一种电动汽车电池充放电高效管控系统的制作方法

本发明涉及电池充放电技术领域，具体涉及一种电动汽车电池充放电高效管控系统。

背景技术：

由于环境污染问题的日益严重，石油等化石燃料的短缺，促使纯电动汽车技术飞速发展。而锂离子电池由于具有高能力密度、高单体电压以及高性能价格比等良好的特性，所以已经大规模的用于纯电动汽车的动力电源。但是对于纯电动汽车来讲，对电池充放电过程、各类运行参数的监控以及对电动汽车的定位跟踪都非常重要，同时也能够提高电动汽车运行的安全性。

目前很多电动汽车都是使用锂电池作为备用电池，锂电池的使用寿命与电池的充电次数有较大的关系。然而，大多的便携式设备并未对锂电池的充电进行控制，如当电源适配器接入外部交流电后，锂电池则会自动进行充电，而此时的锂电池的电量很可能还足以维持便携式设备运作相当长的时间，如此则可能因锂电池的充电次数增加而导致电池的使用寿命减少。

现有技术中的电动汽车电池充放电系统不能够根据负载或者电池的性能调整电池的充电和放电参数，电池容易产生过冲或者深度放电的现象，也没有将电池中的各单元进行分类、按顺序充放电，大大影响了电池的使用寿命和充放电次数，出现异常情况也无法进行及时保护。

综上，现阶段急需一种智能、有效的电动汽车电池充放电控制系统，用以解决上述问题。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种电动汽车电池充放电高效管控系统，该电池充放电高效管控系统能够按优先等级对各组电池模块进行充放电管控，能根据负荷情况合理控制电池的放电参数，充放电保护模块能最大程度的延长电池的使用寿命，此外还具有用电安全保护功能，有效地实现了对电动汽车充放电过程参数的监测，为电动汽车运行安全提供了前提保障，整个系统管控准确灵敏效率高、控制智能灵活耗能少，具有较高的使用价值和较广泛的应用前景。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明提供了一种电动汽车电池充放电高效管控系统，包括：

主控模块、电池模块、数据采集模块、充放电管控模块、安全保护模块、存储模块、显示报警模块；

所述主控模块用于处理数据采集模块和负荷数据采集模块采集到的数据，经过分析处理后，对充放电管控模块、安全保护模块、存储模块、显示报警模块发出相应的指令信号；

所述电池模块包括若干个组电池模块，每个组电池模块是由多个单电池(电池单元分别构成的单电池群进行串联连接而构成的；

所述数据采集模块包括充放电数据采集模块、电池数据采集模块、负荷数据采集模块；所述充放电数据采集模块用于采集电池充放电次数、充电时间、待机时间以及对负载放电运行时间；所述电池数据采集模块用于采集各组电池模块的电压、电流、温度、容量和电量参数数据送入主控模块进行数据处理或者送入存储模块进行存储；所述负荷数据采集模块包括汽车速度采集模块、电动机转速采集模块、电动机扭力采集模块；所述负荷数据采集模块用于采集汽车行驶速度、电动机的转速以及扭力数据，送入主控模块进行数据处理得到负载消耗功率，向充放电管控模块发出指令信号，得到最佳输出电压和电流；

所述充放电管控模块包括充放电控制模块和充放电保护模块；所述充放电控制模块包括充放电切换模块、交直流变换电路、升压电路、降压电路；所述充放电控制模块根据主控模块发出的指令信号，一方面控制电池模块合理的在充电和放电间进行切换，另一方面可以控制电池模块对外放电输出满足负载要求的合适电压或者将交流电转换为合适电压大小的直流电供电池模块充电使用；所述充放电保护电路包括深度放电保护模块、稳流稳压模块、脉宽调制电路；充放电保护模块用于防止电池充电过冲中出现过压现象、在放电过程中出现深度放电，同时有效防止电路中的毛刺现象对电池的损害；

所述安全保护模块用于根据主控模块发出的指令或者负载数据发生异常超过阈值时，及时断开系统的电流输出或者输入，达到了保护电池模块和电动汽车不受损害，防止人身安全事故的发生；

所述存储模块用来存储充放电数据采集模块、电池数据采集模块、负荷数据采集模块采集到的数据以及预先设置的控制程序或信息，以供主控模块调用；

所述显示报警模块用来实时显示电池数据采集模块、负荷数据采集模块采集到的数据信息，当数据超过阈值时，可以根据情况分为不同的危险等级，并发出相应报警信号；

优选地，所述主控模块为dsp、fpga、arm中的一种。

优选地，所述电池数据采集模块包括电池温度传感器、电池输出电压测量路、电池输出电流测量电路、充电电压测量电路、充电电流测量电路、电池容量采样电路、电池电量检测电路、充放电次数计数电路；所述电池数据采集模块用于采集各组电池模块的电压、电流、温度、容量和电量参数数据送入主控模块进行数据处理或者送入存储模块进行存储。

优选地，所述主控模块根据电池数据采集模块、负荷数据采集模块采集到的电池电量信息和负荷消耗功率信息，处理得到续航里程送入显示报警模块及时反馈给驾驶人员。

优选地，所述充放电切换模块为多路选择器电路。

优选地，所述存储模块包括随机存储器模块、sd卡模块、usb接口模块，所述随机存储器模块用于与主控模块的配合使用以增加内存和数据处理的速度，所述sd卡模块用于长时间存储采集的各种数据，所述usb接口模块方便导出复制数据。

优选地，所述显示报警模块包括电子显示屏、语音播报模块、报警灯以及报警呼叫器。

优选地，所述主控模块根据数据采集模块反馈回的各组电池模块的温度、容量、电量等信息，根据预先设定的参考值进行充放电优先排序，根据排序的顺序发出指令信号给充放电管控模块，依次对各组电池模块进行充放电操作。

优选地，所述电池单元为锂离子电池。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

（1）本发明的一种电动汽车电池充放电高效管控系统的主控模块采用了dsp、fpga、arm中的一种微处理器，其功耗较小、可靠性性较高、编程简单、效率较高、价格较低、数据处理速度较快，能够有效提高管控系统的灵敏度和可靠性，降低的能耗，节约了资源。

（2）本发明的一种电动汽车电池充放电高效管控系统的充放电保护模块当电池模块电压较低时，在设定的最大电流下充电，随着电池模块电压的不断增加，充电电流随之减小，最终将电池模块恒定在一个设定的电压值上，进行浮充，避免超出电池模块的容量或出现虚满，避免了过电流和过电压现象，一方面在电池下降到预定值才允许给电池充电，让电池不会长期维持在充满状态，另一方面对电池实行恒流充电避免了过电流和过电压现象，有效提高了电池的使用寿命；同时由于放电深度的高低和充电电池的充电寿命有很深的关系，当电池的放电深度越深，其充电寿命就越短，会导致电池的使用寿命变短，因此深度放电保护模块能有效避免这一点。

（3）本发明的一种电动汽车电池充放电高效管控系统中的安全保护模块能够在负载发生异常或者人为需要时及时自动断开电流输出，最大程度的保护了人身财产安全。

（4）本发明的一种电动汽车电池充放电高效管控系统中设置的负荷数据采集模块包括电动器具转速采集模块、电动器具扭力采集模块，能够及时实时有效的采集到负荷所需功率大小，及时反馈给控制器模块，用以控制电池放电电压和电流的大小，一方面能够有效提供足够的动力供电动汽车行驶，另一方面主控模块能够根据负载消耗功率数据和电池电量信息，处理得到续航里程送入显示报警模块及时反馈给驾驶人员。

（5）本发明的一种电动汽车电池充放电高效管控系统采用的显示报警模块包括电子显示屏、语音播报模块、报警灯以及报警呼叫器，能够使驾驶人员直观的掌握到电动汽车电池的相关参数，报警系统能够及时有效的引起人们的注意，并能根据危险等级进行语音播报和鸣笛警报，大大提高了整个系统的功能和效率。

（6）本发明的一种电动汽车电池充放电高效管控系统将电池数据采集模块采集各组电池模块的电压、电流、温度、容量和电量参数数据送入主控模块，根据调用综合分析背景数据，对各组电池模块进行优先级排序，根据排序的顺序发出指令信号给充放电管控模块，依次对各组电池模块进行充放电操作，有效的在最短时间内充分利用电池，提高了效率。

（7）本发明的一种电动汽车电池充放电高效管控系统有效地实现了对电动汽车充放电过程参数的监测，为电动汽车运行安全提供了前提保障，整个系统管控准确灵敏效率高、控制智能灵活耗能少，具有较高的使用价值和较广泛的应用前景。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的一种电动汽车电池充放电高效管控系统示意图；

图2为本发明的一种电动汽车电池充放电高效管控系统的数据采集模块示意图；

图3为本发明的一种电动汽车电池充放电高效管控系统的电池数据采集模块示意图；

图4为本发明的一种电动汽车电池充放电高效管控系统的充放电控制模块和充放电保护模块示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示，本实施例的一种电动汽车电池充放电高效管控系统，包括：

主控模块1、电池模块2、数据采集模块3、充放电管控模块4、安全保护模块5、存储模块6、显示报警模块7；

所述主控模块1用于处理数据采集模块3采集到的数据，经过分析处理后，对充放电管控模块4、安全保护模块5、存储模块6、显示报警模块7发出相应的指令信号；

所述电池模块2包括若干个组电池模块，每个组电池模块是由多个单电池(电池单元分别构成的单电池群进行串联连接而构成的；

所述数据采集模块3包括充放电数据采集模块31、电池数据采集模块32、负荷数据采集模块33；所述充放电数据采集模块31用于采集电池充放电次数、充电时间、待机时间以及对负载放电运行时间；所述电池数据采集模块32用于采集各组电池模块的电压、电流、温度、容量和电量参数数据送入主控模块进行数据处理或者送入存储模块进行存储；所述负荷数据采集模块33包括汽车速度采集模块、电动机转速采集模块、电动机扭力采集模块；所述负荷数据采集模块用于采集汽车行驶速度、电动机的转速以及扭力数据，送入主控模块1进行数据处理得到负载消耗功率，向充放电管控模块4发出指令信号，得到最佳输出电压和电流；

所述充放电管控模块4包括充放电控制模块41和充放电保护模块42；所述充放电控制模块包括充放电切换模块411、交直流变换电路412、升压电路413、降压电路414；所述充放电控制模块4根据主控模块2发出的指令信号，一方面控制电池模块2合理的在充电和放电间进行切换，另一方面可以控制电池模块2对外放电输出满足负载要求的合适电压或者将交流电转换为合适电压大小的直流电供电池模块2充电使用；所述充放电保护电路42包括深度放电保护模块421、稳流稳压模块422、脉宽调制电路423；充放电保护模块42用于防止电池充电过冲中出现过压现象、在放电过程中出现深度放电，同时有效防止电路中的毛刺现象对电池的损害；

所述安全保护模块5用于根据主控模块1发出的指令或者负载数据发生异常超过阈值时，及时断开系统的电流输出或者输入，达到了保护电池模块2和电动汽车不受损害，防止人身安全事故的发生；

所述存储模块6用来存储充放电数据采集模块31、电池数据采集模块32、负荷数据采集模块33采集到的数据以及预先设置的控制程序或信息，以供主控模块1调用；

所述显示报警模块7用来实时显示电池数据采集模块32、负荷数据采集模块33采集到的数据信息，当数据超过阈值时，可以根据情况分为不同的危险等级，并发出相应报警信号；

本实施例中主控模块1为arm微处理器。

本实施例中电池数据采集模块32包括电池温度传感器321、电池输出电压测量路322、电池输出电流测量电路323、充电电压测量电路324、充电电流测量电路325、电池容量采样电路326、电池电量检测电路327、充放电次数计数电路328；所述电池数据采集模块32用于采集各组电池模块的电压、电流、温度、容量和电量参数数据送入主控模块进行数据处理或者送入存储模块6进行存储。

本实施例中主控模块1根据电池数据采集模块32、负荷数据采集模块33采集到的电池电量信息和负荷消耗功率信息，处理得到续航里程送入显示报警模块7及时反馈给驾驶人员。

本实施例中充放电切换模块411为多路选择器电路。

本实施例中存储模块6包括随机存储器模块、sd卡模块、usb接口模块，所述随机存储器模块用于与主控模块的配合使用以增加内存和数据处理的速度，所述sd卡模块用于长时间存储采集的各种数据，所述usb接口模块方便导出复制数据。

本实施例中显示报警模块7包括电子显示屏、语音播报模块、报警灯以及报警呼叫器。

本实施例中主控模块1根据数据采集模块3反馈回的各组电池模块的温度、容量、电量等信息，根据预先设定的参考值进行充放电优先排序，根据排序的顺序发出指令信号给充放电管控模块4，依次对各组电池模块进行充放电操作。

本实施例中电池单元为锂离子电池。

本发明的一种电动汽车电池充放电高效管控系统，按优先等级对各组电池模块进行充放电管控，能根据负荷情况合理控制电池的放电参数，充放电保护模块能最大程度的延长电池的使用寿命，此外还具有用电安全保护功能，有效地实现了对电动汽车充放电过程参数的监测，为电动汽车运行安全提供了前提保障，整个系统管控准确灵敏效率高、控制智能灵活耗能少，大大提高了电动汽车智能水准，该系统具有开放式、模块化的特点，实用性高，具有较高的实用价值和广泛地应用前景。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。