CN109130946B - 一种新能源汽车用动力电池运行状态平衡系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新能源汽车用动力电池运行状态平衡系统，包括综合控制电路、电池电量检测电路、电压检测电路、电流检测电路、负载检测电路、调压整流电路、逆变电路、短路保护电路、漏电保护电路、温度检测电路、过载保护电路、过充保护电路、辅助充放电控制电路及电子开关电路；其控制方法包括设备装配，状态检测及动态平衡等三个步骤。本发明一方面系统构成结构简单，运行自动化程度高，数据处理能力强且电路保护功能好，另一方面可在满足对电动汽车正常驱动作业的同时，有效的对构成蓄电池组的各单体电池的运行状态进行控制，有效降低单体电池运行是的负载，延长单体电池的使用寿命。

Description

一种新能源汽车用动力电池运行状态平衡系统及方法

技术领域

本发明涉一种新能源汽车用动力电池运行状态平衡系统及方法，属电动汽车技术领域。

背景技术

电动汽车运行时的动力电池组均是通过多个单体电池相互混联实现的，但单体电池因材质、生产工艺、运行损耗等因素极易造成各单体电池在电能存储量、充放电效率、充放电电流、充放电电压、耐高温能力等性能上存在极大的差异，因此导致电动汽车的动力电池组在运行中极易因各单体电池性能差异而导致整体动力电池组运行效率和稳定性下降，同时也极易出现动力电池组运行过程中个别性能较差的单体电池被动的与性能良好电池同步运行，从而导致个别性能较差的单体的运行负载高，严重影响该类单体电池的寿命，严重时还会发生性能较差的单体电池发生故障，从而导致动力电池组整体故障，甚至造成电动汽车发生自燃现象，严重影响了电动汽车设备运行的安全性及可靠性。因此针对这一现状，迫切需要开发一种动力电池运行状态调控系统，以满足电动汽车使用的需要。

发明内容

为了解决现有分类技术上的一些不足，本发明提供一种新能源汽车用动力电池运行状态平衡系统及方法。

为了实现上面提到的效果，提出了一种新能源汽车用动力电池运行状态平衡系统及方法，其包括以下步骤：

一种新能源汽车用动力电池运行状态平衡系统，包括综合控制电路、电池电量检测电路、电压检测电路、电流检测电路、负载检测电路、调压整流电路、逆变电路、短路保护电路、漏电保护电路、温度检测电路、过载保护电路、过充保护电路及辅助充放电控制电路，电池电量检测电路、电压检测电路、电流检测电路、负载检测电路均若干，且一个温度检测电路、一个电池电量检测电路、一个电压检测电路、一个电流检测电路及一个负载检测电路构成一个检测工作组，短路保护电路、漏电保护电路、过载保护电路、过充保护电路均若干个，且一个短路保护电路、一个漏电保护电路、一个温度检测电路、一个过载保护电路和一个过充保护电路构成一个保护工作组，调压整流电路、逆变电路均若个，且至少两个调压整流电路、至少两个逆变电路和一个辅助充放电控制电路构成一个调节工作组，且同一调节工作组中的辅助充放电控制电路输入端和输出端均分别与至少一个调压整流电路和至少一个逆变电路相互电气连接，且位于辅助充放电控制电路同一侧的调压整流电路、逆变电路间相互混联后再与辅助充放电控制电路串联，检测工作组、保护工作组和调节工作组数量均与电动汽车动力电池组数一致，且每一组电动汽车动力电池组均与一个检测工作组和一个保护工作组相互并联，至少两个任意的电动汽车动力电池组之间通过一个调节工作组相互串联，且各电动汽车动力电池组间通过若干调节工作组相互混联，综合控制电路分别与各检测工作组、保护工作组和调节工作组及电动汽车行车电脑电路间电气连接。

进一步的，所述的综合控制电路包括数据处理模块、驱动模块、串口通讯模块、数据通讯总线模块及地址编码模块，所述的数据处理模块分别与驱动模块、数据通讯总线模块及地址编码模块电气连接，其中所述驱动模块和地址编码模块均与各检测工作组、保护工作组和调节工作组电气连接，所述的数据通讯总线模块与串口通讯模块和地址编码模块电气连接，所述的串口通讯模块另与电动汽车行车电脑电路电气连接。

进一步的，所述的检测工作组、保护工作组和调节工作组与电动车动力电池组间均通过电子开关电路相互电气连接，调节工作组中的辅助充放电控制电路通过电子开关电路与调压整流电路、逆变电路电气连接，所述的电子开关电路与综合控制电路电气连接。

进一步的，所述的电子开关电路为基于可控硅和继电器任意一种或两种共用为基础的控制电路，且所述的电子开关电路另设编码控制电路，并通过编码控制电路与综合控制电路和电子开关电路中的各可控硅和/或继电器间电气连接。

一种新能源汽车用动力电池运行状态平衡系统的控制方法，包括以下步骤：

第一步，设备装配，根据使用需要，将所述的一种新能源汽车用动力电池运行状态平衡系统安装到电动汽车的主控台内，并使综合控制电路与电动汽车行车电脑电路电气连接，使各检测工作组、保护工作组和调节工作组与电动汽车动力电池组电气连接，最后通过综合控制电路分别为检测工作组、保护工作组和调节工作组分配独立的数据通讯寻址地址，即可完成设备安装定位；

第二步，状态检测，在电动汽车充电、运行及静置状态中，首先由保护工作组对电动汽车动力电池组运行进行保护，并在电动汽车动力电池组发生故障时由综合控制电路报警，然后由检测工作组分别对电动汽车动力电池组中每组电池的充放电效率、充电电能存储量、电动汽车动力电池组中每组电池在充放电时温度变化、充放电电流、充放电电压值、电动汽车动力电池组中每组电池内剩余电量进行检测，然后将检测结果输送到综合控制电路；

第三步，动态平衡，根据第二步检测的电动汽车动力电池组的各电池的运行参数及故障参数，首先直接断开发生故障的电池与电动汽车充放电控制电路的电气连接，对其进行电气绝缘，然后一方面根据剩余各电池的充电电能存储量和电池内剩余电量，通过调节工作组由剩余电量高的电池对剩余电量低的电池进行充电，并使电动汽车动力电池组的各电池内剩余电量保持平衡，另一方面根据各电池的充放电效率、充放电电流、充放电电压由综合控制电路综合计算出动汽动力电池组的各电池的平均输出功率、电压和电流，然后通过调节工作组对各电池的输出电压和电流调整到平均值后在输出到电动汽车的动力电路中，最后在电动汽车运行过程中，全程对电动汽车动力电池组中每组电池在充放电时温度变化进行检测，并对运行时温度过高的单体电池进行输入、输出电压、电流下调，并直至将该电池彻底断开与电动汽车充放电控制电路的电气连接，同时通过保护工作组向综合控制电路进行报警，从而实现对电动汽车动力电池组进行平衡运行的目的。

本发明一方面系统构成结构简单，运行自动化程度高，数据处理能力强且电路保护功能好，另一方面在运行过程中，可在满足对电动汽车正常驱动作业的同时，有效的对构成蓄电池组的各单体电池的运行状态进行控制，并根据运行需确保各单体电池运行状态平衡稳定，达到在提高蓄电池组动力输出稳定的同时，有效降低单体电池运行是的负载，延长单体电池的使用寿命，除此之外，还可实现在不影响电动汽车正常运行状态下对个别故障的单体电池进行隔离，提高电动汽车运行稳定性和安全性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1所述的一种新能源汽车用动力电池运行状态平衡系统，包括综合控制电路1、电池电量检测电路2、电压检测电路3、电流检测电路4、负载检测电路5、调压整流电路6、逆变电路7、短路保护电路8、漏电保护电路9、温度检测电路10、过载保护电路11、过充保护电路12及辅助充放电控制电路13，电池电量检测电路2、电压检测电路3、电流检测电路4、负载检测电路5均若干，且一个温度检测电路10、一个电池电量检测电路2、一个电压检测电路3、一个电流检测电路4及一个负载检测电路5构成一个检测工作组，短路保护电路8、漏电保护电路9、过载保护电路11、过充保护电路12均若干个，且一个短路保护电路8、一个漏电保护电路9、一个温度检测电路10、一个过载保护电路11和一个过充保护电路12构成一个保护工作组，调压整流电路6、逆变电路7均若个，且至少两个调压整流电路6、至少两个逆变电路7和一个辅助充放电控制电路13构成一个调节工作组，且同一调节工作组中的辅助充放电控制电路13输入端和输出端均分别与至少一个调压整流电路6和至少一个逆变电路7相互电气连接，且位于辅助充放电控制电路9同一侧的调压整流电路6、逆变电路7间相互混联后再与辅助充放电控制电路9串联，检测工作组、保护工作组和调节工作组数量均与电动汽车动力电池组数一致，且每一组电动汽车动力电池组均与一个检测工作组和一个保护工作组相互并联，至少两个任意的电动汽车动力电池组之间通过一个调节工作组相互串联，且各电动汽车动力电池组间通过若干调节工作组相互混联，综合控制电路1分别与各检测工作组、保护工作组和调节工作组及电动汽车行车电脑电路间电气连接。

本实施例中，所述的综合控制电路包括数据处理模块、驱动模块、串口通讯模块、数据通讯总线模块及地址编码模块，所述的数据处理模块分别与驱动模块、数据通讯总线模块及地址编码模块电气连接，其中所述驱动模块和地址编码模块均与各检测工作组、保护工作组和调节工作组电气连接，所述的数据通讯总线模块与串口通讯模块和地址编码模块电气连接，所述的串口通讯模块另与电动汽车行车电脑电路电气连接。

本实施例中，所述的检测工作组、保护工作组和调节工作组与电动车动力电池组间均通过电子开关电路相互电气连接，调节工作组中的辅助充放电控制电路通过电子开关电路14与调压整流电路、逆变电路电气连接，所述的电子开关电路14与综合控制电路电气连接。

本实施例中，所述的电子开关电路14为基于可控硅和继电器任意一种或两种共用为基础的控制电路，且所述的电子开关电路另设编码控制电路，并通过编码控制电路与综合控制电路和电子开关电路中的各可控硅和/或继电器间电气连接。

本实施例中，所述的检测工作组中的电池电量检测电路、电压检测电路、电流检测电路、负载检测电路和温度检测电路相互并联；所述的保护工作组中的短路保护电路、漏电保护电路、温度检测电路、过载保护电路和过充保护电路相互并联。

如图2所示，一种新能源汽车用动力电池运行状态平衡系统的控制方法，包括以下步骤：

第一步，设备装配，根据使用需要，将所述的一种新能源汽车用动力电池运行状态平衡系统安装到电动汽车的主控台内，并使综合控制电路与电动汽车行车电脑电路电气连接，使各检测工作组、保护工作组和调节工作组与电动汽车动力电池组电气连接，最后通过综合控制电路分别为检测工作组、保护工作组和调节工作组分配独立的数据通讯寻址地址，即可完成设备安装定位；

第二步，状态检测，在电动汽车充电、运行及静置状态中，首先由保护工作组对电动汽车动力电池组运行进行保护，并在电动汽车动力电池组发生故障时由综合控制电路报警，然后由检测工作组分别对电动汽车动力电池组中每组电池的充放电效率、充电电能存储量、电动汽车动力电池组中每组电池在充放电时温度变化、充放电电流、充放电电压值、电动汽车动力电池组中每组电池内剩余电量进行检测，然后将检测结果输送到综合控制电路；

第三步，动态平衡，根据第二步检测的电动汽车动力电池组的各电池的运行参数及故障参数，首先直接断开发生故障的电池与电动汽车充放电控制电路的电气连接，对其进行电气绝缘，然后一方面根据剩余各电池的充电电能存储量和电池内剩余电量，通过调节工作组由剩余电量高的电池对剩余电量低的电池进行充电，并使电动汽车动力电池组的各电池内剩余电量保持平衡，另一方面根据各电池的充放电效率、充放电电流、充放电电压由综合控制电路综合计算出动汽动力电池组的各电池的平均输出功率、电压和电流，然后通过调节工作组对各电池的输出电压和电流

调整到平均值后在输出到电动汽车的动力电路中，最后在电动汽车运行过程中，全程对电动汽车动力电池组中每组电池在充放电时温度变化进行检测，并对运行时温度过高的单体电池进行输入、输出电压、电流下调，并直至将该电池彻底断开与电动汽车充放电控制电路的电气连接，同时通过保护工作组向综合控制电路进行报警，从而实现对电动汽车动力电池组进行平衡运行的目的。

本发明一方面系统构成结构简单，运行自动化程度高，数据处理能力强且电路保护功能好，另一方面在运行过程中，可在满足对电动汽车正常驱动作业的同时，有效的对构成蓄电池组的各单体电池的运行状态进行控制，并根据运行需确保各单体电池运行状态平衡稳定，达到在提高蓄电池组动力输出稳定的同时，有效降低单体电池运行是的负载，延长单体电池的使用寿命，除此之外，还可实现在不影响电动汽车正常运行状态下对个别故障的单体电池进行隔离，提高电动汽车运行稳定性和安全性。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种新能源汽车用动力电池运行状态平衡系统的控制方法，其特征在于：所述的新能源汽车用动力电池运行状态平衡系统的控制方法包括以下步骤：

第一步，设备装配，根据使用需要，将所述的一种新能源汽车用动力电池运行状态平衡系统安装到电动汽车的主控台内，并使综合控制电路与电动汽车行车电脑电路电气连接，使各检测工作组、保护工作组和调节工作组与电动汽车动力电池组电气连接，最后通过综合控制电路分别为检测工作组、保护工作组和调节工作组分配独立的数据通讯寻址地址，即可完成设备安装定位；

第二步，状态检测，在电动汽车充电、运行及静置状态中，首先由保护工作组对电动汽车动力电池组运行进行保护，并在电动汽车动力电池组发生故障时由综合控制电路报警，然后由检测工作组分别对电动汽车动力电池组中每组电池的充放电效率、充电电能存储量、电动汽车动力电池组中每组电池在充放电时温度变化、充放电电流、充放电电压值、电动汽车动力电池组中每组电池内剩余电量进行检测，然后将检测结果输送到综合控制电路；

第三步，动态平衡，根据第二步检测的电动汽车动力电池组的各电池的运行参数及故障参数，首先直接断开发生故障的电池与电动汽车充放电控制电路的电气连接，对其进行电气绝缘，然后一方面根据剩余各电池的充电电能存储量和电池内剩余电量，通过调节工作组由剩余电量高的电池对剩余电量低的电池进行充电，并使电动汽车动力电池组的各电池内剩余电量保持平衡，另一方面根据各电池的充放电效率、充放电电流、充放电电压由综合控制电路综合计算出动汽动力电池组的各电池的平均输出功率、电压和电流，然后通过调节工作组对各电池的输出电压和电流调整到平均值后在输出到电动汽车的动力电路中，最后在电动汽车运行过程中，全程对电动汽车动力电池组中每组电池在充放电时温度变化进行检测，并对运行时温度过高的单体电池进行输入、输出电压、电流下调，并直至将该电池彻底断开与电动汽车充放电控制电路的电气连接，同时通过保护工作组向综合控制电路进行报警，从而实现对电动汽车动力电池组进行平衡运行的目的。

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