一种电池系统及管理方法与流程

1.本技术涉及电池领域，具体而言，涉及一种电池系统及管理方法。


背景技术：

2.电动飞行器市场潜力巨大，需求广泛，从现如今全球的电动飞行器行情来看，越来越多的企业参与到电动飞行器的研发当中，它作为未来出行的一种新型模式，发展前景逐步被消费者认可。电池系统作为电动飞行器的心脏，一旦电池系统出现严重故障，将无法输出动力，这对正在空中飞行的电动飞行器来说，将是非常致命的事故，因此具有高安全性的电池系统对电动飞行器来说是非常必要的。
3.如何对电池系统进行调控，在保障电动飞行器正常运行的情况下，尽可能提升电动飞行器的安全性，成为了本领域技术人所关注的难题。


技术实现要素：

4.本技术的目的在于提供一种电池系统及管理方法，以至少部分改善上述问题。
5.为了实现上述目的，本技术实施例采用的技术方案如下：
6.第一方面，本技术实施例提供一种电池系统，所述电池系统包括主电池包、备电池包以及能量控制单元，所述能量控制单元的第一控制器与所述主电池包的主电池管理器、所述备电池包的备电池管理器连接，所述能量控制单元的控制器还与电动飞行器的第二控制器连接，所述能量控制单元还与驱动单元连接；
7.所述第一控制器用于在接收到所述第二控制器传输的高功率需求指令的情况下，控制所述主电池包和所述备电池包同时给所述驱动单元供电。
8.可选地，所述高功率需求指令为起飞指令；
9.所述第一控制器还用于在接收到所述第二控制器反馈的起飞成功指令后，控制所述主电池包给所述驱动单元供电，控制所述备电池包下电。
10.可选地，所述高功率需求指令为降落指令；
11.所述第一控制器还用于在接收到所述第二控制器反馈的降落成功指令后，控制所述主电池包和所述备电池包下电。
12.可选地，所述主电池管理器和所述备电池管理器还用于在获取到自检指令时进行自检，若自检未通过，则上报故障。
13.可选地，所述能量控制单元还包括第五继电器和第六继电器，所述第五继电器的一端与所述第六继电器的一端连接，在所述第五继电器的一端与所述第六继电器的一端之间引出接线端子作为所述能量控制单元负输出端，用于连接所述驱动单元的负输入端；
14.所述能量控制单元的正输入端通过引线连接于所述能量控制单元的正输出端，所述能量控制单元的正输出端用于连接所述驱动单元的正输入端。
15.可选地，所述主电池包还包括第一继电器、第二继电器、第三继电器、主电池以及第一预充电阻；
16.所述主电池的正极分别与所述第二继电器的一端、所述第三继电器的一端连接，所述第三继电器的另一端与所述第一预充电阻的一端连接，所述第一预充电阻的另一端与所述第二继电器的另一端连接，在所述第一预充电阻的另一端与所述第二继电器的另一端之间引出接线端子作为所述主电池包的正输出端，连接于所述能量控制单元的正输入端；
17.所述主电池的负极连接于所述第一继电器的一端，所述第一继电器的另一端作为所述主电池包的负输出端，连接于所述能量控制单元的负输入端。
18.可选地，在所述主电池包自检成功的情况下，所述第一控制器用于控制所述第六继电器闭合，所述主电池管理器用于控制所述第一继电器和所述第三继电器闭合；
19.所述主电池管理器还用于监测预设时间段内的所述第一预充电阻两端的电压值，并基于所述第一预充电阻两端的电压值确定是否完成预充；
20.所述主电池管理器还用于在确定所述主电池包预充完成的情况下，控制所述第三继电器断开，控制所述第二继电器闭合。
21.可选地，所述备电池包还包括第七继电器、第八继电器、第九继电器、备电池以及第二预充电阻；
22.所述备电池的正极分别与所述第八继电器的一端、所述第九继电器的一端连接，所述第九继电器的另一端与所述第二预充电阻的一端连接，所述第二预充电阻的另一端与所述第九继电器的另一端连接，在所述第二预充电阻的另一端与所述第九继电器的另一端之间引出接线端子作为所述备电池包的正输出端，连接于所述能量控制单元的正输入端；
23.所述备电池的负极连接于所述第七继电器的一端，所述第七继电器的另一端作为所述备电池包的负输出端，连接于所述能量控制单元的负输入端。
24.可选地，在所述备电池包自检成功的情况下，所述第一控制器用于控制所述第五继电器闭合，所述备电池管理器用于控制所述第七继电器和所述第九继电器闭合；
25.所述备电池管理器还用于监测预设时间段内的所述第二预充电阻两端的电压值，并基于所述第二预充电阻两端的电压值确定是否完成预充；
26.所述备电池管理器还用于在确定所述备电池包预充完成的情况下，控制所述第九继电器断开，控制所述第八继电器闭合。
27.第二方面，本技术实施例提供一种电池系统管理方法，应用于上述的电池系统，所述方法包括：
28.第一控制器接收到第二控制器传输的高功率需求指令；
29.所述第一控制器用于在接收到所述第二控制器传输的高功率需求指令的情况下，控制电池包和备电池包同时给驱动单元供电。
30.相对于现有技术，本技术实施例所提供的一种电池系统及管理方法，包括主电池包、备电池包以及能量控制单元，能量控制单元的第一控制器与主电池包的主电池管理器、备电池包的备电池管理器连接，能量控制单元的控制器还与电动飞行器的第二控制器连接，能量控制单元还与驱动单元连接；第一控制器用于在接收到第二控制器传输的高功率需求指令的情况下，控制主电池包和备电池包同时给驱动单元供电。以降低单个电池包的放电倍率，延长电池使用寿命。
31.为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
32.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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它相关的附图。
33.图1为本技术实施例提供的电池系统的结构示意图之一；
34.图2为本技术实施例提供的电池系统的结构示意图之二；
35.图3为本技术实施例提供的电池系统的结构示意图之三；
36.图4为本技术实施例提供的电池系统管理方法的流程示意图。
37.图中：20-第二控制器；30-驱动单元。
具体实施方式
38.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
39.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
40.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
41.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
42.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。
43.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
44.下面结合附图，对本技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
45.当电动飞行器需要起飞或者降落等等使用场景时，需要的动力往往是正常飞行的两倍以上，这时电池系统就需要输出比较大的功率，如果由单一电池包来输出功率，放电倍率就会比较大，会影响电池的使用寿命，因此有必要在电动飞行器起飞或者降落等使用场景时，启动备用电池包，使常用电池包和备用电池包同时工作来输出需求的功率，降低电池包的放电倍率，延长电池使用寿命。
46.为了克服以上问题，本技术实施例提供了一种可能的实施方式，请参考图1，图1为本技术实施例提供的电池系统的结构示意图之一。如图1所示，电池系统包括主电池包ess1、备电池包ess2以及能量控制单元pdu，能量控制单元pdu的第一控制器pcu与主电池包ess1的主电池管理器bms1、备电池包ess2的备电池管理器bms2连接，能量控制单元pdu的控制器还与电动飞行器的第二控制器20连接，能量控制单元pdu还与驱动单元30连接。
47.第一控制器pcu用于在接收到第二控制器20传输的高功率需求指令的情况下，控制主电池包ess1和备电池包ess2同时给驱动单元30供电。
48.可选地，第二控制器20在监测到电动飞行器存在高功率需求时，例如起飞或降落时，生成高功率需求指令传输给第一控制器pcu，进而控制主电池包ess1和备电池包ess2同时给驱动单元30供电。降低电池包的放电倍率，延长电池使用寿命。
49.其中，驱动单元30可以为电机或其他负载。
50.综上所述，本技术实施例提供了一种电池系统包括主电池包、备电池包以及能量控制单元，能量控制单元的第一控制器与主电池包的主电池管理器、备电池包的备电池管理器连接，能量控制单元的控制器还与电动飞行器的第二控制器连接，能量控制单元还与驱动单元连接；第一控制器用于在接收到第二控制器传输的高功率需求指令的情况下，控制主电池包和备电池包同时给驱动单元供电。以降低单个电池包的放电倍率，延长电池使用寿命。
51.请参考图2，图2为本技术实施例提供的电池系统的结构示意图之二。如图2所示，能量控制单元pdu还包括第五继电器s5和第六继电器s6，第五继电器s5的一端与第六继电器s6的一端连接，在第五继电器s5的一端与第六继电器s6的一端之间引出接线端子作为能量控制单元pdu负输出端，用于连接驱动单元30的负输入端。
52.能量控制单元pdu的正输入端通过引线连接于能量控制单元pdu的正输出端，能量控制单元pdu的正输出端用于连接驱动单元30的正输入端。
53.可选地，主电池包ess1还包括第一继电器s1、第二继电器s2、第三继电器s3、主电池bt1以及第一预充电阻r1。
54.主电池bt1的正极分别与第二继电器s2的一端、第三继电器s3的一端连接，第三继电器s3的另一端与第一预充电阻r1的一端连接，第一预充电阻r1的另一端与第二继电器s2的另一端连接，在第一预充电阻r1的另一端与第二继电器s2的另一端之间引出接线端子作为主电池包ess1的正输出端，连接于能量控制单元pdu的正输入端。
55.主电池bt1的负极连接于第一继电器s1的一端，第一继电器s1的另一端作为主电池包ess1的负输出端，连接于能量控制单元pdu的负输入端。
56.可选地，在主电池包ess1自检成功的情况下，第一控制器pcu用于控制第六继电器
s6闭合，主电池管理器bms1用于控制第一继电器s1和第三继电器s3闭合；
57.主电池管理器bms1还用于监测预设时间段内的第一预充电阻r1两端的电压值，并基于第一预充电阻r1两端的电压值确定是否完成预充。
58.可选地，主电池管理器bms1在图2中d点的电压值大于c点的电压值的95％时，确定预充完成。
59.主电池管理器bms1还用于在确定主电池包ess1预充完成的情况下，控制第三继电器s3断开，控制第二继电器s2闭合。
60.应理解，如果没有完成预充，则需要上报故障维修。
61.在一种可选的实施方式中，备电池包ess2还包括第七继电器s7、第八继电器s8、第九继电器s9、备电池bt2以及第二预充电阻r2。
62.备电池bt2的正极分别与第八继电器s8的一端、第九继电器s9的一端连接，第九继电器的另一端与第二预充电阻r2的一端连接，第二预充电阻r2的另一端与第九继电器s9的另一端连接，在第二预充电阻r2的另一端与第九继电器s9的另一端之间引出接线端子作为备电池包ess2的正输出端，连接于能量控制单元pdu的正输入端。
63.备电池bt2的负极连接于第七继电器s7的一端，第七继电器s7的另一端作为备电池包ess2的负输出端，连接于能量控制单元pdu的负输入端。
64.可选地，在备电池包ess2自检成功的情况下，第一控制器pcu用于控制第五继电器s5闭合，备电池管理器bms2用于控制第七继电器s7和第九继电器s9闭合。
65.备电池管理器bms2还用于监测预设时间段内的第二预充电阻r2两端的电压值，并基于第二预充电阻r2两端的电压值确定是否完成预充。
66.可选地，备电池管理器bms2在图2中n点的电压值大于m点的电压值的95％时，确定预充完成。
67.备电池管理器bms2还用于在确定备电池包ess2预充完成的情况下，控制第九继电器s9断开，控制第八继电器s8闭合。
68.应理解，如果没有完成预充，则需要上报故障维修。
69.在一种可选的实施方式中，高功率需求指令为起飞指令。
70.第一控制器pcu还用于在接收到第二控制器20反馈的起飞成功指令后，控制主电池包ess1给驱动单元30供电，控制备电池包ess2下电。
71.可选地，第一控制器pcu可以向备电池管理器bms2发送下电指令，备电池管理器bms2控制第七继电器s7和第八继电器s8断开。第一控制器pcu还可以控制第五继电器s5断开。
72.应理解，在起飞成功后，电动飞行器正常飞行，此时单个电池包就能够满足功率需求，为了节省电能，可以是备电池包ess2下电，仅保持主电池包ess1给驱动单元30供电。
73.在一种可选的实施方式中，高功率需求指令为降落指令。
74.第一控制器pcu还用于在接收到第二控制器20反馈的降落成功指令后，控制主电池包ess1和备电池包ess2下电。
75.可选地，第一控制器pcu先控制第五继电器s5和第六继电器s6断开。第一控制器pcu可以向备电池管理器bms2发送下电指令，备电池管理器bms2控制第七继电器s7和第八继电器s8断开。第一控制器pcu可以向主电池管理器bms1发送下电指令，备电池管理器bms2
控制第一继电器s1和第二继电器s2断开。从而使电池系统下高压成功。
76.可选地，主电池管理器bms1和备电池管理器bms2还用于在获取到自检指令时进行自检，若自检未通过，则上报故障。
77.若自检通过，则可以继续进行供电。
78.bms自检内容主要有检测bms自身是否有软硬件的故障；单体电压、温度、压差、温差是否异常；电池包总压、温度、绝缘、继电器状态、电流、气压是否异常。
79.自检指令可以是bms上电指令。bms上电指令可以由电动飞行器的第二控制器20通过can信号下发给bms的。可选地，自检指令可以是第二控制器20或第一控制器10发出的，在此不做限定。
80.请继续参考图2，在一种可能的实现方式中，电池包中还设置有熔断器对电池包进行保护。可选地，电池包中还包括连接铜排和高低压线束，以完成其必要的连接功能。
81.可选地，在本技术实施例中，每个电池包的电量、功能、能量密度等等参数都是一样的，任意一个电池包都能满足电动飞行器正常工作的需求，两个电池包是通过pdu进行并联连接。当任意一个电池包发生严重故障(比如说发生热失控)导致不能正常工作时，第二个电池包能够及时输出动力，确保电动飞行器能够正常运行；当电动飞行器需要起飞或者降落等等需要大功率输出的使用场景时，如果由常用电池包来作为输出时，放电倍率就会比较大，会影响电池的使用寿命，因此，需要同时启用备用电池包，使常用电池包和备用电池包同时工作来输出需求的功率，降低每个电池包的放电倍率，延长电池使用寿命。
82.请参考图3，图3为本技术实施例提供的电池系统的结构示意图之三。图3为双电池包双pdu系统架构图，电池包ess1和ess2与图2中的构成相同。pdu1设置第十二继电器s12，第十二继电器s12的一端连接于备电池包ess2的负输出端，第十二继电器s12的另一端连接于第六继电器s6的一端。图3中的第五继电器s5的连接关系发生了变化，具体如图3所示。第十二继电器s12受pdu1中的控制器pcu1的控制，进而可以切换开合状态。
83.请继续参考图3，电池系统还可以包括pdu2，pdu2包括第四继电器s4、第十继电器s10以及第十一继电器s11。其连接关系如图3所示，在此不做赘述。第四继电器s4、第十继电器s10以及第十一继电器s11受pdu2中的控制器pcu2的控制，进而可以切换开合状态。
84.需要说明的是，图3中的负载1相当于图2中的驱动单元30，负载2相当于备用电机或备用驱动单元。
85.本技术实施例还提供电池系统管理方法，应用于上述的图1-图3中任意一项所述的电池系统。请参考图4，图4为本技术实施例提供的电池系统管理方法的流程示意图。如图4所示，电池系统管理方法包括：s101和s102，具体阐述如下。
86.s101，第一控制器接收到第二控制器传输的高功率需求指令。
87.s102，第一控制器用于在接收到第二控制器传输的高功率需求指令的情况下，控制电池包和备电池包同时给驱动单元供电。
88.需要说明的是，本实施例所提供的供电池系统管理方法，其可以执行上述供电池系统实施例所示的功能用途，以实现对应的技术效果。为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的实施例中相应内容。
89.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修
改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。
90.对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。