升压式蓄电池组工作方法及升压式蓄电池组的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明为升压式蓄电池组工作方法及升压式蓄电池组，属于电动汽车蓄电池成组术领域。
【背景技术】
[0002]在现有的电动汽车蓄电池成组方式中，为满足负载电压的要求，都是采用对单体蓄电池及蓄电池模块串联升压的方式予以组合得到负载所要求的高电压输出的蓄电池组；由于蓄电池目前的生产技术及工艺的限制，造成各个单体蓄电池的技术指标一致性较差，在成组以后相互影响，因此以串联蓄电池模块的方式得到的高压蓄电池组存在以下缺陷:
1、在对蓄电池组进行放电过程中容易使得其中的某些单体蓄电池出现过放电现象；在对蓄电池组进行充电过程中容易使得其中的某些单体蓄电池出现过充电现象；虽然在蓄电池组放电回路中可以设置开关及保险措施，在需要的情况下关断蓄电池组的放电工作，但由于串联升压方式的结构本身原因使得蓄电池组的存在固有高压，因此对应用安全有一定影响；
2、由于组成蓄电池模块的单体蓄电池的不一致性，使得各个蓄电池模块的实际容量，或带载能力不相同，因此在蓄电池组的放电过程中，则会使得一些实际容量低、带载能力差的单体蓄电池处于不合理的大电流放电工作状态，且使得相关蓄电池模块缩短放电时间，进而使得其他的蓄电池模块负担加重，减少蓄电池组的放电时间及使用寿命；
3、在现有的电动汽车应用中，对电动汽车的车载蓄电池组的剩余容量及电动汽车的剩余行车距离的监测及显示尤为重要，在现有的技术中，对各个单体蓄电池的当前容量的理论计算结果与实际应用情况差距较大，在对蓄电池组的当前容量监测中，由于个别单体蓄电池的性能下降，影响整个蓄电池组的输出能力，因此对整个蓄电池组的容量监测出现很大的偏差，这对于电动汽车的应用带来不便，影响电动汽车的推广使用；
4、在现有的电动汽车应用中，由于对电动汽车的车载蓄电池组的当前容量的理论计算结果及监测情况与实际应用情况差距较大，会使得电动汽车在行车时出现监测显示为尚有较多容量，但实际使用时剩余电容量急剧下降至无电能驱动，而出现电动汽车的车载蓄电池因实际容量问题出现的意外停车现象，这对于电动汽车的应用带来不便，影响电动汽车的推广使用。
【发明内容】
[0003]为方便叙述，对本发明中的个别名称、参数符号及相关关系作如下介绍:
单体蓄电池:为构成蓄电池模块中的各个最小蓄电池单元，也包括由多个单体蓄电池并联而组成的蓄电池；
蓄电池模块:指由多个单体蓄电池串联而组成的蓄电池，其输出电压低于蓄电池组的输出电压；
高压蓄电池组:指由多个蓄电池模块串联组成的高电压输出蓄电池组，高压蓄电池组的输出电压高于其中的单个蓄电池模块的输出电压；
升压式蓄电池组:指由多个蓄电池模块，通过独立DC-DC变换器升压后并流组成的蓄电池组；
蓄电池模块标称电量:为其中的某个单体蓄电池的标称容量，通常为出厂理论值或标准测试值；
蓄电池模块最近历史总放电量:即蓄电池模块在最近一次充电完成后开始放电至对应DC-DC变换器关闭输入输出电流为止期间该蓄电池模块的放电电量统计值；即:蓄电池模块从开始放电直至放电关闭；
蓄电池容量衰变系数:单体蓄电池容量衰变值，为单体蓄电池容量变化指标；该系数与蓄电池材料、工艺、工作环境、工作时间等因素相关，由蓄电池生产厂家提供；
蓄电池模块当前容量:指蓄电池模块在充电结束后开始放电，经过一段时间放电后的剩余电容量；
蓄电池模块的历史总充电电量:即蓄电池模块最后一次充电完毕时，该蓄电池模块总充电量;
符号定义及相关关系表达式:
1、蓄电池模块的历史总放电量CLn
CLn=Il* Δ tl+ 12* Δ t2+ II* Δ t2+.“+ In* Δ tm其中:
CLn为蓄电池模块η的历史总放电量，m为该模块最后一次放电到对应DC-DC变换器关闭输入输出电流时，对应蓄电池模块η的历史总放电时间段的数量；
II为在上一次完全放电过程中的Λ tl时间段中的放电电流；
12为在上一次完全放电过程中的Λ t2时间段中的放电电流；
?...Im为在上一次完全放电过程中的Λ tm时间段中的放电电流；
2、蓄电池模块的本次放电工作中已放电电量Cln Cln =Iln*tll+ I2n*tl2+…
其中:
Cln为蓄电池模块η在本次放电工作中已放电电量；
Ini为蓄电池模块η在本次放电中、已过去时间段til中的放电电流；
In2为蓄电池模块η在本次放电中、已过去时间段tl2中的放电电流；
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Inm为蓄电池模块η在本次放电中、已过去时间段tlm中的放电电流；
其中m为本次放电中、已过去放电累计时间段数量；
3、蓄电池模块的当前容量Cn Cn=rn*CLn-Cln ;其中:
Cn为对应蓄电池模块η的当前容量； rn为蓄电池模块η的容量衰变系数；
CLn为蓄电池模块η的最近历史总放电量；
Cln为蓄电池模块η在本次放电工作开始后已放电电量； 4、蓄电池模块当前总容量C C =Cl+C2+...+Cn
Cn为对应蓄电池模块η的当前容量；
5、容量比例条件下的放电参考因子 kl=Cl/C、k2=C2/C、…、kn=Cn/C ；
kn为蓄电池模块η的放电参考因子；
6、电压比例条件下的放电参考因子
kl=AVl/AV、k2=AV2/AV、...、kn=AVn/AV ;
其中:Δ V=Vmax_Vmin
Vmax-单体蓄电池的充电截止电压
Vmin-单体蓄电池的放电截止电压
AV1= V 1- VminV 1蓄电池模块1的当前电压
Λ V2= V 2- VminV 2蓄电池模块2的当前电压
Δ Vn= V n- VminV η蓄电池模块η的当前电压；
此时kn仍然为蓄电池模块η的放电参考因子；
7、各个蓄电池模块在当前电流条件下的剩余放电时间tn tn=Cn/In
tn为蓄电池模块η在当前放电电流条件下的剩余放电时间；
In为蓄电池模块η的当前放电电流；
Cn为对应蓄电池模块η的当前容量；
tl、t2、t3、…、tn为各个蓄电池模块在当前放电电流条件下的放电时间，按从小到大排列；
8、升压式蓄电池组剩余放电时间 T= Τ1+Τ2+Τ3+…+Τη ;其中:
Τ为所述的升压式蓄电池组的剩余放电时间；
Τ1、Τ2、Τ3、…、Τη为各个蓄电池模块在前一个蓄电池模块停止放电后直至该蓄电池模块停止放电的后续放电时间，按从小到大排列；且:
Tl=tl ；
T2=( C2-12*T1)/[I2+I1/(N-1)]
T3= [ C3-13* (Τ1+Τ2)]/[13+(11+12)/(Ν_2)]
Τη= [Cn-1n* (Τ1+Τ2+...+Τη_1) ]/{Ιη+ (11+Ι2+...+Ιη_1) / [Ν- (η_1) ]}
其中Ν为所述的升压式蓄电池组中处于放电状态的蓄电池模块数量；
9、蓄电池模块的历史总充电电量COn
C0n=101* Δ t01+ 102* Δ t02+ 101* Δ t02+…+ 10m* Δ tOm其中:
COn为蓄电池模块n的历史总充电电量，m为该模块最后一次充电完毕时，对应蓄电池模块η的历史总充电时间段的数量； 101为在上一次充电过程中的Λ toi时间段中的充电电流；
102为在上一次充电过程中的Λ t02时间段中的充电电流；
?...10m为在上一次充电过程中的Λ tm时间段中的充电电流；
10、当前蓄电池模块放电电流限定值Inm
Inm=kn*Inmax
其中:Inmax为蓄电池模块η的放电电流限定值；
另外:V为当前电动汽车行车速度；S为当前条件下电动汽车的剩余行车距离，即电动汽车在当前时刻后可以再继续行车的距离；在附图流程中的模块即为蓄电池模块。
[0004]为解决上述问题1，本发明提出一种升压式蓄电池组工作方法，采用多个由单体蓄电池串联组成低压蓄电池模块，然后对各个低压蓄电池模块采用独立DC-DC变换器升压的工作方式达到负载所需的电压指标，并对升压后的输出电流予以合并输出的工作方法而得到升压式蓄电池组，使得各个蓄电池模块能够相互隔离及独立工作，能够避免各个蓄电池模块在充放电工作中的相互影响，避免其中的单体蓄电池的过度充放电，由于蓄电池模块低于组合后的输出电压，且只要关断DC-DC变换器的工作即可消除高电压，因此能够避免蓄电池组中的固有高压现象，提高蓄电池组寿命及应用安全，且具有实施方便的特点。
[0005]为达到解决上述问题1的目的，本发明介绍一种升压式蓄电池组工作方法，包含有由单体蓄电池构成的蓄电池模块、DC-DC变换器、蓄电池模块监测控制器、蓄电池模块分路充电控制器、负载电容器、总监测器，其特征在于选择采用以下工作方法:
(1)在蓄电池模块监测控制器中，设置单体蓄电池放电电压限定值、单体蓄电池充电电压限定值、单体蓄电池工作温度限定值、蓄电池模块放电电流限定值；在总监测器中设置并显示蓄电池模块的震动限定值、冲击限定值、位置状态限定值、移动速度限定值；并在总监测器上显示各个限定值；
(2)蓄电池模块监测控制器实时采集、存储各个单体蓄电池的电压参数值、各个单体蓄电池的充电电流参数值及蓄电池模块的放电电流参数值，并在总监测器上予以显示；总监测器实时采集、存储位移传感器的位移参数值，并将位移参数值与计时器时间参数值进行统计处理，得到当前蓄电池模块的震动值、冲击值、位置状态值、移动速度值，并在总监测器上予以显示；
(3)在放电工作关闭状态下，总监测器通过各个蓄电池模块监测控制器停止所有DC-DC变换器的工作，即关闭所有DC-DC变换器的电流输入输出；
(4)在放电工作状态时，将各个蓄电池模块的输出电压通过DC-DC变换器进行独立升压变换，然后将各个DC-DC变换器的输出电流合并汇集到负载电容器上；
(5)在放电工作状态下，蓄电池模块监测控制器根据所设置的蓄电池模块放电电流限定值及采集的当前各个蓄电池模块的放电电流参数值，调节该蓄电池模块所对应连接的DC-DC变换器的工作状态，使得该DC-DC变换器的输入电流小于所设定的蓄电池模块放电电流限定值；
(6)在放电工作状态下，如果某个单体蓄电池的当前温度值超出了设置的单体蓄电池工作温度限定值，或某个单体蓄电池的当前电压参数值低于所设置的单体蓄电池放电电压限定值，则蓄电池模块监测控制器关闭该单体蓄电池所在的蓄电池模块所对应连接的DC-DC变换器的输入输出电流；
(7)在放电工作状态下，如果当前蓄电池模块的震动值、冲击值、位置状态值、移动速度值超出了所设定的蓄电池模块的震动限定值、冲击限定值、位置状态限定值、移动速度限定值，则蓄电池模块监测控制器关闭所有的DC-DC变换器的输入输出电流；
(8 )在放电工作状态下，蓄电池模块监测控制器根据各个单体蓄电池的温度采集参数，设置每一个蓄电池模块的输出电流的一部分用于对该单体蓄电池进行温度调节，即:制冷或加热；
(9 )在充电工作状态下，蓄电池模块监测控制器根据各个单体蓄电池的温度采集参数