一种基于SOC的动力电池充放电控制系统的制作方法

本发明属于智能监控领域，涉及一种基于SOC的动力电池充放电控制系统。

背景技术：

目前，除锂离子电池上有所谓的被动均衡BMS管理外，铅酸蓄电池动力车辆现在还没有采用BMS来做电源管理。锂离子BMS被动均衡管理中，对SOC管理仅采用了电流积分和电压测量来拟合满足SOC，对电池进行充电、放电电流积分，可以得出剩余电量。前提是蓄电池组正好充满电且是完全充电的。如果蓄电池充电放置一段时间且使用一段时间后，或使用不完全，对蓄电池总电量往往存在估值不准确现象。采用电压测量方法，在空载情况下是准确的，但一旦加上负载以后，电池正负极端电压变化较大，在电池放电平台上，蓄电池是处于放电平台前端、中端或是末端；铅酸蓄电池在放置一段时间后，蓄电池电压有回升现象，但一加负载，电压变化达到3V以上，靠单纯电压是无法判定的。故此，我们必须要对蓄电池自放电预定义方程式对电池容量进行校正；基于电池内部阻抗予以校正；从而采用新的即插即用SOC自适应算法：空载时的SOC+温度放电曲线特征点；市价负载时采用电流积分计算负载后的SOC特征点；电池温度与内阻特征点。

上述方案仅仅局限于单个车辆自身内部控制：即一辆车只与自身装配的BMS关联，除动力电池剩余电量、剩余骑行里程、电池温度可以通过仪表显示出来外，其余均需要借助第三方工具来读取动力电池数据。一旦动力自身或外界有不可控质量或异常，使用用户完全不知道动力电池可能产生的破坏及次生灾害，轻者容易给使用者个人造成人身、财产损失。重者给消费使用者周边造成损失，特别是在夜晚发生异常时，即易给公众造成危及生命安全事故。。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种基于SOC的动力电池充放电控制系统，克服现有动力电池无管理或管理不全存在各种安全使用的缺陷。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案

一种基于SOC的动力电池充放电控制系统，其特征在于：包含用于电池组数据采集终端、云端服务器、手持终端、车场服务器，所述电池组数据采集终端与云端服务器连接，所述云端服务器分别与手持终端、车场服务器连接；所述电池组数据采集终端包含蓄电池组以及与其连接的均衡控制器；所述均衡控制器包含电流检测单元、电压检测单元、温度检测单元、故障检测单元、模数转换器、SOC管理器、温度补偿单元、无线通讯模块，所述电流检测单元、电压检测单元、温度检测单元、故障检测单元分别通过模数转换器连接SOC管理器，所述温度补偿单元、无线通讯模块分别与SOC管理器连接；

电流检测单元，用于检测蓄电池组的电流参数；

电压检测单元，用于检测蓄电池组的电压参数；

温度检测单元，用于检测蓄电池组周边环境的温度参数；

故障检测单元，用于检测蓄电池组是否正常工作；

模数转换器，用于将采集的各项参数的模拟信号转换成电子信号进而上传至SOC管理器；

温度补偿单元，用于实时调节蓄电池组周边的环境温度；

SOC管理器，用于根据接收的电子信号，通过温度补偿单元保证蓄电池组在不同环境温度下充放电均衡;

无线通讯模块，用于将电池组数据采集终端采集的参数上传至云端服务器。

作为本发明一种基于SOC的动力电池充放电控制系统的进一步优选方案，所述手持终端采用安卓智能手机。

作为本发明一种基于SOC的动力电池充放电控制系统的进一步优选方案，所述故障检测单元所检测的故障包含动力电池故障、电池通讯故障和BMS控制故障。

作为本发明一种基于SOC的动力电池充放电控制系统的进一步优选方案，所述电池组数据采集终端封装在PCB板中，并用螺钉紧固在电池的汇流排上。

作为本发明一种基于SOC的动力电池充放电控制系统的进一步优选方案，所述电池组数据采集终端采用环氧树脂封装在PCB板中

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明克服现有动力电池无管理或管理不全存在各种安全使用的缺陷，提供了一种适用于电动车辆动力电池自身健康侦测与平衡、不同环境温度充电均衡、不同环境温度放电均衡、针对不同环境温度对充电放电的温度补偿、以及数据收集并经通讯上传云端服务器，收集记录用户使用经典数据信息、动力电池在复杂温度条件下自身容量电化学反应引起的异常状态及该异常状态通过上传至云端，再由云端通讯到用户手持终端设备，便于用户、后台服务平台统一协调处理异常状态及异常状态告警，减少因不可控因素造成的次生灾害综合管理；

2、本发明充分利用现代网络控制技术与物联网技术，让车辆动力电池、充电、放电运行均能够满足客户需求，体验科技带来的便捷同时享受物联网带来的安全实惠。

附图说明

图1是本发明基于SOC的动力电池充放电控制系统原理图；

图2是本发明将电池组数据采集终端封装在PCB板中的示意图。

图中标号具体如下：1-蓄电池箱盖，2-PCB板，3-紧固螺钉，4-蓄电池箱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图1所示，一种基于SOC的动力电池充放电控制系统，包含用于电池组数据采集终端、云端服务器、手持终端、车场服务器，所述电池组数据采集终端与云端服务器连接，所述云端服务器分别与手持终端、车场服务器连接；所述电池组数据采集终端包含蓄电池组以及与其连接的均衡控制器；所述均衡控制器包含电流检测单元、电压检测单元、温度检测单元、故障检测单元、模数转换器、SOC管理器、温度补偿单元、无线通讯模块，所述电流检测单元、电压检测单元、温度检测单元、故障检测单元分别通过模数转换器连接SOC管理器，所述温度补偿单元、无线通讯模块分别与SOC管理器连接。

电流检测单元，用于检测蓄电池组的电流参数；

电压检测单元，用于检测蓄电池组的电压参数；

温度检测单元，用于检测蓄电池组周边环境的温度参数；

故障检测单元，用于检测蓄电池组是否正常工作；

模数转换器，用于将采集的各项参数的模拟信号转换成电子信号进而上传至SOC管理器；

温度补偿单元，用于实时调节蓄电池组周边的环境温度；

SOC管理器，用于根据接收的电子信号，通过温度补偿单元保证蓄电池组在不同环境温度下充放电均衡;

无线通讯模块，用于将电池组数据采集终端采集的参数上传至云端服务器。

本发明克服现有动力电池无管理或管理不全存在各种安全使用的缺陷，提供了一种适用于电动车辆动力电池自身健康侦测与平衡、不同环境温度充电均衡、不同环境温度放电均衡、针对不同环境温度对充电放电的温度补偿、以及数据收集并经通讯上传云端服务器，收集记录用户使用经典数据信息、动力电池在复杂温度条件下自身容量电化学反应引起的异常状态及该异常状态通过上传至云端，再由云端通讯到用户手持终端设备，便于用户、后台服务平台统一协调处理异常状态及异常状态告警，减少因不可控因素造成的次生灾害综合管理。

其中，所述手持终端采用安卓智能手机，所述电池组数据采集终端在蓄电池箱内，通过均衡控制器将采集数据上传云端服务器，所述故障检测单元所检测的故障包含动力电池故障、电池通讯故障和BMS控制故障，所述电池组数据采集终端封装在PCB板中，并用螺钉紧固在电池的汇流排上，所述电池组数据采集终端采用环氧树脂封装在PCB板中。

完善动力电池自身电流、电压、温度采集，在动力电池充电、放电使用过程中达到自身均衡；实现SOC管理；通过车身内部通讯，显示剩余电量、一次骑行里程、剩余可骑行里程、动力电池温度、环境温度、动力电池故障、电池通讯故障、BMS控制故障等信息。

采用车身通讯，利用通讯终端将信息发送至云端服务器，然后运用同步技术，将云端服务器数据同步到消费者手持终端与车厂后台服务器，一旦动力电池异常，由后台服务器直接将告警信息发送至消费者手持终端，达到提前告知异常，减少消费者个人财产、人身损失，避免二次事故发生。

上述功能封装在PCB板中，并用螺钉（或焊接）紧固在电池的汇流排上，从而完成电池自身电流、电压、温度采集，在动力电池充电、放电使用过程中达到自身均衡；实现SOC管理；通过车身内部通讯，显示剩余电量、一次骑行里程、剩余可骑行里程、动力电池温度、环境温度、动力电池故障、电池通讯故障、BMS控制故障等信息。并采用环氧树脂密封，防止酸液对PCB板及电子元器件腐蚀造成功能失效。

本发明充分利用现代网络控制技术与物联网技术，让车辆动力电池、充电、放电运行均能够满足客户需求，体验科技带来的便捷同时享受物联网带来的安全实惠。电动车车主可以通过APP软件实施蓄电池组充电放电监控与管理，并在动力蓄电池发生异常时能提前告警，特别是发生在夜晚大家都休息状况下，让车主的财产损失降到最低限度，最大限度保障车辆周围人身安全。

如图2所示,将上述电气功能做成PCB后实现功能的优选实施案例，图2中：1为蓄电池箱盖，2为PCB板，3为紧固螺钉，4为蓄电池箱，是将实现电气功能的PCB经电气调试后，再采用环氧树脂密封，达到防止PCB板上电子元器件及铜皮走线被蓄电池酸液腐蚀，缩短电气器件寿命目的。图2中3为紧固螺钉，连接PCB走线与电池汇流排电气连接。当然，该螺钉也可以用铅焊焊接。

本发明从而从根本上解决了蓄电池组中各单元电池单体是简单串联，组成了一个过程不受控的发散系统，认为各电池单元电池单体初始一致就永远无差异。各电池单体工作状态没有监控，使用过程中的偶然影响和轻微不良不能得到及时纠正，问题逐步扩大而一发不可收拾。这导致了铅酸蓄电池组的使用效果和寿命大打折扣，能力无法充分发挥。同时，采用通讯SOC方式可以让消费者便于查看电池充放电管理自适应控制当前所处工作状态以及动力电池剩余电量，规划骑行路线距离。特别的是实现车辆动力电池的各种综合管理同时。将动力电池自身的健康状态、循环次数、用户使用习惯经通讯上传至云端服务平台，便于用户、后台服务平台统一协调处理异常状态及异常状态告警，减少因不可控因素造成的次生灾害。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明专利，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明专利的保护范围之内。