專(zhuān)利名稱(chēng)：一種車(chē)用動(dòng)力電池組充放電控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域和電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種車(chē)用動(dòng)力電池組充放電控制電路。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，能源短缺和環(huán)境污染是制約人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展的重要原因，對(duì)于現(xiàn)今世界汽車(chē)工業(yè)發(fā)展更是兩大挑戰(zhàn)，在電動(dòng)汽車(chē)研究開(kāi)發(fā)過(guò)程中，動(dòng)力電池及其管理系統(tǒng)作為動(dòng)力源與輔助動(dòng)力源部件是其中最為重要的一環(huán)，為確保電池性能良好，延長(zhǎng)動(dòng)力電池使用壽命，必須設(shè)置專(zhuān)門(mén)的管理系統(tǒng)對(duì)其工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)與合理有效的管理和控制，以配合正?？刂葡到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)整車(chē)的安全性，且優(yōu)化運(yùn)行。 在現(xiàn)有技術(shù)中，汽車(chē)動(dòng)力電池組在充電和放電時(shí)，電池單體與電池單體之間的連接方式是固定不變的。若電池組采用電池單體全部串聯(lián)的連接方式放電，整個(gè)電池組系統(tǒng)的可靠性不高，電池組使用壽命不長(zhǎng)，而且電池單體的故障會(huì)直接影響到整個(gè)電源系統(tǒng)的正常工作，可能會(huì)導(dǎo)致電源系統(tǒng)的故障率迅速提高；若電池組采用電池單體全并聯(lián)連接方式放電，則達(dá)不到外部電機(jī)等設(shè)備所需電壓值，當(dāng)采用該連接方式快速充電的時(shí)候，電池組內(nèi)部線纜需承受相當(dāng)大的電流，同時(shí)也不利于充電設(shè)備的開(kāi)發(fā)；若電池組采用電池單體串并混合連接方式充電，則難以實(shí)現(xiàn)電池組高電壓小電流的快速充電。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提供一種車(chē)用動(dòng)力電池組充放電控制電路，通過(guò)采用柔性連接的方式，實(shí)現(xiàn)車(chē)用動(dòng)力電池組在充電和放電情況下的電池單體連接方式的切換，最終充分發(fā)揮各個(gè)電池單體的特性，使其充放電處于最佳狀態(tài)。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下本實(shí)用新型提供一種車(chē)用動(dòng)力電池組充放電控制電路，其主要包括柔性連接電池組模塊I、數(shù)據(jù)采集模塊2和控制模塊3 ;所述柔性連接電池組模塊I的輸出端與數(shù)據(jù)采集模塊2的輸入端相連接；所述數(shù)據(jù)采集模塊2的輸出端與控制模塊3的輸入端連接；所述控制模塊3的輸出端與柔性連接電池組模塊I的輸入端相連接，控制柔性連接電池組模塊I。所述柔性連接電池組模塊I至少包括電池單元和柔性連接單元，柔性連接單元與電池單體相連接，且電池單元的數(shù)量和柔性連接單元的數(shù)量相等，電池單元數(shù)量至少為兩個(gè)，柔性連接單元數(shù)量至少為兩個(gè)；所述電池單元由n只電池單體組成，所述柔性連接單元由n-1個(gè)汽車(chē)?yán)^電器組成，n至少為2。所述電池柔性連接單元，通過(guò)汽車(chē)?yán)^電器的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)柔性連接電池組模塊I的電池單元中的電池單體的串聯(lián)狀態(tài)和并聯(lián)狀態(tài)之間的切換當(dāng)所述柔性連接電池組模塊I充電時(shí)，各個(gè)柔性連接單元中的汽車(chē)?yán)^電器常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，各個(gè)電池單元內(nèi)的電池單體串聯(lián)，各個(gè)電池單元之間處于串聯(lián)狀態(tài)，即充電時(shí)柔性連接電池組模塊I的全部電池單體處于串聯(lián)狀態(tài)；當(dāng)所述柔性連接電池組模塊I放電時(shí)，各個(gè)電池柔性連接單元中的汽車(chē)?yán)^電器常閉觸點(diǎn)關(guān)閉，常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，柔性連接電池組模塊I中的各個(gè)電池單元內(nèi)的電池單體并 聯(lián)，柔性連接電池組模塊I中的各個(gè)電池單元之間處于串聯(lián)狀態(tài)，即放電時(shí)柔性連接電池組模塊I中的電池單體處于先并聯(lián)后串聯(lián)狀態(tài)。所述控制模塊3發(fā)送的控制柔性連接電池組模塊I中的柔性連接單元的汽車(chē)?yán)^電器動(dòng)作信號(hào)，用于控制電池柔性連接單元中的汽車(chē)?yán)^電器的動(dòng)作。所述數(shù)據(jù)采集模塊2采集電池單體的電壓、電池單體的溫度、柔性連接電池組總電壓和柔性連接電池組總電流，并傳送至控制模塊3 ;所述的控制模塊3將數(shù)據(jù)采集模塊2傳輸來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、判斷、處理以及估計(jì)電池的荷電狀態(tài)(State of Charge, SoC)，并將上述數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，控制模塊3通過(guò)數(shù)據(jù)分析判斷電池單體電壓和電池單體溫度是否高于或低于閥值，從而控制控制模塊3內(nèi)的均衡單元和溫控單元的開(kāi)啟或關(guān)閉，在電池單體或電池單元出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行故障報(bào)警。所述控制模塊3還設(shè)有通訊接口，用于與監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸。本實(shí)用新型的有益效果在于(I)車(chē)用動(dòng)力電池組采用柔性連接電池組模塊，可實(shí)現(xiàn)電池組在充電和放電情況下的電池單體的連接電路的靈活切換在充電時(shí)電池單體采用全部串聯(lián)的連接方式，以這樣的連接方式可使電池容易實(shí)現(xiàn)高電壓小電流的快速充電，提高電池的充電速度，并且充電時(shí)電池組內(nèi)部線纜直徑比電池單體采用全部并聯(lián)的連接方式大電流充電時(shí)的直徑小，對(duì)充電器要求低；在放電時(shí)電池單體采用先并聯(lián)后串聯(lián)的連接方式放電，電池單體并聯(lián)可以增大電池組的容量，從而增加電池組額定輸出電流。(2)電池組使用柔性連接，可提高電池組的安全性和可靠性車(chē)輛行駛過(guò)程，電池組處于放電狀態(tài)，電池單體先并聯(lián)后串聯(lián)的連接方式，與電池單體全部串聯(lián)相比，若電池單元中某個(gè)電池單體損壞而出現(xiàn)電池單體開(kāi)路，該柔性連接方式不會(huì)造成整車(chē)的供電系統(tǒng)的癱瘓，對(duì)電池組的影響較小；與電池單體全部并聯(lián)相比，若電池單體發(fā)生短路，該柔性連接方式造成的破壞沒(méi)有電池單體采用全部并聯(lián)連接方式造成的破壞大，因而以該柔性連接方式放電的電池組系統(tǒng)安全性和可靠性高于其他的連接方式，降低整個(gè)電池組系統(tǒng)的故障率。(3)柔性連接電路可實(shí)現(xiàn)電池組的均衡放電在電池組放電過(guò)程中，若電池單元內(nèi)的某一個(gè)電池單體電壓偏小，電池單元內(nèi)部其他電池單體會(huì)自動(dòng)的放電，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)低電壓電池單體充電，即該柔性連接方式在放電時(shí)電池單元內(nèi)部電池單體自動(dòng)放電均衡，不會(huì)造成電池單元內(nèi)部電池單體過(guò)度放電的現(xiàn)象。(4)提高車(chē)用動(dòng)力電池組的壽命采用柔性連接的電池組可以使電池單體在使用過(guò)程中發(fā)揮各個(gè)電池單體的最佳特性，電池單元中電池單體的一致性保持良好，能充分使用電池單體的容量并提高電池組的壽命。

圖I為本實(shí)用新型車(chē)用動(dòng)力電池組柔性連接系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為電池單元內(nèi)的電池單體切換電路原理圖；圖3為柔性連接電池組模塊充電電路實(shí)施例圖；圖4為柔性連接電池組模塊放電電路實(shí)施例圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。本實(shí)用新型車(chē)用動(dòng)力電池組柔性連接系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，如圖I所示，控制模塊3向柔性連接電池組模塊I中的電池柔性連接單元發(fā)送汽車(chē)?yán)^電器的動(dòng)作控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)柔性連接電池組模塊I中的柔性連接單元中的汽車(chē)?yán)^電器動(dòng)作，通過(guò)汽車(chē)?yán)^電器的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)柔性連接電池組模塊I中的電池單元中的電池單體之間的串聯(lián)狀態(tài)和并聯(lián)狀態(tài)之間的切換。數(shù)據(jù)采集模塊2在線測(cè)量柔性連接電池組模塊I中的電池單元中的電池單體電壓、電池單體溫度、柔性連接電池組模塊I的總電流值及柔性連接電池組模塊I的總電壓值，并將這些數(shù)據(jù)傳送到控制模塊3中；控制模塊3將數(shù)據(jù)采集模塊2上傳的數(shù)據(jù)按照預(yù)定的數(shù)學(xué)模型和管理模式進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)時(shí)運(yùn)算、狀態(tài)判別和估計(jì)電池荷電量，并作出相應(yīng)的控制。 柔性連接電池組模塊I中的電池單元之間采用串聯(lián)連接，柔性連接電池組模塊I中的電池單元內(nèi)的電池單體切換電路原理圖，如圖2所示，柔性連接電池組模塊I放電時(shí)，各個(gè)電池柔性連接單元中的汽車(chē)?yán)^電器的常閉觸點(diǎn)Sa和常閉觸點(diǎn)Sb關(guān)閉，常開(kāi)觸點(diǎn)Sc斷開(kāi)，柔性連接電池組模塊I中的各個(gè)電池單元內(nèi)的電池單體并聯(lián)連接，柔性連接電池組模塊I中的各個(gè)電池單元之間處于串聯(lián)狀態(tài)，即柔性連接電池組模塊I中的電池單體處于先并聯(lián)后串聯(lián)狀態(tài)；柔性連接電池組模塊I充電時(shí)，各個(gè)柔性連接單元中的汽車(chē)?yán)^電器的常閉觸點(diǎn)Sa和常閉觸點(diǎn)Sb斷開(kāi)，常開(kāi)觸點(diǎn)Sc閉合，此時(shí)各個(gè)電池單元內(nèi)的電池單體串聯(lián)連接，并且各個(gè)電池單元之間處于串聯(lián)狀態(tài)，即充電時(shí)柔性連接電池組模塊I中的全部電池單體處于串聯(lián)狀態(tài)。本實(shí)用新型在具體實(shí)施過(guò)程中一個(gè)電池單元至少由兩顆或兩顆以上電池單體組成，一個(gè)柔性連接電池組至少由兩個(gè)或兩個(gè)以上電池單元串聯(lián)構(gòu)成。本實(shí)用新型柔性連接電池組模塊I充電電路實(shí)施例圖，如圖3所示，柔性連接電池組模塊I放電電路實(shí)施例圖，如圖4所示。圖3和圖4中整個(gè)柔性連接電池組由20個(gè)電池單元，從電池單元BATT I到電池單元BATT 20，一個(gè)電池單元由4顆電池單體，即從電池單體Bnl到電池單體Bn4組成一個(gè)電池單元，其中n= 1、2……20，即整個(gè)柔性連接電池組中有80顆電池單體；20個(gè)電池單元與20個(gè)柔性連接單元構(gòu)成圖I中的柔性連接電池組模塊I。柔性連接電池組模塊I中的每個(gè)柔性連接單元包括三個(gè)汽車(chē)?yán)^電器，每個(gè)汽車(chē)?yán)^電器中有三個(gè)觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)Sa、常閉觸點(diǎn)Sb和常開(kāi)觸點(diǎn)Sc。如圖3所示，柔性連接電池組模塊I在電池充電時(shí)，汽車(chē)?yán)^電器常閉觸點(diǎn)Sa和常閉觸點(diǎn)Sb全部斷開(kāi)，常開(kāi)觸點(diǎn)Sc閉合，則柔性連接電池組模塊I中的各個(gè)電池單元內(nèi)的電
池單體Bnl、電池單體Bn2、電池單體Bn3和電池單體Bn4處于串聯(lián)狀態(tài)，其中n = 1、2......
20，柔性連接電池組模塊I中從電池單元BATT_1到電池單元BATT_20，它們之間是處于串聯(lián)狀態(tài)，即柔性連接電池組模塊I充電時(shí)整個(gè)柔性連接電池組模塊I中的全部電池單體是處于串聯(lián)狀態(tài)的電路方式連接。如圖4所示，柔性連接電池組模塊I在電池放電時(shí),汽車(chē)?yán)^電器常閉觸點(diǎn)Sa和常閉觸點(diǎn)Sb全部閉合，常開(kāi)觸點(diǎn)Sc斷開(kāi)，則柔性連接電池組模塊I中的各個(gè)電池單元內(nèi)的電池單體Bnl、電池單體Bn2、電池單體Bn3和電池單體Bn4處于并聯(lián)狀態(tài)，柔性連接電池組模塊I中從電池單元BATT_1到電池單元BATT_20處于串聯(lián)狀態(tài)，即柔性連接電池組模塊I放電時(shí)整個(gè)柔性連接電池組模塊i中的電池單體是處于先并聯(lián)后串聯(lián)狀態(tài)的電路方式連接。[0027] 在此說(shuō)明書(shū)中，應(yīng)當(dāng)指出，以上實(shí)施例僅是本實(shí)用新型較有代表性的例子。任何熟悉此技術(shù)者，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種更動(dòng)與潤(rùn)飾。顯然，本實(shí)用新型不局限于上述具體實(shí)施例，說(shuō)明書(shū)和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說(shuō)明性的而非限制性的，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改、修飾或等同變化，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的思想和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍。本說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容，屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)·人員共知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求1.一種車(chē)用動(dòng)力電池組充放電控制電路，其特征在于，至少包括柔性連接電池組模塊(I)、數(shù)據(jù)采集模塊⑵和控制模塊⑶；所述柔性連接電池組模塊⑴的輸出端與數(shù)據(jù)采集模塊(2)的輸入端相連接；所述數(shù)據(jù)采集模塊(2)的輸出端與控制模塊(3)的輸入端連接；所述控制模塊(3)的輸出端與柔性連接電池組模塊(I)的輸入端相連接，控制柔性連接電池組模塊(I)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種車(chē)用動(dòng)力電池組充放電控制電路，其特征在于，所述柔性連接電池組模塊(I)至少包括電池單元和柔性連接單元，柔性連接單元與電池單體相連接，且電池單元的數(shù)量和柔性連接單元的數(shù)量相等，電池單元數(shù)量至少為兩個(gè)，柔性連接單元數(shù)量至少為兩個(gè)；所述電池單元由n只電池單體組成，所述柔性連接單元由n-1個(gè)汽車(chē)?yán)^電器組成，n至少為2。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種車(chē)用動(dòng)力電池組充放電控制電路，其特征在于，所述電池柔性連接單元，通過(guò)汽車(chē)?yán)^電器的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)柔性連接電池組模塊(I)的電池單元中的電池單體的串聯(lián)狀態(tài)和并聯(lián)狀態(tài)之間的切換當(dāng)所述柔性連接電池組模塊(I)充電時(shí)，各個(gè)柔性連接單元中的汽車(chē)?yán)^電器常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，各個(gè)電池單元內(nèi)的電池單體串聯(lián)，各個(gè)電池單元之間處于串聯(lián)狀態(tài)，即充電時(shí)柔性連接電池組模塊(I)的全部電池單體處于串聯(lián)狀態(tài)；當(dāng)所述柔性連接電池組模塊(I)放電時(shí)，各個(gè)電池柔性連接單元中的汽車(chē)?yán)^電器常閉觸點(diǎn)關(guān)閉，常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，柔性連接電池組模塊(I)中的各個(gè)電池單元內(nèi)的電池單體并聯(lián)，柔性連接電池組模塊(I)中的各個(gè)電池單元之間處于串聯(lián)狀態(tài)，即放電時(shí)柔性連接電池組模塊(I)中的電池單體處于先并聯(lián)后串聯(lián)狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I、2或3所述的一種車(chē)用動(dòng)力電池組充放電控制電路，其特征在于，所述控制模塊(3)發(fā)送的控制柔性連接電池組模塊(I)中的柔性連接單元的汽車(chē)?yán)^電器動(dòng)作信號(hào)，用于控制電池柔性連接單元中的汽車(chē)?yán)^電器的動(dòng)作。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種車(chē)用動(dòng)力電池組充放電控制電路，至少包括柔性連接電池組模塊1、數(shù)據(jù)采集模塊2和控制模塊3，柔性連接電池組模塊1至少包括電池單元和柔性連接單元；本實(shí)用新型通過(guò)采用柔性連接單元實(shí)現(xiàn)車(chē)用動(dòng)力電池組在充電和放電情況下的電池單體連接方式的切換車(chē)用動(dòng)力電池組充電時(shí)全部電池單體處于串聯(lián)連接方式充電，容易實(shí)現(xiàn)高電壓下的小電流快速充電，提高充電速度；車(chē)用動(dòng)力電池組放電過(guò)程中電池單體處于先并聯(lián)后串聯(lián)的連接方式，降低整個(gè)電池組系統(tǒng)故障率；該控制電路可以使電池單元中電池單體的一致性保持良好，發(fā)揮各個(gè)電池單體的最佳特性，能充分使用電池容量，延長(zhǎng)電池組的壽命，具有很好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)H02J7/00GK202564988SQ20122018535
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月27日
發(fā)明者陳琳, 潘海鴻, 林偉龍, 黃弋哲, 黃毅崇, 陳健平, 侯志廣 申請(qǐng)人:廣西大學(xué)