本发明涉及电子电路的技术领域，特别是涉及一种电池包串联装置及其控制方法。
背景技术：
电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好。受传统汽车驾驶习惯的影响，对电动汽车的长续驶里程的要求逐渐成为主流趋势，如特斯拉model-s长续驶里程版最高纯电行驶里程近500公里，大众也宣称未来推出超过400km的电动汽车。
电动汽车通过其上配置的电池包(batterypack)来提供动能。目前，电动汽车存在里程焦虑和购置成本高这两个相互矛盾的问题。为了解决里程焦虑，必须增加电池包的电量；而电池包电量的提高则会带来购置成本的提高，导致潜在消费者群体的减少。为了解决里程焦虑和购置成本高的矛盾，目前采用ab包的方式。其中，a包作为主电池包，在用户购车时随车购入，b包作为副电池包，在车辆需要提高续行里程时租用，从而既降低了客户一次性购买成本，又解决了里程焦虑，同时还能提高车辆的经济性和动力性。
现有技术中，采用上述主副电池包的方案通常通过dcdc或者如图1和图2所示的直接并联的方式来实现。然而，dcdc的方式增加了成本，减少了电池包布置电芯的有效体积；直接并联的方式方案会减少开关的使用寿命。
技术实现要素：
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种电池包串联装置及其控制方法，能够实现电池包之间的快速电气连接和电气结构的有效分离。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种电池串联装置，包括第一电池包、第二电池包、第一开关、第二开关、主正开关、主负开关、快充正开关、快充负开关和电阻；所述第一开关的一端与第一电池包的正输出端相连，另一端与所述电阻的一端相连，所述电阻的另一端作为电池包驱动接插件的正输出端；所述主正开关并联在所述第一开关和所述电阻的两端；所述第二开关串联设置所述第一电池包的内部，且所述第二开关的高低电平端分别作为所述第一电池包的串联接插件的正负输出端；所述主负开关的一端与所述第一电池包的负输出端相连，另一端作为所述电池包驱动接插件的负输出端；所述快充正开关的一端与所述第二电池包的正输出端相连，另一端作为所述第二电池包的串联接插件的正输出端；所述快充负开关的一端与所述第二电池包的负输出端相连，另一端作为所述第二电池包的串联接插件的负输出端。
于本发明一实施例中，还包括第三开关和第四开关；所述第三开关的一端与所述电阻的另一端相连，另一端作为电池包快充接插件的正输出端；所述第四开关的一端与所述主负开关的另一端相连，另一端作为电池包快充接插件的负输出端。
于本发明一实施例中，还包括dc/dc转换模块，所述dc/dc转换模块的两输入端分别与所述电阻的另一端和所述主负开关的另一端相连，两输出端分别与所述电池包驱动接插件的正负输出端相连。
于本发明一实施例中，还包括第三开关和第四开关；所述第三开关的一端与所述电阻的另一端相连，另一端作为电池包快充接插件的正输出端；所述第四开关的一端与所述主负开关的另一端相连，另一端作为电池包快充接插件的负输出端。
于本发明一实施例中，所述第一开关、所述第二开关、所述主正开关、所述主负开关、所述快充正开关和所述快充负开关采用电子开关、继电器、接触器和空气开关中的一种或多种组合。
于本发明一实施例中，所述第一开关采用预充继电器。
于本发明一实施例中，所述电阻采用预充电阻。
另外，本发明提供一种上述的电池包串联装置的控制方法，
第一电池包接入驱动主回路时，默认初始状态下所述第一开关、所述第二开关、所述主正开关、所述主负开关、所述快充正开关和所述快充负开关均处于断开状态；先闭合主负开关和第二开关，再闭合第一开关；当电池包驱动接插件的两端电压与第一电池包的电池电压的差值在第一预设范围时，闭合主正开关，断开第一开关；
第一电池包和第二电池包串联接入驱动主回路时，默认初始状态下所述第一开关、所述第二开关、所述主正开关、所述主负开关、所述快充正开关和所述快充负开关均处于断开状态；将第一电池包和第二电池包的串联接插件的正负输出端分别对应连接，先闭合主负开关、快充正开关和快充负开关，再闭合第一开关；当电池包驱动接插件的两端电压与第一电池包和第二电池包的电池电压和的差值在第二预设范围时，闭合主正开关，断开第一开关；
第一电池包和第二电池包断开串联连接时，先断开主正开关、主负开关、快充正开关和快充负开关，再断开第一电池包和第二电池包的串联接插件的连接。
于本发明一实施例中，所述第一预设范围和所述第二预设范围相同。
最后，本发明提供一种上述的电池包串联装置的控制方法，
第一电池包接入驱动主回路时，默认初始状态下所述第一开关、所述第二开关、所述主正开关、所述主负开关、所述快充正开关和所述快充负开关均处于断开状态；先闭合主负开关和第二开关，再闭合第一开关；当电池包驱动接插件的两端电压与第一电池包的电池电压的差值在第一预设范围时，闭合主正开关，断开第一开关；
第一电池包和第二电池包串联接入驱动主回路时，默认初始状态下所述第一开关、所述第二开关、所述主正开关、所述主负开关、所述快充正开关和所述快充负开关均处于断开状态；将第一电池包和第二电池包的串联接插件的正负输出端分别对应连接，先闭合主负开关、快充正开关和快充负开关，再闭合第一开关；当电池包驱动接插件的两端电压与第一电池包和第二电池包的电池电压和的差值在第二预设范围时，闭合主正开关，断开第一开关，以基于dc/dc转换模块将串联的第一电池包和第二电池包接入驱动主回路；
第一电池包和第二电池包断开串联连接时，先断开主正开关、主负开关、快充正开关和快充负开关，再断开第一电池包和第二电池包的串联接插件的连接。
如上所述，本发明的电池包串联装置及其控制方法，具有以下有益效果：
(1)能够实现电池包之间的快速电气连接和电气结构的有效分离；
(2)较之于并联式的电池包连接方式，结构简单，易于实现；
(3)实现成本低，实用性强。
附图说明
图1显示为现有技术中电池包并联装置于一实施例中的结构示意图；
图2显示为现有技术中电池包并联装置于另一实施例中的结构示意图；
图3显示为本发明的电池包串联装置于第一实施例中的结构示意图；
图4显示为本发明的电池包串联装置于第二实施例中的结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明的电池包串联装置及其控制方法能够实现电池包之间的快速电气连接和电气结构的有效分离，且较之于并联式的电池包连接方式，结构简单，易于实现。
如图3所示，于第一实施例中，本发明的电池串联装置包括第一电池包a、第二电池包b、第一开关k1、第二开关k2、主正开关k3、主负开关k4、快充正开关k5、快充负开关k6和电阻r。
所述第一开关k1的一端与第一电池包a的正输出端相连，另一端与所述电阻r的一端相连，所述电阻r的另一端作为电池包驱动接插件的正输出端；所述主正开关k3并联在所述第一开关k1和所述电阻r的两端，即所述主正开关k3的两端分别与所述第一开关k1和所述电阻r不相连接的两端相连；所述第二开关k2串联设置所述第一电池包a的内部，且所述第二开关k2的高低电平端分别作为所述第一电池包a的串联接插件的正负输出端。
所述主负开关k4的一端与所述第一电池包a的负输出端相连，另一端作为所述电池包驱动接插件的负输出端；所述快充正开关k5的一端与所述第二电池包b的正输出端相连，另一端作为所述第二电池包b的串联接插件的正输出端；所述快充负开关k6的一端与所述第二电池包b的负输出端相连，另一端作为所述第二电池包b的串联接插件的负输出端。
因此，基于上述结构，即可实现第一电池包a和第二电池包b的串联连接，可根据实际需求将第一电池包a或串联的第一电池包a和第二电池包b连接至驱动主回路，也可以将第二电池包b与所述第一电池包a的串联连接断开，从而实现灵活的电池包选择。
于该实施例中，本发明的电池串联装置还包括第三开关k7和第四开关k8；所述第三开关k7的一端与所述电阻r的另一端相连，另一端作为电池包快充接插件的正输出端；所述第四开关k8的一端与所述主负开关k4的另一端相连，另一端作为电池包快充接插件的负输出端。通过所述第三开关k7和所述第四开关k8的设置，实现了对第一电池包a的快充控制。当所述第三开关k7和所述第四开关k8闭合时，则对所述第一电池包a进行快充。
于该实施例中，所述第一开关k1、所述第二开关k2、所述主正开关k3、所述主负开关k4、所述快充正开关k5和所述快充负开关k6采用电子开关、继电器、接触器和空气开关中的一种或多种组合。
优选地，为了保证预充电效果，所述第一开关k1采用预充继电器，所述电阻r采用预充电阻。通过采用预充继电器和预充电阻，避免了电池包切换过程中产生的大电流对开关的损伤，从而保证了开关的使用寿命，保证了电池包在电动汽车上的正常使用。
如图4所示，于第二实施例中，本发明的电池串联装置第一电池包a、第二电池包b、第一开关k1、第二开关k2、主正开关k3、主负开关k4、快充正开关k5、快充负开关k6、电阻r和dc/dc转换模块。
所述第一开关k1的一端与第一电池包a的正输出端相连，另一端与所述电阻r的一端相连，所述电阻r的另一端作为电池包驱动接插件的正输出端；所述主正开关k3并联在所述第一开关k1和所述电阻r的两端，即所述主正开关k3的两端分别与所述第一开关k1和所述电阻r不相连接的两端相连；所述第二开关k2串联设置所述第一电池包a的内部，且所述第二开关k2的高低电平端分别作为所述第一电池包a的串联接插件的正负输出端。
所述主负开关k4的一端与所述第一电池包a的负输出端相连，另一端作为所述电池包驱动接插件的负输出端；所述快充正开关k5的一端与所述第二电池包b的正输出端相连，另一端作为所述第二电池包b的串联接插件的正输出端；所述快充负开关k6的一端与所述第二电池包b的负输出端相连，另一端作为所述第二电池包b的串联接插件的负输出端；
所述dc/dc转换模块的两输入端分别与所述电阻r的另一端和所述主负开关k4的另一端相连，两输出端分别与所述电池包驱动接插件的正负输出端相连。
因此，基于上述结构，即可实现第一电池包a和第二电池包b的串联连接，可根据实际需求将第一电池包a或串联的第一电池包a和第二电池包b通过dc/dc转换模块连接至驱动主回路，也可以将第二电池包b与所述第一电池包a的串联连接断开，从而实现灵活的电池包选择。
于该实施例中，本发明的电池串联装置还包括第三开关k7和第四开关k8；所述第三开关k7的一端与所述电阻r的另一端相连，另一端作为电池包快充接插件的正输出端；所述第四开关k8的一端与所述主负开关k4的另一端相连，另一端作为电池包快充接插件的负输出端。通过所述第三开关k7和所述第四开关k8的设置，实现了对第一电池包a的快充控制。当所述第三开关k7和所述第四开关k8闭合时，则对所述第一电池包a进行快充。
于该实施例中，所述第一开关k1、所述第二开关k2、所述主正开关k3、所述主负开关k4、所述快充正开关k5、所述快充负开关k6、所述第三开关k7和所述第四开关k8采用电子开关、继电器、接触器和空气开关中的一种或多种组合。
优选地，为了保证预充电效果，所述第一开关k1采用预充继电器，所述电阻r采用预充电阻。通过采用预充继电器和预充电阻，避免了电池包切换过程中产生的大电流对开关的损伤，从而保证了开关的使用寿命，保证了电池包在电动汽车上的正常使用。
针对第一实施例中的电池包串联装置，本发明的电池包串联装置的控制方法包括，
第一电池包a接入驱动主回路时，默认初始状态下所述第一开关k1、所述第二开关k2、所述主正开关k3、所述主负开关k4、所述快充正开关k5和所述快充负开关k6均处于断开状态；首先进行预充时，先闭合主负开关k4和第二开关k2，再闭合第一开关k1；当电池包驱动接插件的两端电压与第一电池包a的电池电压的差值在第一预设范围时，表示预充结束，则闭合主正开关k3，断开第一开关k1，从而实现第一电池包a与驱动主回路的连接。
第一电池包a和第二电池包b串联接入驱动主回路时，默认初始状态下所述第一开关k1、所述第二开关k2、所述主正开关k3、所述主负开关k4、所述快充正开关k5和所述快充负开关k6均处于断开状态；将第一电池包a和第二电池包b的串联接插件的正负输出端分别对应连接，首先进行预充时，先闭合主负开关k4、快充正开关k5和快充负开关k6，再闭合第一开关k1；当电池包驱动接插件的两端电压与第一电池包a和第二电池包b的电池电压和的差值在第二预设范围时，表示预充结束，则闭合主正开关k3，断开第一开关k1,从而实现串联的第一电池包a和第二电池包b与驱动主回路的连接。
第一电池包a和第二电池包b断开串联连接时，先断开主正开关k3、主负开关k4、快充正开关k5和快充负开关k6，再断开第一电池包a和第二电池包b的串联接插件的连接，从而断开第一电池包a与第二电池包b的串联连接。
于本发明一实施例中，所述第一预设范围和所述第二预设范围相同。具体地，只要电池包的电池电压与电池包驱动接插件的两端电压相接近到一定范围，即表示预充完毕，可以进行电池包与驱动主回路的连接。
针对第二实施例中的电池包串联装置，本发明的电池包串联装置的控制方法包括，
第一电池包a接入驱动主回路时，默认初始状态下所述第一开关k1、所述第二开关k2、所述主正开关k3、所述主负开关k4、所述快充正开关k5和所述快充负开关k6均处于断开状态；首先进行预充时，先闭合主负开关k4和第二开关k2，再闭合第一开关k1；当电池包驱动接插件的两端电压与第一电池包a的电池电压的差值在第一预设范围时，表示预充结束，则闭合主正开关k3，断开第一开关k1，从而实现第一电池包a通过dc/dc转换模块与驱动主回路的连接。
第一电池包a和第二电池包b串联接入驱动主回路时，默认初始状态下所述第一开关k1、所述第二开关k2、所述主正开关k3、所述主负开关k4、所述快充正开关k5和所述快充负开关k6均处于断开状态；将第一电池包a和第二电池包b的串联接插件的正负输出端分别对应连接，首先进行预充时，先闭合主负开关k4、快充正开关k5和快充负开关k6，再闭合第一开关k1；当电池包驱动接插件的两端电压与第一电池包a和第二电池包b的电池电压和的差值在第二预设范围时，表示预充结束，则闭合主正开关k3，断开第一开关k1，从而实现串联的第一电池包a和第二电池包b通过dc/dc转换模块与驱动主回路的连接。
第一电池包a和第二电池包b断开串联连接时，先断开主正开关k3、主负开关k4、快充正开关k5和快充负开关k6，再断开第一电池包a和第二电池包b的串联接插件的连接，从而断开第一电池包a与第二电池包b的串联连接。
于本发明一实施例中，所述第一预设范围和所述第二预设范围相同。具体地，只要电池包的电池电压与电池包驱动接插件的两端电压相接近到一定范围，即表示预充完毕，可以进行电池包与驱动主回路的连接。
综上所述，本发明的电池包串联装置及其控制方法能够实现电池包之间的快速电气连接和电气结构的有效分离；较之于并联式的电池包连接方式，结构简单，易于实现；实现成本低，实用性强。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。