电池包集中控制设备的制作方法

1.本技术属于储能技术领域，尤其涉及一种电池包集中控制设备。


背景技术：

2.移动储能设备能够在无外部电源供电时给用户的用电设备进行供电，以满足用户的用电需求，其应用范围也越来越广泛。传统的移动储能设备由于单个电池包的电量有限，经常需要进行电池包的切换。用户手动进行电池包切换时，如果操作不当会出现极大的互充电流，从而引发安全事故。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本案提供一种操作便利且安全性较高的电池包集中控制设备。
4.一种电池包集中控制设备，包括：多个电池包连接端口，任意一个电池包连接端口均用于独立地与一个电池包进行电连接和通讯连接；多个选择开关电路，所述多个选择开关电路与所述多个电池包连接端口一一对应设置，每个选择开关电路与对应的电池包连接端口电连接；总开关电路，分别与所述多个选择开关电路电连接；至少一个外设端口，与所述总开关电路连接，用于与负载或者供电设备电连接和通讯连接；和控制电路，分别与所述多个选择开关电路、所述总开关电路的控制端电连接；所述控制电路还分别与所述多个电池包连接端口、至少一个外设端口通讯连接，以获取各端口接入设备的状态参数，并控制各选择开关电路以及所述总开关电路的通断。
5.上述电池包集中控制设备能够通过多个电池包连接端口与电池包连接，并通过控制电路对各选择开关电路和总开关电路的通断进行控制控制，进而实现对连接于各电池包连接端口的电池包的选择性并联控制，具有操作便利且能够避免人工操作不当带来的安全问题。
6.在其中一个实施例中，每个电池包连接端口均包括功率端子和通讯端子；所述功率端子和所述通讯端子相互独立设置，或者所述功率端子与所述通讯端子集成在一个端口内。
7.在其中一个实施例中，所述通讯端子为能够允许多个设备同时进行通信的通信端子。
8.在其中一个实施例中，每个选择开关电路包括第一开关单元和第一防反单元；所述第一开关单元的第一端与对应的电池包连接端口电连接；所述第一开关单元的第二端与所述总开关电路连接；所述第一开关单元的控制端与所述控制电路电连接；所述第一防反单元的正极与所述第一开关单元的第一端电连接；所述第一防反单元的负极与所述第一开关单元的第二端电连接。
9.在其中一个实施例中，每个选择开关电路还包括第二开关单元和第二防反单元；所述第二开关单元的第一端与对应的第一开关单元的第二端电连接；所述第二开关单元的第二端与所述总开关电路连接；所述第二开关单元的控制端与所述控制电路电连接；所述
第二防反单元的负极与所述第二开关单元的第一端电连接；所述第二防反单元的正极与所述第二开关单元的第二端电连接。
10.在其中一个实施例中，所述第一开关单元和所述第二开关单元均包括开关管；所述第一防反单元和所述第二防反单元均包括二极管；所述二极管为所述开关管的体二极管或者外加二极管。
11.在其中一个实施例中，每个电池包均包括电芯、充放电电路和驱动电路；所述驱动电路用于驱动充放电电路对所述电芯进行充电或者放电；所述控制电路还用于与所述电池包的驱动电路进行通讯，以控制所述驱动电路对所述电池包进行充电或者放电。
12.在其中一个实施例中，所述控制电路还用于在控制所述总开关电路开启后开启选择开关电路，并在控制各选择开关电路关闭后关闭所述总开关电路。
13.在其中一个实施例中，还包括检测电路和供电电路；所述检测电路与所述供电电路电连接；所述供电电路与所述控制电路电连接；所述检测电路用于检测至少一个负载端口是否由负载接入或者至少一个充电端口是否有供电设备接入；所述供电电路在所述检测电路确认有负载或者供电设备接入时向所述控制电路供电。
14.在其中一个实施例中，所述多个电池包连接端口的端口类型不完全相同。
附图说明
15.图1为一实施例中的电池包集中控制设备的结构框图。
16.图2为一实施例中的选择开关电路的结构框图。
17.图3为另一实施例中的选择开关电路的结构框图。
18.图4为另一实施例中的选择开关电路的电路示意图。
19.图5为又一实施例中的电池包集中控制设备的结构框图。
具体实施方式
20.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
21.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
22.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
23.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
24.图1为一实施例中的电池包集中控制设备的结构框图，该电池包集中控制设备能
够实现对接入电池包的选择性并联控制，无需人工手动进行并机，从而可以避免由于人工操作错误导致的并机错误进而引发的安全问题，并且并机过程中不要求必须对相邻的电池包进行选择性并机，并机的灵活度较高，能够最大限度的满足用户的适用需求。
25.参见图1，该电池包集中控制设备包括多个电池包连接端口110、多个选择开关电路120、总开关电路130、至少一个外设端口以及控制电路160。其中，任意一个电池包连接端口110均用于独立地与一个电池包进行电连接和通讯连接。多个选择开关电路120与多个电池包连接端口110一一对应设置，每个选择开关电路120与对应的电池包连接端口110电连接。总开关电路130分别与多个选择开关电路120电连接。控制电路160分别与所述多个选择开关电路 120、所述总开关电路130电连接。控制电路160还分别与多个电池包连接端口 110、至少一个外设端口通讯连接，以获取各端口接入设备的状态参数，并控制各选择开关电路120以及总开关电路130的通断。图1中实线表示电连接，虚线表示通讯连接。
26.上述电池包集中控制设备能够通过多个电池包连接端口110与电池包连接，控制电路160能够对接入的电池包以及供电设备外设的状态参数进行获取，进而确定需要并机的电池包，进而对相应的选择开关电路120和总开关电路130 的通断进行控制控制，从而实现对连接于各电池包连接端口110的电池包的选择性并联控制，具有操作便利且能够避免人工操作不当带来的安全问题。
27.在一实施例中，外设端口用于与负载或者供电设备连接，该外设端口既能够作为充电端口与供电设备连接，也可以作为负载端口用于与负载连接，从而对负载放电。也即外设端口的充放电端口为同一端口。
28.参见图1，在本实施例中，至少一个外设端口包括至少一个负载端口140、至少一个充电端口150。各负载端口140与总开关电路130电连接，用于与负载电连接和通讯连接；各充电端口150与所述总开关电路130电连接，用于与供电设备电连接和通讯连接。
29.在一实施例中，控制电路160可以通过与电池包之间的通讯，获取到接入的各电池包的电压、功率以及电量等参数，还可以通过与负载或者供电设备之间的通讯获取负载或者供电设备的电压以及功率等参数。例如，当负载端口140 接入了负载时，控制电路160可以根据负载的供电需求以及各电池包的实际情况确定进行放电的电池包组合后，控制对应的电池包所在支路上的选择开关电路120以及总开关电路130导通，进而对负载进行供电。本案中，通过该电池包集中控制设备对电池包进行组合控制，多个电池包之间相互独立的通过电池包连接端口110以及选择开关电路120进行组合，因此在对电池包选用时不要求必须选用相邻的两个或者多个电池包，从而提高了组合的灵活性，能够最大限度的满足用户的适用需求。
30.在一实施例中，电池包连接端口110的数量可以为两个或者三个以上，从而使得整个电池包集中控制设备可以接入两个或者三个以上的电池包，进而对接入的电池包进行并包控制。在一实施例中，电池包连接端口110的数量可以为2～4个。电池包集中控制设备可以根据应用场景来确定设置的电池包连接端口110数量，避免设置过多的电池包连接端口110导致部分端口一直处于闲置状态所带来的资源浪费，同时避免电池包连接端口110数量过少无法满足实际并包数量的需求。电池包连接端口110的端口类型完全相同，从而使得接入的电池包必须具有相同的连接端口。在其他的实施例中，电池包连接端口110的端口类型也可以不完全相同，从而能够兼容不同端口类型的电池包的接入。各电池包之间不需要区
分主从电池包即可实现充电或者放电。在本案中，各电池包连接端口110的接入电压相同或者相近，从而避免差异较大的电池包并联可能产生的巨大的互充电流，避免出现安全风险。
31.在一实施例中，每个电池包连接端口110均包括功率端子和通讯端子。功率端子用于与其他部件进行电连接，通讯端子则用于与其他部件进行通讯连接。在本实施例中，功率端子和通讯端子集成在一个端口内，因此可以一次插入即可同时实现功率端子和通讯端子的连接。在另一实施例中，功率端子和通讯端子相互独立设置，可以降低相互之间的干扰。在本实施例中，通讯采用can 通讯，也即通讯端子为can通讯端子。可以理解，也可以采用其他能够为多设备同时进行通信的通信端子。具体地，电池包连接端口110可以设置为与电池包上的连接端口相适配的端口，因此电池包可以直接与电池包连接端口110 连接。在其他的实施例中，电池包连接端口110与电池包之间也可以通过相应的连接线来进行连接。
32.在一实施例中，每个选择开关电路120包括第一开关单元122和第一防反单元121，如图2所示。其中，第一开关单元122的输入端与对应的电池包连接端口110电连接。第一开关单元122的输出端与总开关电路130连接。第一开关单元122的控制端与控制电路160电连接。第一防反单元121的输入端与第一开关单元122的输入端电连接。第一防反单元121的输出端与第一开关单元122的输出端电连接。控制电路160在需要选通接入某个电池包时，则控制该电池包所在的支路的第一开关单元122导通即可，从而实现对该电池包的充电或者放电。第一防反单元121能够防止电池包供电过程中电流倒灌，确保电路的安全性。
33.图3为另一实施例中的选择开关电路120的结构示意图。参见图3，该选择开关电路120还包括第二开关单元124和第二防反单元123。第二开关单元 124的第一端与对应的第一开关单元122的第二端电连接。第二开关单元124 的第二端与总开关电路130连接。第二开关单元124的控制端与控制电路160 电连接。第二防反单元123的负极与第二开关单元124的第一端电连接。第二防反单元123的自正极与所述第二开关单元124的第二端电连接。控制电路160 在需要选择接入某个电池包时，则控制该电池包所在支路的第一开关单元122 和第二开关单元124导通即可，从而控制该支路导通进而实现对该电池包的充电和放电。通过在第一开关单元122和第一防反单元121的基础上增设第二开关单元124和第二防反单元123能够确保在电池包所在支路处于关断状态时，没有电流从电池包流出或者流入电池包，从而提高整个设备的安全性以及稳定性。
34.具体地，第一开关单元122可以包括第一开关管q1，第一防反单元121 可以包括第一二极管d1，如图4所示。第一开关管q1可以为mos管。在其他的实施例中，第一开关管q1也可以是三极管等半导体开关管、继电器或者其他电子开关。可以理解，第一开关单元122也可以由包括多个开关管组成的电路结构，第一防反单元121也可以是多个防反元器件组成的电路结构，而并不限于如图4所示实施例。具体地，第一二极管d1可以为第一开关管q1的体二极管或者外加二极管。
35.第二开关单元124可以包括第二开关管q2，第二防反单元123可以包括第二二极管d2，如图所示。第二开关管q2可以为mos管，在其他的实施例中，第二开关管q2也可以为三极管等半导体开关管、继电器或者其他电子开关。可以理解，第二开关单元124也可以由包括多个开关管组成的电路结构，第二防反单元123也可以是多个防反元器件组成的电路结构，而并不限于如图所示实施例。具体地，第二二极管d2可以为第二开关管q2的体二极管或者外加二极管。
36.具体的，图4中的第一开关管q1和第二开关管q2均为pmos管，其中第一开关管q1的漏极作为第一开关单元122的第一端，源极作为第二开关管 122的第二端，栅极作作为控制端；第二开光管q2的漏极作为第二开关管124 的第二端，源极作为第二开光管124的第一端，栅极作为控制端。
37.在本案中，接入的电池包均包括电芯、充放电电路和驱动电路。驱动电路用于驱动充放电电路对电芯进行充电或者放电。因此，控制电路160可以与电池包的驱动电路进行通讯，进而控制驱动电路对电池包进行充电或者放电。
38.可以理解，在电池包集中管理设备中还可以设置有逆变电路以及整流电路等对电流进行转换的电路，以将电池包输出的电流转换为负载所需要的供电电流和供电电压，或者将供电设备提供的电流转换为电池包所能够允许的充电电流、充电电压。
39.在一实施例中，控制电路160还用于控制总开关电路130先于各选择开关电路120开启，并晚于各选择开关电路120关闭，从而确保整个电路的安全性。
40.在一实施例中，上述电池包集中控制设备还包括检测电路170和供电电路 180，如图5所示。其中，检测电路170与供电电路180电连接，供电电路180 与控制电路160电连接。检测电路170用于检测负载端口140是否有负载接入，或者检测充电端口150是否有供电设备接入。检测电路170可以光电检测等方式检测负载以及供电设备的接入情况。具体地，检测电路170可以直接通过对负载或者供电设备的连接端子是否插入相应的端口进行检测来确定是否有负载或者供电设备接入。在其他的实施例中，电池包集中控制设备上还设置有相应的开关，以分别开启或者关闭相应的负载端口140或者充电端口150，此时检测电路170可以通过对该开关的状态进行检测来确定是否有负载或者供电设备接入。供电电路180与检测电路170连接，供电电路180在检测电路170确认有负载或者供电设备接入时，向控制电路160供电，从而使得控制电路160进入工作状态。也即在电池包集中控制设备没有接入负载或者供电设备时，控制电路160是处于不工作状态的，从而能够降低整个设备的功耗。
41.上述电池包集中控制设备能够实现多个电池包之间的并联控制，用户可以接入多个电池包以实现不同电池包的充电或者放电使用。
42.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。
43.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
44.以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，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技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。