一种电源系统及其控制方法

技术领域

本发明实施例涉及储能技术领域，特别涉及一种电源系统及其控制方法。

背景技术

电池包换电方式由于其速度快，使用方便，得到了人们的青睐，比如电动汽车的更换电池包的方式，换电只需要几分钟时间，大大节省了时间成本。在储能电源中的应用，可插拔式电源(换电)对便携式储能电源是非常适用的，因为其体积小，携带方便，随插随用，避免了紧急情况电池包没电的问题，必将成为便携式电源储能系统的发展趋势。

发明人发现现有技术中至少存在如下问题：对于多个电池包并机运行的电源系统，这种可插拔式电池包的方式，会导致电源系统的损坏率升高、电源系统的使用寿命较短。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种电源系统及其控制方法，能够降低电源系统的损坏率，延长电源系统的使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种电源系统的控制方法，所述电源系统包括充放电电路、以及与所述充放电电路相连的已有电池包，包括：检测是否有新电池包接入；当检测到有新电池包接入时，断开所述新电池包与所述充放电电路的连接；检测多个电池包中各电池包的电压值，其中，所述多个电池包包括：所述电源系统的已有电池包和所述新电池包；根据所述电压值控制所述多个电池包中至少部分电池包与所述充放电电路连接而并机运行，其中，所述至少部分电池包为所述多个电池包中压差不超过预设值的所有电池包。

本发明的实施方式还提供了一种电源系统，包括：充放电电路、与所述充放电电路相连且并机运行的多个电池包，以及与所述充放电电路和所述多个电池包相连的控制器；第一检测电路，与所述控制器相连，用于检测是否有新电池包插入；第二检测电路，与所述多个电池包、所述控制器均相连，用于检测所述多个电池包中各电池包的电压值，其中，所述多个电池包包括：所述电源系统的已有电池包和所述新电池包；所述控制器用于当检测到有新电池包接入时，断开所述新电池包与所述充放电电路的连接，并根据所述电压值控制所述多个电池包中至少部分电池包与所述充放电电路连接，其中，所述至少部分电池包为所述多个电池包中压差不超过预设值的所有电池包。

本发明实施方式相对于现有技术而言，通过检测是否有新电池包接入，当检测到有新电池包接入时，断开所述新电池包与所述充放电电路的连接，避免了新接入的电池包与电源系统的已有电池包之间的压差过大、导致电池包之间产生回流的问题；同时，通过检测多个电池包中各电池包的电压值，其中，所述多个电池包包括：所述电源系统的已有电池包和所述新电池包，根据所述电压值控制所述多个电池包中至少部分电池包与所述充放电电路连接而并机运行，其中，所述至少部分电池包为所述多个电池包中压差不超过预设值的所有电池包，从而能够在保证与所述充放电电路连接的电池包之间的压差不超过预设值的前提下、接入更多的电池包、实现更大功率的充放电，避免了接入新电池包时、因电池包之间的压差导致电池包之间产生回流的问题，降低了电源系统的损坏率，延长了电池系统的使用寿命。

另外，所述根据所述电压值控制所述多个电池包中至少部分电池包与所述充放电电路连接之前，还包括：检测所述已有电池包的充放电状态；所述根据所述电压值控制所述多个电池包中至少部分电池包与所述充放电电路连接，具体包括：在所述已有电池包为充电状态下，确定所述多个电池包中电压最低的电池包为第一电池包，确定所述多个电池包中、与所述第一电池包的压差超过预设值的电池包作为第二电池包，控制所述第二电池包与所述充放电电路断开连接、并控制所述多个电池包中剩余电池包与所述充放电电路保持连接；在所述已有电池包为放电状态或搁置状态下，确定所述多个电池包中电压最高的电池包为第一电池包，确定所述多个电池包中、与所述第一电池包的压差超过预设值的电池包作为第二电池包，控制所述第二电池包与所述充放电电路断开连接、并控制所述多个电池包中剩余电池包与所述充放电电路保持连接。通过在充电状态下，控制电压最低的电池包、以及与电压最低的电池包的压差不超过预设值的电池包均与所述充放电电路连接，从而能够在不断充电的过程中，使得电压较低的电池包的电压值不断上升，实现所有的电池包之间的压差不断减小；通过在放电状态或搁置状态下，控制电压最高的电池包、以及与电压最高的电池包的压差不超过预设值的电池包与所述充放电电路连接，从而能够在不断放电的过程中，使得电压较高的电池包的电压值不断下降，实现所有的电池包之间的压差不断减小。

另外，所述控制所述第二电池包与所述充放电电路断开连接、并控制所述多个电池包中剩余电池包与所述充放电电路保持连接后，还包括：检测所述第一电池包和所述第二电池包当前的电压值；确定所述第二电池包中、与所述第一电池包当前的压差不超过所述预设值的电池包作为第三电池包，并控制所述第三电池包与所述充放电电路连接。通过在不断充电以使所有电池包的压差不断减小的过程中，将断开的电池包中与电压最低的电池包的压差不超过预设值的电池包进行连接，或者，在不断放电以使所有电池包的压差不断减小的过程中，将断开的电池包中与电压最高的电池包的压差不超过预设值的电池包进行连接，从而在满足压差不超过预设值的前提下、增加了电源系统中并机运行的电池包的数量。

另外，所述控制所述第三电池包与所述充放电电路连接之后，还包括：重新检测所述第一电池包和所述第二电池包中剩余电池包当前的电压值，其中，所述第二电池包中剩余电池包为所述第二电池包中除所述第三电池包之外的电池包；重新确定所述第二电池包中剩余电池包、与所述第一电池包当前的压差不超过所述预设值的电池包作为第三电池包，并控制所述第三电池包与所述充放电电路连接；重复上述步骤，直到所述电源系统当前所有的电池包均与所述充放电电路连接。通过不断重新检测电池包的当前的电压值，并在充电过程中不断将断开的电池包中与电压最低的电池包的压差不超过预设值的电池包进行连接，或者，在放电过程中不断将断开的电池包中与电压最高的电池包的压差不超过预设值的电池包进行连接，最终实现了在满足压差不超过预设值的前提下、将电源系统当前所有的电池包均与所述充放电电路连接，实现了最大功率的充电或放电。

另外，所述断开所述新电池包与所述充放电电路的连接，具体包括：断开所述新电池包的充电MOS，并保持所述新电池包的放电MOS闭合。如此设置，即使新电池包是插入电源系统的第一个电池包，也能保证电源系统不会因失电而关机。

另外，所述检测所述多个电池包中各电池包的电压值之前，所述断开所述新电池包与所述充放电电路的连接之后，还包括：检测所述新电池包是否存在故障；在判定所述新电池包存在故障后，发出预警信息；在判定所述新电池包不存在故障后，再执行所述检测所述多个电池包中各电池包的电压值。如此设置，能够避免因新电池包存在故障、而导致电源系统损坏或不能使合适的电池包与充放电电路连接。

另外，所述故障包括通信故障、短路故障、过压过流故障、低压故障。

另外，所述检测是否有新电池包接入之前，还包括：检测开机信号；当检测到开机信号时，将所述电源系统的已有电池包中的预设电池包与所述充放电电路连接。通过在开机时将预设电池包与所述充放电电路连接，实现了电源系统的初始供电，为后续的检测提供了基础。

另外，当检测到开机信号且所述电源系统的已有电池包的数量为多个时，所述将所述电源系统的已有电池包中的预设电池包与所述充放电电路连接之后，还包括：判断所述已有电池包的充放电状态，并检测所述电源系统的所有已有电池包的电压值；在充电状态下，确定所有已有电池包中电压最低的电池包为第四电池包，确定所有已有电池包中、与所述第四电池包的压差不超过预设值的电池包作为第五电池包，控制所述第四电池包和所述第五电池包与所述充放电电路连接；在放电状态或搁置状态下，确定所有已有电池包中电压最高的电池包为第四电池包，确定所有已有电池包中、与所述第四电池包的压差不超过预设值的电池包作为第五电池包，控制所述第四电池包和所述第五电池包与所述充放电电路连接。如此设置，能够实现在开机后与所述充放电电路连接的各电池包之间的压差均不超过预设值，从而降低了电源系统的损坏率，延长了电池系统的使用寿命，并且，通过在充电状态下，控制电压最低的电池包、以及与电压最低的电池包的压差不超过预设值的电池包与所述充放电电路连接，在放电状态或搁置状态下，控制电压最高的电池包、以及与电压最高的电池包的压差不超过预设值的电池包与所述充放电电路连接，从而能够在不断充电或放电的过程中，使得各电池包之间的压差不断减小。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明第一实施方式中的电源系统的控制方法的流程图；

图2是本发明第二实施方式中的电源系统的控制方法的流程图；

图3是本发明第三实施方式中的电源系统的控制方法的流程图；

图4是本发明第三实施方式中的电源系统的控制方法的另一流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

发明人发现，对于多个电池包并机运行的电源系统，这种可插拔式电池包的方式会因为电池包插拔频繁，各电池包的放电时间不同，两个电池包之间会产生压差，从而导致电池包之间有回流、产生损坏电源系统的问题。

针对上述问题，本发明的第一实施方式涉及一种电源系统的控制方法，其中，所述电源系统包括充放电电路、以及与所述充放电电路相连的已有电池包，本实施方式的核心在于，电源系统的控制方法包括：检测是否有新电池包接入；当检测到有新电池包接入时，断开所述新电池包与所述充放电电路的连接；检测多个电池包中各电池包的电压值，其中，所述多个电池包包括：所述电源系统的已有电池包和所述新电池包；根据所述电压值控制所述多个电池包中至少部分电池包与所述充放电电路连接而并机运行，其中，所述至少部分电池包为所述多个电池包中压差不超过预设值的所有电池包。

下面对本实施方式的电源系统的控制方法的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。

本实施方式中的电源系统的控制方法，如图1所示，具体包括以下步骤：

S11：当检测到有新电池包接入时，断开所述新电池包与所述充放电电路的连接。

本步骤中，通过检测是否有新电池包接入，当检测到有新电池包接入时，断开所述新电池包与所述充放电电路的连接，避免了新接入的电池包与电源系统的已有电池包之间的压差过大、导致电池包之间产生回流的问题。

可选的，所述断开所述新电池包与所述充放电电路的连接，具体可以包括：断开所述新电池包的充电MOS，并保持所述新电池包的放电MOS闭合，如此设置，即使新电池包是插入电源系统的第一个电池包，也能保证电源系统不会因失电而关机。当然，也可以是，断开所述新电池包的充放电MOS(即，充电MOS和放电MOS)，此处不做限定。

S12：检测多个电池包中各电池包当前的电压值。

其中，所述多个电池包包括：所述电源系统的已有电池包和所述新电池包。

S13：判断已有电池包是否为充电状态，若是，执行步骤S14，若否，执行步骤S15。

可以理解的是，电池包若不是充电状态，则为放电状态或搁置状态。

S14：确定多个电池包中电压最低的电池包为第一电池包，确定多个电池包中、与第一电池包的压差超过预设值的电池包作为第二电池包，控制第二电池包与充放电电路断开连接、并控制多个电池包中剩余电池包与充放电电路保持连接，并继续充电。

本步骤中，若新电池包属于第二电池包，则新电池包保持与所述充放电电路的连接处于断开状态即可，若新电池包不属于第二电池包，则控制新电池包与所述充放电电路连接。

通过在充电状态下，控制电压最低的电池包、以及与电压最低的电池包的压差不超过预设值的电池包与所述充放电电路连接，从而能够在不断充电的过程中，使得电压较低的电池包的电压值不断上升，实现所有的电池包之间的压差不断减小。

实际应用中，可以是先闭合电压最低的电池包的放电MOS，再断开电压最高的电池包充放电MOS，最后闭合电压最低的电池包的充电MOS，从而既保证了电源系统不会断电，又避免了电池包之间产生回流的问题。

S15：确定多个电池包中电压最高的电池包为第一电池包，确定多个电池包中、与第一电池包的压差超过预设值的电池包作为第二电池包，控制第二电池包与充放电电路断开连接、并控制多个电池包中剩余电池包与充放电电路保持连接，并继续放电。

本步骤中，通过在放电状态或搁置状态下，控制电压最高的电池包、以及与电压最高的电池包的压差不超过预设值的电池包与所述充放电电路连接，从而能够在不断放电的过程中，使得电压较高的电池包的电压值不断下降，实现所有的电池包之间的压差不断减小。

实际应用中，可以是先断开电压最低的电池包充电MOS，再闭合电压最高的电池包充放电MOS，最后断开电压最低的电池包放电MOS，从而既保证了电源系统不会断电，又避免了电池包之间产生回流的问题。

可以理解的是，在电池系统处于开机状态时，每次检测到有新电池包接入，均可以重复上述步骤。

本发明实施方式相对于现有技术而言，通过检测多个电池包中各电池包的电压值，其中，所述多个电池包包括：所述电源系统的已有电池包和所述新电池包，根据所述电压值控制所述多个电池包中至少部分电池包与所述充放电电路连接而并机运行，其中，所述至少部分电池包为所述多个电池包中压差不超过预设值的所有电池包，从而能够在保证与所述充放电电路连接的电池包之间的压差不超过预设值的前提下、接入更多的电池包、实现更大功率的充放电，避免了接入新电池包时、因电池包之间的压差导致电池包之间产生回流的问题，降低了电源系统的损坏率，延长了电池系统的使用寿命。

本发明的第二实施方式涉及一种电源系统的控制方法，本实施方式与第一实施方式类似，主要不同之处在于：所述控制所述第二电池包与所述充放电电路断开连接、并控制所述多个电池包中剩余电池包与所述充放电电路保持连接后，还包括：检测所述第一电池包和所述第二电池包当前的电压值；确定所述第二电池包中、与所述第一电池包当前的压差不超过所述预设值的电池包作为第三电池包，并控制所述第三电池包与所述充放电电路连接。

通过在不断充电以使所有电池包的压差不断减小的过程中，将断开的电池包中与电压最低的电池包的压差不超过预设值的电池包进行连接，或者，在不断放电以使所有电池包的压差不断减小的过程中，将断开的电池包中与电压最高的电池包的压差不超过预设值的电池包进行连接，从而在满足压差不超过预设值的前提下、增加了电源系统中并机运行的电池包的数量。

进一步的，所述控制所述第三电池包与所述充放电电路连接之后，还可以包括：重新检测所述第一电池包和所述第二电池包中剩余电池包当前的电压值，其中，所述第二电池包中剩余电池包为所述第二电池包中除所述第三电池包之外的电池包；重新确定所述第二电池包中剩余电池包、与所述第一电池包当前的压差不超过所述预设值的电池包作为第三电池包，并控制所述第三电池包与所述充放电电路连接；重复上述步骤，直到所述电源系统当前所有的电池包均与所述充放电电路连接。

通过不断重新检测电池包的当前的电压值，并在充电过程中不断将断开的电池包中与电压最低的电池包的压差不超过预设值的电池包进行连接，或者，在放电过程中不断将断开的电池包中与电压最高的电池包的压差不超过预设值的电池包进行连接，最终实现了在满足压差不超过预设值的前提下、将电源系统当前所有的电池包均与所述充放电电路连接，实现了最大功率的充电或放电。

可选的，上述步骤也可以是重复步骤S12、S13、S14和S15，直到所述电源系统当前所有的电池包均与所述充放电电路连接。也就是说，再充电或放电的过程中，不断重复检测多个电池中的所有电池包当前的电压值，并在充电状态下，控制电压最低的电池包、以及与电压最低的电池包的压差不超过预设值的电池包与所述充放电电路连接，在放电状态或搁置状态下，控制电压最高的电池包、以及与电压最高的电池包的压差不超过预设值的电池包与所述充放电电路连接，直到所述电源系统当前所有的电池包均与所述充放电电路连接。

具体的，如图2所示，本实施方式中的电源系统的控制方法，具体包括以下步骤：

S21：当检测到有新电池包接入时，断开所述新电池包与所述充放电电路的连接。

S22：检测多个电池包中各电池包当前的电压值。

S23：判断已有电池包是否为充电状态，若是，执行步骤S24，若否，执行步骤S25。

S24：确定多个电池包中电压最低的电池包为第一电池包，确定多个电池包中、与第一电池包的压差超过预设值的电池包作为第二电池包，控制第二电池包与充放电电路断开连接、并控制多个电池包中剩余电池包与充放电电路保持连接，并继续充电。

S25：确定多个电池包中电压最高的电池包为第一电池包，确定多个电池包中、与第一电池包的压差超过预设值的电池包作为第二电池包，控制第二电池包与充放电电路断开连接、并控制多个电池包中剩余电池包与充放电电路保持连接，并继续放电。

S26：判断电源系统当前所有的电池包是否均与所述充放电电路连接，若是，结束进程，若否，返回步骤S22。

由于第一实施方式与本实施方式相互对应，因此本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，在第一实施方式中所能达到的技术效果在本实施方式中也同样可以实现，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

本发明实施方式相对于现有技术而言，实现了在满足压差不超过预设值的前提下、将电源系统当前所有的电池包均与所述充放电电路连接，实现了最大功率的充电或放电。

本发明的第三实施方式涉及一种电源系统的控制方法，本实施方式与第一实施方式类似，主要不同之处在于：所述检测所述多个电池包中各电池包的电压值之前，所述断开所述新电池包与所述充放电电路的连接之后，还包括：检测所述新电池包是否存在故障；在判定所述新电池包存在故障后，发出预警信息，在判定所述新电池包不存在故障后，再执行所述检测所述多个电池包中各电池包的电压值，其中，所述故障包括通信故障、短路故障、过压过流故障、低压故障等。如此设置，能够避免因新电池包存在故障、而导致电源系统损坏或不能使合适的电池包与充放电电路连接。

本实施方式中的电源系统的控制方法，如图3所示，具体包括以下步骤：

S31：当有新电池包接入时，检测新电池包是否存在故障，若是，则执行步骤S32，若否，则直接执行步骤S33。

通过本步骤的方法，能够避免因新电池包存在故障、而导致电源系统损坏或不能使合适的电池包与充放电电路连接。

S32：维护修理新电池包，并返回步骤S31。

S33：断开所述新电池包与所述充放电电路的连接。

S34：检测多个电池包中各电池包当前的电压值。

S35：判断已有电池包是否为充电状态，若是，执行步骤S36，若否，执行步骤S37。

S36：确定多个电池包中电压最低的电池包为第一电池包，确定多个电池包中、与第一电池包的压差超过预设值的电池包作为第二电池包，控制第二电池包与充放电电路断开连接、并控制多个电池包中剩余电池包与充放电电路保持连接，并继续充电。

S37：确定多个电池包中电压最高的电池包为第一电池包，确定多个电池包中、与第一电池包的压差超过预设值的电池包作为第二电池包，控制第二电池包与充放电电路断开连接、并控制多个电池包中剩余电池包与充放电电路保持连接，并继续放电。

本实施方式中，步骤S33、S34、S35、S36和S37与第一实施方式中的步骤S11、S12、S13、S14和S15类似，此处不再赘述。

在实际应用中，电源系统的控制方法也可以如图4所示，具体原理与前述类似，此处不再赘述。

可选的，所述检测是否有新电池包接入之前，还可以包括：检测开机信号；当检测到开机信号时，将所述电源系统的已有电池包中的预设电池包与所述充放电电路连接。通过在开机时将预设电池包与所述充放电电路连接，实现了电源系统的初始供电，为后续的检测提供了基础。

具体的说，当检测到开机信号且所述电源系统的已有电池包的数量为多个时，所述将所述电源系统的已有电池包中的预设电池包与所述充放电电路连接之后，还包括：判断所述已有电池包的充放电状态，并检测所述电源系统的所有已有电池包的电压值；在充电状态下，确定所有已有电池包中电压最低的电池包为第四电池包，确定所有已有电池包中、与所述第四电池包的压差不超过预设值的电池包作为第五电池包，控制所述第四电池包和所述第五电池包与所述充放电电路连接；在放电状态或搁置状态下，确定所有已有电池包中电压最高的电池包为第四电池包，确定所有已有电池包中、与所述第四电池包的压差不超过预设值的电池包作为第五电池包，控制所述第四电池包和所述第五电池包与所述充放电电路连接。

该步骤与重复步骤S13、S14和S15类似，此处再赘述。如此设置，能够实现在开机后与所述充放电电路连接的各电池包之间的压差均不超过预设值，从而降低了电源系统的损坏率，延长了电池系统的使用寿命，并且，通过在充电状态下，控制电压最低的电池包、以及与电压最低的电池包的压差不超过预设值的电池包与所述充放电电路连接，在放电状态或搁置状态下，控制电压最高的电池包、以及与电压最高的电池包的压差不超过预设值的电池包与所述充放电电路连接，从而能够在不断充电或放电的过程中，使得各电池包之间的压差不断减小。

由于第一实施方式与本实施方式相互对应，因此本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，在第一实施方式中所能达到的技术效果在本实施方式中也同样可以实现，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

本发明实施方式相对于现有技术而言，能够避免接入新电池包时、因电池包之间的压差导致电池包之间产生回流的问题，降低了电源系统的损坏率，延长了电池系统的使用寿命；并且，通过检测所述新电池包是否存在故障；在判定所述新电池包存在故障后，发出预警信息，在判定所述新电池包不存在故障后，再执行所述检测所述多个电池包中各电池包的电压值，能够避免因新电池包存在故障、而导致电源系统损坏或不能使合适的电池包与充放电电路连接。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本发明的第四实施方式涉及一种电源系统，包括：充放电电路、与所述充放电电路相连且并机运行的多个电池包，以及与所述充放电电路和所述多个电池包相连的控制器；第一检测电路，与所述控制器相连，用于检测是否有新电池包插入；第二检测电路，与所述多个电池包、所述控制器均相连，用于检测所述多个电池包中各电池包的电压值，其中，所述多个电池包包括：所述电源系统的已有电池包和所述新电池包；所述控制器用于当检测到有新电池包接入时，断开所述新电池包与所述充放电电路的连接，并根据所述电压值控制所述多个电池包中至少部分电池包与所述充放电电路连接，其中，所述至少部分电池包为所述多个电池包中压差不超过预设值的所有电池包。

其中，电源系统还可以包括与所述多个电池包中各电池包对应连接的MOS管，所述多个电池包中各电池包经由所述MOS管与所述充放电电路相连，充放电电路通过控制MOS管的开关来控制电池包的接入与断开，具体的，每个电池包连接有充电MOS管和放电MOS管，通过控制充电MOS管闭合从而连通该电池包的充电通路，通过控制放电MOS管闭合从而连通该电池包的放电通路。

不难发现，本实施方式为与第一、第二、第三实施方式相对应的系统实施例，本实施方式可与第一、第二、第三实施方式互相配合实施。第一、第二、第三实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。