每一个电芯10周围设置一个温度传感器33，并将各温度传感器33与微处理器30或数据采集芯片32电连接，以便准确获取到各电芯10的温度，例如图9所示。
当然，在本申请实施例中，也可以通过在多个电芯10周围设置一个温度传感器33，或只在电池模组中设置一个温度传感器33，从而通过一个温度传感器33采集到的温度数据来同时表征这多个电芯10和/或电池模组的温度，从而节约成本，降低电路复杂度。示例性的，一般而言，电池模组中处于中间位置的电芯的温度会高于两端的电芯的温度，因此可以将温度传感器33设置于中间位置的电芯附近，例如可以将温度传感器33邻近中间位置的电芯的极耳设置，又例如也可以将温度传感器33设置在中间电芯的主体附近等。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种BMS，BMS包括微处理器30和受控开关31。受控开关31被配置为电连接于电池模组1的正极与电池模组1的负极之间，受控开关31还被配置为响应微处理器30的控制信号执行通断操作。而微处理器30被配置为执行程序，以实现前述的放电控制方法。
本发明人还注意到，在本申请的实施例中，由于电芯10内设置有加热器20，加热器20通电工作后会产热，进而对电芯10进行加热，导致电芯温度上升。电芯10的温度可以影响电芯10的使用安全，电芯10若长时间处于高温状态，则容易出现热失控风险，严重时甚至可能造成电池冒烟、起火、燃烧或爆炸等安全事故。为防控这些风险，需要对电芯10内的加热器20的异常状态进行识别与监控。
为此，在本申请实施例中还提供了一种电池包，如图10所示，该电池包包括：电池模组1、加热模组2、以及BMS。类似的，电池模组1具有至少一个电芯10，加热模组2具有至少一个加热器20。每一加热器20设于每一电芯10，并自电芯10内部引出，每一电芯10的结构如图2所示。
其中，加热器20被配置为在电池模组1的正极B+、加热器20以及电池模组1的负极B-所在的电路形成通路时工作。
BMS包括微处理器30和数据采集芯片32，数据采集芯片32的一端分别与各电芯10的电极端子、各电芯10的加热器20电连接，数据采集芯片32的另一端与微处理器30电连接。
在加热器20工作的过程中，微处理器30就可以根据采集到的电芯10的数据，或采集到的加热器20的数据，实现加热器20是否异常等情况的判断，可以防止出现加热器20异常引发电池安全风险。
可以理解的是，虽然图10中未示出，但是图10所示的电池包中可以具有前文图3至图7所述的设计结构，也即可以设有各受控开关31，以实现对于各加热器20的通电控制。
基于上述图10所示的电池包，或者基于前述图6或图7所示的电池包，本申请实施例中还提供了一种可应用于图10所示的电池包的微处理器30中的加热器异常诊断方法，参见图11所示，包括：
S1101：接收数据采集芯片32发送的参数。
在本申请实施例中，数据采集芯片32通过与电芯10的电极端子之间的电连接，可以采集到电芯10的电压、电流等数据。数据采集芯片32通过与加热器20之间电连接，可以采集到流经加热器20的电流等数据。
在本申请实施例中，数据采集芯片32发送的参数可以包括流经加热器20的流经加热器的电流、电芯10的电压，电芯10的容量计算信息等中的一种或多种。
其中，电芯10的容量计算信息是指可以用于进行电芯10的容量计算的信息，可以包括电芯10的电压、电流等信息，在计算容量时，可以基于电压、电流和充放电时间等信息来计算电芯的电芯容量。
S1102：根据数据采集芯片32发送的参数确定加热器20是否异常。
在本申请实施例的一种可选实施方式中，在数据采集芯片32发送的参数包括流经加热器20的电流时，步骤S1102可以包括：根据流经加热器的电流以及加热器20的电流阈值，确定加热器20是否异常。
可以理解，加热器20的电流阈值受电路结构的限制，通常是固定的，例如一般为Vbattery/R，其中Vbattery为施加于加热器的电压，R为加热器的电阻。因此当出现流经加热器的电流与超过该电流阈值时，加热器可能出现异常。因此，根据流经加热器的电流以及加热器20的电流阈值，可以在一定程度上确定出加热器20是否异常。
在本申请实施例的另一种可选实施方式中，在数据采集芯片32发送的参数包括电芯10的电压时，步骤S1102可以包括：根据电芯10的电压，确定电芯10的电压变化速率，基于电压变化速率和电芯10的标准电压变化速率，确定电芯10的加热器20是否异常。其中，电压变化速率是指单位时间内电芯10的电压的变化量，而标准电压变化速率为正常电芯所具有的电压变化速率。
在一种具体实现方式中，电芯10在正常自放电时，电芯电压呈现下降趋势，电芯的电压变化速率可以是固定的，或者在一个小的范围之间波动，可以理解的是，小的范围在正负10％。但是，如果加热器20异常，则可能导致加热器20所在电芯10内部出现微短路或短路，从而导致电压变化速率发生变化。基于此，通过电压变化速率和电芯10的标准电压变化速率，在电芯10的电压变化速率与标准电压变化速率不匹配时，确定电芯10的加热器20异常，可以防止出现加热器20异常引发电池安全风险的情况。
其中，电芯10的标准电压变化速率是电芯设计阶段的一个指标值，可以从电芯的设计规范中得到。
在本申请其中一个实施方式中，电芯10在不同温度下对应不同的标准电压变化速率，在通过电压变化速率判断加热器是否异常时，可以先获取电芯10的当前温度，然后基于电芯10的电压变化速率和电芯10的当前温度对应的标准电压变化速率，确定该电芯10的加热器20是否异常。这样，在判断时考虑了温度的影响，可以更为准确地确定电芯10的加热器20是否异常，降低出现误判的风险。
可以理解的是，在本申请实施例中，在图10的基础上，也可以在每一个电芯10上或每一个电芯10周围设置一个温度传感器33，并将各温度传感器33与微处理器30连接，以使微处理器30可以准确获取到各电芯10的温度，例如图12所示，或者例如图9所示。
在本申请实施例的另一种可选实施方式中，在数据采集芯片32发送的参数包括电芯10的容量计算信息时，步骤S1102可以包括：根据电芯10的容量计算信息，确定电芯10的当前电芯容量，并基于电芯10的当前电芯容量确定加热器20是否异常。
可以理解，由于加热器20内置于电芯10内，当加热器20异常时，容易导致电芯10内部出现微短路或短路的情况，而电芯10内部一旦出现微短路或短路的情况，电芯10的电芯容量的衰减速度会高于正常电芯的电芯容量的衰减速度。基于该原理，利用电芯10的当前电芯容量可以确定加热器20是否异常。
示例性的，可以预设一个正常的电芯10使用时长与电芯容量的参考对应关系表，表中关联记录电芯10在正常使用的情况下，使用时长与电芯容量参考值的正确对应关系。同时，可以设置一个容量允许偏差。从而在比对时，首先确定电芯10的使用时长，然后查表得到对应的电芯容量参考值。计算电芯10的当前电芯容量与电芯容量参考值之间的偏差，如果该偏差在容量允许偏差范围内，则认为电芯10使用正常，确定电芯10的加热器20正常。否则，认为电芯10的加热器20异常。
又一示例性的，也可以基于电芯10的当前电芯容量和电芯10的上一电芯容量，确定电芯10的当前电芯容量变化。其中，电芯10的上一电芯容量为：上一次对电芯10进行容量计算时所计算得到的电芯容量。然后，基于电芯10的当前电芯容量变化和电芯10对应的标准容量变化，确定电芯10的加热器20是否异常。其中，标准容量变化是指正常电芯的电芯容量变化值。
可选的，在上述示例中，可以获取电芯10的当前电芯容量，并比较电芯10的上一电芯容量与电芯10的当前电芯容量，当电芯10的当前电芯容量与电芯10的上一电芯容量之间的差值超过容量差阈值时，确定电芯10的加热器异常。
在本申请的一种具体实现方式中，以上三种可选实施方式可以同时采用或者同时采用其中任意两种。在同时采用以上三种可选实施方式中的至少两种方式时，可以在任一可选实施方式确定电芯10的加热器20异常后，即认定电芯10的加热器20异常，进行报警。当然，也可以设置需要通过全部方式均确定电芯10的加热器20异常后，才认定电芯10的加热器20异常，进而进行报警；或者，设置至少两种方式均确定出电芯10的加热器20异常后，才认定电芯10的加热器20异常，进而进行报警。对于最终认定电芯10的加热器20异常的方式本申请实施例中不做限制。
通过上述加热器20异常诊断方法，可以有效确定出加热器20是否异常，从而可以对确定为异常的加热器20进行报警，以便检修或更换电芯10，或者不再允许加热器20使用，以防止因加热器20异常引发电池安全风险。
根据本申请的另一方面，诣在改善电池模组1中各电芯温度的均匀性、一致性。电池模组1内各电芯10的温度不均匀程度，将影响电池模组1内各电芯10的放电深度的一致性，并缩短电池模组1的循环寿命。此外，不均匀的温度分布会导致电池模组1内各电芯10所构成的并联支路间电流分配不均，从而会使得各电芯老化速率在一致性上恶化。因此，需要维持电池模组1中各电芯温度的一致。而本发明人注意到图2所示的电芯10，电芯10内的加热器20在通电后可以对电芯10进行加热。因此，本申请实施例还提出了一种通过对电池模组1中每个电芯10内的加热器20进行单独控制的方式，实现对于各电芯10的单独加热控制，以尽可能保证电池模组1中各电芯温度的一致。
可以参见图5所示的电池包，电池包包括电池模组1、加热模组2、以及BMS。类似的，电池模组1具有至少一个电芯10，加热模组2具有至少一个加热器20。每一加热器20设于每一电芯10，并自电芯10内部引出。即电芯10采用图2所示的电芯10。
BMS包括微处理器30和至少一个受控开关31，加热器20与受控开关31一一对应。受控开关31电连接于电池模组1的正极与所述电池模组1的负极之间，被配置为能够响应微处理器30的控制信号执行通断操作。其中，每一加热器20被配置为：在该加热器20对应的受控开关31导通时，电池模组1的正极B+加热器20、该加热器20对应的受控开关31以及电池模组1的负极B-的电路形成通路，以对该加热器20所在的电芯10进行加热。
各电芯10内的加热器20通过各自对应的受控开关31形成一电路支路，各电路支路并联于电池模组1的正极B+与电池模组1的负极B-之间。
基于上述图5或图9所示的电池包，本申请实施例还提供了一种电芯温度控制方法，应用于BMS的微处理器30上，请参见图13所示，包括：
S1301：获取电池模组1中各电芯10的当前温度。
在本申请实施例中，微处理器30可以通过所连接的各温度传感器33获取到电池模组1中各电芯10的当前温度。
S1302：根据各电芯10的当前温度确定出待加热电芯10。
在本申请实施例中，待加热电芯10为温度低于温度阈值的电芯10。
在本申请的一种实施例中，温度阈值可以略高于常规实验中得到的电芯10的正常工作温度，例如温度阈值可以为30℃，或温度阈值可以略高于常规实验中得到的电芯10的正常静置温度，例如温度阈值可以为10℃，以使得通过加热器20的作用，可以将各电芯10的温度尽可能都控制到该温度阈值上。在本申请另一种实施例中，温度阈值也可以是电池模组1中各电芯10的当前温度中的最高温度，从而通过加热器20的作用，可以将所有电芯10的温度提高到该温度上，保证电芯10的温度一致性，使电芯10的使用过程更加安全可靠，可以有效延长电芯10的使用寿命。
S1303：向待加热电芯10内的加热器20所对应的受控开关31发送第一控制信号，以使受控开关31响应于第一控制信号执行导通操作。
在本申请实施例中，在待加热电芯10的当前温度达到温度阈值时，还可以向待加热电芯10内的加热器20所对应的受控开关31发送第二控制信号，以使受控开关31响应于第二控制信号执行断开操作。
这样，通过在待加热电芯10的当前温度达到温度阈值时，向待加热电芯10内的加热器20所对应的受控开关31发送第二控制信号，从而停止对待加热电芯10进行加热，可以避免待加热电芯温度过高，重新引起电芯10间温度不均衡的问题。
本申请实施例中所描述的微处理器30可以是但不限于MCU(MicrocontrollerUnit，微控制单元)。本申请实施例中所描述的数据采集芯片32可以是但不限于AFE(AnalogFront End，模拟前端)芯片。本申请实施例中所描述的受控开关31和受控开关31可以但不限于通过诸如MOS管、三极管、光耦合器等具有受控导通与关断能力的器件实现，对此在本申请实施例中不做限制。
基于同一发明构思，本申请实施例中还提供了一种用电设备，包括以上所提供的任一种的电池包。
本申请实施例提供用电设备使用电池模组1作为电源。用电设备可以为但不限于手机、平板、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、无人机、电动两轮车(如电瓶车、电动自行车等)、电动摩托车、电动三轮车、电动汽车、轮船、航天器等等。其中，电动玩具可以包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等，航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。
以下实施例为了方便说明，以本申请一实施例的一种用电设备为以电动两轮车为例进行说明。
请参照图14，图14为本申请一些实施例提供的电动两轮车1400的结构示意图。电动两轮车1400的内部设置有电池包，电池包包括本申请任一实施例的电池模组1和BMS，其中电池包为电动两轮车1400提供电能。
基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种微处理器30，被配置为能够执行程序，以实现以上所提供的任一种方法。
微处理器30的具体结构可以参见现有微处理器的实现结构，对此本申请实施例中不做赘述。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种BMS，包括前述的微处理器30。
此外，BMS中还可以具有前述受控开关31/受控开关31，数据采集芯片32等部件。对于BMS的具体实现结构，本申请中不做限制。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，如软盘、光盘、硬盘、闪存、U盘、SD(Secure Digital Memory Card，安全数码卡)卡、MMC(MultimediaCard，多媒体卡)卡等，在该计算机可读存储介质中存储有一个或者多个程序，这一个或者多个程序可被一个或者多个微处理器执行，以实现上述任一种方法。在此不再赘述。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的实施例仅仅是示意性的。以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池包，其特征在于，包括电池模组、加热模组、以及电池管理系统，所述电池模组具有至少一个电芯，所述加热模组具有至少一个加热器；
每一所述加热器设于每一所述电芯，并自所述电芯内部引出；
所述电池管理系统包括微处理器和受控开关，所述受控开关电连接于所述电池模组的正极与所述电池模组的负极之间，被配置为响应所述微处理器的控制信号执行通断操作；
其中，所述加热器被配置为在所述受控开关导通时，与所述电池模组的正极、所述受控开关以及所述电池模组的负极所在的电路形成通路，以消耗所述电池模组的电能。
2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池模组包括多个电芯，所述加热模组包括多个加热器，所述加热器与所述电芯一一对应，每个加热器包括至少两个金属端子，所述金属端子自所述电芯内部引出，并与所述电芯的电极端子间隔设置。
3.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述多个电芯串联于所述电池模组的正极与所述电池模组的负极之间。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电池包，其特征在于，
所述电池管理系统还包括数据采集芯片，所述数据采集芯片分别与各所述电芯的电极端子和/或各所述电芯的加热器电连接，并与所述微处理器电连接。
5.根据权利要求4所述的电池包，其特征在于，所述微处理器还被配置为在距所述电池模组最后一次充电的时长超过第一时长阈值，且所述电池模组的当前SOC值大于SOC阈值时，向所述受控开关发送第一控制信号，以使所述受控开关响应于所述第一控制信号执行导通操作。
6.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的电池包。
7.一种放电控制方法，其特征在于，所述放电控制方法应用于权利要求1至5任一项所述的电池包，所述放电控制方法包括：
响应于所述电池模组满足预设的自放电条件，向所述受控开关发送第一控制信号，以使所述受控开关响应于所述第一控制信号执行导通操作。
8.如权利要求7所述的放电控制方法，其特征在于，所述自放电条件包括：
距所述电池模组最后一次充电的时长超过第一时长阈值，且所述电池模组的当前SOC值大于SOC阈值。
9.如权利要求7所述的放电控制方法，其特征在于，在向所述受控开关发送第一控制信号之后，所述方法还包括：
获取所述电池模组中各电芯的温度；
在任一电芯的温度大于温度阈值时，向所述受控开关发送第二控制信号，以使所述受控开关响应于所述第二控制信号执行断开操作。
10.一种电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统包括微处理器和受控开关；所述受控开关电连接于电池模组的正极与电池模组的负极之间，所述受控开关还与所述微处理器电连接，并被配置为响应微处理器的控制信号执行通断操作；
所述微处理器被配置为执行如权利要求7-9任一项所述的放电控制方法。
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