一種基于電池組自重構(gòu)的系統(tǒng)及其智能控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于電池組自重構(gòu)的系統(tǒng)及其智能控制方法，其系統(tǒng)特征在于系統(tǒng)包括電池陣、控制部分及輸出輸入部分；其自重構(gòu)控制方法特征在于在整個(gè)電池組充放電過程中，存在從“主路電池組集合”切入到“暫時(shí)切除電池組集合”的過程、從“主路電池組集合”切入到“故障電池組集合”的過程、從“暫時(shí)切除電池組集合”切入到“主路電池組集合”的過程、“均衡模式”過程；然后根據(jù)相應(yīng)的切換條件，動(dòng)態(tài)的將電池在“主路電池組集合”、“暫時(shí)切除電池組集合”、“故障電池組集合”之間進(jìn)行切換。本發(fā)明的有益效果如下：解決電池組充放電的不均衡問題、能夠靈活配置輸出或者輸入電壓的等級(jí)、能夠以靈活的電池組配置進(jìn)行充放電、能夠提高電池組的使用壽命。
【專利說明】
一種基于電池組自重構(gòu)的系統(tǒng)及其智能控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于電池管理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于電池組自重構(gòu)的系統(tǒng)及其智 能控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在電動(dòng)汽車、月球車等移動(dòng)設(shè)備中，需要電池作為其能量的主要供應(yīng)源，但是由于 單體電池的端電壓較低，需要對(duì)單體電池進(jìn)行串聯(lián)連接，這樣才能達(dá)到用電設(shè)備的電壓要 求。
[0003] 電池組在充放電過程中，存在著單體電池端電壓參差不齊的不均衡的現(xiàn)象，這種 現(xiàn)象的結(jié)果是大大降低了系統(tǒng)的能量利用率。目前，解決電池組不均衡的方式主要有兩種， 一種是采用并聯(lián)電阻、電容進(jìn)行電壓均衡的無源解決方案；此方案中，由于電阻發(fā)熱及器件 的分散性、連接方式固定，不能很好的解決不均衡、發(fā)熱故障的問題；一種是采用電池組中 電壓高的單體電池給電壓低的單體電池供電的有源解決方案；此方案中，由于連接方式固 定，不能很好的解決發(fā)熱等故障的問題。
[0004] 在目前的解決串聯(lián)電池組充放電的方式中，雖然克服連接方式固定的問題，但是 串聯(lián)電池組中，充放電過程中的不均衡問題仍然存在。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明的目的在于提出一種基于電池組自重構(gòu)的系統(tǒng)及其智能控制方法，它既可 以解決電池組不均衡的問題，同時(shí)又能靈活的配置充放電方式以及切除故障的電池組，提 商電池組的使用壽命。
[0006] 本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0007] -種基于電池組自重構(gòu)的系統(tǒng)，其特征在于包括電池陣、控制部分及輸出輸入部 分；
[0008] 所述電池陣包括電池組、均衡單元；所述的電池組包括單體電池單元集合、開關(guān) Sn(n = 1、2. . . N :電池陣的數(shù)目）；所述的單體電池為磷酸鐵鋰電池；所述的電池單元包括 單體電池及開關(guān)Kn(n = 1、2. . . N :電池陣的數(shù)目）；所述的單體電池與開關(guān)Kn串聯(lián)連接；所 述的開關(guān)S與電池單元并聯(lián)連接；所述的均衡單元包括DC模塊1、二極管Dn(n = 1、2. . . 2Ν ; N:電池陣的數(shù)目）以及開關(guān)Cn(n= 1、2. ..2N;N:電池陣的數(shù)目）；所述的DC模塊1輸出 端的正極與二極管D2n+1 (η = 0、1、2. . . N-1 ;N :電池陣的數(shù)目）的正極連接；所述的二極 管D2n+l(n = 0、l、2.…N-1 ;N:電池陣的數(shù)目）的負(fù)極與開關(guān)C2n+l(n = 0、l、2.…N-1 ;N: 電池陣的數(shù)目）的一端串聯(lián)連接；所述的開關(guān)C2n+l(n = 0、1、2. . . N-1 ;N :電池陣的數(shù)目） 另一端與所述的電池單元的正極連接；所述的DC模塊1輸出端的負(fù)極與二極管D2n (η = 1、2. ..N-1 ;Ν:電池陣的數(shù)目）的負(fù)極連接；所述的二極管D2n(n = 1、2. ..Ν;Ν:電池陣的 數(shù)目）的正極與開關(guān)C2n(n= 1、2...Ν;Ν:電池陣的數(shù)目）的一端串聯(lián)連接；所述的開關(guān) C2n(n = 1、2...Ν;Ν:電池陣的數(shù)目）另一端與所述的電池單元的負(fù)極連接；所述的開關(guān) Kn、開關(guān)Sn、開關(guān)Cn為MOSFET ;所述開關(guān)的控制端通過驅(qū)動(dòng)與控制器的10管腳相連；所述 開關(guān)Κη、開關(guān)Sn是互斥的；所述開關(guān)C2n、開關(guān)C2n+1是聯(lián)動(dòng)的。
[0009] 所述控制部分包括控制器、觸摸屏；所述溫度傳感器放在所述電池陣中每節(jié)單體 電池的表面；所述控制器通過溫度傳感器檢測(cè)所述電池陣中每節(jié)單體電池的表面溫度；所 述電壓傳感器與所述電池陣中的電池單元并聯(lián)連接；所述控制器通過電壓傳感器檢測(cè)所述 電池陣中每節(jié)單體電池的端電壓；所述電流傳感器與電池陣的輸出端的正極串聯(lián)連接；所 述控制器通過電流傳感器檢測(cè)所述電池陣的電流；所述觸摸屏與所述控制器相連；所述控 制器還通過電壓傳感器檢測(cè)輸出輸入部分的輸出端電壓。
[0010] 所述輸出輸入部分包括寬電壓范圍的DC-DC模塊2、換向開關(guān)；所述的輸出輸入部 分的輸入端的正極為Vin(+)、負(fù)極為Vin(-)，輸出端的正極為Vout(+)、負(fù)極為Vout(-);所 述的寬電壓范圍的DC-DC模塊2的輸入端的正極為Vi (+)、負(fù)極為Vi (-);所述的寬電壓范 圍的DC-DC模塊2的輸出端的正極為Vo (+)、負(fù)極為Vo (-);所述的輸出輸入部分的Vin (+) 通過所述的電流傳感器與所述的電池陣的正極連接；所述的輸出輸入部分的Vin(-)與所 述電池陣的負(fù)極連接；所述的換向開關(guān)包括JM_i、JM_i'（i = 1、2、3、4);所述的開關(guān)JM_4 的一端與Vin (+)連接，另一端與Vi (+)連接；所述的開關(guān)JM_2的一端與Vout (+)連接，另 一端與Vi (+)連接；所述的開關(guān)JM_3的一端與Vin (+)連接，另一端與Vo (+)連接；所述的 開關(guān)JM_1 -端與Vout (+)連接，另一端與Vo (+)連接；所述的開關(guān)JM_4'的一端與Vin (-) 連接，另一端與Vi (-)連接；所述的開關(guān)JM_3'的一端與Vout (-)連接，另一端與Vi (-)連 接；所述的開關(guān)JM_2'的一端與Vin (-)連接，另一端與Vo㈠連接；所述的開關(guān)JM_1' 一端 與 Vout(-)連接，另一端與 Vo(-)連接；所述的開關(guān) （i = 1、2、3、4)為 MOSFET ; 所述的開關(guān)為聯(lián)動(dòng)開關(guān)。
[0011] -種基于電池組自重構(gòu)的智能控制方法，其特征在于：
[0012] 整個(gè)電池組被分為"主路電池組集合"、"暫時(shí)切除電池組集合"、"故障電池組 集合"；其中，"主路電池組集合"--電池陣中正常工作的電池組；"暫時(shí)切除電池組集 合"電池陣暫時(shí)切除的電池組，適當(dāng)時(shí)再將其切入"主路電池組集合"中；"故障電池組 集合"--電池陣中永久切除的電池組，需要維修人員及時(shí)的更換。在電池組的充放電過 程中，存在四個(gè)子過程，以放電過程為例：
[0013] 1)從"主路電池組集合"切入到"暫時(shí)切除電池組集合"的過程：預(yù)先根 據(jù)單體電池的放電特性，設(shè)置一個(gè)電壓下降速率閥值按照一定的時(shí)間間隔 Τ檢測(cè)單體電池的端電壓，然后按照下述公式計(jì)算每個(gè)單體電池的電壓下降速率：
當(dāng)Vn_dmm > 時(shí)，將這節(jié)單體電池從"主路電池組集合"中 切除到"暫時(shí)切除電池組集合"中。
[0014] 2)從"主路電池組集合"切入到"故障電池組集合"的過程：當(dāng)"主路電池組集合" 中的總電壓小于DC模塊的最低電壓要求時(shí)，將"暫時(shí)切除電池組集合"中的所有電池切入 到 "主路電池組集合"中。
[0015] 3)從"暫時(shí)切除電池組集合"切入到"主路電池組集合"的過程：當(dāng)"主路電池組 集合"中的總電壓小于DC模塊的最低電壓要求時(shí)，將"暫時(shí)切除電池組集合"中的所有電池 切入到"主路電池組集合"中。
[0016] 4) "均衡模式"過程：一種方式采用由"主路電池組集合"中端電壓高的電池給端 電壓低的電池供電，在此過程中，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)"主路電池組集合"中每節(jié)電池的端電壓，然后按 照端電壓由低高的順序編號(hào)，使最高號(hào)給最低號(hào)供電、次高號(hào)給次低號(hào)供電等等依此類推； 另一種方式采用由外部（可以是"主路電池組集合"經(jīng)DC模塊的輸出電壓）給端電壓低的 電池供電，在此過程中，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)"主路電池組集合"中每節(jié)電池的端電壓，然后計(jì)算其平均 值，對(duì)低于平均值的電池進(jìn)行供電。
[0017] -種基于電池組自重構(gòu)的智能控制方法，根據(jù)上述的各種條件，動(dòng)態(tài)的將電池在 "主路電池組集合"、"暫時(shí)切除電池組集合"、"故障電池組集合"之間進(jìn)行切換，其自重構(gòu)方 法的步驟如下：
[0018] 步驟1 :首先判斷是否滿足從"主路電池組集合"切除到"暫時(shí)切除電池組集合"的 條件，如果滿足，將單體電池從"主路電池組集合"中切除到"暫時(shí)切除電池組集合"中。
[0019] 步驟2 :判斷是否滿足從"主路電池組集合"切除到"故障電池組集合"的條件，如 果滿足，將單體電池從"主路電池組集合"中切除到"故障電池組集合"中。
[0020] 步驟3 :判斷是否滿足從"暫時(shí)切除電池組集合"切入"主路電池組集合"條件，如 果滿足，將"暫時(shí)切除電池組集合"中的所有電池都切入到"主路電池組集合"中。
[0021] 步驟4:判斷是否滿足"均衡模式"條件，如果滿足條件，"主路電池組集合"中的電 池進(jìn)入"均衡模式"過程。
[0022] 步驟5 :在整個(gè)放電過程中，上述過程不斷的重復(fù)步驟1、2、3、4、5,直到放電結(jié)束。
[0023] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0024] 1)解決電池組充放電的不均衡問題；
[0025] 2)能夠靈活配置輸出或者輸入電壓的等級(jí)；
[0026] 3)能夠以靈活的電池組配置進(jìn)行充放電；
[0027] 4)能夠提高電池組的使用壽命；
【附圖說明】
[0028] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)框圖。
[0029] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例的放電過程流程圖。
[0030] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例中的"均衡模式"過程流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于以下所 述。
[0032] 實(shí)施例：
[0033] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)框圖；它包括"電池陣"、"控制部分"、"輸入/輸出部 分";它實(shí)現(xiàn)的功能為：
[0034] 1)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池組的電壓、溫度、電流；
[0035] 2)可以動(dòng)態(tài)切除/加入某幾節(jié)電池；
[0036] 3)通過"DC模塊1"可以動(dòng)態(tài)的給某節(jié)電池充電；
[0037] 4)保證整個(gè)系統(tǒng)既能充電又能放電；
[0038] 下面,針對(duì)上述功能，陳述如下：
[0039] 電池陣中每個(gè)端點(diǎn)處連接電壓、溫度傳感器，在電池陣的輸出端連接電流傳感器 (霍爾傳感器），"控制部分"的控制器通過采集這些傳感器的數(shù)值，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池 組的電壓、溫度、電流。在圖1 "控制部分"中，實(shí)線代表電壓傳感器的連接線；虛線箭 頭"--z代表溫度傳感器的連接線；虛線橢圓代表電流傳感器的連線（霍爾傳感 器）。
[0040] 電池組正常工作時(shí)，K1KN是閉合的，相應(yīng)的開關(guān)S1SN、C1C2N是斷開的； 當(dāng)發(fā)生故障或者動(dòng)態(tài)的將電池切除時(shí)，例如，想切除電池2,只需要通過控制器給開關(guān)K2、 S2發(fā)送控制信號(hào)，斷開開關(guān)K2、閉合開關(guān)S2即可，其他的與之類同；當(dāng)想將某節(jié)電池切入電 池組時(shí)，例如，將電池3切入電池組，只需通過控制器給開關(guān)K3、S3發(fā)送控制信號(hào)，閉合開關(guān) K3、斷開開關(guān)S3即可，其他的與之類同；通過上述方式，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)切除/加入某幾節(jié)電 池。
[0041] 如果"DC模塊1"給相應(yīng)的電池η進(jìn)行供電，則將開關(guān)C2n-l、C2n同時(shí)閉合；如果 停止供電，則將開關(guān)C2n-l、C2n同時(shí)斷開；從而實(shí)現(xiàn)通過"DC模塊1"可以動(dòng)態(tài)的給某節(jié)電 池進(jìn)行充電。為了防止線路間短路同時(shí)又保證供電通路的正常工作，在開關(guān)Cx(x代表了開 關(guān)的編號(hào)，從1到2N)的通路上加入了正向連接的二極管。
[0042] 為了保證整個(gè)系統(tǒng)既能充電又能放電，其"寬輸入電壓DC模塊2"的整體連接圖如 "輸入/輸出部分"所示；當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入充電模式時(shí)，開關(guān)JM_2、JM_2'、JM_3、JM_3'閉合，開關(guān) JM_1、JM_1'、JM_4、JM_4'斷開；當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入放電模式時(shí)，開關(guān)JM_1、JM_1'、JM_4、JM_4'閉 合，開關(guān) JM_2、JM_2'、JM_3、JM_3' 斷開。
[0043] 圖1中的"1號(hào)開關(guān)"代表電池陣內(nèi)部Sn、Kn(n = 1、2...N:電池陣的數(shù)目）開關(guān) 的具體硬件實(shí)現(xiàn)，開關(guān)Kn是N型開關(guān)管、Sn是P型開關(guān)管，其工作原理為：當(dāng)給"驅(qū)動(dòng)板控 制管腳"寫1時(shí)，則打開開關(guān)Kn，斷開開關(guān)Sn ;寫0時(shí)，則打開開關(guān)Sn，斷開開關(guān)Kn ;"2號(hào) 開關(guān)"代表電池陣內(nèi)部C2n、C2n-l開關(guān)的具體硬件實(shí)現(xiàn)，C2n-l、C2n、是Ν型開關(guān)管，其工作 原理為：當(dāng)給"驅(qū)動(dòng)板控制管腳"寫1時(shí)，則閉合開關(guān)C2n、C2n+l ;寫0時(shí)，則打開開關(guān)C2n、 C2n+1 ;"3號(hào)開關(guān)"代表JM_i、JM_i'（i = 1、2、3、4)開關(guān)的具體硬件實(shí)現(xiàn)，它與"2號(hào)開關(guān)" 類同。
[0044] 基于上述硬件設(shè)計(jì)，在控制器上實(shí)現(xiàn)一種自重構(gòu)的控制方法；為了便于敘述放電 過程，將整個(gè)放電流程拆分成圖2、圖3兩部分；其中，圖2為本發(fā)明實(shí)施例的放電過程流程 圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例中的"均衡模式"過程流程圖。下面對(duì)圖2、圖3分述如下：
[0045] 1)整個(gè)系統(tǒng)的放電過程流程圖如圖2所示，其中，各個(gè)標(biāo)記表示的含義如下：
[0046] ①"Vdown"代表"主路電池組集合"中電池端電壓的電壓下降率，其值按照公式 (1)進(jìn)行計(jì)算。
[0047] ②"V閥值"代表根據(jù)單體電池的放電特性設(shè)定的端電壓下降率閥值。
[0048] ③"BT"代表"主路電池組集合"中電池的溫度。
[0049] ④"B閥值"代表"主路電池組集合"中設(shè)定的溫度上限值。
[0050] ⑤"Vleft"代表"主路電池組集合"中的電池總電壓。
[0051] ⑥"Vdc_min"代表圖1中"輸入/輸出部分" DC模塊的輸入電壓范圍下限值。
[0052] ⑦"N暫時(shí)切除電池組集合"代表"暫時(shí)切除電池組集合"中電池的數(shù)目。
[0053] 工作過程為：首先閉合開關(guān) JM_1、JM_1'、JM_4、JM_4'，斷開 JM_2、JM_2'、JM_3、 JM_3'開關(guān)，進(jìn)入放電模式中；在放電模式開始時(shí)，將電池組中所有的電池放入"主路電池組 集合"中，然后進(jìn)行如下步驟：
[0054] a)每隔一定的時(shí)間間隔動(dòng)態(tài)的掃描"主路電池組集合"中每節(jié)電池的電壓下降速 率是否大于預(yù)先設(shè)定的下降速率閥值，如果為真，將此節(jié)電池由"主路電池組集合"切除到 "暫時(shí)切除電池組集合"中；等"主路電池組集合"中所有電池掃描完畢后，進(jìn)入步驟b)。
[0055] b)每隔一定的時(shí)間間隔動(dòng)態(tài)的掃描"主路電池組集合"中每節(jié)電池的溫度是否大 于預(yù)先設(shè)定的溫度上限值，如果為真，將此節(jié)電池由"主路電池組集合"切除到"故障電池組 集合"中；等"主路電池組集合"中所有電池掃描完畢后，進(jìn)入步驟c)。
[0056] c)判斷"主路電池組集合"中的電池的總電壓是否小于DC模塊輸入電壓的下限 值，如果為真，將"暫時(shí)切除電池組集合"中的多有電池切入到"主路電池組"集合中；然后 進(jìn)入步驟d)中。
[0057] d)判斷"主路電池組集合"中的電池的總電壓是否小于DC模塊輸入電壓的下限 值，同時(shí)"暫時(shí)切除電池組集合"中的電池?cái)?shù)目是否為零，如果為真，則進(jìn)入"均衡模式"過 程；否則重復(fù)步驟a)、b)、c)、d)。
[0058] 2) "均衡模式"過程流程圖如圖3所示，其中，各個(gè)標(biāo)記表示的含義如下：
[0059] ①"Vmean"代表"主路電池組集合"中電池的平均電壓。
[0060] ②"N1"代表"主路電池組集合"中電池的數(shù)量。
[0061] ③"i" =代表變量，用來存儲(chǔ)循環(huán)的次數(shù)。
[0062] ④" VB_i "代表放電電池組的第i節(jié)電池端電壓。
[0063] ⑤"V過放"代表放電過程中對(duì)每節(jié)電池設(shè)置的過放電壓。
[0064] 工作過程為：放電開始時(shí)，首先將變量i置為1 ;然后按照如下步驟進(jìn)行：
[0065] a)判斷第i節(jié)電池的端電壓VB_i是否小于設(shè)定的電池過放保護(hù)電壓V過放，如果 小于，直接將此電池從"主路電池組集合"中切除；然后進(jìn)入步驟b)。
[0066] b)判斷"主路電池組集合"中的總電壓Vleft是否小于DC模塊輸入電壓的下限值 Vdc_min，如果小于，直接結(jié)束放電過程；否則進(jìn)入步驟c)。
[0067] c)按照公另
計(jì)算"主路電池組集合"中的平均電壓Vmean ;然后 判斷"主路電池組集合"中的電池端電壓VB_i是否小于Vmean，如果為真，則閉合開關(guān)C2i、 C2i+1，并使變量i增加1 ;如果為假，則斷開開關(guān)C2i、C2i+l，并使變量i增加1。
[0068] d)判斷i是否等于N1，如果為真則將變量i置為1 ;然后進(jìn)入步驟e)。
[0069] e)重復(fù)執(zhí)行步驟 a)、b)、c)、d)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于電池組自重構(gòu)的系統(tǒng)，其特征在于：包括電池陣、控制部分及輸出輸入部 分； 所述電池陣包括電池組、均衡單元；所述的電池組包括單體電池單元集合、開關(guān)Sn (η =1、2· · ·Ν :電池陣的數(shù)目）； 所述的電池單元包括單體電池及開關(guān)Kn(n = 1、2. . . N :電池陣的數(shù)目）； 所述的單體電池與開關(guān)Kn串聯(lián)連接； 所述的開關(guān)S與電池單元并聯(lián)連接； 所述的均衡單元包括DC模塊1、二極管Dn(n = 1、2. . . 2Ν ;Ν :電池陣的數(shù)目）以及開關(guān) 〇1(11=1、2...2~#:電池陣的數(shù)目）； 所述的DC模塊1輸出端的正極與二極管D2n+1 (n = 0、1、2. . . N-I ;Ν :電池陣的數(shù)目） 的正極連接； 所述的二極管D2n+l(n = 0、1、2…N-I ;Ν:電池陣的數(shù)目）的負(fù)極與開關(guān)C2n+l(n = 0、1、2. ..N-I ;N:電池陣的數(shù)目）的一端串聯(lián)連接； 所述的開關(guān)C2n+l(n = 0、1、2. . .N-I ;N :電池陣的數(shù)目）另一端與所述的電池單元的 正極連接； 所述的DC模塊1輸出端的負(fù)極與二極管D2n (n = 1、2. . . N-I ;N :電池陣的數(shù)目）的負(fù) 極連接； 所述的二極管D2n(n = 1、2. ..N;N:電池陣的數(shù)目）的正極與開關(guān)C2n(n = 1、2. ..N; N :電池陣的數(shù)目）的一端串聯(lián)連接；所述的開關(guān)C2n(n = 1、2. . . N ;N :電池陣的數(shù)目）另一 端與所述的電池單元的負(fù)極連接；所述的開關(guān)Kn、開關(guān)Sn、開關(guān)Cn為MOSFET ; 所述開關(guān)Kn、開關(guān)Sn是互斥的；所述開關(guān)C2n、開關(guān)C2n+1是聯(lián)動(dòng)的。2. 如權(quán)利要求1 一種基于電池組自重構(gòu)的系統(tǒng)所述的控制部分包括控制器、觸摸屏； 所述溫度傳感器放在所述電池陣中每節(jié)單體電池的表面； 所述控制器通過溫度傳感器檢測(cè)所述電池陣中每節(jié)單體電池的表面溫度； 所述電壓傳感器與所述電池陣中的電池單元并聯(lián)連接； 所述控制器通過電壓傳感器檢測(cè)所述電池陣中每節(jié)單體電池的端電壓； 所述電流傳感器與電池陣的輸出端的正極串聯(lián)連接； 所述控制器通過電流傳感器檢測(cè)所述電池陣的電流； 所述觸摸屏與所述控制器相連； 所述控制器還通過電壓傳感器檢測(cè)輸出輸入部分的輸出端電壓。3. 如權(quán)利要求1 一種基于電池組自重構(gòu)的系統(tǒng)所述的輸出輸入部分包括寬電壓范圍 的DC-DC模塊2、換向開關(guān)； 所述的輸出輸入部分的輸入端的正極為Vin (+)、負(fù)極為Vin (-)，輸出端的正極為 Vout (+)、負(fù)極為 Vout (-); 所述的寬電壓范圍的DC-DC模塊2的輸入端的正極為Vi (+)、負(fù)極為Vi (-); 所述的寬電壓范圍的DC-DC模塊2的輸出端的正極為Vo (+)、負(fù)極為Vo (-); 所述的輸出輸入部分的Vin (+)通過所述的電流傳感器與所述的電池陣的正極連接； 所述的輸出輸入部分的Vin (-)與所述電池陣的負(fù)極連接； 所述的換向開關(guān)包括（i = 1、2、3、4); 所述的開關(guān)JM_4的一端與Vin (+)連接，另一端與Vi (+)連接； 所述的開關(guān)JM_2的一端與Vout (+)連接，另一端與Vi (+)連接； 所述的開關(guān)JM_3的一端與Vin (+)連接，另一端與Vo (+)連接； 所述的開關(guān)JM_1 -端與Vout (+)連接，另一端與Vo (+)連接； 所述的開關(guān)JM_4'的一端與Vin (-)連接，另一端與Vi (-)連接； 所述的開關(guān)JM_3'的一端與Vout (-)連接，另一端與Vi (-)連接； 所述的開關(guān)JM_2'的一端與Vin(-)連接，另一端與Vo(-)連接； 所述的開關(guān)JM_1' 一端與Vout (-)連接，另一端與Vo (-)連接； 所述的開關(guān)（i = 1、2、3、4)為M0SFET;所述的開關(guān)為聯(lián)動(dòng)開 關(guān)。4. 一種基于電池組自重構(gòu)的智能控制方法，其特征在于： 電池組被分為"主路電池組集合"、"暫時(shí)切除電池組集合"、"故障電池組集合";其中， "主路電池組集合"--電池陣中正常工作的電池組；"暫時(shí)切除電池組集合"--電池陣 暫時(shí)切除的電池組，適當(dāng)時(shí)再將其切入"主路電池組集合"中；"故障電池組集合"電池 陣中永久切除的電池組，需要維修人員及時(shí)的更換。在電池組的充放電過程中，存在四個(gè)子 過程：從"主路電池組集合"切入到"暫時(shí)切除電池組集合"的過程、從"主路電池組集合"切 入到"故障電池組集合"的過程、從"暫時(shí)切除電池組集合"切入到"主路電池組集合"的過 程、"均衡模式"過程； 其步驟如下： 步驟1 :首先判斷是否滿足從"主路電池組集合"切除到"暫時(shí)切除電池組集合"的條 件，如果滿足，將單體電池從"主路電池組集合"中切除到"暫時(shí)切除電池組集合"中； 步驟2 :判斷是否滿足從"主路電池組集合"切除到"故障電池組集合"的條件，如果滿 足，將單體電池從"主路電池組集合"中切除到"故障電池組集合"中； 步驟3 :判斷是否滿足從"暫時(shí)切除電池組集合"切入"主路電池組集合"條件，如果滿 足，將"暫時(shí)切除電池組集合"中的所有電池都切入到"主路電池組集合"中； 步驟4 :判斷是否滿足"均衡模式"條件，如果滿足條件，"主路電池組集合"中的電池進(jìn) 入"均衡模式"過程； 步驟5 :在整個(gè)放電過程中，上述過程不斷的重復(fù)步驟1、2、3、4、5,直到放電結(jié)束。5. 如權(quán)利4 一種基于電池組自重構(gòu)的智能控制方法所述的從"主路電池組集合"切入 到 "暫時(shí)切除電池組集合"的過程的條件，以放電為例：預(yù)先根據(jù)單體電池的放電特性，設(shè)置 一個(gè)電壓下降速率閥值^_;按照一定的時(shí)間間隔T檢測(cè)單體電池的端電壓，然后按照下述 公式計(jì)算每個(gè)單體電池的電壓下降速_當(dāng)> V _時(shí)，將這節(jié) 單體電池從"主路電池組集合"中切除到"暫時(shí)切除電池組集合"中。6. 如權(quán)利4 一種基于電池組自重構(gòu)的智能控制方法所述的從"主路電池組集合"切入 到"故障電池組集合"的過程的條件，以放電為例：當(dāng)"主路電池組集合"中的總電壓小于DC 模塊的最低電壓要求時(shí)，將"暫時(shí)切除電池組集合"中的所有電池切入到"主路電池組集合" 中。7. 如權(quán)利4 一種基于電池組自重構(gòu)的智能控制方法所述的從"暫時(shí)切除電池組集合" 切入到"主路電池組集合"的過程的條件，以放電為例：當(dāng)"主路電池組集合"中的總電壓小 于DC模塊的最低電壓要求時(shí)，將"暫時(shí)切除電池組集合"中的所有電池切入到"主路電池組 集合"中。8.如權(quán)利4 一種基于電池組自重構(gòu)的智能控制方法所述的"均衡模式"過程，以放電 為例：一種方式采用由"主路電池組集合"中端電壓高的電池給端電壓低的電池供電，在此 過程中，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)"主路電池組集合"中每節(jié)電池的端電壓，然后按照端電壓由低高的順序 編號(hào)，使最高號(hào)給最低號(hào)供電、次高號(hào)給次低號(hào)供電等等依此類推；另一種方式采用由外部 (可以是"主路電池組集合"經(jīng)DC模塊的輸出電壓）給端電壓低的電池供電，在此過程中， 動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)"主路電池組集合"中每節(jié)電池的端電壓，然后計(jì)算其平均值，對(duì)低于平均值的電 池進(jìn)行供電。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK105896627SQ201410654747
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2014年11月5日
【發(fā)明人】董云衛(wèi), 孫朋朋, 葛永琪, 張健
【申請(qǐng)人】西北工業(yè)大學(xué)