电池包切换电路、动力电池系统及电池包切换方法与流程

本技术涉及电池领域，具体涉及一种电池包切换电路、动力电池系统及电池包切换方法。

背景技术：

1、多包并联的电池系统由于自放电率不同，长期使用过程中不同支路的电压差异会越来越大，高电压支路对低电压支路放电可能发生过充、过放等问题，不但影响电池健康，更可能发生安全事故；对于多支路换电方案来说，由于不同支路电池需经常分别拆换，更是无法保证使用时各支路的电压、健康程度、自放电率的一致性，进一步导致不同支路的电池包的差异会越来越大。在电池包切换过程中，由于不同电池包所处的状态并不相同，故而不同支路电池包的差异会导致电池包无法平顺的完成切换。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本技术提供一种电池包切换电路、动力电池系统及电池包切换方法，能够解决不同支路电池包的差异会导致电池包无法平顺的完成切换的问题。

2、第一方面，本技术提供了一种电池包切换电路，包括：电源并接端；

3、临时供电组件；以及切换控制器，与所述临时供电组件以及各电池包连接，用于在执行电池包切换指令的情况下，控制所述临时供电组件输出与第一电池包的电压相匹配的第一电压后，将所述临时供电组件接入所述电源并接端；所述切换控制器，还用于在所述临时供电组件接入所述电源并接端的情况下，断开所述第一电池包与所述电源并接端的连接；所述切换控制器，还用于在所述第一电池包与所述电源并接端的连接断开的情况下，控制所述临时供电组件输出与目标电池包的电压相匹配的第二电压至所述电源并接端后，控制所述目标电池包与所述电源并接端连接。

4、本技术实施例的技术方案中，在执行电池包切换指令的情况下，通过控制所述临时供电组件输出与第一电池包的电压相匹配的第一电压后，临时供电组件与目标电池包之间并不存在电压差，将所述临时供电组件接入所述电源并接端；在所述临时供电组件接入所述电源并接端的情况下，断开所述第一电池包与所述电源并接端的连接，利用临时供电组件对电源并接端进行供电；然后控制所述临时供电组件输出与目标电池包的电压相匹配的第二电压至所述电源并接端后，临时供电组件与目标电池包之间并不存在电压差，控制所述目标电池包与所述电源并接端连接，从而完成电池包的切换过程。通过临时供电组件的输出电压从第一电压变化为第二电压，可以有效的避免端电池包切换过程中第一电池包与电源并接端以及目标电池包与电源并接端之间的电压差，从而在不同电池包所处的状态并不相同的情况下，利用临时供电组件输出不同的电压，降低切换时的电压差，使电池包平顺的完成切换。

5、在一些实施例中，所述电池包切换电路，还包括：电参数检测组件，分别与切换控制器以及各电池包连接；所述电参数检测组件，用于检测各所述电池包的电压，并反馈至所述切换控制器。

6、通过电参数组件的设置，可以对每个电池包输出的电压进行检测，此时，供电控制器可以了解到电池包切换过程中各个电池包输出的电压，从而更加准确的对临时供电组输出的第一电压以及第二电压进行控制。

7、在一些实施例中，所述电参数检测组件，还用于检测所述第一电池包的剩余电量，并输出至所述切换控制器；所述切换控制器，还用于在所述剩余电量低于第一电量阈值的情况下，执行电池包切换指令。

8、本技术实施例的电池包切换电路中，由于供电控制器需要执行电池包切换指令的情况下，才会启动切换过程。由于电参数采集组件的设置，还可以对处于供电状态的第一电池包的剩余电量进行检测，然后供电控制器可以根据第一电池包的剩余电量从而确定该第一电池包是否需要进行切换。在第一电池包的剩余电量不足的情况下，执行电池包切换指令，可以更加准确的对电池包切换的启动进行控制。

9、在一些实施例中，所述临时供电组件包括：电压转换单元；所述电压转换单元的输入端与低压电源连接、所述电压转换单元的控制端与所述切换控制器连接，所述电压转换单元的输出端用于连接所述电源并接端；所述切换控制器，用于在执行电池包切换指令的情况下，控制所述电压转换单元将所述低压电源的输出电压转换为所述第一电压，并在所述电压转换单元输出所述第一电压的情况下，控制所述电压转换单元的输出端接入所述电源并接端。

10、通过电压转换单元的设置，可以直接利用车辆内部设置的低压电源作为临时供电组件，通过电压转换单元将低压电源转换至与第一电池包输出的电压匹配的第一电压，无需额外设置电源便可以输出不同的电压至电源并接端。

11、在一些实施例中，所述切换控制器，还用于在所述第一电池包与所述电源并接端的连接断开的情况下，控制所述电压转换单元将所述低压电源的输出电压转换为所述第二电压，并在所述电压转换单元输出所述第二电压的情况下，控制所述目标电池包接入所述电源并接端。

12、此外，该电压转换单元还可以将低压电源输出的电源电压转换至与目标电池包输出电压匹配的第二电压，即在电压转换单元的输出端将第一电压提升至第二电压，从而直接将输入至电源并接端的电压提升至第二电压，避免目标电池包输出的电压与电源并接端的电压差，为目标电池包的切换提供基础。

13、在一些实施例中，所述电池包切换电路还包括：第一至第三通断组件；

14、第一通断组件分别与所述临时供电组件、所述电源并接端以及所述切换控制器连接，用于基于所述切换控制器输出的第一通断信号，控制所述临时供电组件与所述电源并接端之间的通断；第二通断组件分别与所述第一电池包、所述电源并接端以及所述切换控制器连接，用于基于所述切换控制器输出的第二通断信号，控制所述第一电池包与所述电源并接端之间的通断；所述第三通断组件分别与所述目标电池包、所述电源并接端以及所述切换控制器连接，用于基于所述切换控制器输出的第三通断信号，控制所述目标电池包与所述电源并接端之间的通断。

15、通过在电池包与电源并接端之间设置通断组件可以直接通过控制通断组件对电池包与电源并接端之间的连接状态进行控制，从而实现各个电池包的切换。其中每个电池包一侧均设置有通断组件，临时供电组件与电源并接端也设置有通断组件即第一通断组件。

16、在一些实施例中，所述切换控制器，还用于在所述目标电池包接入电源并接端的情况下，断开所述临时供电组件与所述电源并接端之间的连接。在目标电池包已经与电源并接端建立连接的情况下，可以直接利用目标电池包输出第二电压至电源并接端，此时可以断开临时供电组件与电源并接端之间的连接，为下一次电池包切换做准备。

17、第二方面，本技术提供了一种动力电池系统，其包括：包括多个相互并联设置的电池包以及上述任一项实施例的电池包切换电路。

18、第三方面，本技术提供了一种电池包切换方法，包括：在执行电池包切换指令的情况下，控制临时供电组件输出与第一电池包的电压相匹配的第一电压后，将所述临时供电组件接入电源并接端；在所述临时供电组件接入所述电源并接端的情况下，断开所述第一电池包与所述电源并接端的连接；在所述第一电池包与所述电源并接端的连接断开的情况下，控制所述临时供电组件输出与目标电池包的电压相匹配的第二电压至电源并接端后，控制所述目标电池包与所述电源并接端连接。

19、通过临时供电组件的输出电压从第一电压变化为第二电压，可以有效的避免端电池包切换过程中第一电池包与电源并接端以及目标电池包与电源并接端之间的电压差，从而在不同电池包所处的状态并不相同的情况下，利用临时供电组件输出不同的电压，降低切换时的电压差，使电池包平顺的完成切换。

20、在一些实施例中，所述在执行电池包切换指令的情况下，控制临时供电组件输出与第一电池包的电压相匹配的第一电压后，将所述临时供电组件接入电源并接端，包括：在执行电池包切换指令的情况下，通过电参数检测组件检测所述第一电池包的电压；控制电压转换单元将低压电池输出的电源电压转换为与所述第一电池包的电压相匹配的第一电压；将所述临时供电组件接入所述电源并接端。

21、通过电压转换单元的设置，可以直接利用车辆内部设置的低压电源作为临时供电组件，通过电压转换单元将低压电源转换至与第一电池包输出的电压匹配的第一电压，无需额外设置电源便可以输出第一电压至电源并接端，即可在临时供电组件与第一电池包之间无电压差的情况下，将临时供电组件接入至电源并接端。

22、在一些实施例中，所述在所述第一电池包与所述电源并接端的连接断开的情况下，控制所述临时供电组件输出与目标电池包的电压相匹配的第二电压至电源并接端后，控制所述目标电池包与所述电源并接端连接，包括：在所述第一电池包与所述电源并接端的连接断开的情况下，通过电参数检测组件检测所述目标电池包的电压；控制电压转换单元将低压电池输出的电源电压转换为与所述目标电池包的电压相匹配的第二电压；将所述第二电压至电源并接端后，控制所述目标电池包与所述电源并接端连接。

23、该电压转换单元还可以将低压电源输出的电源电压转换至与目标电池包输出电压匹配的第二电压，即在电压转换单元的输出端将第一电压提升至第二电压，从而直接将输入至电源并接端的电压提升至第二电压，避免目标电池包输出的电压与电源并接端的电压差，为目标电池包的切换提供基础。

24、在一些实施例中，所述在所述第一电池包与所述电源并接端的连接断开的情况下，控制所述临时供电组件输出与目标电池包的电压相匹配的第二电压至电源并接端后，控制所述目标电池包与所述电源并接端连接之后，还包括：在所述目标电池包接入电源并接端的情况下，断开所述临时供电组件与所述电源并接端之间的连接。在目标电池包已经与电源并接端建立连接的情况下，可以直接利用目标电池包输出第二电压至电源并接端，此时可以断开临时供电组件与电源并接端之间的连接，为下一次电池包切换做准备。

25、在一些实施例中，所述在执行电池包切换指令的情况下，控制临时供电组件输出与第一电池包的电压相匹配的第一电压后，将所述临时供电组件接入电源并接端之前，包括：通过电参数检测结构检测第一电池包的剩余电量；在所述剩余电量满足切换条件情况下，进行器件自检；在器件自检完成的情况下，执行电池包切换指令。由于供电控制器需要执行电池包切换指令的情况下，才会启动切换过程。由于电参数采集组件的设置，还可以对处于供电状态的第一电池包的剩余电量进行检测，然后供电控制器可以根据第一电池包的剩余电量从而确定该第一电池包是否需要进行切换。在第一电池包的剩余电量不足的情况下，执行电池包切换指令，可以更加准确的对电池包切换的启动进行控制。

26、在一些实施例中，所述在所述剩余电量满足切换条件情况下，进行器件自检，包括：获取所述第一电池包的当前输出功率；根据所述当前输出功率确定所述第一电池包的工作状态；在所述工作状态处于非充电状态和所述剩余电量小于第一电量阈值的情况下，进行器件自检。

27、在第一电池包的剩余电量不足需要切换的情况下，结合第一电池包的输出功率确定的第一电池包输出电能的工作状态，更加准确的对是否进行电池包切换进行确定，并在需要切换时，进行器件自检以确保器件可以执行电池包切换过程。

28、在一些实施例中，所述根据所述当前输出功率确定所述第一电池包的工作状态之后，还包括：在所述工作状态处于非充电状态且所述剩余电量处于第一电量阈值与第二电量阈值之间的情况下，反馈剩余电量不足电池输出功率受限的请求切换提示；若接收到用户反馈执行电池包切换指令的情况下，则进行器件自检。

29、通过电池包的工作状态处于非充电状态且所述剩余电量处于第一电量阈值与第二电量阈值之间的情况下，会对第一电池包的输出功率进行限制，然后进行切求切换提示，在接收到用于反馈的执行切换指令的情况下，对电池包进行切换。

30、在一些实施例中，所述根据所述当前输出功率确定所述第一电池包的工作状态之后，还包括：在所述工作状态处于非充电状态且所述剩余电量处于第二电量阈值与第三电量阈值之间的情况下，反馈剩余电量不足、电池输出功率即将受限以及切换过程最大功率短暂受限的是否切换提示；若接收到用户反馈执行电池包切换指令的情况下，则反馈最大功率短暂受限和当前切换状态，并进行器件自检。

31、通过电池包的工作状态处于非充电状态且所述剩余电量处于第二电量阈值与第三电量阈值之间的情况下，通过提示第一电池包的剩余电量不足以及输出功率即将进行限制，然后进行是否切换提示，在接收到用于反馈的执行切换指令的情况下，对电池包进行切换。

32、在一些实施例中，所述根据所述当前输出功率确定所述第一电池包的工作状态之后，还包括：在所述工作状态处于非充电状态且电池剩余电量大于第三电量阈值的情况下，检测是否存在主动切换指令；若检测到所述主动切换指令，则进行器件自检。

33、在电池包的剩余电量充足的情况下，并不需要进行电池包切换，此时用户可以主动执行电池包切换过程。故而在检测到主动切换指令时，可以对电池包进行切换。

34、在一些实施例中，所述若检测到所述主动切换指令，则进行器件自检，包括：若检测到所述主动切换指令，反馈最大功率短暂受限的是否继续执行切换提示；若接收到用户反馈的继续执行切换指令的情况下，则进行器件自检。

35、最大功率短暂受限是指切换过程中临时供电组件无法提供充足的功率情况下，对用户进行功率变化的提示。在主动切换过程之前，可以对用户进行提示，主动切换过程中可能会由于临时供电组件无法提供充足的功率，导致输入至电源并接端到的功率受限。

36、在一些实施例中，所述若接收到用户反馈的继续执行切换指令的情况下，则进行器件自检，包括若接收到用户反馈的继续执行切换指令且所述工作状态处于行车供电状态情况下，获取所述临时供电组件的最大输出功率；在所述最大输出功率不小于所述第一电池包的当前输出功率的情况下，则进行器件自检。

37、通过对临时供电组件的最大输出功率进行获取，可以更加准确的确定电池包切换过程中是否会发生临时供电组件供电不足。若最大输出功率不小于所述第一电池包的当前输出功率的情况下，临时供电组件可以满足当前供电需求，可以进行器件自检，执行切换过程。

38、在一些实施例中，所述若接收到用户反馈的继续执行切换指令且所述工作状态处于行车供电状态情况下，获取所述临时供电组件的最大输出功率之后，还包括：在所述最大输出功率小于所述第一电池包的当前输出功率的情况下，反馈最大功率输出限制和当前切换状态，并进行器件自检。在确定临时供电组件无法满足当前供电需求的情况下，不仅可以进行器件自检，执行切换过程，还可以对用户进行提示，主动切换过程中会由于临时供电组件无法提供充足的功率，导致输入至电源并接端到的功率受限。

39、在一些实施例中，在所述工作状态处于充电状态的情况下，停止执行进行器件自检的步骤。通过对第一电池包的工作状态的确定，在第一电池包处于充电状态下，为了避免发生充电过程中的大电流冲击，并不执行电池包切换相关的流程，直至电池包不再处于充电状态。

40、上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。