一种串联电池组均衡保护模拟仿真软件的制作方法
【专利摘要】目前电动车、通信基站大多串联使用4块12V10~20Ah电瓶，使用寿命多则2年少则半年，电瓶的使用寿命短，成本高成为最大的问题。并且电池组的损坏是一个耗时年月的缓慢过程，因此很难监控。本发明专利涉及一种串联电池组均衡保护模拟仿真软件，可以在较短时间内直观呈现串联电池组在充放电过程中各个电池的状况，模拟仿真串联电池组在充放电过程中有无均衡功能、有无保护功能时是如何损坏的，为串联电池组的使用提供理论依据。本专利利用图形化程序语言作为电池管理系统的监测数据可视化显示的平台，提供了一种串联电池组均衡保护模拟仿真软件，包括验证码模块、保护板模块、均衡充电模块。
【专利说明】
一种串联电池组均衡保护模拟仿真软件
技术领域
[0001 ]目前电动车、通信基站大多串联使用4块12V10?20Ah电瓶，使用寿命多则2年少则半年，电瓶的使用寿命短，成本高成为最大的问题。并且电池组的损坏是一个耗时年月的缓慢过程，因此很难监控。本发明专利涉及一种串联电池组均衡保护模拟仿真软件，可以在较短时间内直观呈现串联电池组在充放电过程中各个电池的状况，模拟仿真串联电池组在充放电过程中有无均衡功能、有无保护功能时是如何损坏的，为串联电池组的使用提供理论依据。
【背景技术】
[0002]电动自行车/电瓶车作为一种经济实用，节能环保的代步工具，已经进入无数家庭，得到广泛使用。到2013年我国电动自行车保有量就突破2亿辆，2014年又新增产量1100多万辆。由于铅酸蓄电池成本低，性价比高，安全可靠，目前电动车上绝大多数装备的仍然是铅酸蓄电池。一般，每台电瓶车串联使用4块12V1?20Ah电瓶，使用寿命多则2年少则还不到半年就出问题了，电瓶的使用寿命短，成本高成为电动自行车最大的问题。
[0003]据日本MGP社研究，电动车电瓶损坏90%以上原因是所谓“失水”和“硫化”，而这实质上是由于各个电池特性不一致，不均衡导致的过充电和过放电问题。理论上任何一块国标电瓶可以充放电300次以上维持80%容量，实际上串联电池组的寿命有时连单体电瓶一半寿命都不到，一块电池坏了整组电池就不能用，这是因为一般充放电控制器只检测电池组的整体电压来防止过充过放。然而在串联电瓶中，虽然通过单体电瓶的电流相同，但是由于其容量，内阻和残余电量不可能完全相同，电瓶的充放电深度也会不同，容量大的总会欠充欠放，而容量小的总会过充过放，这就造成容量大的衰减缓慢、寿命长，容量小的衰减加快、寿命缩短，随着充放电次数增加，恶性循环，差异会越来越大，最终小容量电瓶会很快失效从而导致电池组提前失效。
[0004]长期以来，由于对串联可充电电源存在严重过充过放问题认识不足，加之电池组的损坏是一个耗时年月的缓慢过程，市场上一直缺乏一种可以在较短时间内直观呈现串联电池组在充放电过程中各个电池的状况，特别是在有无均衡或者有无保护的情况下电池组的循环寿命是如何变化的，电池组是如何衰减、失效的计算机模拟仿真软件。本专利发明的电动车均衡保护模拟仿真软件填补了这一应用领域的空白。
【发明内容】
[0005]由上所述，本专利的目的是针对现有电池管理测试系统，测试可视化方法不足，测量耗时长，监测数据理解难度高等问题，设计了一种串联电池组均衡保护模拟仿真软件。
[0006]该软件包括:身份验证模块、数据显示模块、保护板模块、均衡板模块。
[0007]身份验证模块，通过获取用户计算机的机器码和硬盘码后进行加密计算，得出新的验证码进行身份验证。
[0008]数据显示模块，用直观的图形显示充电过程中任意时刻电量和容量的数值，操作界面如图1所示。
[0009 ]保护板模块分为以下几个小模块，分别为参数输入模块、电池电压及电量显不模块、保护板是否开启模块以及终止程序模块，程序流程图如图2所示。
[0010]在参数输入模块中，输入充电电流、充电次数、设置初始电池容量百分比以及总电量。
[0011]电池电压及电量显示模块，在充电过程中对串联电池组中每节电池的电压以及电量占额定容量的百分比进行显示，并通过形象化的可视电池图形进行显示，使用户能够更加直观的观察到电池时刻的充电情况。
[0012]保护板开启模块，用于显示如果开启保护板，电池的电压和容量百分比在电池电压显示模块中的情况。
[0013]终止程序模块，点击面板上该模块按钮，即可停留在目前充电状态。
[0014]充电时间显示模块，用于保护程序进行过程同步显示充电时间。
[00? 5 ]均衡板模块分为以下几个小模块，分别为参数输入模块、电池电压及电量显不模块、均衡版是否开启模块以及终止程序模块，程序流程图如图3所示。
[0016]在参数输入模块中，输入充电电流、充电次数、设置初始电池容量百分比以及总电量、均衡电流。
[0017]电池电压及电量显示模块，在充电过程中对串联电池组中每节电池的电压以及电量占额定容量的百分比进行显示，并通过形象化的可视电池图形进行显示，使用户能够更加直观的观察到电池任意时刻的充电情况。
[0018]均衡板开启模块，用于显示如果开启均衡板，电池的电压和容量百分比在电池电压显示模块中情况。
[0019]终止程序模块，点击面板上该模块按钮，即可停留在目前充电状态。
[0020]充电时间显示模块，用于均衡程序进行过程同步显示充电时间。
[0021]四、
【附图说明】
图1是操作界面示意图；
图2是保护板设计程序流程图；
图3是均衡版设计程序流程图；
图4是四节容量为1AH的铅酸蓄电池，电量分别为0%、50%、0%、50%，在无均衡无保护情况下的充电示意图；
图5是四节容量为1AH的铅酸蓄电池，电量分别为0%、50%、0%、50%，在无均衡有保护情况下的充电示意图；
图6是四节容量为1AH的铅酸蓄电池，电量分别为0%、50%、0%、50%，在有均衡有保护情况下的充电示意图；
图7是四节容量为1AH的铅酸蓄电池，电量分别为0%、50%、0%、50%，在有均衡无保护情况下的充电示意图；
图8是四节电量均为50%的铅酸蓄电池，容量分别为1(^、5六!1、1(^、54!1，在无均衡无保护情况下的充电示意图；
图9是四节电量均为50%的铅酸蓄电池，容量分别为1(^、5六!1、1(^、54!1，在无均衡有保护情况下的充电示意图； 图10是四节电量均为50%的铅酸蓄电池，容量分别为1(^!1、54!1、1(^!1、54!1，在有均衡有保护情况下的充电示意图。
[0022]五、
【具体实施方式】
采用四节容量为1AH的铅酸蓄电池，电量分别为0%、50%、0%、50%。点击开始充电按钮，对其进行充电，在无均衡无保护情况下，充电结果如图4所示。由图可见1、3号电池在未充满电之前2、4号电池已经充满，继续充电，这样造成2、4号电池的过充电现象，进而导致整组电池组的失效。开启保护板功能按钮，在对四节电池进行充电，在无均衡有保护情况下，由图5可见，当2、4号电池充满电后，其他两节电池不再进行充电，进而解决了上述未加保护板前导致电池过充的问题。开启均衡版功能，即有均衡有保护情况下，由图6可见，四节电池电量达到基本一致，这样即可解决电池组中单节电池过充的问题。仅开启均衡版功能，在有均衡无保护的情况下，充电结果如图7所示，尽管起始容量不均衡度达到50%，经过均衡之后各电池的电压和容量基本一致。
[0023]采用四节电量均为50%的铅酸蓄电池，容量分别为1(^!1、54!1、1(^!1、54!1。点击开始充电按钮，对其进行充电，在无均衡无保护情况下，充电结果如图8所示。由图可见1、3号电池在未充满电之前2、4号电池已经充满，继续充电，这样造成2、4号电池的过充电现象，进而导致整组电池组的失效。开启保护板功能按钮，再对四节电池进行充电，即无均衡有保护情况下，由图9可见，当2、4号电池充满电后，其他两节电池不再进行充电，进而解决了上述未加保护板前导致电池过充的问题。开启均衡版功能，在有均衡有保护情况下，由图10可见，四节电池电量达到基本一致，无过充电现象，这样即可解决电池组中单节电池过充的问题。
【主权项】
1.一种串联电池组均衡保护模拟仿真软件，其特征在于该系统包括: 验证码模块，用于对用户身份的验证； 数据显示模块，用于根据输入的参数，在显示单节电池任意时刻的电池电量； 保护板模块，用于根据输入的参数计算电量电压，决定是否对电池开启保护板功能，并确定是否需要终止程序； 均衡充电模块，用于根据输入的参数，判断是否需要开启均衡模块，开启后计算电量电压，进行均衡。2.根据权利要求1所述的串联电池组均衡保护模拟仿真软件，数据显示模块用于显示电池组中任意一节电池任意情况及任意时刻下的电池电量及充电状态。3.根据权利要求1所述的串联电池组均衡保护模拟仿真软件，保护板模块包括数据读取与显示模块和自动报警模块，所述数据读取与显示模块用于监测数据的读取和图形显示;所述自动报警模块用于电池电压超限数据报警，包括弹框提醒，过充过放报警、自动记录报警信息到数据库。4.根据权利要求3所述的保护板模块，还可以显示充电时间。5.根据权利要求1所述的一种串联电池组均衡保护模拟仿真软件，均衡模块包括数据读取与显示模块和自动报警模块，所述数据读取与显示模块用于监测数据的读取和图形显示;所述自动报警模块用于超限数据报警，包括弹框提醒，过充过放报警、自动记录报警信息到数据库。6.根据权利要求5所述的均衡模块，还可以显示充电时间。
【文档编号】G06F17/50GK105893650SQ201511007432
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年12月30日
【发明人】米国民, 李海宁
【申请人】丹东思诚科技有限公司