專利名稱：一種車用動力電池組充放電控制電路的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及電動汽車領域和電池管理系統(tǒng)領域，特別涉及一種車用動力電池組充放電控制電路。
背景技術(shù)：
當前，能源短缺和環(huán)境污染是制約人類可持續(xù)發(fā)展的重要原因，對于現(xiàn)今世界汽車工業(yè)發(fā)展更是兩大挑戰(zhàn)，在電動汽車研究開發(fā)過程中，動力電池及其管理系統(tǒng)作為動力源與輔助動力源部件是其中最為重要的一環(huán)，為確保電池性能良好，延長動力電池使用壽命，必須設置專門的管理系統(tǒng)對其工作狀態(tài)進行檢測與合理有效的管理和控制，以配合正常控制系統(tǒng)實現(xiàn)整車的安全性，且優(yōu)化運行。 在現(xiàn)有技術(shù)中，汽車動力電池組在充電和放電時，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，整個電池組系統(tǒng)的可靠性不高，電池組使用壽命不長，而且電池單體的故障會直接影響到整個電源系統(tǒng)的正常工作，可能會導致電源系統(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，則達不到外部電機等設備所需電壓值，當采用該連接方式快速充電的時候，電池組內(nèi)部線纜需承受相當大的電流，同時也不利于充電設備的開發(fā)；若電池組采用電池單體串并混合連接方式充電，則難以實現(xiàn)電池組高電壓小電流的快速充電。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提供一種車用動力電池組充放電控制電路，通過采用柔性連接的方式，實現(xiàn)車用動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)問題，本實用新型所采用的技術(shù)方案如下本實用新型提供一種車用動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，柔性連接單元數(shù)量至少為兩個；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個汽車繼電器組成，n至少為2。所述電池柔性連接單元，通過汽車繼電器的動作，實現(xiàn)對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)之間的切換當所述柔性連接電池組模塊I充電時，各個柔性連接單元中的汽車繼電器常閉觸點斷開，常開觸點閉合，各個電池單元內(nèi)的電池單體串聯(lián)，各個電池單元之間處于串聯(lián)狀態(tài)，即充電時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)；當所述柔性連接電池組模塊I放電時，各個電池柔性連接單元中的汽車繼電器常閉觸點關閉，常開觸點斷開，柔性連接電池組模塊I中的各個電池單元內(nèi)的電池單體并 聯(lián)，柔性連接電池組模塊I中的各個電池單元之間處于串聯(lián)狀態(tài)，即放電時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繼電器動作信號，用于控制電池柔性連接單元中的汽車繼電器的動作。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傳輸來的數(shù)據(jù)進行分析、判斷、處理以及估計電池的荷電狀態(tài)(State of Charge, SoC)，并將上述數(shù)據(jù)儲存，控制模塊3通過數(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啟或關閉，在電池單體或電池單元出現(xiàn)故障時進行故障報警。所述控制模塊3還設有通訊接口，用于與監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸。本實用新型的有益效果在于(I)車用動力電池組采用柔性連接電池組模塊，可實現(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的直徑小，對充電器要求低；在放電時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輛行駛過程，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，若電池單元中某個電池單體損壞而出現(xiàn)電池單體開路，該柔性連接方式不會造成整車的供電系統(tǒng)的癱瘓，對電池組的影響較??；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，降低整個電池組系統(tǒng)的故障率。(3)柔性連接電路可實現(xiàn)電池組的均衡放電在電池組放電過程中，若電池單元內(nèi)的某一個電池單體電壓偏小，電池單元內(nèi)部其他電池單體會自動的放電，從而實現(xiàn)對低電壓電池單體充電，即該柔性連接方式在放電時電池單元內(nèi)部電池單體自動放電均衡，不會造成電池單元內(nèi)部電池單體過度放電的現(xiàn)象。(4)提高車用動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程中發(fā)揮各個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為本實用新型車用動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施例圖；圖4為柔性連接電池組模塊放電電路實施例圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。本實用新型車用動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)送汽車繼電器的動作控制信號，驅(qū)動柔性連接電池組模塊I中的柔性連接單元中的汽車繼電器動作，通過汽車繼電器的動作，實現(xiàn)對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)按照預定的數(shù)學模型和管理模式進行相應的實時運算、狀態(tài)判別和估計電池荷電量，并作出相應的控制。 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，各個電池柔性連接單元中的汽車繼電器的常閉觸點Sa和常閉觸點Sb關閉，常開觸點Sc斷開，柔性連接電池組模塊I中的各個電池單元內(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，各個柔性連接單元中的汽車繼電器的常閉觸點Sa和常閉觸點Sb斷開，常開觸點Sc閉合，此時各個電池單元內(nèi)的電池單體串聯(lián)連接，并且各個電池單元之間處于串聯(lián)狀態(tài)，即充電時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)。本實用新型在具體實施過程中一個電池單元至少由兩顆或兩顆以上電池單體組成，一個柔性連接電池組至少由兩個或兩個以上電池單元串聯(lián)構(gòu)成。本實用新型柔性連接電池組模塊I充電電路實施例圖，如圖3所示，柔性連接電池組模塊I放電電路實施例圖，如圖4所示。圖3和圖4中整個柔性連接電池組由20個電池單元，從電池單元BATT I到電池單元BATT 20，一個電池單元由4顆電池單體，即從電池單體Bnl到電池單體Bn4組成一個電池單元，其中n= 1、2……20，即整個柔性連接電池組中有80顆電池單體；20個電池單元與20個柔性連接單元構(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中的每個柔性連接單元包括三個汽車繼電器，每個汽車繼電器中有三個觸點常閉觸點Sa、常閉觸點Sb和常開觸點Sc。如圖3所示，柔性連接電池組模塊I在電池充電時，汽車繼電器常閉觸點Sa和常閉觸點Sb全部斷開，常開觸點Sc閉合，則柔性連接電池組模塊I中的各個電池單元內(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充電時整個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,汽車繼電器常閉觸點Sa和常閉觸點Sb全部閉合，常開觸點Sc斷開，則柔性連接電池組模塊I中的各個電池單元內(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放電時整個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] 在此說明書中，應當指出，以上實施例僅是本實用新型較有代表性的例子。任何熟悉此技術(shù)者，在不脫離本實用新型的精神和范圍內(nèi)，當可作各種更動與潤飾。顯然，本實用新型不局限于上述具體實施例，說明書和附圖應被認為是說明性的而非限制性的，凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)方案進行修改、修飾或等同變化，而不脫離本實用新型技術(shù)方案的思想和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍。本說明書中未作詳細描述的內(nèi)容，屬于本領域?qū)I(yè)技術(shù)·人員共知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求1.一種車用動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所述的一種車用動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，柔性連接單元數(shù)量至少為兩個；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個汽車繼電器組成，n至少為2。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種車用動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，通過汽車繼電器的動作，實現(xiàn)對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)之間的切換當所述柔性連接電池組模塊(I)充電時，各個柔性連接單元中的汽車繼電器常閉觸點斷開，常開觸點閉合，各個電池單元內(nèi)的電池單體串聯(lián)，各個電池單元之間處于串聯(lián)狀態(tài)，即充電時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)；當所述柔性連接電池組模塊(I)放電時，各個電池柔性連接單元中的汽車繼電器常閉觸點關閉，常開觸點斷開，柔性連接電池組模塊(I)中的各個電池單元內(nèi)的電池單體并聯(lián)，柔性連接電池組模塊(I)中的各個電池單元之間處于串聯(lián)狀態(tài)，即放電時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所述的一種車用動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繼電器動作信號，用于控制電池柔性連接單元中的汽車繼電器的動作。
專利摘要本實用新型公開了一種車用動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；本實用新型通過采用柔性連接單元實現(xiàn)車用動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用動力電池組充電時全部電池單體處于串聯(lián)連接方式充電，容易實現(xiàn)高電壓下的小電流快速充電，提高充電速度；車用動力電池組放電過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)揮各個電池單體的最佳特性，能充分使用電池容量，延長電池組的壽命，具有很好的實際應用價值。
文檔編號H02J7/00GK202564988SQ20122018535
公開日2012年11月28日 申請日期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 申請人:廣西大學