WO2016062121A1

WO2016062121A1 - 一种电池切换方法、电池管理系统及电源装置

Info

Publication number: WO2016062121A1
Application number: PCT/CN2015/083539
Authority: WO
Inventors: 祝凌云; 李斌
Original assignee: 北京凌云智能科技有限公司
Priority date: 2014-10-24
Filing date: 2015-07-08
Publication date: 2016-04-28
Also published as: WO2016062284A1; CN104377758A

Abstract

一种电池切换方法、电池管理系统及电源装置。该电池切换方法包括：确定当前为设备供电的电池组的电量低于设定水平（S101），根据各组电池组的优先级以及电量，选择一组符合优先级及电量要求的电池组（S102），并切换到所选电池组为设备供电（S103），从而便于进行电池续航，方便了用户的使用。

Description

一种电池切换方法、电池管理系统及电源装置

技术领域

本发明涉及电源管理技术，尤其涉及一种电池切换方法、电池管理系统及电源装置。

背景技术

在环境污染日益严重，能源不断紧缩的今天，纯电动汽车逐渐成为行业发展的新趋势。但是，纯电动汽车的续航和电池补给问题使电动汽车发展遇到了巨大的障碍。

目前的电动汽车通常使用整组电池作为能量供给，体积大，重量重，不易更换。当电池电量耗尽时，需要专用的充电桩才能进行充电。由于充电桩的数量非常有限，并且整组电池充电时间长，不便于用户的使用，进而严重制约了纯电动汽车的发展。

发明内容

本发明实施例提供一种电池切换方法、电池管理系统及电源装置，以便于进行电池续航，进而便于用户使用。

一种电池切换方法，包括：

确定当前为设备供电的电池组的电量低于设定水平；

从备用的至少一组电池组中，根据各组电池组的优先级以及电量，选择一组符合优先级及电量要求的电池组；

切换到所选电池组为所述设备供电。

进一步，所述根据各组电池组的优先级以及电量，选择一组符合优先级及电量要求的电池组，具体包括：

确定电量高于设定水平的电池组中优先级最高的电池组，为符合优先级及电量要求的电池组。

较佳的，当不存在电量高于设定水平的电池组时，还包括：

降低所述设定水平数值。

较佳的，所述确定当前为设备供电的电池组的电量低于设定水平，具体为：

确定当前为设备供电的电池组的输出电压低于设定值。

进一步，所述切换到所选电池组为所述设备供电，具体包括：

向当前为设备供电的电池组的分组管理子系统发送断开指令，并向所选电池组的分组管理子系统发送接通指令。

一种电池管理系统，包括：

确定单元，用于确定当前为设备供电的电池组的电量低于设定水平；

选择单元，用于从备用的至少一组电池组中，根据各组电池组的优先级以及电量，选择一组符合优先级及电量要求的电池组；

切换单元，用于切换到所选电池组为所述设备供电。

进一步，所述选择单元具体用于：

较佳的，当所述选择单元确定不存在电量高于设定水平的电池组时，所述选择单元还用于：

降低所述设定水平数值。

较佳的，所述确定单元具体用于：

确定当前为设备供电的电池组的输出电压低于设定值。

进一步，所述切换单元具体用于：

一种电源装置，包括：

电池管理系统及至少两个电池组，其中：

电池管理系统，用于确定当前为设备供电的电池组的电量低于设定水平，从备用的至少一组电池组中，根据各组电池组的优先级以及电量，选择一组符合优先级及电量要求的电池组，切换到所选电池组为所述设备供电。

进一步，所述电池组具体包括：

电芯组，用于存储电能；

电池管理子系统，用于进行电池的温度管理、充放电管理及均衡管理；

分组管理子系统，用于检测电芯组的电量情况及根据所述电池管理系统的命令接通或断开电路。

进一步，所述电池组具体包括：

电池组外壳及电池组外壳盖板，设置在所述电池组外壳中的多个电芯、电池管理子系统及分组管理子系统，与所述分组管理子系统连接的电池组数据接口及电池组输出接口。

更进一步，所述电池组还包括：

设置在所述电池组外壳上的滑轨以及对应所述滑轨设置在电池组外壳上的提手；

所述电源装置还包括：

设置有与各电池组相应的滑槽及电池组数据接口、电池组输出接口的外壳，用于固定所述电池管理系统及所述电池组。

本发明实施例提供一种电池切换方法、电池管理系统及电源装置，设置至少两组电池组，在当前为设备供电的电池组的电量低于设定水平时，根据各组电池组的优先级以及电量，选择一组符合优先级及电量要求的电池组，并切换到所选电池组为设备供电，从而便于进行电池续航，方便了用户的使用。

附图说明

图1为本发明实施例提供的电池切换方法流程图；

图2为本发明实施例提供的电池管理系统结构示意图；

图3为本发明实施例提供的电源装置结构示意图之一；

图4为本发明实施例提供的较具体的电源装置结构示意图；

图5为本发明实施例提供的电池组结构示意图之一；

图6为本发明实施例提供的电芯组结构示意图；

图7为本发明实施例提供的电池组结构示意图之二；

图8为本发明实施例提供的电源装置结构示意图之二；

图9为本发明实施例提供的滑轨外壳结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例提供的电池切换方法，包括：

步骤S101、确定当前为设备供电的电池组的电量低于设定水平；

步骤S102、从备用的至少一组电池组中，根据各组电池组的优先级以及电量，选择一组符合优先级及电量要求的电池组；

步骤S103、切换到所选电池组为设备供电。

该方法适用于电动车的供电，也可以应用在其它设备上。

通过该切换方法，使用独立的一个电池组为设备供电，其它电池组不参与供电。当一个电池组放电完成后，再由下一个电池组供电，每个电池组在一个放电循环内都可以完全放电，极大的提高了电池的利用率，降低了充放电循环，从而提高电池的寿命。

每个电池组均可以单独充电，不受其它电池组电量的影响，便于用户进行充电，进一步，还可以将各个电池组设计为可以拆卸的形式，每个电池组都可以取出进行充电，更加方便了用户的使用。

为进一步提高用户的使用体验，步骤S102中，根据各组电池组的优先级以及电量，选择一组符合优先级及电量要求的电池组，具体包括：

当所有的电池组均电量不足时，为避免用户完全不能使用，该方法还包括：

当不存在电量高于设定水平的电池组时，降低设定水平数值。

在电量的设定水平降低后，各个电池组的电量均超过了新的设定水平，可以继续使用设备。

降低设定水平的数值时，可以按照一定的梯度进行，也可以一次降低到较低的数值。

在步骤S101中，确定当前为设备供电的电池组的电量低于设定水平，可以具体为：

确定当前为设备供电的电池组的输出电压低于设定值。当然，本领域技术人员也可以参考其他参数确定电池组的电量是否低于设定水平。

进一步，步骤S103中，切换到所选电池组为设备供电，具体包括：

分组管理子系统可以设置在电池管理系统侧，也可以设置在电池组中，为便于对电池组进行管理，分组管理子系统设置在电池组中较佳。

电池组中还设置有进行温度管理、充放电管理及均衡管理的电池管理子系统，以便于用户分别对各个电池组进行维护管理。

本发明实施例还相应提供一种电池管理系统，如图2所示，包括：

确定单元201，用于确定当前为设备供电的电池组的电量低于设定水平；

选择单元202，用于从备用的至少一组电池组中，根据各组电池组的优先级以及电量，选择一组符合优先级及电量要求的电池组；

切换单元203，用于切换到所选电池组为设备供电。

其中，选择单元202具体用于：

为进一步便于用户的使用，当选择单元202确定不存在电量高于设定水平的电池组时，选择单元202还用于：

降低设定水平数值。

进一步，确定单元201具体用于：

确定当前为设备供电的电池组的输出电压低于设定值。

进一步，切换单元203具体用于：

本发明实施例还提供一种电源装置，如图3所示，包括：

电池管理系统301及至少两个电池组302，其中：

电池管理系统301，用于确定当前为设备供电的电池组302的电量低于设定水平，从备用的至少一组电池组302中，根据各组电池组302的优先级以及电量，选择一组符合优先级及电量要求的电池组302，切换到所选电池组302为设备供电。

进一步，如图4所示，电池组302具体包括：

电芯组3021，用于存储电能；

电池管理子系统3022，用于进行电池的温度管理、充放电管理及均衡管理；

分组管理子系统3023，用于检测电芯组的电量情况及根据电池管理系统的命令接通或断开电路。

更进一步，如图5所示，电池管理子系统3022可进一步包括温度管理模块、放电管理模块、充电管理模块、均衡管理模块，各模块具体的功能的实现以为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述；分组管理子系统3023可进一步包括电流检测电路、MOS开关电路和继电器。

电流检测电路用来检测电池组的工作电流，并将此数据传输给分组电池管理系统，电池管理系统根据电池管理子系统传输的电芯组状态和工作电流检测电路传输来的工作电流，来确定该电池组的电量是否低于设定水平。

如图6所示，电芯组可以由2个或者多个电芯进行并联后，然后串联在一起，也可以由单个电芯直接进行串联，A1，A2，A3端口连接电池管理子系统3022的放电管理模块、充电管理模块和均衡管理模块；T1，T2，T3，T4端口连接电池管理子系统3022的温度管理模块。

例如，，电芯组可以由3个电芯并联，并联后的4个模组再进行串联。通过正负极将电能传输给电池管理子系统。同时如图6所示，电池管理子系统通过数据线A1，A2，A3读取每组并联电池的电压，通过温度传感器输出T1，T2，T3，T4读取每组并联电芯的温度。电池管理子系统通过RS485数据通路将电芯组的状态直接传输给分组电池管理系统。而电芯组的电能则需要通过分组管理子系统后连接电池管理系统。

如图7所示，电池组302具体包括：

电池组外壳4及电池组外壳盖板5，设置在电池组外壳4中的多个电芯7、电池管理子系统8及分组管理子系统9，与分组管理子系统9连接的电池组数据接口10及电池组输出接口11。

电芯7进行并串联接后，通过支架和螺栓固定在电池组外壳4内。电池管理子系统8和分组管理子系统9通过螺栓固定在电池组外壳4内，电池组数据接口10和电池组输出接口11通过螺栓固定在电池组外壳4底部，电池组外壳盖板5通过螺栓固定在电池组外壳4正面。

为便于用户拆卸电池组，电源装置可以设计为如图8所示的结构，包括电池组1、滑轨外壳2和电池管理系统3，电池组可以通过滑轨安装到到滑轨外壳里，电池管理系统可以通过螺栓固定在滑轨外壳外面。此时，如图7所示，电池组还包括：

设置在电池组外壳上的滑轨12以及对应滑轨设置在电池组外壳上的提手6。滑轨12可以通过螺栓固定在电池组外壳4两侧，提手6通过螺栓固定在电池组外壳4顶部。

如图9所示，滑轨外壳2上设置有与各电池组相应的滑槽14及电池组数据接口15、电池组输出接口14。滑轨外壳2内部侧面用螺栓固定滑槽，电池组数据接口15、电池组输出接口14通过螺栓固定在滑轨外壳2底部。

在电源关闭状态时，所有电池组的分组管理子系统中的MOS开关电路和继电器均处于断开状态。当启动电源后，电池管理系统首先检测每个电池组的状态，如果所有的电池组状态都正常，则启动优先级最高的电池组1进行工作，电池管理系统在启动电池组1工作时，首先控制继电器闭合，然后控制MOS开关电路接通，此时，启动过程完成。电池组1处于工作状态，其它电池组处于断开状态。

当电池组1的能量即将耗尽时，电池管理系统读取到电池组1的电压低于设定值，先关闭电池组1，然后启动优先级次高的电池组2进行工作。电池管理系统在切换电池组1至电池组2工作时，首先控制电池组1中分组管理子系统中的MOS开关电路断开，然后控制电池组2中分组管理子系统中的继电器闭合，再控制电池组2中的MOS开关电路接通，最后控电池组1中的继电器断开。此时切换过程完成，电池组2处于工作状态，其它电池组处于断开状态。

电池组2电量不足时，后续的切换过程相同，直至切换至最后一个电池组。

每个电池组能量耗尽时，都可以在设备停止运行后取下充电。

如图5所示，电芯进行并串联接后，通过支架和螺栓固定在电池组外壳内。电池管理子系统和分组管理子系统通过螺栓固定在电池组外壳内，电池组数据接口和电池组输出接口通过螺栓固定在电池组外壳底部，滑轨通过螺栓固定在电池组外壳两侧，提手通过螺栓固定在电池组外壳顶部，电池组外壳盖板通过螺栓固定在电池组外壳正面。

如图6所示，滑轨外壳内部侧面用螺栓固定这滑轨，电池接口和数据接口通过螺栓固定在滑轨外壳底部。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、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。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

一种电池切换方法，其特征在于，包括：

确定当前为设备供电的电池组的电量低于设定水平；

从备用的至少一组电池组中，根据各组电池组的优先级以及电量，选择一组符合优先级及电量要求的电池组；

切换到所选电池组为所述设备供电。
如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各组电池组的优先级以及电量，选择一组符合优先级及电量要求的电池组，具体包括：

确定电量高于设定水平的电池组中优先级最高的电池组，为符合优先级及电量要求的电池组。
如权利要求2所述的方法，其特征在于，当不存在电量高于设定水平的电池组时，还包括：

降低所述设定水平数值。
如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定当前为设备供电的电池组的电量低于设定水平，具体为：

确定当前为设备供电的电池组的输出电压低于设定值。
如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述切换到所选电池组为所述设备供电，具体包括：

向当前为设备供电的电池组的分组管理子系统发送断开指令，并向所选电池组的分组管理子系统发送接通指令。
一种电池管理系统，其特征在于，包括：

确定单元，用于确定当前为设备供电的电池组的电量低于设定水平；

选择单元，用于从备用的至少一组电池组中，根据各组电池组的优先级以及电量，选择一组符合优先级及电量要求的电池组；

切换单元，用于切换到所选电池组为所述设备供电。
如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述选择单元具体用于：

确定电量高于设定水平的电池组中优先级最高的电池组，为符合优先级及电量要求的电池组。
如权利要求7所述的系统，其特征在于，当所述选择单元确定不存在电量高于设定水平的电池组时，所述选择单元还用于：

降低所述设定水平数值。
如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述确定单元具体用于：

确定当前为设备供电的电池组的输出电压低于设定值。
如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述切换单元具体用于：

向当前为设备供电的电池组的分组管理子系统发送断开指令，并向所选电池组的分组管理子系统发送接通指令。
一种电源装置，其特征在于，包括：

电池管理系统及至少两个电池组，其中：

电池管理系统，用于确定当前为设备供电的电池组的电量低于设定水平，从备用的至少一组电池组中，根据各组电池组的优先级以及电量，选择一组符合优先级及电量要求的电池组，切换到所选电池组为所述设备供电。
如权利要求11所述的电源装置，其特征在于，所述电池组具体包括：

电芯组，用于存储电能；

电池管理子系统，用于进行电池的温度管理、充放电管理及均衡管理；

分组管理子系统，用于检测电芯组的电量情况及根据所述电池管理系统的命令接通或断开电路。
如权利要求11所述的电源装置，其特征在于，所述电池组具体包括：

电池组外壳及电池组外壳盖板，设置在所述电池组外壳中的多个电芯、电池管理子系统及分组管理子系统，与所述分组管理子系统连接的电池组数据接口及电池组输出接口。
如权利要求13所述的电源装置，其特征在于，所述电池组还包括：

设置在所述电池组外壳上的滑轨以及对应所述滑轨设置在电池组外壳上的提手；

所述电源装置还包括：

设置有与各电池组相应的滑槽及电池组数据接口、电池组输出接口的外壳，用于固定所述电池管理系统及所述电池组。