CN218449511U - 一种电池包供电系统 - Google Patents

Abstract

本申请适用于电池技术领域，提供一种电池包供电系统，包括：多个电池包，每一所述电池包中均包括处理芯片，通信端口及充放电端口，所述充放电端口连接有充电开关管及放电开关管，所述处理芯片分别与所述通信端口、所述充电开关管及所述放电开关管连接；其中，多个所述电池包中包括第一角色电池包及接受所述第一角色电池包控制的第二角色电池包；多个所述电池包之间的所述通信端口连接至同一总线进行通讯级联，多个所述电池包之间的所述充放电端口分别通过线束连接至负载设备。该电池包供电系统能够实现连续充放电。

Description

一种电池包供电系统

技术领域

本申请属于电池技术领域，尤其涉及一种电池包供电系统。

背景技术

现有的带有UPS(Uninterruptible Power Supply，不间断电源)功能的电池包由于内部电池容量固定，在用户实际使用场景不同的情形下，容量不能完全满足用户使用需求，有时候在夏天停电较多的情况下需要更多的离线电池包电量，冬天天冷需要更多的电池包进行取暖设备供电等，对电池包容量及数量要求都会增加很多，且由于电池包为独立器件，如果购买多个电池包分立使用，连续充电或放电则存在问题。因此现有电池包不能完全满足用户不同场景的使用要求。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种电池包供电系统，以解决现有技术中多个电池包之间不能连续充电或放电的问题。

本申请实施例提供了一种电池包供电系统，包括：

多个电池包，每一所述电池包中均包括处理芯片，通信端口及充放电端口，所述充放电端口连接有充电开关管及放电开关管，所述处理芯片分别与所述通信端口、所述充电开关管及所述放电开关管连接；

其中，多个所述电池包中包括第一角色电池包及接受所述第一角色电池包控制的第二角色电池包；多个所述电池包之间的所述通信端口连接至同一总线进行通讯级联，多个所述电池包之间的所述充放电端口分别通过线束连接至负载设备。

可选地，所述充电开关管包括充电使能端；

所述放电开关管包括放电使能端；

所述处理芯片连接至所述充电开关管的所述充电使能端及所述放电开关管的所述放电使能端，所述充放电端口中的所述充电开关管及所述放电开关管分别连接至所述负载设备。

可选地，所述充电开关管还包括第一端子及第二端子；

所述放电开关管还包括第三端子及第四端子；

所述第一端子连接至所述负载设备，所述第四端子连接至所述负载设备，所述第二端子与所述第三端子连接至所述充放电端口。

可选地，所述第一端子连接所述负载设备的正极接线端，所述第四端子连接所述负载设备的负极接线端。

可选地，所述充电开关管及所述放电开关管为支持双向导通的半导体开关管。

可选地，所述充电开关管及所述放电开关管为Mos管或IGBT。

可选地，所述通信端口包括用于收发信号编码信息的第一端口及第二端口；

其中，每一所述电池包的所述通信端口中，所述第一端口通过第一总线进行通信互联，所述第二端口通过第二总线进行通信互联。

可选地，所述第一总线及所述第二总线为采用RS-485通信标准的信号传输线路，或者，所述第一总线及所述第二总线为CAN总线。

可选地，所述负载设备为逆变器。

可选地，其中，所述第一角色电池包通过无线通信端口连接至远程终端。

由上可见，本申请实施例提供的电池包供电系统中，每一电池包中均包括处理芯片及通信端口，处理芯片与通信端口连接，且多个电池包之间的通信端口连接至同一总线进行通讯级联，在该连接结构下，各个电池包之间实现通信互联，并通过电池包自身的处理芯片实现对电池包自身充放电状态数据的处理，及对外部其他电池包的重放电状态数据的采集，以确保其中第一角色电池包与第二角色电池包之间进行数据交互及控制交互，实现连续充放电。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种电池包供电系统的连接结构图；

图2是本申请实施例提供的电池包的内部结构图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

为了说明本申请所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

参见图1及图2，图1是本申请实施例提供的一种电池包供电系统的连接结构图，图2是本申请实施例提供的电池包的内部结构图。该电池包供电系统包括：

多个电池包，每一所述电池包中均包括处理芯片，通信端口及充放电端口，所述充放电端口连接有充电开关管及放电开关管，所述处理芯片分别与所述通信端口、所述充电开关管及所述放电开关管连接；

其中，多个所述电池包中包括第一角色电池包及接受所述第一角色电池包控制的第二角色电池包；多个所述电池包之间的所述通信端口连接至同一总线进行通讯级联，多个所述电池包之间的所述充放电端口分别通过线束连接至负载设备。

其中，电池包为具备UPS功能的电池包。

其中，第一角色电池包会对第二角色电池包进行供电或充电控制。多个电池包中任意一个电池包可以作为第一角色电池包，或者第二角色电池包；其中同一时刻第一角色电池包为一个，第二角色电池包为多个，第一角色电池包形成为主电池包，第二角色电池包形成为从电池包，可以通过配置把任意一个电池包当做主电池包或者从电池包，同一电池包可以在主电池包与从电池包之间进行角色转换。

主、从电池包都有自身的电池管理电路，管理异常和充放电切换；主电池包连接远程服务器或者用户手机，主电池包把各从电池包状态查询转发到远程服务器或者用户手机。

具体地，主电池包把各从电池包状态数据周期性或者突发性查询再转发到远程服务器或者用户手机。

上述电池包供电系统，每一电池包中均包括处理芯片及通信端口，处理芯片与通信端口连接，且多个电池包之间的通信端口连接至同一总线进行通讯级联，在该连接结构下，各个电池包之间实现通信互联，并通过电池包自身的处理芯片实现对电池包自身充放电状态数据的处理，及对外部其他电池包的重放电状态数据的采集，以确保其中第一角色电池包与第二角色电池包之间进行数据交互及控制交互。

且同时，每一电池包中均包括充放电端口，而每一电池包中的处理芯片分别与充放电端口中的充电开关管及放电开关管进行连接，各个电池包之间的充放电端口分别通过线束连接至负载设备，在该连接结构下，能够通过处理芯片在获取到的电池包自身充放电状态数据及外部其他电池包的重放电状态数据的基础上，实现对自身充放电端口的充电功能或放电功能的使能或关断。

多个电池包的充放电端口通过电源总线连接至负载设备，实现负载设备与电池包之间的充放电。具体地，多个电池包的充放电端口可以通过线束连接至集线器，并通过集线器连接至负载设备。

因此，该电池包供电系统，能够实现电池包供电系统中多个电池包之间的通讯级联及充放电级联，实现充放电过程中从一个电池包接力到下一个电池包继续工作，为负载设备提供无缝的充放电衔接。

其中，负载设备可以为电动车、家用逆变器、野外电池逆变器等设备。

其中，充放电状态数据例如为所处的充电状态、所处的放电状态、充电状态下的已充电量、放电状态下的剩余电量等数据。

在具体应用过程中，主电池包轮询或者突发的方式查询从电池包状态，获取当前从电池包的电池电量、电压、充放电电流等充放电状态数据，以及从电池包系统工作状态，如运行状态、异常保护、温度保护等状态数据。

其中，电池系统工作状态包括：低电压保护(LVP)、过电压保护(OVP)、电池工作正常电池异常等状态。其中，电池异常例如为电池耗尽、供电电路过载、短路等。

本申请实施例提供的电池包供电系统，采用多电池包级联的方式，可以把多个电池包联结使用，扩展单个电池包容量，当某个电池包电量耗尽的时候，可以无缝切换到下一个电池包接力继续放电使用，单个电池包充满电的时候，也可以无缝切换到下一个电池包接力继续充电。

在应用中，电池包供电系统中的多个电池包通过级联可以实现无缝衔接的充放电功能。

当电池包对负载设备放电时，放电的无缝衔接可以是主电池包低电切换到从电池包继续放电。该过程具体为：

主电池包持续轮询各从电池包系统和电池状态，主电池包检测到自身电池电量低告警(LVP低电压保护点)，关闭充电开关管，防止被动充电，通过放电开关管继续放电；同时发送切换命令至某个从电池包，从电池包收到切换命令后，打开自身放电开关管，开始接力放电，负载得到持续供电，从电池包应答主电池包，主电池包收到应答后关闭放电开关管，主电池包完全停止放电过程，从电池包完全接管放电过程，继续给负载供电。

当电池包对负载设备放电时，放电的无缝衔接还可以是从电池包低电切换到主电池包继续放电。该过程具体为：

主电池包持续轮询各从电池包系统和电池状态，主电池包发现从电池包电池电量低告警(LVP低电压保护点)，发送切换命令至该从电池包，该从电池包收到切换命令，关闭充电开关管，防止被动充电，同时通过放电开关管继续放电，从电池包应答主电池包，主电池包收到应答后打开放电开关管，主电池包接力放电，主电池包应答从电池包，从电池包收到应答，关闭放电开关管，主电池包完全接管放电过程。

当负载设备对电池包进行充电时，充电的无缝衔接可以是当主电池包充满时则切换到从电池包继续充电。该过程具体为：

主电池包持续轮询各从电池包系统和电池状态，主电池包发现电池充满(OVP过电压保护点)，关闭放电开关管，防止被动放电，通过充电开关管继续充电，同时发送切换命令至某个从电池包，该从电池包收到切换命令，打开充电开关管，开始接力充电，外部负载设备持续为电池包充电，从电池包应答主电池包，主电池包收到应答，关闭自身充电开关管，主电池包完全停止充电过程，从电池包完全接管充电过程，外部负载设备持续为电池包充电。

当负载设备对电池包进行充电时，充电的无缝衔接还可以是当从电池包电池充满时，则切换到主电池包继续充电。该过程具体为：

主电池包持续轮询各从电池包系统和电池状态，主电池包发现从电池包电池充满(OVP过电压保护点)，主电池包发送切换命令至某个从电池包，该从电池包接受命令，关闭放电开关管，防止被动放电，通过充电开关管继续充电，从电池包应答主电池包命令，主电池包收到应答信息后，打开充电开关管，开始接力充电，外部负载设备持续为电池包充电，主电池包应答从电池包，从电池包收到应答，关闭充电开关管，从电池包完全停止充电过程，主电池包完全接管充电过程，外部负载设备持续为电池包充电。

此外，主电池包或者从电池包发生异常时，还可以在从电池包或主电池包之间进行功能切换。该过程具体为：

主电池包中系统正常工作时，主电池包持续轮询各从电池包系统和电池状态，当主电池包或从电池包发生异常时，主电池包进行异常标记，发送切换命令给其他正常状态的从电池包，该从电池包接受命令，打开充、放电开关管，接力充、放电过程。

该过程中，电池包供电系统系统中一个电池包作为主电池包，其余电池包作为从电池包，主电池包周期性轮询(轮询周期可以依据精度要求设定)从电池包的电池状态和工作状态，当某个电池包耗尽电量，并检测到用户需要继续使用电量的时候(负载持续消耗电流)，控制下一个从电池包在最短时间内使能负载输出，无缝切换到下一个电池包，并且主电池包自身关闭负载和充电电路，用户负载不需要断电就可以继续使用。当某个电池包充满电的时候，同样的切换过程重新对下一个电池包进行充电；如果某个电池包自身的电池管理电路检测到错误或者异常，主电池包查询到这个电池包状态，将屏蔽此电池包，继续使用下一个正常的电池包。

其中，电池包中的处理芯片中还包括计时器，通过计时器判断是否在设定时间内容接收到对切换指令的反馈信息，如果没有接收到，则切换至下一从电池包进行指令输出。

其中，在一个具体的实施方式中，所述通信端口包括用于收发信号编码信息的第一端口及第二端口；其中，每一所述电池包的所述通信端口中，所述第一端口通过第一总线进行通信互联，所述第二端口通过第二总线进行通信互联。

该第一端口及第二端口间分别通过总线互联，可以实现各个电池包之间数据的发送及数据的接收，不互相干扰，提升通讯效率。

其中，所述第一总线及所述第二总线为采用RS-485通信标准的信号传输线路，或者，所述第一总线及所述第二总线为CAN总线。也可以根据实际需求选择其他支持多机通讯的总线。

对应地，级联电池包的数量只受限于系统通讯网络的容量(RS485总线最多可以接受128个设备)，可以根据网络容量对电池包数量进行具体设置。

进一步地，在可选的实施方式中，所述充电开关管包括充电使能端；所述放电开关管包括放电使能端；所述处理芯片连接至所述充电开关管的所述充电使能端及所述放电开关管的所述放电使能端，所述充放电端口中的所述充电开关管及所述放电开关管分别连接至所述负载设备。

使得每一电池包能够基于外部指令或自身电池状态通过处理芯片控制充放电。

其中，充电开关管及放电开关管为支持双向导通的半导体开关管。更具体地，该充电开关管及放电开关管可以选择为Mos管、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)，或其他复合大电流三极管。

对应可选地，所述充电开关管还包括第一端子及第二端子；所述放电开关管还包括第三端子及第四端子；所述第一端子连接至所述负载设备，所述第四端子连接至所述负载设备，所述第二端子与所述第三端子连接至所述充放电端口。

该过程，充放电端口具体通过充电开关管及放电开关管实现对连接的负载设备间的连接。

其中，所述第一端子连接所述负载设备的正极接线端，所述第四端子连接所述负载设备的负极接线端。

进一步地，每一电池包中还包括无线通信端口。其中，所述第一角色电池包通过无线通信端口连接至远程终端。

无线通信端口例如为蓝牙端口、WiFi直连通信端口等。该远程终端例如为手机、平板电脑等手持移动终端，或者远程服务器等。

即主电池包可以通过无线通信端口将获取到的自身电池状态数据及其他电池包的电池状态数据向远程终端进行数据反馈。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池包供电系统，其特征在于，包括：

多个电池包，每一所述电池包中均包括处理芯片，通信端口及充放电端口，所述充放电端口连接有充电开关管及放电开关管，所述处理芯片分别与所述通信端口、所述充电开关管及所述放电开关管连接；

其中，多个所述电池包中包括第一角色电池包及接受所述第一角色电池包控制的第二角色电池包；多个所述电池包之间的所述通信端口连接至同一总线进行通讯级联，多个所述电池包之间的所述充放电端口分别通过线束连接至负载设备。

2.根据权利要求1所述的电池包供电系统，其特征在于，

所述充电开关管包括充电使能端；

所述放电开关管包括放电使能端；

所述处理芯片连接至所述充电开关管的所述充电使能端及所述放电开关管的所述放电使能端，所述充放电端口中的所述充电开关管及所述放电开关管分别连接至所述负载设备。

3.根据权利要求2所述的电池包供电系统，其特征在于，

所述充电开关管还包括第一端子及第二端子；

所述放电开关管还包括第三端子及第四端子；

所述第一端子连接至所述负载设备，所述第四端子连接至所述负载设备，所述第二端子与所述第三端子连接至所述充放电端口。

4.根据权利要求3所述的电池包供电系统，其特征在于，

所述第一端子连接所述负载设备的正极接线端，所述第四端子连接所述负载设备的负极接线端。

5.根据权利要求1所述的电池包供电系统，其特征在于，所述充电开关管及所述放电开关管为支持双向导通的半导体开关管。

6.根据权利要求5所述的电池包供电系统，其特征在于，所述充电开关管及所述放电开关管为Mos管或IGBT。

7.根据权利要求1所述的电池包供电系统，其特征在于，所述通信端口包括用于收发信号编码信息的第一端口及第二端口；

其中，每一所述电池包的所述通信端口中，所述第一端口通过第一总线进行通信互联，所述第二端口通过第二总线进行通信互联。

8.根据权利要求7所述的电池包供电系统，其特征在于，

所述第一总线及所述第二总线为采用RS-485通信标准的信号传输线路，或者，所述第一总线及所述第二总线为CAN总线。

9.根据权利要求1所述的电池包供电系统，其特征在于，所述负载设备为逆变器。

10.根据权利要求1所述的电池包供电系统，其特征在于，其中，所述第一角色电池包通过无线通信端口连接至远程终端。

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