充放电系统的制作方法

本实用新型涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种应用于电动汽车的充放电系统。

背景技术：

动力电池在出厂前通常需要根据整车的实际使用条件进行充放电循环测试，以检查和验证成品电池的相关性能是否可靠。在充放电测试中，一台充放电柜给一组电池进行充电或放电。充电时，电网通过充放电柜给电池组提供一定电压和电流。放电时，电池组将释放的电能通过充放电柜传输给电网。由此可知，在充放电测试中，充放电柜一直处于工作状态且需要频繁地与电网进行能量的交互，从而会降低充放电柜的使用寿命并且会对电网的电压造成影响。

鉴于此，实有必要提供一种新型的充放电系统以克服以上缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能减少充放电柜的工作时间且降低充放电柜对电网电压的影响的充放电系统。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种充放电系统，所述充放电系统包括第一电池组、第二电池组、控制模块、开关模块及充放电柜，所述充放电柜与电网相连，并通过所述开关模块与所述第一电池组及所述第二电池组相连，所述控制模块与所述第一电池组、所述第二电池组及所述开关模块相连，所述控制模块获取所述第一电池组的充电电量及放电电量，并获取所述第二电池组的充电电量及放电电量，且比较所述第一电池组的放电电量与所述第二电池组的充电电量的大小，当所述第一电池组的放电电量大于所述第二电池组的充电电量时，所述控制模块控制所述开关模块以使所述第一电池组给所述第二电池组充电，当所述第二电池组充满电后，所述控制模块控制所述开关模块以使所述第一电池组停止给所述第二电池组放电，并将所述第一电池组剩余的放电电量通过所述充放电柜传输给所述电网；当所述第一电池组的放电电量小于所述第二电池组的充电电量时，所述控制模块控制所述开关模块以使所述第一电池组给所述第二电池组充电，当所述第一电池组放电完成后，所述控制模块控制所述开关模块以使所述第一电池组停止放电，并让所述电网通过所述充放电柜给所述第二电池组充电；当所述第一电池组的放电电量等于所述第二电池组的充电电量时，所述控制模块控制所述开关模块以使所述第一电池组给所述第二电池组充电。

进一步地，所述充放电系统还包括第一电池管理系统及第二电池管理系统，所述充放电柜通过所述开关模块及所述第一电池管理系统与所述第一电池组相连，且通过所述开关模块及所述第二电池管理系统与所述第二电池组相连，所述控制模块通过所述第一电池管理系统与所述第一电池组相连，并通过所述第二电池管理系统与所述第二电池组相连，所述第一电池管理系统控制所述第一电池组进行充电或放电，并获取所述第一电池组充电电量及放电电量，且将获取到的所述第一电池组充电电量及放电电量输出给所述控制模块，所述第二电池管理系统控制所述第二电池组进行充电或放电，并获取所述第二电池组充电电量及放电电量，且将获取到的所述第二电池组充电电量及放电电量输出给所述控制模块，所述控制模块控制所述第一电池管理系统及所述第二电池管理系统是否工作。

进一步地，所述开关模块包括第一至第五开关，所述第一至第五开关均与所述控制模块相连，所述第一开关的第一端与所述充放电柜的正极接口相连，所述第一开关的第二端通过所述第二开关与所述第一电池管理系统的第一端相连，并通过所述第三开关与所述第二电池管理系统的第一端相连，所述充放电柜的负极接口通过所述第四开关与所述第一电池管理系统的第二端相连，并通过所述第五开关与所述第二电池管理系统的第二端相连，所述第一电池管理系统的第一端与所述第二电池管理系统的第一端相连，所述第一电池管理系统的第二端与所述第二电池管理系统的第二端相连，所述第一电池管理系统的第三端与所述第一电池组的正极相连，所述第一电池管理系统的第四端与所述第一电池组的负极相连，所述第二电池管理系统的第三端与所述第二电池组的正极相连，所述第二电池管理系统的第四端与所述第二电池组的负极相连。

进一步地，当所述第一电池组的放电电量大于所述第二电池组的充电电量时，所述控制模块控制所述第一至第五开关断开，所述第一电池组通过所述第一电池管理系统及所述第二电池管理系统给所述第二电池组充电，当所述第二电池组充满电后，所述控制模块控制所述第一电池管理系统停止工作，并控制所述第一开关、所述第二开关及所述第四开关闭合，所述第一电池组将剩余的放电电量通过所述第一电池管理系统、所述第一开关、所述第二开关、所述第四开关及所述充放电柜传输给所述电网；当所述第一电池组的放电电量小于所述第二电池组的充电电量时，所述控制模块控制所述第一至第五开关断开，所述第一电池组通过所述第一电池管理系统及所述第二电池管理系统给所述第二电池组充电，当所述第一电池组放电完成后，所述控制模块控制所述第一电池管理系统停止工作，并控制所述第一开关、所述第三开关及所述第五开关闭合，所述电网通过所述充放电柜、所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关及所述第二电池管理系统给所述第二电池组充电；当所述第一电池组的放电电量等于所述第二电池组的充电电量时，所述控制模块控制所述第一至第五开关断开，所述第一电池组通过所述第一电池管理系统及所述第二电池管理系统给所述第二电池组充电。

进一步地，所述充放电系统还包括用于将所述第一电池组输出的电压及电流转换成所述第二电池组的充电电压及充电电流，并将所述第二电池组输出的电压及电流转换成所述第一电池组的充电电压及充电电流的电源适配器，所述第一电池管理系统的第一端通过所述电源适配器与所述第二电池管理系统的第一端相连，所述第一电池管理系统的第二端通过所述电源适配器与所述第二电池管理系统的第二端相连。

进一步地，所述开关模块还包括第六开关及第七开关，所述第六开关及所述第七开关与所述控制模块相连，所述第一电池管理系统的第一端通过所述第六开关与所述电源适配器相连，所述第二电池管理系统的第一端通过所述第七开关与所述电源适配器相连，当所述第一开关断开时，所述控制模块控制所述第六开关及所述第七开关闭合，当所述第一开关闭合时，所述控制模块控制所述第六开关及所述第七开关断开。

进一步地，所述第一电池管理系统包括第八开关及第九开关，所述第二电池管理系统包括第十开关及第十一开关，所述第一电池管理系统的第一端通过所述第八开关与所述第一电池管理系统的第三端相连，所述第一电池管理系统的第二端通过所述第九开关与所述第一电池管理系统的第四端相连，所述第二电池管理系统的第一端通过所述第十开关与所述第二电池管理系统的第三端相连，所述第二电池管理系统的第二端通过所述第十一开关与所述第二电池管理系统的第四端相连，当所述第一电池管理系统工作时，所述第八开关及所述第九开关闭合，当所述第一电池管理系统不工作时，所述第八开关及所述第九开关断开，当所述第二电池管理系统工作时，所述第十开关及所述第十一开关闭合，当所述第二电池管理系统不工作时，所述第十开关及所述第十一开关断开。

进一步地，所述第一至第十一开关为继电器或接触器。

进一步地，所述第一电池管理系统获取所述第一电池组的充电曲线及放电曲线，并根据所述第一电池组的充电曲线及放电曲线来获取所述第一电池组的充电电量及放电电量，所述第二电池管理系统获取所述第二电池组的充电曲线及放电曲线，并根据所述第二电池组的充电曲线及放电曲线来获取所述第二电池组的充电电量及放电电量。

相比于现有技术，本实用新型通过设置所述第一电池组、所述第二电池组、所述控制模块及所述开关模块，并通过所述控制模块控制所述开关模块以使所述第一电池释放的电量优先给所述第二电池组充电，并将所述第一电池组多余的放电电量通过所述充放电柜传输给所述电网，且在所述第一电池组的放电电量不足以让所述第二电池组充满电时，让所述电网通过所述充放电柜给所述第二电池组充电，从而使所述充电柜只在所述第一电池组的放电电量多余或不足时才会工作，并与所述电网进行能量交互，进而有效地减少了所述充放电柜的工作时间且降低了所述充放电柜对电网电压的影响。

【附图说明】

图1为本实用新型实施例提供的充放电系统的原理框图。

图2为图1的电路图。

图3为图1中第一电池组的放电电量大于第二电池组的充电电量时第一电池组的放电曲线及第二电池组的充电曲线的示意图。

图4为图1中第一电池组的放电电量小于第二电池组的充电电量时第一电池组的放电曲线及第二电池组的充电曲线的示意图。

【具体实施方式】

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

当一个元件被认为与另一个元件“相连”时，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

请参阅图1，图1为本实用新型的实施例提供的充放电系统100的原理框图。所述充放电系统100包括第一电池组10、第二电池组20、控制模块30、开关模块40及充放电柜50。所述充放电柜50与电网60相连，并通过所述开关模块40与所述第一电池组10及所述第二电池组20相连。所述控制模块30与所述第一电池组10、所述第二电池组20及所述开关模块40相连。所述控制模块30获取所述第一电池组10的充电电量及放电电量，并获取所述第二电池组20的充电电量及放电电量，且比较所述第一电池组10的放电电量与所述第二电池组20的充电电量的大小。当所述第一电池组10的放电电量大于所述第二电池组20的充电电量时，所述控制模块30控制所述开关模块40以使所述第一电池组10给所述第二电池组20充电。当所述第二电池组20充满电后，所述控制模块30控制所述开关模块40以使所述第一电池组10停止给所述第二电池组20放电，并将所述第一电池组10剩余的放电电量通过所述充放电柜50传输给所述电网60。当所述第一电池组10的放电电量小于所述第二电池组20的充电电量时，所述控制模块30控制所述开关模块40以使所述第一电池组10给所述第二电池组20充电。当所述第一电池组10放电完成后，所述控制模块30控制所述开关模块40以使所述第一电池组10停止放电，并让所述电网60通过所述充放电柜50给所述第二电池组20充电。当所述第一电池组10的放电电量等于所述第二电池组20的充电电量时，所述控制模块30控制所述开关模块40以使所述第一电池组10给所述第二电池组20充电。

所述充放电系统100还包括第一BMS(Battery Management System，电池管理系统)70及第二BMS 80。所述充放电柜50通过所述开关模块40及所述第一BMS 70与所述第一电池组10相连，且通过所述开关模块40及所述第二BMS 80与所述第二电池组20相连。所述控制模块30通过所述第一BMS 70与所述第一电池组10相连，并通过所述第二BMS 80与所述第二电池组20相连。所述第一BMS 70控制所述第一电池组10进行充电或放电，并获取所述第一电池组10充电电量及放电电量，且将获取到的所述第一电池组10充电电量及放电电量输出给所述控制模块30。所述第二BMS 80控制所述第二电池组20进行充电或放电，并获取所述第二电池组20充电电量及放电电量，且将获取到的所述第二电池组20充电电量及放电电量输出给所述控制模块30。所述控制模块30控制所述第一BMS 70及所述第二BMS 80是否工作。

在本实施方式中，所述第一BMS 70获取所述第一电池组10的充电曲线及放电曲线(如图3及图4所示)，并根据所述第一电池组10的充电曲线及放电曲线来获取所述第一电池组10的充电电量及放电电量。所述第二BMS 80获取所述第二电池组20的充电曲线及放电曲线(如图3及图4所示)，并根据所述第二电池组20的充电曲线及放电曲线来获取所述第二电池组20的充电电量及放电电量。

请参阅图2，所述开关模块40包括第一至第五开关K1-K5。所述第一至第五开关K1-K5均与所述控制模块30相连。所述第一开关K1的第一端与所述充放电柜50的正极接口相连，所述第一开关K1的第二端通过所述第二开关K2与所述第一BMS 70的第一端相连，并通过所述第三开关K3与所述第二BMS 80的第一端相连。所述充放电柜50的负极接口通过所述第四开关K4与所述第一BMS 70的第二端相连，并通过所述第五开关K5与所述第二BMS 80的第二端相连。所述第一BMS 70的第一端与所述第二BMS 80的第一端相连，所述第一BMS 70的第二端与所述第二BMS 80的第二端相连。所述第一BMS 70的第三端与所述第一电池组10的正极相连，所述第一BMS 70的第四端与所述第一电池组10的负极相连。所述第二BMS 80的第三端与所述第二电池组20的正极相连，所述第二BMS 80的第四端与所述第二电池组20的负极相连。

当所述第一电池组10的放电电量大于所述第二电池组20的充电电量时，所述控制模块30控制所述第一至第五开关K1-K5断开。所述第一电池组10通过所述第一BMS 70及所述第二BMS 80给所述第二电池组20充电。当所述第二电池组20充满电后，所述控制模块30控制所述第二BMS 80停止工作，并控制所述第一开关K1、所述第二开关K2及所述第四开关K4闭合。所述第一电池组10将剩余的放电电量通过所述第一BMS 70、所述第一开关K1、所述第二开关K2、所述第四开关K4及所述充放电柜50传输给所述电网60。当所述第一电池组10的放电电量小于所述第二电池组20的充电电量时，所述控制模块30控制所述第一至第五开关K1-K5断开，所述第一电池组10通过所述第一BMS 70及所述第二BMS 80给所述第二电池组20充电。当所述第一电池组10放电完成后，所述控制模块30控制所述第一BMS 70停止工作，并控制所述第一开关K1、所述第三开关K3及所述第五开关K5闭合。所述电网60通过所述充放电柜50、所述第一开关K1、所述第三开关K3、所述第五开关K5及所述第二BMS 80给所述第二电池组20充电。当所述第一电池组10的放电电量等于所述第二电池组20的充电电量时，所述控制模块30控制所述第一至第五开关K1-K5断开，所述第一电池组10通过所述第一BMS 70及所述第二BMS 80给所述第二电池组20充电。

所述充放电系统100还包括用于将所述第一电池组10输出的电压及电流转换成所述第二电池组20的充电电压及充电电流，并将所述第二电池组20输出的电压及电流转换成所述第一电池组10的充电电压及充电电流的电源适配器90。所述第一BMS 70的第一端通过所述电源适配器90与所述第二BMS 80的第一端相连，所述第一BMS 70的第二端通过所述电源适配器90与所述第二BMS 80的第二端相连。

所述开关模块40还包括第六开关K6及第七开关K7。所述第六开关K6及所述第七开关K7与所述控制模块30相连。所述第一BMS 70的第一端通过所述第六开关K6与所述电源适配器90相连。所述第二BMS 80的第一端通过所述第七开关K7与所述电源适配器90相连。当所述第一开关K1断开时，所述控制模块30控制所述第六开关K6及所述第七开关K7闭合。当所述第一开关K1闭合时，所述控制模块30控制所述第六开关K6及所述第七开关K7断开。

所述第一BMS 70包括第八开关K8及第九开关K9。所述第二BMS 80包括第十开关K10及第十一开关K11。所述第一BMS 70的第一端通过所述第八开关K8与所述第一BMS 70的第三端相连。所述第一BMS 70的第二端通过所述第九开关K9与所述第一BMS 70的第四端相连。所述第二BMS 80的第一端通过所述第十开关K10与所述第二BMS 80的第三端相连。所述第二BMS 80的第二端通过所述第十一开关K11与所述第二BMS 80的第四端相连。当所述第一BMS 70工作时，所述第八开关K8及所述第九开关K9闭合，当所述第一BMS 70不工作时，所述第八开关K8及所述第九开关K9断开。当所述第二BMS80工作时，所述第十开关K10及所述第十一开关K11闭合，当所述第二BMS 80不工作时，所述第十开关K10及所述第十一开关K11断开。

在本实施方式中，所述第一至第十一开关K1-K11为继电器或接触器。在其它实施方式中，所述第一至第十一开关K1-K11可以为具有类似类能的其它开关，如三极管、MOS场效应管、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)等。

下面仅以所述第一电池组10放电且所述第二电池组20充电为例来对本实用新型实施例提供的充放电系统100的工作原理进行说明。

系统开始工作时，所述控制模块30控制所述第一BMS 70及所述第二BMS 80工作，并控制所述第一至第七开关K7断开。当所述第一BMS 70工作时，所述第八开关K8及所述第九开关K9闭合。当所述第二BMS 80工作时，所述第十开关K10及所述第十一开关K11闭合。所述第一BMS 70获取所述第一电池组10的充电曲线及放电曲线，并根据所述第一电池组10的充电曲线及放电曲线来获取所述第一电池组10的充电电量及放电电量，且将所述第一电池组10的充电电量及放电电量输出给所述控制模块30。所述第二BMS 80获取所述第二电池组20的充电曲线及放电曲线，并根据所述第二电池组20的充电曲线及放电曲线来获取所述第二电池组20的充电电量及放电电量，且将所述第二电池组20的充电电量及放电电量输出给所述控制模块30。所述控制模块30接收到所述第一电池组10的充电电量及放电电量及所述第二电池组20的充电电量及放电电量后，比较所述第一电池组10的放电电量与所述第二电池组20的充电电量的大小。

当所述第一电池组10的放电电量大于所述第二电池组20的充电电量时，所述第一电池组10的放电曲线L1及所述第二电池组20的充放电曲线L2的示意图如图3所示。在图3中，t0代表起始时刻，t1代表所述第二电池组20充满电的时刻，t2代表所述第一电池组10放电完成的时刻，Q1代表所述第一电池组10的初始电量，Q1’代表所述第一电池组10的放电截止电量，Q2代表所述第二电池组20的初始电量，Q2’代表所述第二电池组20的充电截止电量。

在t0-t1时间段内，所述控制模块30控制所述第一至第五开关K1-K5断开，并控制所述第六开关K6及所述第七开关K7闭合。所述第一电池组10释放的电量通过所述第一BMS 70及所述第六开关K6传输给所述电源适配器90。所述电源适配器90将所述第一电池组10输出的电压及电流转换成所述第二电池组20的充电电压及充电电流，并将所述第二电池组20的充电电压及充电电流通过所述第七开关K7及所述第二BMS 80给所述第二电池组20，以对所述第二电池组20进行充电。当所述第二电池组20的电量增加到所述第二电池组20的充电截止电量Q2’时，表明所述第二电池组20已经充满电，不需要继续充电。

在t1-t2时间段内，所述控制模块30所述第一开关K1、所述第二开关K2及所述第四开关K4闭合，并控制所述第六开关K6及所述第七开关K7断开，且控制所述第二BMS 80停止工作，所述第十开关K10及所述第十一开关K11断开。所述第一电池组10停止给所述第二电池组20充电，所述第一电池组10的剩余电量通过所述第一BMS 70、所述第二开关K2、所述第一开关K1、所述第四开关K4及所述充放电柜50传输给所述电网60。当所述第一电池组10的电量降低到所述第一电池组10的放电截止电量Q1时，表明所述第一电池组10已经放电完成，不需要继续放电，所述控制模块30控制所述第一开关K1、所述第二开关K2及所述第四开关K4断开，所述第一电池组10停止放电。

当所述第一电池组10的放电电量小于所述第二电池组20的充电电量时，所述第一电池组10的放电曲线L3及所述第二电池组20的充放电曲线L4的示意图如图4所示。在图4中，t0代表起始时刻，t1代表所述第一电池组10放电完成的时刻，t2代表所述第二电池组20充满电的时刻，Q1代表所述第一电池组10的初始电量，Q1’代表所述第一电池组10的放电截止电量，Q2代表所述第二电池组20的初始电量，Q2’代表所述第二电池组20的充电截止电量。

在t0-t1时间段内，所述控制模块30控制所述第一至第五开关K1-K5断开，并控制所述第六开关K6及所述第七开关K7闭合。所述第一电池组10释放的电量通过所述第一BMS 70及所述第六开关K6传输给所述电源适配器90。所述电源适配器90将所述第一电池组10输出的电压及电流转换成所述第二电池组20的充电电压及充电电流，并将所述第二电池组20的充电电压及充电电流通过所述第七开关K7及所述第二BMS 80给所述第二电池组20，以对所述第二电池组20进行充电。当所述第一电池组10的电量降低到所述第一电池组10的放电截止电量Q1时，表明所述第一电池组10已经放电完成，不需要继续放电。

在t1-t2时间段内，所述控制模块30所述第一开关K1、所述第三开关K3及所述第五开关K5闭合，并控制所述第六开关K6及所述第七开关K7断开，且控制所述第一BMS 70停止工作，所述第八开关K8及所述第九开关K9断开，所述第一电池组10停止放电。所述电网60通过所述充放电柜50、所述第一开关K1、所述第三开关K3、所述第五开关K5及所述第二BMS 80所述第二电池组20充电。当所述第二电池组20的电量增加到所述第二电池组20的充电截止电量Q2’时，表明所述第二电池组20已经充满电，不需要继续充电，所述控制模块30控制所述第一开关K1、所述第三开关K3及所述第五开关K5断开，所述电网60停止给所述第二电池组20充电。

当所述第一电池组10的放电电量等于所述第二电池组20的充电电量时，所述控制模块30控制所述第一至第五开关K1-K5断开，并控制所述第六开关K6及所述第七开关K7闭合。所述第一电池组10释放的电量通过所述第一BMS 70及所述第六开关K6传输给所述电源适配器90。所述电源适配器90将所述第一电池组10输出的电压及电流转换成所述第二电池组20的充电电压及充电电流，并将所述第二电池组20的充电电压及充电电流通过所述第七开关K7及所述第二BMS 80给所述第二电池组20，以对所述第二电池组20进行充电。当所述第一电池组10的电量降低到所述第一电池组10的放电截止电量且所述第二电池组20的电量增加到所述第二电池组20的充电截止电量时，表明所述第一电池组10已经放电完成，不需要继续放电，所述第二电池组20已经充满电，不需要继续充电。所述控制模块30控制所述第六开关K6及所述第七开关K7断开，所述第一电池组10停止放电，所述第二电池组20停止充电。

可以理解，所述第一电池组10充电且所述第二电池组20放电的工作原理与上面说明的所述第一电池组10放电且所述第二电池组20充电的工作过程类似，再此不在一一赘述。

可以理解，当所述第一电池组10输出的电压与所述第二电池组20的充电电压相等，所述第一电池组10输出的电流与所述第二电池组20的充电电流相等，所述第二电池组20输出的电压与所述第一电池组10的充电电压相等，且所述第二电池组20输出的电流与所述第一电池组10的充电电流相等时，所述电源适配器90可以省略。

在本实施方式中，所述第一电池组10及所述第二电池组20尽量选择电平及充放电电流大小一致的电池组，这样可以最大程度地减少电流大小差异带来的不稳定性。

在所述充放电系统100中，所述第一电池组10放电时所述第二电池组20充电，所述第一电池组10充电时所述第二电池组20放电，以使一个电池组释放的电量能优先给另一个电池组充电，多余的电量通过所述充放电柜50传输给所述电网60，不足的电量由所述电网60通过所述充放电柜50提供。由此可知，所述充放电柜50只在放电电量多余或不足时才会工作，并与所述电网60进行能量交互，从而有效地减少了所述充放电柜50的工作时间且降低了所述充放电柜50对所述电网60电压的影响。

本实用新型通过设置所述第一电池组10、所述第二电池组20、所述控制模块30及所述开关模块40，并通过所述控制模块30控制所述开关模块40以使所述第一电池释放的电量优先给所述第二电池组20充电，并将所述第一电池组10多余的放电电量通过所述充放电柜50传输给所述电网60，且在所述第一电池组10的放电电量不足以让所述第二电池组20充满电时，让所述电网60通过所述充放电柜50给所述第二电池组20充电，从而使所述充电柜只在所述第一电池组10的放电电量多余或不足时才会工作，并与所述电网60进行能量交互，进而有效地减少了所述充放电柜50的工作时间且降低了所述充放电柜50对所述电网60电压的影响。

本实用新型并不仅仅限于说明书和实施例中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本实用新型并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。