CN116846016A - 过压保护方法、储能设备及电池包 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种过压保护方法、储能设备及电池包。过压保护方法应用于多电池包系统。该方法包括：根据预设并切机规则确定目标电池包；当多电池包系统处于放电状态且目标电池包处于过压状态时，根据目标电池包的电压及当前启用电池包的电池电压确定第一目标请求电压，且第一目标请求电压小于目标电池包的电压；当确认当前启用电池包的放电开关管断开后，向功率转换设备发送第一请求指令，第一请求指令用于请求功率转换设备将并机端口的电压调整为第一目标请求电压；当确认并机端口的电压调整为第一目标请求电压时，断开当前启用电池包的充电开关管，并导通目标电池包的充电开关管以及放电开关管。该过压保护方法可避免目标电池包在切机过程中过充。

Description

过压保护方法、储能设备及电池包

技术领域

本申请涉及电力电子控制技术领域，尤其涉及一种过压保护方法、储能设备及电池包。

背景技术

相关技术中，当多电池包系统切换至使用满电量的电池包为负载供电时，如果输入源的功率突然升高或负载的需求功率突然降低，功率转换设备会将多余的电能为满电量的电池充电，则满电量的电池包从放电跳变为充电，会触发满电量的电池过充，极大地提升安全风险。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种过压保护方法、储能设备及电池包，可在多电池包系统的外部实际充放电状态反复跳变时，确保每个电池包在切机时不过充。

本申请第一方面提供一种过压保护方法，应用于多电池包系统。多电池包系统包括多个电池包，多个电池包均通过功率转换设备的并机端口电连接至功率转换设备。该方法包括：根据预设并切机规则确定目标电池包；当多电池包系统处于放电状态且目标电池包处于过压状态时，根据目标电池包的电压及当前启用电池包的电池电压确定第一目标请求电压，且第一目标请求电压小于目标电池包的电压；向功率转换设备发送第一请求指令，第一请求指令用于请求功率转换设备将并机端口的电压调整为第一目标请求电压；当确认并机端口的电压调整为第一目标请求电压时，断开当前启用电池包的充电开关管以及放电开关管，并导通目标电池包的充电开关管以及放电开关管。

在一实施方式中，当多电池包系统处于放电状态且目标电池包处于过压状态时，根据目标电池包的电压及当前启用电池包的电池电压确定第一目标请求电压，包括：根据目标电池包的电压以及电压阈值确定第一电压；确定当前启用电池包中的最大电池电压为第二电压；当第二电压大于第一电压时，将第二电压确定为第一目标请求电压；当第二电压小于等于第一电压时，将第一电压确定为第一目标请求电压。

在一实施方式中，当确认并机端口的电压调整为第一目标请求电压时，断开当前启用电池包的充电开关管，并导通目标电池包的充电开关管以及放电开关管之后，方法还包括：当多电池包系统处于放电状态，且并机电池包组中的所有电池包处于过压状态时，根据并机电池包组中的最小电池电压及电压阈值确定第二目标请求电压，并机电池包组为已启用的电池包的组合，第二目标请求电压小于最小电池电压；向功率转换设备发送第二请求指令，第二请求指令用于请求功率转换设备将并机端口的电压调整为第二目标请求电压。

在一实施方式中，当确认并机端口的电压调整为第一目标请求电压时，断开当前启用电池包的充电开关管，并导通目标电池包的充电开关管以及放电开关管之后，方法还包括：当多电池包系统从放电状态进入充电状态，且目标电池包处于过压状态时，断开目标电池包的充电开关管以及放电开关管；根据预设并切机规则确定并机电池包组；获取并机电池包组中的最大电池电压；根据最大电池电压及电压阈值确定第三目标请求电压，第三目标请求电压大于最大电池电压；向功率转换设备发送第三请求指令，第三请求指令用于请求功率转换设备将并机端口的电压调整为第三目标请求电压。

在一实施方式中，断开目标电池包的充电开关管及放电开关管包括：向功率转换设备发送第四请求指令，第四请求指令用于请求功率转换设备将并机端口的电压调整为目标电池包的电压；当确认并机端口的电压调整为目标电池包的电压时，断开目标电池包的充电开关管及放电开关管。

在一实施方式中，第一请求指令还用于向功率转换设备请求第一目标电流，该方法还包括：根据功率转换设备的最大直流放电功率及第一目标请求电压计算得到第一目标电流。

在一实施方式中，根据功率转换设备的最大直流放电功率及第一目标请求电压计算得到第一目标电流，包括：获取最大直流放电功率与第一目标请求电压之间的商；获取商与电流采样误差之和作为第一目标电流。

在一实施方式中，根据目标电池包的电压以及电压阈值确定第一目标请求电压，包括：获取目标电池包的电压与电压阈值之间的差作为第一目标请求电压。

本申请第二方面提供一种储能设备，包括存储器、处理器及电池包。储能设备通过功率转换设备的并机端口电连接至功率转换设备，以与通过并机端口电连接至功率转换设备的独立电池包或其他储能设备形成多电池包系统。存储器存储有计算机程序，计算机程序在处理器上运行时执行如上任一项所述的过压保护方法。

本申请第三方面提供一种电池包，电池包通过功率转换设备的并机端口电连接至功率转换设备，以与通过并机端口电连接至功率转换设备的其他独立电池包或储能设备连接以形成多电池包系统。电池包包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，计算机程序在处理器上运行时执行如上任一项所述的过压保护方法。

本申请提供的过压保护方法，在多电池包系统处于放电状态，且确认切机的目标电池包处于过压状态时，根据目标电池包的电池电压与当前启用的电池包电池电压确定第一目标请求电压，且第一目标请求电压小于目标电池包的电压，以请求功率转换设备将并机端口的电压调整为第一目标请求电压，使功率转换设备的并机端口的电压小于目标电池包的电压，才开始执行切机操作，断开当前启用电池包的充电开关管以及放电开关管，导通目标电池包的充电开关管以及放电开关管，从而确保在切机过程中功率转换设备无法为目标电池包充电，保证每个电池包在切机时不过充，降低安全风险。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对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本申请保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。

图1为本申请一实施例涉及的供电系统的电路框图。

图2为图1示出的功率转换设备的电路框图。

图3为本申请一实施例提供的过压保护方法的流程示意图。

图4为本申请一实施例提供的步骤S320的子步骤的流程示意图。

图5为本申请一实施例提供的执行步骤S340后的过压保护方法的流程示意图。

图6为本申请另一实施例提供的执行步骤S340后的过压保护方法的流程示意图。

图7为本申请一实施例提供的步骤S610的子步骤的流程示意图。

图8为本申请一实施例中计算第一目标电流的子步骤的流程示意图。

图9为本申请一实施例提供的储能设备的结构框图。

图10为本申请一实施例提供的电池包的结构框图。

图11为本申请一实施例提供的控制装置的结构框图。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“顶”、“底”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、以及类似的表述只是为了说明的目的。

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。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

下面将结合附图对一些实施例做出说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

首先，请参阅图1，图1为本申请一实施例提供的供电系统的示意图。如图1所示，供电系统包括多电池包系统10、功率转换设备20、电源30及负载40。多电池包系统10、电源30及负载40均连接至功率转换设备20。

其中，多电池包系统10包括至少两个并联的电池包，例如图1中所示的电池包1、电池包2、电池包N等。每一电池包的输出端均电连接至并机端口(包括并机端口正极P+、并机端口负极P-)，并通过并机端口充放电。每个电池包包括电芯BAT以及控制充电和放电的开关管。电源30包括交流电源及直流电源。负载40包括交流负载及直流负载。

上述开关管可以是场效应管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor，MOS管)、晶体管或其他类型的开关管，例如图1中所示的充电MOS管Q1和放电MOS管Q2。

可理解地，在一些实施例中，多个电池包中的至少一个电池包可集成于储能设备上。多个电池包中的其他电池包分别为独立的电池包或其他储能设备。在储能设备通过并机端口与其他储能设备或独立电池包连接后，储能设备中的电池包，与其他若干独立电池包或其他储能设备中的电池包形成电池包系统10。

进一步地，请一并参阅图2，并机端口可以是功率转换设备30上的并机端口。功率转换设备20包括AC/DC转换电路210、第一DC/DC转换电路220、第二DC/DC转换电路230、第三DC/DC转换电路240、交流输入端口IN_AC、交流输出端口OUT_AC、直流输入端口IN_DC及直流输出端口OUT_DC。具体地，交流输入端口IN_AC的第一端用于连接交流电源。直流输入端口交流输入端口IN_DC的第一端用于连接直流电源。交流输出端口OUT_AC的第一端用于连接交流负载。直流输出端口OUT_DC的第一端用于连接直流负载。交流输入端口IN_AC的第二端及交流输出端口OUT_AC的第二端均电连接至AC/DC转换电路210的第一端，AC/DC转换电路210的第二端通过母线(包括正直流母线BUS+和负直流母线BUS-)连接至第一DC/DC转换电路220的第一端，第一DC/DC转换电路220的第二端通过并机端口(包括并机端口正极P+和并机端口负极P-)连接至第二DC/DC转换电路230的第一端。第二DC/DC转换电路230的第二端连接至直流输出端口OUT_DC的第二端。第三DC/DC转换电路240的第一端连接至第一DC/DC转换电路220的并机端口。第三DC/DC转换电路240的第二端连接至直流输入端口IN_DC的第二端。多电池包系统10的输出端通过并机端口连接至第一DC/DC转换电路220的第二端。

功率转换设备20还可以包括并机端口电容C1及母线电容C2。其中，并机端口电容C1的两端分别与并机端口正极P+、并机端口负极P-连接。母线电容C2的两端分别与正直流母线BUS+及负直流母线BUS-连接。

可理解地，AC/DC转换电路210可以为双向AC/DC变换电路，也即可以利用同一电路实现逆变和整流功能。其中，AC/DC转换电路210工作于逆变模式时，用于将母线上的直流电转换为交流电，并通过交流输出端口OUT_AC输出至交流负载。AC/DC转换电路210工作于整流模式时，用于接收通过交流输入端口IN_AC输入的交流电并转换为直流电，以输出至母线。

在一些实施例中，AC/DC转换电路210可以包括整流电路及逆变电路，通过对整流电路及逆变电路的开关逻辑以及占空比进行控制，从而实现对AC/DC转换电路210的整流模式与逆变模式的模式切换，及对输出电压的控制。可理解地，AC/DC转换电路210可以选用已有的AC/DC转换电路，此处不作限制。

第一DC/DC转换电路220工作于充电模式时，用于对母线上的直流电进行电压转换后输出至并机端口，或工作于放电模式时，用于对并机端口上的直流电进行电压转换后输出至母线上。可理解地，第一DC/DC转换电路220可选用已有的LLC电路、由BUCK电路、BOOST电路中的一个或多个，及对应的驱动电路组成，本申请对此不作限制。如此，通过驱动电路控制第一DC/DC转换电路的开关逻辑及占空比，可控制第一DC/DC转换电路220工作在充电模式或放电模式，及对第一DC/DC转换电路220的输出电压进行控制。

第二DC/DC转换电路230用于对并机端口上的直流电进行电压转换后通过直流输出端口OUT_DC输出至直流负载。第三DC/DC转换电路240用于对通过直流输入端口IN_DC接收的直流电进行电压转换后输出至并机端口上。类似地，第二DC/DC转换电路230及第三DC/DC转换电路240可选用已有的LLC电路、BUCK电路、BOOST电路中的一个或多个，及对应的驱动电路组成，本申请对此不作限制。如此，通过驱动电路控制第二DC/DC转换电路230及第三DC/DC转换电路240的开关逻辑及占空比，亦可分别对第二DC/DC转换电路230及第三DC/DC转换电路240的输出电压进行控制。

可理解地，当交流输入端口IN_AC连接交流电源时，交流电源提供的电信号可经过AC/DC转换电路210和第一DC/DC转换电路220的处理后输出至多电池包系统10充电；当直流输出端口OUT_DC连接直流负载时，交流电源提供的电信号还可以经过AC/DC转换电路210、第一DC/DC转换电路220和第二DC/DC转换电路230的处理后，通过直流输出端口OUT_DC输出至直流负载。

当直流输入端口IN_DC连接直流电源时，直流电源提供的电信号可经过第三DC/DC转换电路240的处理后输出至多电池包系统10充电。当直流输出端口OUT_DC连接直流负载时，直流电源提供的电信号可经过第三DC/DC转换电路240及第二DC/DC转换电路230的处理后，通过直流输出端口OUT_DC输出至直流负载。当交流输出端口OUT_AC连接至交流负载时，交流电源提供的电信号可经过第三DC/DC转换电路240、第一DC/DC转换电路220和AC/DC转换电路210的处理后，通过交流输出端口OUT_AC输出至交流负载。

多电池包系统10输出至并机端口的电信号，可通过第二DC/DC转换电路230处理后，通过直流输出端口OUT_DC输出至直流负载；多电池包系统10输出至并机端口的电信号，还可通过第一DC/DC转换电路220和AC/DC转换电路210的处理后，通过交流输出端口OUT_AC输出至交流负载。

也就是说，对于多电池包系统10来说，可通过功率转换设备20的并机端口充电，也可通过功率转换设备20的并机端口放电。在电源30以及负载40同时接入时，若电源30的输入功率小于负载40需要的负载功率，多电池包系统10参与负载供电，若电源30的输入功率大于负载40需要的负载功率，则多电池包系统10的电池包进行充电。

可理解地，在一些实施例中，功率转换设备20为独立的电子设备。在另一些实施例中，功率转换设备20亦可集成在储能设备上，且该储能设备上的电池包110与其他储能设备或独立电池包连接后可形成多电池包系统。在另一些实施例中，功率转换设备20及多电池包系统10可集成于同一用电设备(例如冰箱、空调等)上。本申请并不对功率转换设备20的设置方式进行限制。

然而，在上述供电系统中，多电池包系统参与负载供电时，当切换至使用满电量的电池包为负载供电，如果此时电源的输入功率突然升高或负载的需求功率突然降低，功率转换设备20会将多余的电能为满电量的电池包充电，则满电量的电池包从放电跳变为充电，可能会触发满电量的电池包过充，极大地提升安全风险。

例如，当利用剩余电量较少的电池包110以及电源(例如为光伏板)共同通过功率转换设备20为负载40(例如为变频设备)供电时，如果接入满电量的电池包，且俩电池包无法并机，则此时需进行切机操作，以切换至使用满电量的电池包为负载40供电。由于在切机后由满电量的电池包为负载40供电，因此，此时如果光照条件改善使得电源的输入功率突然升高或是变频设备的需求功率突然降低，那么功率转换设备20则会通过并机端口将多余的电能为满电量的电池包充电。如此，满电量的电池包从放电状态跳变为充电状态，容易触发该电池包过充，提升安全风险。

基于此，本申请提供一种过压保护方法，以确保每个电池包在切机时不过充。

可理解地，在多电池包系统10中，每一电池包均包括控制器(图未示出)。在一些实施例中，控制器上加载有电池管理系统BMS(Battery Management System)(图未示出)，用于保护及管理对应的电池包。多电池包系统10中的多个电池包可互相通信，例如可通过CAN(Controller Area Network,控制器域网)总线通信。多电池包系统10中的一个电池包作为主包，其他电池包作为从包。主包上的控制器还加载有能源管理系统EMS(EnergyManagement System)，用于与多电池包并机系统10中的所有BMS通讯。EMS用于执行本申请提供的过压保护方法，以确保每个电池包在切机时不过充。

请参阅图3，图3为本申请一实施例提供的过压保护方法的流程示意图。该过压保护方法可应用于多电池包系统10，并由多电池包系统10中的主包上的EMS执行。该过压保护方法包括如下步骤：

步骤S310：根据预设并切机规则确定目标电池包。

在本申请中，并机是指多电池包系统10中一个或多个电池包同时启用进行工作。切机是指多电池包系统10从启用第一电池包组切换至启用目标电池包工作。可理解地，为了使多电池包系统10中的电压更均衡，以降低多电池包系统10的安全风险，通常在多电池包系统10处于放电状态时控制电压(或电量)较高的电池包优先放电；在多电池包系统10处于充电状态时控制电压(或电量)较低的电池包优先充电。在步骤S310中，预设并切机规则即是基于上述使用原则，预设的用于确定目标电池包以充电或放电的规则。

可理解地，在执行步骤S310之前，主包上的EMS可在每一运行周期内获取各电池包110的电池参数。具体地，在一些实施例中，每一电池包110上的BMS可通过采样电路或前端模拟芯片获取对应的电池包110的各种电池参数。进而，在每一运行周期，通过EMS与多电池包系统10中的每一电池包110的BMS通信，EMS可周期性地获取每一电池包110的电池参数。在一些实施例中，电池参数包括但不限于电流、电压、电量、充电开关管Q1及放电开关管Q2的温度、导通状态等。如此，EMS可根据每一电池包的电池参数确定每一电池包110的电压(或电量)、确定每一电池包110是否发生错误(例如过温错误、过流错误等)及确定多电池包系统10的使用状态(包括放电状态或充电状态)，进而根据预设并切机规则确定目标电池包。

可理解地，步骤S310中确定的目标电池包为未发生过温错误、过流错误等影响电池使用安全的电池包110。如此，步骤S310中确定的目标电池包有利于多电池包系统10的使用安全。

如此，通过执行步骤S310，可在每一运行周期根据当前多电池包系统10内的电池包(包括插入至多电池包系统10中的电池包)的电池参数更新对应的目标电池包。

步骤S320：当多电池包系统处于放电状态且目标电池包处于过压状态时，根据目标电池包的电压及当前启用电池包的电池电压确定第一目标请求电压，且第一目标请求电压小于目标电池包的电压。

在本申请中，电池包处于过压状态，指的是电池包的电压大于或等于截止电压。可理解地，由于电池包内的电芯特性，每一电池包充电到截止电压后，需要停止充电。以磷酸铁锂电池包为例，磷酸铁锂电池包的截止电压为3.6V，如果对该电池包充电至3.6V时没有停止充电，那么电压继续上升至危险电压，例如3.65V时，电芯内部会形成锂枝晶。当上述工况反复发生时，锂枝晶越来越长，会刺穿电芯内部SEI膜，导致正负极短路，且使得电芯漏液起火爆炸。因此，在电池包处于过压状态时，应尽量避免对电池包充电(即避免过充)，以控制电池包的电压达不到危险电压。

在一些实施例中，可通过检测电池包系统中所有电池包的电流方向及大小，确定多电池包系统的使用状态(包括放电状态及充电状态)。例如，当检测到多电池包系统10中所有电池包110的放电电流的和大于或等于第一预设电流阈值时，确认多电池包系统10处于放电状态；当检测到多电池包系统10中所有电池包的充电电流的和大于或等于第二预设电流阈值时，确认电池包系统处于充电状态。在另一些实施例中，亦可由功率转换设备20的控制器比较自身的输入功率及负载的需求功率的大小，从而确定多电池包系统10的使用状态。例如，当功率转换设备20的控制器(图中未示出)确认自身的输入功率小于需求功率时，则说明还需要多电池包系统10对负载供电以补充不足的功率，如此，功率转换设备20的控制器可发送通知信息至EMS，以使多电池包系统10确认当前处于放电状态。类似地，当功率转换设备20的控制器确认自身的输入功率大于需求功率时，则说明多电池包系统10无需对负载供电，如此，功率转换设备20的控制器可发送通知信息至EMS，以使多电池包系统10确认当前处于充电状态。可理解地，本申请不对多电池包系统10确认使用状态的具体方法进行限制，例如，在其他实施例中，还可根据其他电池参数，例如每一电池包的电压变化确认多电池包系统10处于放电状态或充电状态，在此不再赘述。

可理解地，当多电池包系统10处于放电状态时，根据上面记载的使用原则，可选择电压较高的电池包作为目标电池包进行放电。且由于处于过压状态的电池包大概率是多电池包系统10中电池电压最大的电池包。这样一来，多电池包系统10处于放电状态时，根据上述使用原则选择电压最高的电池包作为目标电池包时，若切换至目标电池包放电后，多电池包系统10立刻转入充电状态，则有可能存在目标电池包处于过压状态的情况。

步骤S320：当多电池包系统处于放电状态且目标电池包处于过压状态时，根据目标电池包的电压及当前启用电池包的电池电压确定第一目标请求电压，且第一目标请求电压小于目标电池包的电压。

在步骤S320中，第一目标请求电压为功率转换设备20的并机端口处的目标电压(即并机端口电容C1两端的电压)。可理解地，如上所述，由于功率转换设备20的输入功率可能突然升高，或与功率转换设备20连接的负载的需求功率可能突然降低等原因，容易导致多电池包系统10切机至目标电池包进行放电后，处于过压状态的目标电池包转而进入充电状态从而导致过充。为此，在步骤S320中，在执行切机操作前，先确定出第一目标请求电压，且第一目标请求电压小于目标电池包的电压。如此，当功率转换设备20控制并机端口处的电压为第一目标请求电压时，即使功率转换设备20的输入功率大于负载的需求功率，由于并机端口处的电压小于目标电池包的电压，即目标电池包与并机端口处的电压之间的电势差小于0，功率转换设备20无法为目标电池包充电。

可理解地，并机端口出的电压通常由当率转换设备20采用预设的闭环控制算法(包括但不限于比例控制算法、比例积分控制算法、比例积分微分控制算法)进行控制，以根据并机端口处的实际电压将并机端口处的电压调节为目标电压。若该目标电压小于当前并机端口处的实际电压时，那么当并机端口处的电压已经大于目标电压，出现超调，当并机端口处的电压迟迟不能降到目标电压时，将使得用于调节并机端口处电压的PWM信号的占空比持续降低至0，进而导致并机端口处的电压降为0，从而使得负载40掉电。

也就是说，虽然步骤S320中的第一目标请求电压只需要小于目标电池包的电压即可，但仅根据目标电池包计算得到的第一目标请求电压，存在第一目标请求电压远远小于当前并机端口处的实际电压的情况，从而导致超调掉电。进一步地，由于多电池包系统10处于放电状态时，在切机至启用目标电池包之前，并机端口处的电压会常常与当前启用电池包的电池电压有关。如此，在步骤S320中，为了避免超调而导致的并机端口断电的情况的发生，还需要综合考虑当前启用电池包的电池电压，以使得最终确定的第一目标请求电压既小于目标电池包的电压，又不会导致超调。

步骤S330：向功率转换设备发送第一请求指令，第一请求指令用于请求功率转换设备将并机端口的电压调整为第一目标请求电压。

可理解地，在执行步骤S330之前，当多电池包系统10处于放电状态，且确定第一目标请求电压后，则EMS发送第一请求指令请求功率转换设备20将并机端口的电压调整为第一目标请求电压，使得多电池包系统10切机至目标电池包时，即使功率转换设备20突然切换至充电状态时，也不会为目标电池包充电，从而避免目标电池包过充，降低安全风险。

可理解地，在切机的过程中，当断开当前启用电池包的放电开关管后，切机至目标电池包放电之前的时间内，此时目标电池包以及当前启用电池包都无法对外放电。此时，可由并机端口处的端口电容C1释放存储的电能为负载40供电，从而降低负载40掉电的概率。因此，在进行切机前，应当确保并机端口的电压已经调整完毕，并机端口的端口电容C1已经存储了能量以便在切机过程中为负载40进行短暂供电。

可理解地，电池包110中还设置有通信模块，如此，EMS可与功率转换设备20的控制器(图中未示出)通信，以发送第一请求指令至功率转换设备。其中，EMS与功率转换设备20之间的通信方式包括但不限于光耦通信、有线通信(例如CAN总线通信)、无线通信(例如ZigBee通信、蓝牙通信)等。

步骤S340：当确认并机端口的电压调整为第一目标请求电压时，断开当前启用电池包的充电开关管以及放电开关管，并导通目标电池包的充电开关管以及放电开关管。

可理解地，在一些实施例中，功率转换设备20调整并机端口的电压为第一目标请求电压后，输出对应的反馈信息至EMS。如此，EMS接收到反馈信息后，输出第一控制指令至每一电池包110，以控制当前启用电池包的BMS断开当前启用电池包的充电开关管及放电开关管，及控制目标电池包的BMS导通目标电池包的充电开关管及放电开关管。也就是说，在步骤S340中，在确认并机端口的电压调整为第一目标请求电压后才切机至启用目标电池包，如此，可确保功率转换设备20在切机过程中即使导通了目标电池包的充电开关管，也无法为目标电池包充电，从而降低目标电池包在放电状态与充电状态反复跳变时的安全风险。

综上，本申请提供的过压保护方法，在多电池包系统10处于放电状态，且确认切机的目标电池包处于过压状态时，根据目标电池包的电池电压及当前启用的电池包电池电压确定第一目标请求电压，且第一目标请求电压小于目标电池包的电压，以请求功率转换设备20将并机端口的电压调整为第一目标请求电压，使功率转换设备20的并机端口的电压小于目标电池包的电压，才开始执行切机操作，即执行断开当前启用电池包的充电开关管以及放电开关管，导通目标电池包的充电开关管以及放电开关管，从而确保在切机过程中功率转换设备20无法为目标电池包充电，保证每个电池包在切机时不过充，降低安全风险。

进一步地，在步骤S310中确定的目标电池包的数量可以是一个也可以是多个，具体可根据具体的预设并切机规则确定。其中，当步骤S310中确定的目标电池包的数量为两个及以上时，则步骤S320中确定的第一目标请求电压小于多个目标电池包中的最小电池电压，以避免切机时为目标电池包充电。

请继续参阅图4，在一些实施例中，步骤S320包括如下子步骤：

步骤S410：根据目标电池包的电压以及电压阈值确定第一电压。

其中，电压阈值用于表征目标电池包的电压与第一目标请求电压之间的电压差距。可理解地，如上所述，第一目标请求电压应小于目标电池包的电压，但不能导致功率转换设备超调。也就是说，第一目标请求电压与目标电池包之间的电压差应在一个较合理的范围内。如此，电压阈值的具体数值可以根据不同电池包的参数进行相应的调整，本申请并不对电压阈值进行具体限制。

在一些实施例中，获取目标电池包的电压与电压阈值之差作为第一电压。且第一电压阈值为1V(伏特)。

在其他实施例中，还可以在电压阈值及目标电池包的电压的基础上，结合适当的比例系数及常数等计算得到第一电压。本申请并不对步骤S410的具体计算过程进行限制，只需第一电压小于目标电池包的电压。

步骤S420：确定当前启用电池包中的最大电池电压为第二电压。

可理解地，当多电池包系统10处于放电状态，且还未执行切机操作时，并机端口处的电压由于当前启用电池包中的最大电池电压限制，通常会高于该最大电压，以增大放电效率。

步骤S430：当第二电压大于第一电压时，将第二电压确定为第一目标请求电压。

根据预设并切机规则确定的目标电池包的电池电压，总是大于当前启用电池包中的最大电池电压。如此，将功率转换设备20处的并机端口处的电压调整为当前启用电池包的最大电池电压，即第二电压，也可使切机后的目标电池包不会过充。

步骤S440：当第二电压小于等于第一电压时，将第一电压确定为第一目标请求电压。

如此，通过执行步骤S430及步骤S440，确定第一电压与第二电压之间的最大者作为第一目标请求电压，以在保证放电效率的同时，降低超调导致负载40掉电的发生概率。

可理解地，在其他实施例中，还可通过检测当前并机端口处的实际电压作为第三电压，且当第三电压小于目标电池包的电压，且第三电压大于第一电压及第三电压大于第二电压时，确定第三电压作为第一目标请求电压。

请继续参阅图5，在一些实施例中，在执行步骤S340之后，过压保护方法还包括：

步骤S510：当多电池包系统处于放电状态，且并机电池包组中的电池包处于过压状态时，根据并机电池包组中的最小电池电压及电压阈值确定第二目标请求电压，并机电池包组为已启用的电池包的组合，第二目标请求电压小于最小电池电压。

多电池包系统10切换至目标电池包后且仍处于放电状态时，可根据预设并切机规则确定出并机电池包组进行放电。可理解地，由于功率转换设备20的输入功率与负载40的需求功率之间的关系可变化，如此，在切机至目标电池包放电一段时间后，若并机电池包组中存在处于过压状态的电池包，多电池包系统10可能再次进入充电状态并使并机电池包组中的电池包由于再次充电而过充。因此，在切换至目标电池包放电并确定并机电池包组进行放电后，为避免并机电池包组中的一个或多个电池包出现过充，应当确保并机端口的电压使得功率变换设备20无法为并机电池包组充电。

类似地，在一些实施例中，可获取并机电池包组中的最小电池电压与电压阈值之差作为第二目标请求电压。

步骤S520：向功率转换设备发送第二请求指令，第二请求指令用于请求功率转换设备将并机端口的电压调整为第二目标请求电压。

可理解地，通过功率转换设备20与EMS之间的通信，在执行步骤S520后，可使功率转换设备20将并机端口的电压调整为第二目标请求电压。

如此，通过执行步骤S510至步骤S520，使得第二目标请求电压小于并机电池包组中的最小电池电压，进而功率转换设备20亦不能为并机电池包组继续充电，从而避免并机电池包组中的电池包过充，降低安全风险。

请继续参阅图6，在一些实施例中，在执行步骤S340之后，过压保护方法还包括：

步骤S610：当多电池包系统从放电状态进入充电状态，且目标电池包处于过压状态时，断开目标电池包的充电开关管以及放电开关管。

如此，通过执行步骤S610，优先断开目标电池包的充放电回路，可避免为目标电池包充电，进而降低目标电池包过充的概率，从而降低安全风险。

步骤S620：根据预设并切机规则确定并机电池包组。

可理解地，当多电池包进入充电状态时，基于预设并切机规则，可对电压较低的电池包110优先进行充电。

进一步地，为了降低并机电池包组中的电池包之间出现大电流互充的概率，还可以先基于多电池包系统10中电池电压最低的电池包确定并机电压区间，再基于并机电压区间确定并机电池包组。其中，并机电压区间为多电池包系统并机工作时的安全电压区间，也就是说，参与并机的电池包的电压在该并机电压区间内时，则并机工作的电池包之间不会出现大电流互充。具体地，可获取多电池包系统10中的最小电池电压作为基准电压；以基准电压与互充电压阈值的和作为并机电压区间的上限，以基准电压与互充电压阈值的差作为并机电压区间的下限。如此，电池电压满足该并机电压区间的电池包，即可作为该并机电池包组中的电池包。可理解地，并机电池包组中的电池包的数量可以是一个，也可以是多个。

步骤S630：获取并机电池包组中的最大电池电压。

在步骤S630中，可通过EMS与并机电池包组中的电池包的BMS通信，从而获取并机电池包组中各电池包的电池电压，并确定最大电池电压。

步骤S640：根据最大电池电压及电压阈值确定第三目标请求电压，第三目标请求电压大于最大电池电压。

在一些实施例中，可获取最大电池电压与电压阈值之和作为第三目标请求电压。如此，第三目标请求电压大于最大电池电压。本申请不对步骤S640中计算第三目标请求电压的具体步骤进行限制，只需第三目标请求电压大于最大电池电压。

可理解地，步骤S640中的电压阈值可与步骤S410中的电压阈值的数值不同。本申请并不对此进行限制。

步骤S650：向功率转换设备发送第三请求指令，第三请求指令用于请求功率转换设备将并机端口的电压调整为第三目标请求电压。

如此，通过执行步骤S650使并机端口处的电压大于并机电池包组中的最大电池电压，从而确保并机电池包组可通过功率转换设备20进行充电。

综上，通过执行步骤S610至步骤S50，使得多电池包系统10进入充电状态时，可及时切机至需要充电的并机电池包组进行充电，避免目标电池包过充。

请继续参阅图7，在一些实施例中，步骤S610包括如下子步骤：

步骤S710：向功率转换设备发送第四请求指令，第四请求指令用于请求功率转换设备将并机端口的电压调整为目标电池包的电压。

可理解地，由于功率转换设备20接收到第四请求指令后将并机端口的电压调整为目标电池包的电压，此时，并机端口与目标电池包之间没有压差，因此功率转换设备20亦不会为目标电池包充电。

步骤S720：当确认并机端口的电压调整为目标电池包的电压时，断开目标电池包的充电开关管及放电开关管。

可理解地，通过执行步骤S720，可确保并机端口处的端口电容C1始终存储有电能。从而避免在切机至启用并机电池包组的过程中，当多电池包系统10又跳变至放电状态时，并机端口处的电压迅速并拉低为0而导致的负载40掉电。

综上，通过执行步骤S710至步骤S720，可确保在多电池包系统10从放电状态进入充电状态时，目标电池包不过充，且负载40不掉电。

在一些实施例中，第一请求指令还用于向功率转换设备请求第一目标电流，如此，过压保护方法还包括：

根据功率转换设备的最大直流放电功率及第一目标请求电压计算得到第一目标电流。

其中，第一目标电流为功率转换设备20的并机端口处的电流。最大直流放电功率可以是功率转换设备20的产品规格上记载的最大直流放电功率。且最大直流放电功率可根据不同的功率转换设备的参数而有所不同，本申请并不对最大直流放电功率的具体数值进行限定。

在一些实施例中，可直接获取最大直流放电功率与第一目标请求电压之间的商作为第一目标电流，即将最大直流放电功率与第一目标请求电压相除，得到第一目标电流。如此，通过第一请求指令调整功率转换设备20的并机端口的电压及电流，可在保证目标电池包不过充的同时，尽可能地保证功率转换设备的放电效率。

类似地，在上述其他各实施例中，当确定并机端口的电压后，亦可获取最大直流放电功率及并机端口的电压确定并机端口的电流，从而尽量保持功率转换设备20的放电效率或充电效率。

请继续参阅图8，在一些实施例中，根据功率转换设备的最大直流放电功率及第一目标请求电压计算得到第一目标电流，包括如下子步骤：

步骤S810：获取最大直流放电功率与第一目标请求电压之间的商。

步骤S820：获取商与电流采样误差之间的和作为第一目标电流。

可理解地，在步骤S310至步骤S340中，由于先断开当前启用电池包的充电开关管及放电开关管，再导通目标电池包的充电开关管及放电开关管，使得这一过程中可能存在一定的延迟时间，例如检测延迟，滤波延迟、通信延迟等等，相应地，也存在有延迟时间造成的掉电。如此，在步骤S820中，通过在第一目标电流中引入电流误差可进一步使得并机端口处的输出功率更接近最大输出功率，进一步提高功率转换设备20的放电效率。

请继续参阅图9，本申请还提供一种储能设备1000。储能设备1000包括存储器1100、处理器1200及电池包110。储能设备1000通过功率转换设备20的并机端口电连接至功率转换设备20，以与通过并机端口电连接至功率转换设备20的独立电池包或其他储能设备形成多电池包系统。存储器1100存储有计算机程序，计算机程序在处理器1200上运行时执行如上任一项所述的过压保护方法。

可理解地，在一些实施例中，储能设备1000可以是独立的电子设备。在另一些实施例中，储能设备1000还可以集成在电子产品(例如自移动机器人、空调及冰箱等)上，以为电子产品上的各用电模块供电。

请继续参阅图10，本申请还提供一种电池包110。该电池包110可以是图1中的电池包1至电池包N中的任意一个。电池包110通过功率转换设备20的并机端口电连接至功率转换设备20，以与通过并机端口电连接至功率转换设备20的其他独立电池包或储能设备连接以形成多电池包系统。电池包110包括存储器1101和处理器1102，存储器1101存储有计算机程序，计算机程序在处理器1102上运行时执行如上任一项所述的过压保护方法。

可理解地，应用本申请提供的过压保护方法的储能设备1000或电池包110，在多电池包系统10处于放电状态，且确认切机的目标电池包处于过压状态时，根据目标电池包的电池电压及当前启用的电池包电池电压确定第一目标请求电压，且第一目标请求电压小于目标电池包的电压，以请求功率转换设备20将并机端口的电压调整为第一目标请求电压，使功率转换设备20的并机端口的电压小于目标电池包的电压，才开始执行切机操作，即执行断开当前启用电池包的充电开关管，导通目标电池包的充电开关管以及放电开关管操作，从而确保在切机过程中功率转换设备20无法为目标电池包充电，保证每个电池包在切机时不过充，降低安全风险。

请继续参阅图11，本申请实施方式还提供一种控制装置2000，应用于电池包110或储能设备1100。图11示意性地示出了本申请实施例提供的控制装置2000的结构框图。如图11所示，控制装置2000包括：

第一确定模块2100，用于根据预设并切机规则确定目标电池包。

第二确定模块2200，用于当多电池包系统处于放电状态且目标电池包处于过压状态时，根据目标电池包的电压及当前启用电池包的电池电压确定第一目标请求电压，且第一目标请求电压小于目标电池包的电压。

指令生成模块2300，用于向功率转换设备发送第一请求指令，第一请求指令用于请求功率转换设备将并机端口的电压调整为第一目标请求电压。

控制模块2400，用于当确认并机端口的电压调整为第一目标请求电压时，断开当前启用电池包的充电开关管以及放电开关管，并导通目标电池包的充电开关管以及放电开关管。

本申请实施例中提供的控制装置2000实现过压保护方法的具体细节已经在对应的过压保护方法的实施例中进行了详细的描述，此处不再赘述。

本申请还提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如以上技术方案中的过压保护方法。计算机可读介质可以采用便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本发明的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

上述程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

此外，上述附图仅是根据本发明示例性实施例的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种过压保护方法，应用于多电池包系统，其特征在于，所述多电池包系统包括多个电池包，所述多个电池包均通过功率转换设备的并机端口电连接至所述功率转换设备，所述方法包括：

根据预设并切机规则确定目标电池包；

当所述多电池包系统处于放电状态且所述目标电池包处于过压状态时，根据所述目标电池包的电压及当前启用电池包的电池电压确定第一目标请求电压，且所述第一目标请求电压小于所述目标电池包的电压；

向所述功率转换设备发送第一请求指令，所述第一请求指令用于请求所述功率转换设备将所述并机端口的电压调整为所述第一目标请求电压；

当确认所述并机端口的电压调整为所述第一目标请求电压时，断开所述当前启用电池包的充电开关管以及放电开关管，并导通所述目标电池包的充电开关管以及放电开关管。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当所述多电池包系统处于放电状态且所述目标电池包处于过压状态时，根据所述目标电池包的电压及当前启用电池包的电池电压确定第一目标请求电压，包括：

根据所述目标电池包的电压以及电压阈值确定第一电压；

确定所述当前启用电池包中的最大电池电压为第二电压；

当所述第二电压大于所述第一电压时，将所述第二电压确定为所述第一目标请求电压；

当所述第二电压小于等于所述第一电压时，将所述第一电压确定为所述第一目标请求电压。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当确认所述并机端口的电压调整为所述第一目标请求电压时，断开所述当前启用电池包的充电开关管以及放电开关管，并导通所述目标电池包的充电开关管以及放电开关管之后，所述方法还包括：

当所述多电池包系统处于放电状态，且并机电池包组中的所有电池包处于所述过压状态时，根据所述并机电池包组中的最小电池电压及电压阈值确定第二目标请求电压，所述并机电池包组为已启用的电池包的组合，所述第二目标请求电压小于所述最小电池电压；

向所述功率转换设备发送第二请求指令，所述第二请求指令用于请求所述功率转换设备将所述并机端口的电压调整为所述第二目标请求电压。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当确认所述并机端口的电压调整为所述第一目标请求电压时，断开所述当前启用电池包的充电开关管以及放电开关管，并导通所述目标电池包的充电开关管以及放电开关管之后，所述方法还包括：

当所述多电池包系统从放电状态进入充电状态，且所述目标电池包处于过压状态时，断开所述目标电池包的充电开关管以及放电开关管；

根据所述预设并切机规则确定并机电池包组；

获取所述并机电池包组中的最大电池电压；

根据所述最大电池电压及电压阈值确定第三目标请求电压，所述第三目标请求电压大于所述最大电池电压；

向所述功率转换设备发送第三请求指令，所述第三请求指令用于请求所述功率转换设备将所述并机端口的电压调整为所述第三目标请求电压。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述断开所述目标电池包的充电开关管及放电开关管包括：

向所述功率转换设备发送第四请求指令，所述第四请求指令用于请求所述功率转换设备将所述并机端口的电压调整为所述目标电池包的电压；

当确认所述并机端口的电压调整为所述目标电池包的电压时，断开所述目标电池包的充电开关管及放电开关管。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一请求指令还用于向所述功率转换设备请求第一目标电流，所述方法还包括：

根据所述功率转换设备的最大直流放电功率及所述第一目标请求电压计算得到所述第一目标电流。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述功率转换设备的最大直流放电功率及所述第一目标请求电压计算得到第一目标电流，包括：

获取所述最大直流放电功率与所述第一目标请求电压之间的商；

获取所述商与电流采样误差之和作为所述第一目标电流。

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标电池包的电压以及电压阈值确定第一电压，包括：

获取所述目标电池包的电压与所述电压阈值之差作为所述第一电压。

9.一种储能设备，其特征在于，所述储能设备包括存储器、处理器及电池包，所述储能设备通过功率转换设备的并机端口电连接至所述功率转换设备，以与通过所述并机端口电连接至所述功率转换设备的独立电池包或其他储能设备形成多电池包系统，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序在所述处理器上运行时执行权利要求1至8任一项所述的过压保护方法。

10.一种电池包，其特征在于，所述电池包通过功率转换设备的并机端口电连接至所述功率转换设备，以与通过所述并机端口电连接至所述功率转换设备的其他独立电池包或储能设备连接以形成多电池包系统，所述电池包包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序在所述处理器上运行时执行权利要求1至8任一项所述的过压保护方法。