CN114228562A - 动力电池充放电管理***及其方法 - Google Patents

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Abstract

动力电池充放电管理***，包括：模块化电池包；动力电池充放电管理装置接收用电设备上充电检测单元或放电电池单元控制信号并联动选择电路，来对模块化电池包对用电设备进行放电，或充电设备对模块化电池包进行充电；电池包串并联转换单元。动力电池充放电管理方法，包括：在电池充电模式下，通过充电检测单元控制信号，来判断充电设备是提供充电电压范围是第一电压系列值，还是大于第一电压系列的第二电压系列；若充电电压值是第一电压系列，则选择第一种模式即低压模式进行充电；若充电电压值大于第一电压系列值，则选择第二种模式即高压模式进行充电。据此，能够甄别外部电源电压值的大小，实现了能够在低压、高压下安全充电。

Description

动力电池充放电管理***及其方法
技术领域
本发明涉及电池管理领域，特别涉及一种动力电池充放电管理装置及其方法。
背景技术
随着国内电动车行业的成熟发展，机场专用设备对新能源即动力锂电池***的提出新的需求；现有的电动汽车由于空间紧凑要求，动力电池采用高压技术方案，运用场景为高速大功率，能量密度高续航长等特点；与机场地面专用设备“安全”第一要求，以及低速大扭矩，短距间歇工作特点不“适用”，结合国际上机场地面专用设备低压80V通用电压***的特殊安全要求和机场专用设备特殊应用场合，满足民航局关于专用设备“安全、适用、节能、环保”的八字方针；本公司前期研发了 ZL201921794846.1模块化标准电池箱，适合机场专用设备的铁锂电池***，标准化、模块化、系列化智能电池***。
然而，现有技术中，不同的机场所设置的充电桩***的充电电源电压不统一。有的提供或仅提供适用于80V电池包充电的低压***，充电电压范围为50～150V；有的机场提供高低压充电兼容充电***，充电电压范围为50～750V；而有的机场则只有高压***，充电电压为200～750V。因而，如何实现专用设备电池包充电的高低压***通用性，以及智能识别出高低压***并自动选择对应充电程序，防止错误电压充电的产生，降低误操作可能等，成为机场内电池充电***设计领域需要解决的重要课题。
而且，机场场内车辆种类繁多且工况复杂，需要实现的功能不同，例如：行李传送车、飞机牵引车、散装货物装载机、客体牵引车、桥载设备和飞机引导车，旅客摆渡车等，其中，部分工况因安全需要供电电压为低压，部分工况因功率需要供电电压为高压。因而，如何能够实现根据不同工况提供不同电压，也成为动力电池充放电管理***设计领域需要解决的重要课题。
发明内容
本发明所需要解决的技术问题在于，不同机场场内专用设备采用通用模块化电池包，提供安全可靠的低压动力电源；不同机场场内配置有低压、高低压兼容或高压充电设备，本发明能适应不用充电设备提供对应的充电模式，实现各种充电设备高低压智能充电。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种动力电池充放电管理装置及其方法，其目的在于能够适用于高压、低压充电电压下对电池包进行充电，满足不同机场现有各种充电机智能充电。
为了达到上述目的，本发明提供了一种动力电池充放电管理***，包括：
模块化电池包，所述模块化电池包用以提供用电设备额定电压的电池组；
动力电池充放电管理装置，所述动力电池充放电管理装置用以接收用电设备上充电检测单元或放电电池单元控制信号并联动选择电路，来对模块化电池包对用电设备进行放电，或充电设备对模块化电池包进行充电；
电池包串并联转换单元，所述电池包串并联转换单元，用以根据所述用电设备的充电检测单元或放电检测单元确立的高压模式或低压模式，通过所述电池包串并联转换单元串联连接或者并联连接。
优选地，所述用电设备额定电压为模块化电池包标称电压值；所述模块化电池包包括电池正极连接点、电池负极连接点、快速检修保险丝、电池通断继电器、电池数据采集单元、电池加热垫、电池数据接口、微火花紫外探测仪和灭火控制接口。
优选地，所述动力电池充放电管理装置包含电池管理***、控制电源及连锁控制单元、电池包接口单元、电池包串并联转换单元、充电允许接口单元和放电接口电路。
优选地，所述电池包接口单元包括连接所述模块化电池包正极连接点、负极连接点、电池数据接口、灭火控制接口和电池管理***状态指示；通过放电允许接口单元对用电设备供电输出；通过充电允许接口单元接受充电设备对模块化电池包充电；由电池管理***进行模式识别，控制动力电池充电放电、安全管理和数据存储。
优选地，所述电池包串并联转换单元可进行电池包串并联连接来获得电池***两种不同的标称电压；
N个电池包通过所述电池包串并联转换单元并联时，电池***标称电压值为单个模块化电池包额定电压值，此即为低压模式；
N个电池包通过所述电池包串并联转换单元串联时，电池***标称电压值为单个模块化电池包额定电压的N倍值，此即为高压模式。
优选地，电池包串并联转换由电池管理***根据用电设备放电检测单元的放电状态和充电检测单元充电模式开关状态来控制的；
电池包并联由所述用电设备放电检测单元的放电状态、以及充电检测单元的充电模式开关状态一决定的，即电池包处于低压模式，额定电压为单个模块化电池包的标称电压；
电池包串联由所述充电检测单元的充电模式开关状态二决定的，即电池包处于高压模式，额定电压为单个模块化电池包标称电压的N倍。
优选地，所述电池包串并联转换单元包括第一继电器控制电路和第二继电器控制电路；第一继电器控制电路中连接并联继电器电源触点和继电器电磁线圈；第二继电器控制电路中连接串联继电器电源触点和电磁线圈；所述第一继电器和第二继电器控制电路由电池管理***控制，由控制电源及连锁控制单元提供电源；
所述控制电源及连锁控制单元具备电源单元和串并联连锁检测控制，所述电源单元包含直流-直流转换器，转换电池包标称电压为电池管理***控制电源电压；所述串并联连锁检测控制为检测第一继电器控制和第二继电器控制状态；
所述电池包的数量N为至少二，每个电池包包括正极连接点和负极连接点；
具有N-1个串联继电器、2N-2个并联继电器；
所述并联继电器还包括并联常开触点，所述串联继电器还包括串联常开触点；
所述第一继电器控制电路为电池包并联控制电路，所述模块化电池包的正极连接点间通过并联继电器常开触点连接；负极连接点间通过并联继电器常开触点连接；2N-2个并联继电器常开触点闭合且N-1个串联继电器常开触点断开，实现模块化电池包并联连接；
所述第二继电器控制电路为电池包串联控制电路，所述模块化电池包按顺序编号，依次相邻的N-1对两个电池包正/负极连接点通过串联继电器常开触点连接；N-1 个串联继电器常开触点闭合且2N-2个并联继电器常开触点断开，实现模块化电池包串联连接。
优选地，所述动力电池充放电管理***，还包括：
放电检测单元，所述放电检测单元包括电池管理***控制电源开关和供电开关；
充电检测单元，所述充电检测单元包括充电插枪信号和高低压模式开关；
所述电池管理***控制电源开关和供电开关，充电插枪信号和高低压模式开关进行联动，确定电池管理******状态，进行电池充电放电管理；
所述放电检测单元和充电检测单元联动，所述电池充放电管理在放电和充电模式一下所述电池包串并联转换单元接通第一继电器控制线圈并联连接，所述充电模式二下接通所述电池包串并联转换单元第二继电器控制线圈进行串联连接；
所述充电允许接口单元，包含充电允许控制继电器，连接外部充电设备，在所述电池包串并联完成后在充电状态下进行充电允许控制继电器控制；
所述放电允许接口单元，包含放电允许控制继电器，连接外部用电设备，在所述电池包串并联完成后在放电状态下进行放电允许控制继电器控制。
为了达到上述目的，本发明还提供了一种动力电池充放电管理方法，包括：
在电池充电模式下，
充电检测单元根据充电插枪状态和充电模式开关状态，来判断外部充电设备电源电压值是第一电压值，还是大于第一电压值的第二电压值；
若外部充电设备电源电压值是第一电压值，则选择第一种模式进行充电；
若外部充电设备电源电压值大于第一电压值，则选择第二种模式进行充电。
优选地，针对第二种模式至少二个电池包进行充电；第一电压值设定为单件电池包的电压充电或多件电池包并联充电；
在第一种模式时，将各个电池包通过并联方式连接；
在第二种模式时，将各个电池包通过串联方式连接。
优选地，所述动力电池充放电管理方法，还包括：
充放电模式检测步骤，通过充电检测单元和放电检测单元来判断电池***处于放电模式；
在电池放电模式下，
通过放电检测单元状态检测和串并联连锁控制，并联连接各电池包，放电允许接口单元闭合放电允许继电器，向用电设备提供低压供电。与现有技术相比，本发明提供了一种动力电池充放电管理装置，包括：电池包接口单元，所述电池包接口单元用以连接多个模块化电池包；控制电源及连锁控制单元，用以转换模块化电池包标称电压为BMS电池管理***控制电压，和控制电池包串并联连锁控制；BMS电池管理***，所述BMS电池管理***与多个模块化电池包***通讯，采集各电池单元信息，根据电池包电芯电压，温度和微火花检测控制电池包切断或投入使用，加热和灭火控制，同时进行对外充电设备的充电管理和对用电设备放电控制；电池包串并联转换单元，所述电池包串并联转换单元，用以根据放电检测单元和充电检测单元判断电池***状态，选择电池包***电源电压，并联或串联多个模块化电池包；充电允许接口单元，所述充电允许接口单元包括充电允许控制继电器，连接外部充电设备，在所述电池包串并联转换单元串并联完成后，根据充电模式一或充电模式二状态下进行充电允许控制继电器控制；放电允许接口单元，所述放电允许接口单元包括放电允许控制继电器，连接外部用电设备，在所述电池包串并联转换单元并联完成后，在放电状态下进行放电允许控制继电器控制。充电检测单元，所述充电检测单元包含充电插枪信号和充电电压模式开关，所述充电电压模式开关包含第一充电模式和第二充电模式；放电检测单元，所述放电检测单元包含BMS电源开关和供电开关，用以进行电池***放电控制。本发明还提供了一种动力电池充放电管理方法，包括：在电池充电模式下，充电检测单元根据充电插枪状态和充电模式开关状态，来判断外部充电设备电源电压值是第一电压值，还是大于第一电压值的第二电压值；若外部充电设备电源电压值是第一电压值，则选择第一种模式进行低压充电；若外部充电设备电源电压值大于第一电压值，则选择第二种模式进行高压充电。在电池放电模式下，通过放电检测单元状态检测和串并联连锁控制，并联连接各电池包，放电允许接口单元闭合放电允许继电器，向用电设备提供低压“安全”供电。
附图说明
图1为本发明的电池充放电管理***的连接示意图。
图2为本发明的电池充放电管理装置的连接关系示意图。
图3为本发明的电池包串并联转换单元的连接关系示意图。
图4为本发明的电池充放电管理***的实例的连接关系示意图。
图5为本发明的电池充放电管理方法的控制流程示意图。
图6为本发明的电池充放电管理方法的串并联转换控制流程图。
附图标记说明
1 电池充放电管理装置 11 正极连接点
12 负极连接点 13 电池包通讯口
14 灭火控制口 15 装置状态指示
16 BMS数据接口 101 BMS电池管理***
102 控制电源及连锁控制单元 103 电池包接口单元
104 电池包串并联转换单元 105 充电允许接口单元
106 放电允许接口单元 1041 第一继电器控制电路
1051 充电允许继电器 1042 第二继电器控制电路
1052 充电单元保险丝 1041-1/2/(n-1) 正极并联继电器
1053 充放电电流检测 1041-1/2/(n-1)’ 负极并联继电器
1061 放电允许继电器 1042-1/2/(n-1) 串联继电器
1062 放电单元保险丝 2 用电设备
201 充电检测单元 202 放电检测单元
21 放电正极连接点 22 放电负极连接点
23 放电通讯接口 3 充电设备
301 充电通讯 31 充电正极连接点
32 充电负极连接点 33 充电通讯接口
4 模块化电池包 41 电池包正极连接点
42 电池包负极连接点 43 电池包通讯口
44 电池包灭火控制口 401 电池模组
402 电池包信息处理单元 403 微火花紫外传感器
404 电池包灭火单元 405 电池包加热单元
406 电池包保险丝 407 电池包继电器
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。
本发明提供了一种动力电池充放电管理装置，包括：电池包接口单元，所述电池包接口单元用以连接多个模块化电池包；控制电源及连锁控制单元，所述控制电源及连锁控制单元用以转换模块化电池包标称电压为电池管理***(BMS，BATTERY MANAGEMENTSYSTEM)控制电源电压，并进行电池包串并联转换单元串并联连锁检测和控制；BMS电池管理***，所述BMS电池管理***用以控制电池充放电管理。
所述BMS电池管理***与多个模块化电池包***通讯，采集各电池单元信息，根据电池包电芯电压，温度和微火花检测控制电池包切断或投入使用，加热和灭火控制；同时进行对外充电设备的充电管理和对用电设备放电控制。电池包串并联转换单元，所述电池包串并联转换单元，用以根据放电检测单元和充电检测单元判断电池***状态，选择电池包***电源电压，并联或串联多个模块化电池包。
所述电池包电源电压值设定有第一电源电压值和第二电源电压值，所述第二电源电压值大于所述第一电源电压值，所述第一电源电压值为低压，为单个模块化电池包标称电压或多个模块化电池包并联后电压，亦为单个模块化电池包标称电压；所述第二电源电压值为高压，及多个电池包串联后电压，即为单个模块化电池包标称电压的 N倍。充电检测单元，所述充电检测单元包含充电插枪信号和充电电压模式开关，所述充电电压模式开关包含第一充电模式和第二充电模式。
第一充电模式为低压模式，对应外部充电为低压充电机，充电电压范围为 50～150VDC(Direct Current，直流)，满足单个或多个模块化电池包并联电池***充电，电池***电压为单个模块化电池包标称电压；第二充电模式为高压模式，对应外部充电为高压充电机或高低压兼容充电机，充电电压范围为200～750VDC或50～750VDC, 可为多个模块化电池包串联的电池***充电，电池***电压为单个电池电压的N倍，典型地N为2～9。放电检测单元，所述放电检测单元包含BMS电源开关和供电开关，用以进行电池***放电控制。
所述充电检测单元和放电检测单元用以确定电池***待机休眠状态，放电状态或充电状态，所述充电状态为第一充电模式或第二充电模式状态；根据放电状态和充电状态，用以控制电池包串并联转换单元串并联控制，所述串并联控制包括第一继电器控制电路和第二继电器控制电路，第一继电器控制电路中连接并联继电器电源触点和继电器线圈；第二继电器控制电路中连接串联继电器电源触点和电磁线圈。所述第一继电器和第二继电器控制电路由BMS电池管理***控制，由控制电源及连锁控制单元提供电源。
所述电池包的数量为至少二，每个电池包包括正极连接点和负极连接点；具有N-1个串联继电器，即第二继电器，2N-2个并联继电器，即第一继电器。所述并联继电器还包括并联常开触点，所述串联继电器还包括串联常开触点；所述第一继电器控制电路为电池包并联控制电路，所述模块化电池包的正极连接点间通过并联继电器常开触点连接；负极连接点间通过并联继电器常开触点连接；2N-2个并联继电器常开触点闭合且N-1个串联继电器常开触点断开，实现模块化电池包并联连接。所述第二继电器控制电路为电池包串联控制电路，所述模块化电池包按顺序编号，依次相邻的N-1对两个电池包正/负极连接点通过串联继电器常开触点连接。N-1个串联继电器常开触点闭合且2N-2个并联继电器常开触点断开，实现模块化电池包串联连接。
所述电池充放电管理装置，还包括：充电允许接口单元，所述充电允许接口单元包括充电允许控制继电器，连接外部充电设备，在所述电池包串并联转换单元串并联完成后，根据充电模式一或充电模式二状态下进行充电允许控制继电器控制。放电允许接口单元，所述放电允许接口单元包括放电允许控制继电器，连接外部用电设备，在所述电池包串并联转换单元并联完成后，在放电状态下进行放电允许控制继电器控制。
本发明还提供了一种动力电池充放电管理方法，包括：在电池充电模式下，充电检测单元根据充电插枪状态和充电模式开关状态，来判断外部充电设备电源电压值是第一电压值，还是大于第一电压值的第二电压值；若外部充电设备电源电压值是第一电压值，则选择第一种模式进行充电；若外部充电设备电源电压值大于第一电压值，则选择第二种模式进行充电。
所述电池充放电管理方法，还包括：充放电模式检测步骤，通过充电检测单元和放电检测单元选择电池***处于充电模式还是放电模式；在电池放电模式下，通过放电检测单元状态检测和串并联连锁控制，并联连接各电池包，放电允许接口单元闭合放电允许继电器，向用电设备提供低压“安全”供电。
参阅图1所示，本发明提供了一种动力电池充放电管理***，包括：电池充放电管理装置1，电池充放电管理装置1通过其内的电池包接口单元103连接多个模块化电池包4；通过放电允许接口单元106连接用电设备2；通过充电允许接口单元105 连接充电设备3而组成动力电池***。模块化电池包4向控制电源及连锁控制单元 (PSC,Power Supply&Control Module)102提供第一电源电压，经DC-DC转换为 BMS(Battery ManagementSystem)电池管理***101提供控制电源；电池充放电管理装置1通过用电设备2的充电检测单元201和放电检测单元202获取电池***状态，通过BMS电池管理***101和控制电源及连锁控制单元102，对输入的多个模块化电池包4经电池包串并联转换单元104进行串并联转换，获取电池***电源电压(DC+/DC-) 为模块化电池包4标称电压的第一电源电压V1或N倍于模块化电池包4标称电压的第二电源电压V2。
串联连接(series connection，简称S)，并联连接(parallel connection，简称P)。
参阅图1所示，本发明提供的模块化电池包4的实施例的标称值为80V(伏特) 227A(安培)h(小时)，由多个电池模组401组成1P25S(即电芯1并25串)模块化电池包4，模块化电池包4除电池模组401外，还包含电池包信息处理单元402，微火花紫外传感器(UV)403，电池包灭火单元(FES，Fire Extinguishing System) 404,电池包加热单元405，电池包保险丝406和电池包继电器407等。模块化电池包 4通过正极连接点41，负极连接点42，通讯口43和灭火控制口44与电池充放电管理装置1相连，由BMS电池管理***101控制和电池包数据处理，显示和存储等。
参考图1所示，实施例的模块化电池包4电源电压标称值为80V,即为第一电源电压V1。
参考图2所示，为本发明的电池充放电管理装置的连接关系示意图。电池包接口单元103包括连接电池包正极连接点41的正极(BV1+,BV2+,…,BVn+)连接点11，连接电池包负极连接点42的负极(BV1-,BV2-,…,BVn-)连接点12，所述n为2～7；电池包通讯口13通过控制线束连接电池包通讯口43，灭火控制口14通过线束连接电池包灭火控制口44，以及显示电池***的装置状态指示15。充电允许接口单元105包括充电单元保险丝1053，充电允许继电器1051，充放电电流检测1053和充电正极连接点 31，充电负极连接点32，以及充电通讯接口33等。放电允许接口单元106包括放电单元保险丝1062，放电允许继电器1061和放电正极连接点21，放电负极连接点22，以及放电通讯接口23等。电池包串并联转换单元104参考图3，即为本发明的电池包串并联转换单元的连接关系示意图。
电池包串并联转换单元104由第一继电器控制电路1041和第二继电器控制电路1042组成，通过继电器控制电路，将动力电池充放电管理装置1连接的多个模块化电池包4(BV1+/BV1-，BV2+/BV2-，…,BVn+/BVn-)进行串并联连接，获得电池***电源电压(DC+/DC-)为模块化电池包4标称电压的第一电源电压V1或n倍于模块化电池包4标称电压的第二电源电压V2，所述n为1～7。
第一电源电压值V1设定为单件模块化电池包4标称电压。
第二电压电压值V2设定为n倍于模块化电池包4标称电压。
具体地，参考图3，本发明的电池包串并联转换单元的连接关系示意图，接入电池充放电管理装置1的n个模块化电池包4，单个模块化电池包4标称电压(BVn+/BVn-) 为80V，所述n为1～9，通过第一继电器控制电路1041或第二继电器控制电路1042对所述n个模块化电池包4进行并联连接或串联连接，分别获得电池***电源电压 (DC+/DC-)为第一电源电压V1，即单个模块化电池包4标称电压或n个模块化电池包 4并联电压80V，或第二电源电压V2，即n个模块化电池包4串联电压，n倍于单个模块化电池包4标称电压，n*80V。
参考图1所示，实施例的模块化电池包4为磷酸铁锂电电芯，电芯标称电压3.2V，电压范围2.5～3.65V，实施例电池包由25个电芯1并25串组成，电池包标称电压80V，电压范围62.5～91.25V。
按本发明实施例，第一电源电压V1为多模块化电池包4并联电压，即80V,电压范围为62.5～92.25V，等同于单个模块化电池包4标称电压和电压范围。
第二电源电压V2为多个模块化电池包4串联电压，即n*80V,电压范围为 n*(62.5～92.25)V,为n倍于单个模块化电池包4标称电压和电压范围：
n为2，两件电池包串联，标称电压160V，电压范围为125～182.5V
n为3，三件电池包串联，标称电压240V，电压范围为187.5～273.75V
n为4，四件电池包串联，标称电压320V，电压范围为250～365V
n为5，五件电池包串联，标称电压400V，电压范围为312.5～456.25V
n为6，六件电池包串联，标称电压480V，电压范围为375～547.5V
n为7，七件电池包串联，标称电压560V，电压范围为437.5～638.75V
单件模块化电池包4为1并25串(1P25S)，上述n为串联电池包数量，即n*25S；采用模块化电池包4，根据***需要配置不同容量，可进行并联后投入电池包串并联转换单元104，如当6个单件模块化电池包4串并联时，可组成1P25S*6S＝1P150S 电池***投入六件电池包串联(n＝6)，标称电压480V，电压范围为375～547.5V；也可以组成1P25S*2P3S＝2P75S电池***，2件模块化电池包并联后投入三件电池包串联(n＝3)，标称电压240V，电压范围为187.5～273.75V以优化电池充放电管理装置 1；同样地：
8个单件电池包，电池***可1P25S*8S＝1P200S，n＝8,也可1P25S*2P4S＝2P100S，n＝4。
9个单件电池包，电池***可1P25S*9S＝1P225S，n＝9，也可1P25S*3P3S＝ 3P75S，n＝3。
为保持电池***单个电池包电压均衡，串联电池包内的并联数量需相等，如6个单件模块化电池包组成2并后3串；8个单件模块化电池包组成2并后4串；9个单件模块化电池包组成3并后3串，已减少串并联继电器数量。
参考图3，为本发明的电池包串并联转换单元的连接关系示意图，电池包串并联转换单元104包含第一继电器控制电路1041中2n-2个并联继电器，即正极并联继电器1041-1，1041-2，…，1041-(n-1)和负极并联继电器1041-1’，1041-2’，…， 1041-(n-1)’，包含第二继电器控制电路1042中n-1个串联继电器，即串联继电器 1042-1，1042-2，…，1042-(n-1)；当n＝2时，需要1个串联继电器，2个并联继电器；当n＝3时，需要2个串联继电器，4个并联继电器等等。
当机场充电机为低压充电***时，充电范围为50～150V，充电检测单元201中的充电模式开关配置于充电模式一，即低压并联模式。
当机场充电机为高压或高低压充电***时，充电范围为200～750V或50～750V，充电检测单元201中的充电模式开关配置于充电模式二，即高压串联模式；串联数n优选为3～7。成倍数量电池包6可选n＝3或6即2并3串或1并6串后投入电池包串并联转换单元，8优选n＝4即2并后4串投入，9优选n＝3即3并后3串投入。
参考图4，为本发明的电池充放电管理***的实例的连接关系示意图，实例包含 4个单件模块化电池包4a,4b,4c和4d,也可以时2个单件模块化电池包并联后投入的 4a,4b,4c和4d共8个单件模块化电池包，即串联投入数量n＝4；电池充放电管理装置1通过电池包接口单元103连接上述n＝4的串联投入，通过控制电源及连锁控制单元102，BMS电池管理***101对充电检测单元201和放电检测单元202探测信号进行电池包串并联转换单元104并联或串联连接无误后，通过充电允许接口单元105接受外部充电设备3进行充电；或通过放电允许接口单元106对用电设备2进行放电。
电池充放电管理装置还具备电池***装置状态显示15和BMS电池管理***101 对外的BMS数据接口16，进行充放电数据记录访问，BMS软件升级，BMS***配置等。
参考图2和4，外部充电设备(CHG,Charger)3包含电池充放电管理装置1相连接的充电通讯口301和充电通讯口33，可向BMS电池管理***提供外部控制电源。
参考图2和4，用电设备(EV，Electrical Vehicle)2包含充电检测单元201，具有充电插枪检测信号CC2(Charger Connected)和充电模式开关H/L(High Voltage or LowVoltage),还包含放电检测单元202，具有BMS电源开关(KOP，Key Of Power) 和供电开关信号(ACC，Accessory Switch for power on)。
直流-直流转换器(DCDC转换器)，能够将直流电压通过转化，进行升压或者降压。
参考图5所示，本发明还提供了一种动力电池充放电管理方法，包括：电池充放电管理装置状态指示15，包含电池管理***关机状态，待机休眠模式，放电状态，充电状态，***故障状态和即将关机模式，以及BMS***初始化和BMS引导加载模式等。
当通过充电通讯接口33向BMS电池管理***提供外部控制电源，且放电检测单元202中的BMS电源开关KOP不打开，以及充电检测单元201中的插枪确认信号CC2 无效时，BMS电池管理***101进入BMS引导加载模式，在此模式下进行BMS软件升级和数据访问。
当BMS控制电源开关KOP打开时，无充电插枪CC 2信号或供电开关ACC信号时， BMS电池管理***进入待机休眠模式，等待外部操作进行充电或放电。在此模式下， BMS电池管理***101通过内部智能控制监测电池***电压或设定参数，当设定关机延时到时或电池***电压低时，BMS电池管理***101自动保护电池过放进入即将关机模式进行***关机保护，断开BMS内部电源开关，使外部BMS电源开关KOP无效。
在放电状态或充电状态下，BMS电池管理***101监测电池***状态，当电池***出现温度过高，电压异常或火灾探测故障时，BMS电池管理***101到***故障状态，强制断开充电允许接口单元105中的充电允许继电器1051或放电允许接口单元 106中的反对允许继电器1061或断开BMS内部电源开关，实现***即将关机模式。
BMS***初始化自检通过后，进入待机休眠模式，参考图6，为本发明的电池充放电管理方法的串并联转换控制流程图，优选地，充电检测单元201检测到充电插枪信号CC2时，BMS电池管理***101强制断开放电允许接口单元106中断放电允许继电器，同时判断充电模式开关H/L配置适合当前机场充电机为充电模式一，低压并联充电；还是充电模式二，高压串联充电；当充电检测单元201不充电插枪确认信号CC2时，判断放电检测单元202中的供电开关ACC状态，连锁控制电池包串并联转换单元104 进行并联连接，确保电池***工作于第一电源电压V1模式，进行电池低压“安全”放电。
本发明提供的实施例的主要技术方案，展示部件和部件间的连接关系以及所提供的方法。本发明能达到的技术效果在于：主要采用模块化电池包能进行电池串联和并联连接时以提供不同电池***电源电压，以及本发明所提供的特殊的串联、并联转换电路，采用本发明提供的电池充放电管理装置或方法，能够灵活匹配机场不同充电设备不同充电电压范围，进而选择相应的充电模式，以及对应的转换电路，实现了能够在低压、高压下安全充电；并且，在供电(或放电)模式下，能够保持当前机场地面专用设备通用的低压电控，电机***。
上述具体实施例和附图说明仅为例示性说明本发明的技术方案及其技术效果，而非用于限制本发明。任何熟于此项技术的本领域技术人员均可在不违背本发明的技术原理及精神的情况下，在权利要求保护的范围内对上述实施例进行修改或变化，均属于本发明的权利保护范围。

Claims (11)

1.一种动力电池充放电管理***，其特征在于，包括：
模块化电池包，所述模块化电池包用以提供用电设备额定电压的电池组；
动力电池充放电管理装置，所述动力电池充放电管理装置用以接收用电设备上充电检测单元或放电电池单元控制信号并联动选择电路，来对模块化电池包对用电设备进行放电，或充电设备对模块化电池包进行充电；
电池包串并联转换单元，所述电池包串并联转换单元，用以根据所述用电设备的充电检测单元或放电检测单元确立的高压模式或低压模式，通过所述电池包串并联转换单元串联连接或者并联连接。
2.根据权利要求1所述的动力电池充放电管理***，其特征在于，所述用电设备额定电压为模块化电池包标称电压值；所述模块化电池包包括电池正极连接点、电池负极连接点、快速检修保险丝、电池通断继电器、电池数据采集单元、电池加热垫、电池数据接口、微火花紫外探测仪和灭火控制接口。
3.根据权利要求1所述的动力电池充放电管理***，其特征在于，所述动力电池充放电管理装置包含电池管理***、控制电源及连锁控制单元、电池包接口单元、电池包串并联转换单元、充电允许接口单元和放电接口电路。
4.根据权利要求3所述的动力电池充放电管理***，其特征在于，所述电池包接口单元包括连接所述模块化电池包正极连接点、负极连接点、电池数据接口、灭火控制接口和电池管理***状态指示；通过放电允许接口单元对用电设备供电输出；通过充电允许接口单元接受充电设备对模块化电池包充电；由电池管理***进行模式识别，控制动力电池充电放电、安全管理和数据存储。
5.根据权利要求1至4其中之一所述的动力电池充放电管理***，其特征在于，所述电池包串并联转换单元可进行电池包串并联连接来获得电池***两种不同的标称电压；
N个电池包通过所述电池包串并联转换单元并联时，电池***标称电压值为单个模块化电池包额定电压值，此即为低压模式；
N个电池包通过所述电池包串并联转换单元串联时，电池***标称电压值为单个模块化电池包额定电压的N倍值，此即为高压模式。
6.根据权利要求3所述的动力电池充放电管理***，其特征在于，
电池包串并联转换由电池管理***根据用电设备放电检测单元的放电状态和充电检测单元充电模式开关状态来控制的；
电池包并联由所述用电设备放电检测单元的放电状态、以及充电检测单元的充电模式开关状态一决定的，即电池包处于低压模式，额定电压为单个模块化电池包的标称电压；
电池包串联由所述充电检测单元的充电模式开关状态二决定的，即电池包处于高压模式，额定电压为单个模块化电池包标称电压的N倍。
7.根据权利要求3所述动力电池充放电管理***，其特征在于，
所述电池包串并联转换单元包括第一继电器控制电路和第二继电器控制电路；第一继电器控制电路中连接并联继电器电源触点和继电器电磁线圈；第二继电器控制电路中连接串联继电器电源触点和电磁线圈；所述第一继电器和第二继电器控制电路由电池管理***控制，由控制电源及连锁控制单元提供电源；
所述控制电源及连锁控制单元具备电源单元和串并联连锁检测控制，所述电源单元包含直流-直流转换器，转换电池包标称电压为电池管理***控制电源电压；所述串并联连锁检测控制为检测第一继电器控制和第二继电器控制状态；
所述电池包的数量N为至少二，每个电池包包括正极连接点和负极连接点；
具有N-1个串联继电器、2N-2个并联继电器；
所述并联继电器还包括并联常开触点，所述串联继电器还包括串联常开触点；
所述第一继电器控制电路为电池包并联控制电路，所述模块化电池包的正极连接点间通过并联继电器常开触点连接；负极连接点间通过并联继电器常开触点连接；2N-2个并联继电器常开触点闭合且N-1个串联继电器常开触点断开，实现模块化电池包并联连接；
所述第二继电器控制电路为电池包串联控制电路，所述模块化电池包按顺序编号，依次相邻的N-1对两个电池包正/负极连接点通过串联继电器常开触点连接；N-1个串联继电器常开触点闭合且2N-2个并联继电器常开触点断开，实现模块化电池包串联连接。
8.根据权利要求3或4或6或7所述的动力电池充放电管理***，其特征在于，还包括：
放电检测单元，所述放电检测单元包括电池管理***控制电源开关和供电开关；
充电检测单元，所述充电检测单元包括充电插枪信号和高低压模式开关；
所述电池管理***控制电源开关和供电开关，充电插枪信号和高低压模式开关进行联动，确定电池管理******状态，进行电池充电放电管理；
所述放电检测单元和充电检测单元联动，所述电池充放电管理在放电和充电模式一下所述电池包串并联转换单元接通第一继电器控制线圈并联连接，所述充电模式二下接通所述电池包串并联转换单元第二继电器控制线圈进行串联连接；
所述充电允许接口单元，包含充电允许控制继电器，连接外部充电设备，在所述电池包串并联完成后在充电状态下进行充电允许控制继电器控制；
所述放电允许接口单元，包含放电允许控制继电器，连接外部用电设备，在所述电池包串并联完成后在放电状态下进行放电允许控制继电器控制。
9.一种动力电池充放电管理方法，其特征在于，包括：
在电池充电模式下，
充电检测单元根据充电插枪状态和充电模式开关状态，来判断外部充电设备电源电压值是第一电压值，还是大于第一电压值的第二电压值；
若外部充电设备电源电压值是第一电压值，则选择第一种模式进行充电；
若外部充电设备电源电压值大于第一电压值，则选择第二种模式进行充电。
10.根据权利要求9所述的动力电池充放电管理方法，其特征在于，针对第二种模式至少二个电池包进行充电；第一电压值设定为单件电池包的电压充电或多件电池包并联充电；
在第一种模式时，将各个电池包通过并联方式连接；
在第二种模式时，将各个电池包通过串联方式连接。
11.根据权利要求9所述的动力电池充放电管理方法，其特征在于，还包括：
充放电模式检测步骤，通过充电检测单元和放电检测单元来判断电池***处于放电模式；
在电池放电模式下，
通过放电检测单元状态检测和串并联连锁控制，并联连接各电池包，放电允许接口单元闭合放电允许继电器，向用电设备提供低压供电。
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