动力电池系统及其控制方法

技术领域

本申请涉及电力控制技术领域，具体涉及一种动力电池系统及其控制方法。

背景技术

目前，电动汽车的充放电方式，通常是将电动汽车的动力电池接入外部设备，使动力电池与外部设备进行充放电，如将动力电池接入充电桩，由充电桩对动力电池进行充电。而在对动力电池进行充放电时，为提高充电的安全性，需要动力电池的电压平台与外部设备的电压平台相匹配。然而，若动力电池的电压平台与外部设备的电压平台不匹配，如动力电池的电压平台高于外部设备的电压平台时，即使电池与外部设备都是无故障的，也无法进行充放电。因此，如何使动力电池能够适配不同的充电桩，以提高电池的充放电效率，是当前亟需解决的问题。

发明内容

本申请旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种动力电池系统，能够提高动力电池的充放电效率。

本申请还提出一种动力电池系统的控制方法。

本申请还提出一种动力电池系统的控制装置。

本申请还提出一种电子设备。

根据本申请第一方面实施例的动力电池系统，包括动力电池和切换模块，所述动力电池包括N个电池模组，所述切换模块包括N-1个单触点开关单元，以及N-1个双触点开关单元；

N-1个所述单触点开关单元的第一端相互连接，第n个所述电池模组的第一端，与第n-1个所述单触点开关单元的第二端连接；

第n个所述电池模组的第一端，与第n-1个所述双触点开关单元的第一端连接，第n-1个所述双触点开关单元的第二端，与第n-1个所述电池模组的第二端连接；

N-1个所述双触点开关单元的第三端相互连接；

N个所述电池模组的第一端，以及N-1个所述双触点开关单元的第三端用于分别接入外部设备的正负极；

其中，N≥2。

根据本申请的一个实施例，所述双触点开关单元包括第一开关和第二开关；

所述第一开关的第一端为所述双触点开关单元的第一端，所述第二开关的第一端为所述双触点开关单元的第二端，所述第二开关的第二端为所述双触点开关单元的第三端；

所述第一开关的第二端与所述第二开关的第二端连接。

根据本申请的一个实施例，所述电池模组包括多个串联的电池单体。

根据本申请的一个实施例，还包括控制器，所述控制器用于：

根据获取到的电压需求，调整所述切换模组的开闭状态，以使所述动力电池的当前可适配电压满足所述电压需求。

根据本申请的一个实施例，所述控制器具体用于：

根据所述外部设备的最大输出电压，调整所述切换模组的开闭状态，以使所述动力电池的当前可适配电压满足所述最大输出电压。

根据本申请的一个实施例，所述控制器还用于：

根据所述动力电池的最高适配电压，确定最大输出电压小于所述最高适配电压的外部设备。

根据本申请的一个实施例，所述控制器具体用于：

在所述动力电池的当前荷电状态小于预设荷电状态的情况下，根据所述动力电池的最高适配电压，确定最大输出电压小于所述最高适配电压的外部设备。

根据本申请第二方面实施例的动力电池系统的控制方法，应用于如上述任一实施例所述的动力电池系统，包括：

根据获取到的电压需求，调整所述切换模组的开闭状态，以使所述动力电池的当前可适配电压满足所述电压需求。

根据本申请第三方面实施例的动力电池系统的控制装置，应用于如上述任一实施例所述的动力电池系统，包括：

电池控制模块，用于根据获取到的电压需求，调整所述切换模组的开闭状态，以使所述动力电池的当前可适配电压满足所述电压需求。

根据本申请第四方面实施例的电子设备，包括处理器和存储有计算机程序的存储器，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一实施例所述的动力电池系统的控制方法。

根据本申请第五方面实施例的计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例所述的动力电池系统的控制方法。

本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

通过提供一种动力电池系统，包括动力电池和切换模块，动力电池包括N个电池模组，切换模块包括N-1个单触点开关单元，以及N-1个双触点开关单元；N-1个单触点开关单元的第一端相互连接，第n个电池模组的第一端，与第n-1个单触点开关单元的第二端连接；第n个电池模组的第一端，与第n-1个双触点开关单元的第一端连接，第n-1个双触点开关单元的第二端，与第n-1个电池模组的第二端连接；N-1个双触点开关单元的第三端相互连接；N个电池模组的第一端，以及N-1个双触点开关单元的第三端用于分别接入外部设备的正负极，从而能够通过调整切换模块中单触点开关单元以及双触点开关单元的开闭状态，来实现电池的串并联以及不同等级的电压调整，从而使动力电池能够适配于不同电压的外部设备，减少因电压不适配而导致动力电池无法进行充放电的情况，提高动力电池的充放电效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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动力电池系统的第一结构示意图；

图2是本申请实施例提供的动力电池系统的第二结构示意图；

图3是本申请实施例提供的电压与开关单元的对应关系示意图；

图4是本申请实施例提供的动力电池系统的控制方法的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的动力电池系统的控制装置的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面，将通过几个具体的实施例对本申请实施例提供的动力电池系统及其控制方法进行详细介绍和说明。

根据本申请的一些实施例提供的一种动力电池系统，如图1所示，动力电池和切换模块，所述动力电池包括N个电池模组M，所述切换模块包括N-1个单触点开关单元T，以及N-1个双触点开关单元S；

N-1个所述单触点开关单元的第一端相互连接，第n个所述电池模组的第一端，与第n-1个所述单触点开关单元的第二端连接；

第n个所述电池模组M的第一端，与第n-1个所述双触点开关单元S的第一端连接，第n-1个所述双触点开关单元S的第二端，与第n-1个所述电池模组M的第二端连接；N-1个所述双触点开关单元S的第三端相互连接；N个所述电池模组110的第一端，以及N-1个所述双触点开关单元S的第三端用于分别接入外部设备的正负极；其中，N≥2。

在一些实施例中，电池模组M可以包括至少一个电池单体。示例性的，可以由至少两个电池单体串联组成该电池模组M。单触点开关单元可以为单触点继电器或隔离开关等。双触点开关单元S可以为双触点继电器。示例性的，如图1所示，第n-1个双触点开关单元S，可以包括S(n-1)1和S(n-1)2两个触点。

电池模组M的第一端可以为负极，电池模组M的第二端可以为正极。如图1所示，N个电池模组M中，第一个电池模组M1的负极N1用于作为整个动力电池的负极输出端接入电流传感器H，以通过电流传感器H接入外部设备的正极。第一个单触点开关单元T1的第一端与第一个电池模组M1的负极N1连接，第二个电池模组M2的第一端，与第一个单触点开关单元T1的第二端连接，第二个单触点开关单元T2的第一端与第一个电池模组M1的负极N1连接，第三个电池模组M3的第一端，与第二个单触点开关单元T2的第二端连接。依次类推。

第一个电池模组M1的正极P1，与第一个双触点开关单元S1的第二端连接，第一个双触点开关单元S1的第一端与第二个电池模组M2的负极N2连接，第一个双触点开关单元S1的第三端则作为整个动力电池的正极，通过过流器接入外部设备的负极。第二个电池组M2的正极P2与第二个双触点开关单元S2的第二端连接，第二个双触点开关单元S2的第一端与第三个电池模组M3的负极N3连接，第二个双触点开关单元S2的第三端与第一个双触点开关单元S1的第三端连接，以通过过流器接入外部设备的负极。如将过流器与主正继电器SP0、预充继电器SP1分别相连，预充继电器SP1与预充电阻相连，主正继电器SP0与预充电阻并联在一个节点上作为整个动力电池的正极输出端，从而用于接入外部设备的负极。依次类推。

这样，即可得到包括N个电池模组M、N-1个单触点开关单元以及N-1个双触点开关单元S的动力电池系统，N-1个单触点开关单元可视为相互并联，N-1个双触点开关单元S可视为相互并联。通过调整双触点开关单元S1至Sn-1的接触状态，便可组成电池模组M1至Mn的不同回路形态，来实现整个动力电池的正负极之间的电压变换。

示例性的，当闭合单触点开关单元T1至Tn-1，并将双触点开关单元S1至Sn-1中的触点S11至S(n-1)1断开，同时将双触点开关单元S1至Sn-1中的触点S12和S(n-1)2全部接触时，相当于电池模组M1至电池模组Mn全部并联，可以实现最小等级电压的动力电池系统。假设最小等级电压为V0，则表示此时动力电池可接入电压需求为V0的外部设备，如充电桩进行充电或放电。

当单触点开关单元T1至Tn-1为全部断开、并且双触点开关单元S1至Sn-1中的触点S11至S(n-1)1全部接触，双触点开关单元S1至Sn-1中的触点S12和S(n-1)2全部断开时，相当于电池模组M1至电池模组Mn全部串联，可以实现最高等级电压的动力电池系统，假定最高等级电压为V1，则表示此时动力电池可接入电压需求为V1的外部设备，如充电桩进行充电或放电。

由以上两种场景可以推断出，当单触点开关单元T1至Tn-1为全部断开，并且双触点开关单元S1至Sn-1中的触点S11接触，触点S21至S(n-1)1全部断开，同时触点S22接触，触点S12和S32至S(n-1)2全部断开时，相当于只有电池模组M1与电池模组M2串联，其余电池模组M3至Mn不连接在回路中，实现了两倍于最小等级电压的动力电池系统，此时动力电池系统电压为2倍V0。同理，可通过调整单触点开关单元和双触点开关单元，来可以实现3倍V0、4倍V0……以及(n-1)倍V0，即可通过调整切换模块，来灵活控制动力电池的电压，使其能够适配不同的电压需求。

通过提供一种动力电池系统，包括动力电池和切换模块，动力电池包括N个电池模组，切换模块包括N-1个单触点开关单元，以及N-1个双触点开关单元；N-1个单触点开关单元的第一端相互连接，第n个电池模组的第一端，与第n-1个单触点开关单元的第二端连接；第n个电池模组的第一端，与第n-1个双触点开关单元的第一端连接，第n-1个双触点开关单元的第二端，与第n-1个电池模组的第二端连接；N-1个双触点开关单元的第三端相互连接；N个电池模组的第一端，以及N-1个双触点开关单元的第三端用于分别接入外部设备的正负极，从而能够通过调整切换模块中单触点开关单元以及双触点开关单元的开闭状态，来实现电池的串并联以及不同等级的电压调整，从而使动力电池能够适配于不同电压的外部设备，减少因电压不适配而导致动力电池无法进行充放电的情况，提高动力电池的充放电效率。

而为能够更有效地对动力电池系统进行电压调整，在一些实施例中，如图2所示，双触点开关单元S包括第一开关A和第二开关B；

所述第一开关A的第一端为所述双触点开关单元S的第一端，所述第二开关B的第一端为所述双触点开关单元S的第二端，所述第二开关B的第二端为所述双触点开关单元S的第三端；所述第一开关A的第二端与所述第二开关B的第二端连接。

在一些实施例中，每个双触点开关单元S均包括第一开关A和第一开关B，即双触点开关单元Sn-1，包括第一开关An-1以及第二开关Bn-1。其中，第一开关A(n-1)即为双触点开关单元的触点S(n-1)1，第一开关Bn-1即为双触点开关单元的触点S(n-1)2。其中，第一开关A和第二开关B可以是隔离开关或继电器等。

具体的，第n-1个第一开关An-1的第一端，与第n个电池模组Mn的负极连接。第n-1个第二开关Bn-1的第一端，与第一个电池模组Mn-1的正极连接，第n-1个第一开关An-1的第二端，与第n-1个第一开关Bn-1的第二端连接，并作为第n-1个双触点开关单元Sn-1的第三端，接入过流器。

示例性的，如图2所示，第一个第一开关A1的第一端，与第二个电池模组M2的负极连接。第一个第二开关B1的第一端，与第一个电池模组M1的正极连接、第一个第一开关A1的第二端，与第一个第一开关B1的第二端连接，并作为第一个双触点开关单元S1的第三端，接入过流器，依次类推。这样，便可通过控制第一开关和第二开关的开闭，来实现双触点开关单元的触点接触，从而实现动力电池系统的电压调整。

为进一步提高动力电池的充放电效率，在一些实施例中，动力电池系统还包括控制器，该控制器与切换模块连接，用于根据获取到的电压需求，调整所述切换模组的开闭状态，以使所述动力电池的当前可适配电压满足所述电压需求。

具体的，控制器与N-1个单触点开关单元，以及N-1个双触点开关单元，用于根据据获取到的电压需求，调整N-1个单触点开关单元，以及N-1个双触点开关单元的开闭状态，以使动力电池的当前可适配电压满足所述电压需求。

示例性的，可先通过对单触点开关单元以及双触点开关单元的开闭测试，来得到单触点开关单元以及双触点开关单元在不同状态下所对应的等级电压，如图3所示。在得到各等级电压分别对应的开关单元的开闭状态后，即可将该对应关系存储至控制器，并生成不同的等级电压选项供用户进行选择。在接收到用户通过选择某一等级电压而生成的电压需求时，则根据该电压需求中的等级电压，来调整各单触点开关单元以及各双触点开关单元的开闭状态，使动力电池的当前可适配电压达到该等级电压，从而满足电压需求。

通过基于获取到的电压需求，调整切换模组的开闭状态，以使动力电池的当前可适配电压满足电压需求，从而使动力电池能够实现多种电压需求的充放电，进而进一步提高动力电池的充放电效率。

为进一步提高动力电池的充放电效率，在一些实施例中，所述控制器具体用于：

根据所述外部设备的最大输出电压，调整所述切换模组的开闭状态，以使所述动力电池的当前可适配电压满足所述最大输出电压。

在一些实施例中，在动力电池系统接入外部设备的情况下，控制器可先获取外部设备的最大输出电压，并在获取到该最大输出电压后，利用该最大输出电压来调整各单触点开关单元以及各双触点开关单元的开闭状态，使动力电池的当前可适配电压达到该最大输出电压，从而能够利用该外部设备对动力电池进行充放电。而为提高充放电过程的安全性，在一些实施例中，控制器还用于：根据所述动力电池的最高适配电压，确定最大输出电压小于所述最高适配电压的外部设备。

在一些实施例中，在需要接入外部设备时，控制器可先获取外部设备的最大输出电压，以将该外部设备的最大输出电压，与动力电池的最高适配电压，即最高能够实现的电压进行比较。其中，最高适配电压包括动力电池的最大输入电压。若最大输出电压大于最高适配电压，则表示外部设备的电压平台要高于动力电池的电压平台，此时则移除该外部设备。若最大输出电压小于或等于最高适配电压，则表示外部设备的电压平台能够满足动力电池的需求，此时则可控制动力电池接入该外部设备，以根据外部设备的最大输出电压，调整切换模组的开闭状态，以使动力电池的当前可适配电压满足最大输出电压。

在一些实施例中，在将动力电池接入外部设备之前，可先对动力电池的当前荷电状态进行检测，如根据当前电池电压状态、当前电流以及当前电池健康状态等信息，计算电池的当前荷电状态，并判断当前荷电状态是否小于预设荷电状态，如小于50％。若是，则表示此时动力设备存在充电需求，此时则可根据动力电池的最高适配电压，来从搜索到的所有外部设备中，选择出最大输出电压小于最高适配电压的外部设备，并将该外部设备的位置信息发送给用户，使用户将该外部设备，接入动力电池系统。其中，对于外部设备的搜索，可以是基于搭载该动力电池的车辆所在的位置，来搜索一定范围内的外部设备，如搜索距离搭载该动力电池的车辆10公里内的充电桩。

图4示出了本申请实施例提供的一种动力电池系统的控制方法的流程图。该动力电池系统的控制方法应用于上述任一实施例中的动力电池系统，具体的，可应用与上述任一实施例中的控制器。

在一些实施例中，该动力电池系统的控制方法包括：

步骤101，根据获取到的电压需求，调整所述切换模组的开闭状态，以使所述动力电池的当前可适配电压满足所述电压需求。

通过基于获取到的电压需求，调整切换模组的开闭状态，以使动力电池的当前可适配电压满足电压需求，从而使动力电池能够实现多种电压需求的充放电，进而进一步提高动力电池的充放电效率。

在一些实施例中，根据获取到的电压需求，调整所述切换模组的开闭状态，以使所述动力电池的当前可适配电压满足所述电压需求，包括：

根据所述外部设备的最大输出电压，调整所述切换模组的开闭状态，以使所述动力电池的当前可适配电压满足所述最大输出电压。

在一些实施例中，该方法还包括：

根据所述动力电池的最高适配电压，确定最大输出电压小于所述最高适配电压的外部设备。

在一些实施例中，根据所述动力电池的最高适配电压，确定最大输出电压小于所述最高适配电压的外部设备，包括：

在所述动力电池的当前荷电状态小于预设荷电状态的情况下，根据所述动力电池的最高适配电压，确定最大输出电压小于所述最高适配电压的外部设备。

图5示出了本申请实施例提供的一种动力电池系统的控制装置的示意性结构框图，应理解，该装置与图4中执行的方法实施例对应，能够执行前述的方法涉及的步骤，该装置具体的功能可以参见上文中的描述，为避免重复，此处适当省略详细描述。该装置包括至少一个能以软件或固件(firmware)的形式存储于存储器中或固化在装置的操作系统(Operating System，OS)中的软件功能模块。具体地，该装置可应用于上述任一实施例中的充电控制子系统。

在一实施例中，如图5所示，提供了一种动力电池系统的控制装置，包括：

电池控制模块210，用于根据获取到的电压需求，调整所述切换模组的开闭状态，以使所述动力电池的当前可适配电压满足所述电压需求。

通过基于获取到的电压需求，调整切换模组的开闭状态，以使动力电池的当前可适配电压满足电压需求，从而使动力电池能够实现多种电压需求的充放电，进而进一步提高动力电池的充放电效率。

在一实施例中，电池控制模块210具体用于：

根据所述外部设备的最大输出电压，调整所述切换模组的开闭状态，以使所述动力电池的当前可适配电压满足所述最大输出电压。

在一实施例中，电池控制模块210还用于：

根据所述动力电池的最高适配电压，确定最大输出电压小于所述最高适配电压的外部设备。

在一实施例中，充电控制模块210具体用于：

在所述动力电池的当前荷电状态小于预设荷电状态的情况下，根据所述动力电池的最高适配电压，确定最大输出电压小于所述最高适配电压的外部设备。

图6示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图6所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)81、通信接口(Communication Interface)82、存储器(memory)83和通信总线840，其中，处理器81，通信接口82，存储器83通过通信总线840完成相互间的通信。处理器81可以调用存储器83中的计算机程序，以执行动力电池系统的控制方法，例如包括：

根据获取到的电压需求，调整所述切换模组的开闭状态，以使所述动力电池的当前可适配电压满足所述电压需求。

此外，上述的存储器83中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本申请实施例还提供一种存储介质，存储介质包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各实施例所提供的动力电池系统的控制方法。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上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。