专利名称：电池组能量使用控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及控制系统技术领域，特别涉及电动车辆的能量使用控制装置技术领域，具体是指一种电池组能量使用控制系统。
背景技术：
动力电池电源能量的多少关系到电动车辆(特别是纯电动车辆)的工作时间或续驶里程，现阶段为了满足电动车辆作业时间或续驶里程的要求，都需要增加电能的储备。目前增加电动车辆电能储备有多种方法，比如增加电池容量和数量、快换模块化电池组、使用停车快充系统补电等。不同的方式技术要求不同、成本不同，车辆的使用状况不同，不同区域的配套体系和政策也不同。公交车和出租车由于运营时间长，快换最适合此类车辆的使用工况，比如在北京、深圳等配套体系发达的地区，快换模块化电池组具有优势，但投入极大，正是由于这个原因插电式混合动力才具有相当的市场优势。邮政和环卫类·或其他特殊用车的使用一般为时间或路线相对固定，运营负荷相对较低，使用快换系统成本会较高，而且不需要特别多的电能储备，只要多配备一些车载电池就可以实现整车充电，每天充电一次即可保证当天作业需求。为了解决电动车辆多配备车载储能电池的需要，通常会采取两种方法1.将电池先并联然后串联以增加电池组容量，这就出现了一个问题当串联的电池组中某一块电池出现故障时，电池管理系统会中断所有电池的电能输出用以保护电池，即使相并联的另一块电池是完好的也必须中断整车的电能，这样车辆就无法行驶了 ；2.将电池分组使用，每组电池自成系统，可以先用完一组再使用另一组或不同组电池分别给不同的设备供电，这虽然解决了并联中存在的缺陷，但也会出现问题不同电池组要分别充电，增加了充电设施成本。同时，不同电池组的电能由于分开使用会造成用电量不均衡，这就造成了不能电尽其用而变相增加了成本。因此，需要提供一种电池组能量使用控制系统，从而可以管理多组电池组，提高可靠性，避免车辆无法行驶，降低使用成本，使用方便，延长电池组使用寿命。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种电池组能量使用控制系统，该电池组能量使用控制系统设计巧妙，结构简洁，可以管理多组电池组，提高可靠性，避免车辆无法行驶，降低使用成本，使用方便，延长电池组使用寿命，适于大规模推广应用。为了实现上述目的，本发明的电池组能量使用控制系统，其特点是，包括电池能量控制单元、储能电容、车辆用电需求信息装置、若干电池组、若干电池组能量信息装置、若干正极电路通断元件和若干负极电路通断元件，所述电池组、所述正极电路通断元件、所述负极电路通断元件和所述电池组能量信息装置一一对应，所述电池组的正极和负极分别电路连接所述正极电路通断元件和所述负极电路通断元件后与所述储能电容并联，所述电池能量控制单元通过所述电池组能量信息装置电路连接所述电池组，所述电池能量控制单元分别电路连接所述车辆用电需求信息装置、所述正极电路通断元件和所述负极电路通断元件。较佳地,所述正极电路通断元件是IGBT模块。较佳地，所述负极电路通断元件是单向可控硅。较佳地，所述电池组的数目为2。较佳地，所述电池组能量使用控制系统还包括若干电池组管理装置，所述电池组管理装置与所述电池组一一对应，所述电池组能量信息装置通过所述电池组管理装置电路连接所述电池组。本发明的有益效果具体在于本发明的电池组能量使用控制系统包括电池能量控制单元、储能电容、车辆用电需求信息装置、若干电池组、若干电池组能量信息装置、若干正极电路通断元件和若干负极电路通断元件，所述电池组、所述正极电路通断元件、所述负极电路通断元件和所述电池组能量信息装置一一对应，所述电池组的正极和负极分别电路连·接所述正极电路通断元件和所述负极电路通断元件后与所述储能电容并联，所述电池能量控制单元通过所述电池组能量信息装置电路连接所述电池组，所述电池能量控制单元分别电路连接所述车辆用电需求信息装置、所述正极电路通断元件和所述负极电路通断元件，设计巧妙，结构简洁，可以管理多组电池组，提高可靠性，避免车辆无法行驶，降低使用成本，使用方便，延长电池组使用寿命，适于大规模推广应用。
图I是本发明的一具体实施例的结构示意图。
具体实施例方式为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。请参见图I所示，本发明的电池组能量使用控制系统包括电池能量控制单元(BP⑶)、储能电容、车辆用电需求信息装置(VPAS)、若干电池组、若干电池组能量信息装置(BPIS)、若干正极电路通断元件和若干负极电路通断元件1，所述电池组、所述正极电路通断元件、所述负极电路通断元件I和所述电池组能量信息装置一一对应，所述电池组的正极和负极分别电路连接所述正极电路通断元件和所述负极电路通断元件I后与所述储能电容并联，所述电池能量控制单元通过所述电池组能量信息装置电路连接所述电池组，所述电池能量控制单元分别电路连接所述车辆用电需求信息装置、所述正极电路通断元件和所述负极电路通断元件I。所述正极电路通断元件可以采用任何合适的部件，请参见图I所示，在本发明的具体实施例中，所述正极电路通断元件是IGBT模块。所述负极电路通断元件I可以采用任何合适的部件，请参见图I所示，在本发明的具体实施例中，所述负极电路通断元件I是单向可控硅。所述电池组的数目可以根据需要确定，请参见图I所示，在本发明的具体实施例中，所述电池组的数目为2。具体是电池组-I和电池组_2，相应的，电池组能量信息装置为BPIS-I 和 BPIS-2, IGBT 模块为 IGBT-I 和 IGBT-2。所述电池组能量信息装置可以直接电路连接所述电池组，在本发明的具体实施例中，所述电池组能量使用控制系统还包括若干电池组管理装置(未示出)，所述电池组管理装置与所述电池组一一对应，所述电池组能量信息装置通过所述电池组管理装置电路连接所述电池组。需要说明的是，储能电容既可以放置于电池组能量使用控制系统之内，也可装配于负载部件内部。请再次参见图1，图I中粗实线代表可双向导通的动力电路，带箭头的虚线代表有方向的信息，任意一组电池的充放电电路的通断由位于正极串联的IGBT模块和位于负极串联的单向可控硅控制，任意一组电池组通过IGBT模块和单向可控硅与储能电容并联，形成动力电路输入输出端口，IGBT模块和单向可控硅由电池能量控制单元控制，电池组能量信息装置和车辆用电需求信息装置向电池能量控制单元提供能量信息。本发明的工作原理如下I)放电根据车辆用电需求信息装置提供的用电需求和电池组能量信息装置提供 的可用能量，小功率放电时通过电池能量控制单元控制其中一路IGBT模块和单向可控硅的导通，使能量较多的那组电池对外供电；大功率放电时通过电池能量控制单元控制多路IGBT模块和单向可控硅同时导通，使多组电池同时对外供电；2)充电接通充电系统后，通过电池能量控制单元控制多路IGBT模块和单向可控硅按充电策略适时导通，使多组电池平衡充电；3)故障处理当一组电池出现问题导致电池管理系统强行关闭此组电池组供电时，另外分组的电池组将会为整车提供能量需求。由于电动车辆(特别是需求电能较多的纯电动车辆)中使用多组电池增加电池容量会造成两方面问题1、由于并联中的某块电池故障而造成电池管理系统保护，导致车辆电能中断；2、电池分组使用造成的使用成本过高。为了解决上述两个问题，设计开发了上述电池组能量使用控制系统(BPCS)，思路是串并结合，即1.在电路连接上通过特殊的设计使分组使用的电池组并联，这是一种电池组内部串联外部并联，也就是先串后并方式；2、在使用上，通过分析电池组能量信息和车辆能量需求情况，合理控制分组电池的充放电和电量平衡。对于使用多组电池增加电池容量，通过增加电池组能量使用控制系统(BPCS)可达以下效果I、提高可靠性多组动力电池分开统筹使用，可避免由于其中一组电池故障而不能行车；2、降低使用成本采用电池组能量使用控制系统(BPCS)能够充分且平衡使用多组电池的电量，电池容量不会造成浪费，同时通过这套系统可只使用一套充电系统给多组电池共同充电，方便使用；3、延长电池组寿命在整车需求功率较小时可只使用其中电量较多的那一组电池，在整车需求功率较大时可同时使用两组或更多组电池对外供电，保证电池合理地充放电。例如,在某款纯电动载货汽车底盘中，使用了两组动力电池,每一组动力电池均为一定数量电池的单体串联，均有自己的完备的电池组管理装置，装车后为了给驱动电机和作业系统同时供电，通过电池组能量使用控制系统将这两组电池合并使用，具体使用方法为I、分别将这两组电池的正负极接入BPCS的两组含有IGBT模块和单向可控硅的电路中；2、电池组能量信息装置负责从两组电池组管理装置读取电池电量信息，包括电量是否可用、可用电量有多少、允许充放电功率或电流限值、电池故障等信息，并将这些信息处理后传送给电池能量控制单元；3、由车辆用电需求信息装置负责读取和计算整车电量的需求情况，包括是充电状态还是放电状态，并将这些信息处理后传送给电池能量控制单元；4、将负载电路和充电电路并联后接入由电池组和储能电容并联后形成的供电端Π ；
通过上述4步即可合理使用两组独立的动力电池，与单独使用一组动力电池的方法一致。显然，分组使用的独立电池组的数量可以大于两组，电池组能量使用控制系统可以管理数量大于两组以上的独立电池组。综上，本发明的电池组能量使用控制系统设计巧妙，结构简洁，可以管理多组电池组，提高可靠性，避免车辆无法行驶，降低使用成本，使用方便，延长电池组使用寿命，适于大规模推广应用。在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
权利要求
1.一种电池组能量使用控制系统，其特征在于，包括电池能量控制单元、储能电容、车辆用电需求信息装置、若干电池组、若干电池组能量信息装置、若干正极电路通断元件和若干负极电路通断元件，所述电池组、所述正极电路通断元件、所述负极电路通断元件和所述电池组能量信息装置一一对应，所述电池组的正极和负极分别电路连接所述正极电路通断元件和所述负极电路通断元件后与所述储能电容并联，所述电池能量控制单元通过所述电池组能量信息装置电路连接所述电池组，所述电池能量控制单元分别电路连接所述车辆用电需求信息装置、所述正极电路通断元件和所述负极电路通断元件。
2.根据权利要求I所述的电池组能量使用控制系统，其特征在于，所述正极电路通断元件是IGBT模块。
3.根据权利要求I所述的电池组能量使用控制系统，其特征在于，所述负极电路通断元件是单向可控硅。
4.根据权利要求I所述的电池组能量使用控制系统，其特征在于，所述电池组的数目为2。
5.根据权利要求I所述的电池组能量使用控制系统，其特征在于，所述电池组能量使用控制系统还包括若干电池组管理装置，所述电池组管理装置与所述电池组一一对应，所述电池组能量信息装置通过所述电池组管理装置电路连接所述电池组。
全文摘要
本发明涉及一种电池组能量使用控制系统，包括电池能量控制单元、储能电容、车辆用电需求信息装置、若干电池组、若干电池组能量信息装置、若干正极电路通断元件和若干负极电路通断元件，电池组、正极电路通断元件、负极电路通断元件和电池组能量信息装置一一对应，电池组的正极和负极分别电路连接正极和负极电路通断元件后与储能电容并联，电池能量控制单元通过电池组能量信息装置电路连接电池组，电池能量控制单元分别电路连接车辆用电需求信息装置、正极电路通断元件和负极电路通断元件。本发明设计巧妙，结构简洁，可以管理多组电池组，提高可靠性，避免车辆无法行驶，降低使用成本，使用方便，延长电池组使用寿命，适于大规模推广应用。
文档编号H02J7/00GK102891513SQ201210382700
公开日2013年1月23日 申请日期2012年10月10日 优先权日2012年10月10日
发明者曾庆文, 李良 申请人:上海中科深江电动车辆有限公司