蓄电池组工作方法及蓄电池组与流程

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：

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。

技术实现要素：

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＝i1*△t1+i2*△t2+i1*△t2+…+in*△tm

其中：

cln为蓄电池模块n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n的历史总放电时间段的数量；

i1为在上一次完全放电过程中的△t1时间段中的放电电流；

i2为在上一次完全放电过程中的△t2时间段中的放电电流；

…；

im为在上一次完全放电过程中的△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＝i1n*tl1+i2n*tl2+…+imn*tlm

其中：

cln为蓄电池模块n在本次放电工作中已放电电量；

in1为蓄电池模块n在本次放电中、已过去时间段tl1中的放电电流；

in2为蓄电池模块n在本次放电中、已过去时间段tl2中的放电电流；

….；

inm为蓄电池模块n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n的当前容量；

rn为蓄电池模块n的容量衰变系数；

cln为蓄电池模块n的最近历史总放电量；

cln为蓄电池模块n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＝c1+c2+…+cn

cn为对应蓄电池模块n的当前容量；

5、容量比例条件下的放电参考因子

k1＝c1/c、k2＝c2/c、…、kn＝cn/c；

kn为蓄电池模块n的放电参考因子；

6、电压比例条件下的放电参考因子

k1＝δv1/δv、k2＝δv2/δv、…、kn＝δvn/δv；

其中：δv＝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

δv1＝v1-vminv1蓄电池模块1的当前电压

δv2＝v2-vminv2蓄电池模块2的当前电压

…

δvn＝vn-vminvn蓄电池模块n的当前电压；

此时kn仍然为蓄电池模块n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n在当前放电电流条件下的剩余放电时间；

in为蓄电池模块n的当前放电电流；

cn为对应蓄电池模块n的当前容量；

t1、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＝t1+t2+t3+…+tn；其中：

t为所述的升压式蓄电池组的剩余放电时间；

t1、t2、t3、…、tn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：

t1＝t1；

t2＝(c2-i2*t1)/[i2+i1/(n-1)]

t3＝[c3-i3*(t1+t2)]/[i3+(i1+i2)/(n-2)]

…

tn＝[cn-in*(t1+t2+…+tn-1)]/{in+(i1+i2+…+in-1)/[n-(n-1)]}

其中n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

con＝io1*△to1+io2*△to2+io1*△to2+…+iom*△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n的历史总充电时间段的数量；

io1为在上一次充电过程中的△to1时间段中的充电电流；

io2为在上一次充电过程中的△to2时间段中的充电电流；

…；

iom为在上一次充电过程中的△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n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。

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。

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，设置蓄电池模块分路充电控制器将充电输入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；

(10)当各个蓄电池模块处于充电状态时，对其中的各个单体蓄电池采取独立充电，当其中的某个单体蓄电池的电压参数值、或单体蓄电池的温度参数值超出所设定的单体蓄电池充电电压限定值、或单体蓄电池工作温度限定值的允许范围时，则蓄电池模块分路充电控制器关闭对该单体蓄电池的充电电流。

本发明的工作原理为：采用串联单体蓄电池构成蓄电池模块，各个dc-dc变换器分别对每一个蓄电池模块的输出电压予以升压后进行并流输出，这样就得到了输出电压高于各个蓄电池模块的升压式蓄电池组，在放电工作状态中各个蓄电池模块之间由于dc-dc变换器的隔离作用而不会有相互影响；在放电工作中监测各个单体蓄电池的当前电压，当某个单体蓄电池的当前电压低于所设置的单体蓄电池放电电压限定值时，即超出单体蓄电池放电电压限定值的范围时，则关闭该单体蓄电池所在的蓄电池模块所连接的dc-dc变换器的输出，即关闭该单体蓄电池所在的蓄电池模块所连接的dc-dc变换器的输入输出电流或该单体蓄电池所在的蓄电池模块的输出电流，这样就避免各个单体蓄电池的过放电现象，而其他的、当前电压处于正常状态的各个单体蓄电池的所在的蓄电池模块继续放电，维持升压式蓄电池组的输出工作；在放电工作状态下，如果某个单体蓄电池的当前温度参数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超出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连接的dc-dc变换器的输入输出电流；即相当于关闭蓄电池模块的电流输出，这样就避免了因为个别单体蓄电池环境温度影响下给蓄电池组带来的恶化影响；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，则总监测器通过所有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，或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关闭所有dc-dc变换器的输入输出电流，即：总监测器通过各个蓄电池模块监测控制器关闭所有dc-dc变换器的变压输出工作，也相当于关闭所有的蓄电池模块的电流输出；由于关闭了dc-dc变换器的输入输出电流为采用停止dc-dc变换器变压工作的方式予以实现，而关闭dc-dc变换器后，升压式蓄电池组不再有高电压输出，升压式蓄电池组中的固有电压即为蓄电池模块的电压，而在设置蓄电池模块式时，采用输出电压相对低于dc-dc变换器的输出电压的蓄电池模块，如可以采用12v或安全电压以下的蓄电池模块，因此本升压式蓄电池组在关闭状态下没有固有高压的隐患存在；在充电工作状态下，对各个蓄电池模块中的各个单体蓄电池采取独立充电的工作方法，当其中的某个单体蓄电池的电压参数或温度参数超出所设定的单体蓄电池充电电压限定值或单体蓄电池工作温度限定值的允许范围时，则蓄电池充电控制器关闭对该单体蓄电池的充电；这样就避免了对升压式蓄电池组进行充电时，个别单体蓄电池出现过充电状态，进而避免了升压式蓄电池组减少寿命的现象。

为解决上述问题2，本发明还提出一种升压式蓄电池组模块升压并流工作方法，使得在升压式蓄电池组的各个蓄电池模块在放电过程中，实时检测负载电流及各个单体蓄电池的当前状态，并根据各个单体蓄电池的当前状态情况调节各个蓄电池模块的放电电流，可使得各个蓄电池模块中的单体蓄电池处于相对合理的低电流放电工作状态，延长各个蓄电池模块的放电时间，即可延长蓄电池组的放电时间及使用寿命。

为达到解决上述问题2的目的，本发明介绍一种升压式蓄电池组模块升压并流工作方法，包含有单体蓄电池、蓄电池模块、dc-dc变换器、蓄电池模块监测控制器、总监控器、负载电容器，其特征在于采用以下工作方法：

(1)在蓄电池模块监测控制器中，设置各个单体蓄电池标称容量值、单体蓄电池容量衰变系数；

(2)总监控器及蓄电池模块监测控制器将各个蓄电池模块最近一次的完整放电过程中各个时间段对应的放电电流参数予以采集、存储，并按照:cln＝i1*△t1+i2*△t2+i1*△t2+…+in*△tm方法统计计算，得出各个蓄电池模块的最近历史总放电量cln并予以存储；

(3)总监控器及蓄电池模块监测控制器实时采集、存储各个蓄电池模块在本次放电工作开始以来各个时间段对应的放电电流参数、各个单体蓄电池及蓄电池模块的当前放电电流参数、当前位移传感器的速度参数；

(4)蓄电池模块监测控制器根据各个蓄电池模块在本次放电工作开始以来各个时间段对应的放电电流参数，按照已放电容量等于各个时间段与对应的放电电流乘积之和计算出各个蓄电池模块在本次放电工作开始以来的已放电容量；即按照cln＝i1n*tl1+i2n*tl2+…+imn*tlm的方法计算出各个蓄电池模块在本次放电工作开始以来的已放电容量cln；

(5)蓄电池模块监测控制器根据各个蓄电池模块的最近历史总放电量、单体蓄电池容量衰变系数、单体蓄电池标称容量、对应蓄电池模块当前放电电流及已放电量统计值，按照cn＝rn*cln-cln方法计算出各个蓄电池模块的当前容量cn；

(6)以每个蓄电池模块中具有最小当前容量值的单体蓄电池当前容量作为该蓄电池模块的当前参考容量值，将各个蓄电池模块当前参考容量之和作为当前总容量值，即按照c＝c1+c2+…+cn计算出升压式蓄电池组当前可放电蓄电池模块的当前总容量值；将各个蓄电池模块的当前参考容量与当前总容量的比值作为各个蓄电池模块的放电参考因子，即按照：kn＝cn/c得出各个蓄电池模块的放电参考因子kn；

(7)总监控器及蓄电池模块监测控制器按照各个放电参考因子与蓄电池模块输出电流限定值的乘积作为对应蓄电池模块的当前蓄电池模块放电电流限定值inm＝kn*inmax，并按照各个蓄电池模块的当前模块放电电流限定值调节对应调节dc-dc变换器输入电流或输出电流，使得各个蓄电池模块的输出电流处于零至对应的当前模块放电电流限定值inm之间。

本发明的工作原理为：在初始状态下，蓄电池模块监测控制器允许各个蓄电池模块按照设定的蓄电池模块放电限定值范围内提供初始电流输出，总监控器及蓄电池模块监测控制器通过检测当前各个蓄电池模块输出电流参数、各个单体蓄电池当前电压参数，可以统计计算出各个单体蓄电池的当前容量，以每个蓄电池模块中具有最小容量的单体蓄电池作为该蓄电池模块的当前参考容量，将各个蓄电池模块当前参考容量之和作为当前总容量，将各个蓄电池模块当前参考容量与当前总容量的比值作为放电参考因子，总监控器及蓄电池模块监测控制器按照各个放电参考因子与蓄电池模块输出电流限定值的乘积作为对应蓄电池模块的当前模块放电电流限定值，并按照各个蓄电池模块的当前模块放电电流限定值调节对应调节dc-dc变换器输入电流或输出电流，使得各个蓄电池模块的输出电流处于零至当前模块放电电流限定值之间；这样，就使得各个蓄电池模块的允许放电电流范围受到其中的最小单体蓄电池的当前参考容量值状态的限制调节，当前参考容量值越低，表示该蓄电池模块中的单体蓄电池带载能力越差，则按上述蓄电池模块输出电流的限制原则，其蓄电池模块允许输出电流就相对越低，反之，当前参考容量值高，表示该蓄电池模块中的单体蓄电池带载能力高，则按上述蓄电池模块输出电流的限制原则，其输出电流就可以相对较高；这样就使得各个单体蓄电池的放电允许范围为依据其当前容量状态予以调节的，就避免了不合理的大电流放电状态，延长各个蓄电池模块的放电时间，即可延长蓄电池组的放电时间及使用寿命。

为解决上述问题3，本发明还提出一种升压式蓄电池组剩余容量及行车距离动态监测方法，能够适用于对升压式蓄电池组的剩余容量及电动汽车的剩余行车距离实现动态监测及显示，且具有实用性强、实施方便的特点。

为达到解决上述问题3的目的，本发明还提出一种升压式蓄电池组剩余放电时间及行车距离监测工作方法，包含有单体蓄电池、蓄电池模块、dc-dc变换器、蓄电池模块监测控制器、总监控器、位移传感器，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，设置各个单体蓄电池标称容量值、单体蓄电池容量衰变系数；

(2)总监控器及蓄电池模块监测控制器将各个蓄电池模块最近一次的完整放电中各个时间段对应的放电电流参数予以采集、存储及按照：cln＝i1*△t1+i2*△t2+i1*△t2+…+in*△tm统计计算，得出各个蓄电池模块的最近历史总放电量cln并予以存储；

(3)总监控器及蓄电池模块监测控制器实时采集、存储各个蓄电池模块在本次放电工作开始以来各个时间段对应的放电电流参数、各个单体蓄电池及蓄电池模块的当前放电电流参数、当前位移传感器的速度参数；

(4)蓄电池模块监测控制器根据各个蓄电池模块在本次放电工作开始以来各个时间段对应的放电电流参数，按照已放电容量等于各个时间段与对应的放电电流乘积之和计算出各个蓄电池模块在本次放电工作开始以来的已放电容量；即按照cln＝i1n*tl1+i2n*tl2+…+imn*tlm的方法计算出各个蓄电池模块在本次放电工作开始以来的已放电容量；

(5)蓄电池模块监测控制器根据各个蓄电池模块的最近历史总放电量、单体蓄电池容量衰变系数、单体蓄电池标称容量、对应蓄电池模块当前放电电流及已放电量统计值，按照cn＝rn*cln-cln方法计算出各个蓄电池模块的当前容量；

(6)按照tn＝cn/in的方法计算出各个蓄电池模块在当前条件下的各个蓄电池模块剩余放电时间，并将蓄电池模块剩余放电时间由小到大进行排序，得到t1、t2、t3、…、tn参数；

(7)总监控器及蓄电池模块监测控制器按照t1＝t1，tn＝[cn-in*(t1+t2+…+tn-1)]/{in+(i1+i2+…+in-1)/[n-(n-1)]}方法统计计算得出各个蓄电池模块的后续放电时间t1、t2、t3、…、tn；采用t＝t1+t2+t3+…+tn统计计算方法，得到升压式蓄电池组剩余放电时间t，并将该数据在总监控器上予以显示；

(8)总监控器根据当前行车速度v及升压式蓄电池组剩余放电时间t，统计计算得出剩余行车距离s，并将该参数在总监控器上予以显示。

本发明的工作原理为：鉴于升压式蓄电池组的构成特点，因为升压式蓄电池组中的各个蓄电池模块的放电及关闭为取决于其中的各个单体蓄电池的当前状态，当一个蓄电池模块关闭放电以后，该蓄电池模块原承担的放电电流将会由其他处于放电状态的蓄电池模块继续承担，并且在一个蓄电池模块关闭之前，其他蓄电池模块也在也一直处于放电状态，即消耗部分电量，因此，对升压式蓄电池组的剩余发电时间的监测即采用实时监测相关参数，并根据各个采集的相关参数、设置的标称容量、限定值及历史放电量进行分阶段统计计算剩余放电时间，最后予以汇集；即：根据采集到的各个单体蓄电池的当前电压，将每个模块中的最小单体蓄电池当前放电电压作为参考值、对应蓄电池模块当前放电电流参数，参照过去对应蓄电池模块放电时间及放电电流统计值、单体蓄电池最近静态条件下的容量值、单体蓄电池标称容量，即可统计计算出各个蓄电池模块在当前条件下的蓄电池模块剩余放电时间，并将蓄电池模块剩余放电时间由小到大进行排序，得到t1、t2、t3、…、tn参数；按照t1＝t1，tn＝[cn-in*(t1+t2+…+tn-1)]/{in+(i1+i2+…+in-1)/[n-(n-1)]}方法统计计算得出各个蓄电池模块的后续放电时间t1、t2、t3、…、tn；采用t＝t1+t2+t3+…+tn统计计算方法，得到升压式蓄电池组剩余放电时间t，并将该数据在总监控器上予以显示；根据当前行车速度v及升压式蓄电池组剩余放电时间t，统计计算得出剩余行车距离s，并将该参数在总监控器上予以显示；这样就实现了本发明所达到的升压式蓄电池组的剩余容量及电动汽车的剩余行车距离实现动态监测的目的。

为解决上述问题4，本发明还提出一种升压式蓄电池组模块预留方法，能够适用于升压式蓄电池组的蓄电池模块应用管理，避免电动汽车的车载蓄电池因容量问题出现的意外停车现象，且具有实用性强、实施方便的特点。

为达到解决上述问题4的目的，本发明介绍一种升压式蓄电池组模块预留方法，包含有单体蓄电池、蓄电池模块、dc-dc变换器、蓄电池模块监测控制器、总监控器，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，设置各个单体蓄电池标称容量值、单体蓄电池容量衰变系数；

(2)总监控器及蓄电池模块监测控制器将各个蓄电池模块最近一次的完整放电中各个时间段对应的放电电流参数予以采集、存储及按照：cln＝i1*△t1+i2*△t2+i1*△t2+…+in*△tm统计计算，得出各个蓄电池模块的最近历史总放电量cln并予以存储；

(3)总监控器及蓄电池模块监测控制器将各个蓄电池模块中的各个单体蓄电池在最近一次的完整充电过程中各个时间段对应的放电电流参数予以采集、存储及按照con＝io1*△to1+io2*△to2+io1*△to2+…+iom*△tom统计计算，得出各个蓄电池模块的最近历史总充电量con参数值并予以存储；

(4)总监控器及蓄电池模块监测控制器将各个蓄电池模块的单体蓄电池容量衰变系数、各个蓄电池模块的最近历史总放电量参数值、各个蓄电池模块的最近历史总充电量参数值进行比较，得出最佳蓄电池模块状态排序表；总监控器及蓄电池模块监测控制器将处于蓄电池模块状态排序表前列的多个最佳蓄电池模块设置为预留蓄电池模块；

(5)总监控器及蓄电池模块监测控制器实时采集、存储各个蓄电池模块在放电工作中对应的放电电流参数、各个单体蓄电池及蓄电池模块的当前放电电流参数；

(6)在升压式蓄电池组处于放电工作初期，总监控器及蓄电池模块监测控制器关闭与预留蓄电池模块相关的dc-dc变换器的输入输出电流，使得预留蓄电池模块处于无输出电流状态，并由总监控器监测及显示各个蓄电池模块的工作状态；在其他蓄电池模块的放电电流终止后，再将预留蓄电池模块相关的dc-dc变换器开启输入输出电流，使得预留蓄电池模块处于放电工作状态，并在总监控器上显示各个蓄电池模块的工作状态及报警。

本发明的工作原理为：鉴于升压式蓄电池组的构成特点及冗余设置，因此升压式蓄电池组中的某几个蓄电池模块的放电及关闭对整个升压式蓄电池组的放电工作无影响，因此可以在最近一次的蓄电池模块充电及放电监测中，选择其中状态较好的蓄电池模块作为最后应急使用，则在升压式蓄电池组中的大部分其他蓄电池模块耗电完毕且关闭放电输出电流以后，由事先预留的、状态较好的多个蓄电池模块介入放电并予以告警，以保障电动汽车在告警信号出现后也能到达最近的处理地点。

为实现本发明所述的上述各个工作方法，本发明还介绍一种升压式蓄电池组，含有多个由单体蓄电池串联所构成的蓄电池模块，其特征在于有多个蓄电池模块分路充电控制器、多个dc-dc变换器、多个蓄电池模块监测控制器、一个总监测器、一个负载电容器、一个位移传感器；每一个单体蓄电池有一个温度传感器；每一个dc-dc变换器中有一个输入电流传感器、一个输出电流传感器；每一个蓄电池模块的电流输出端与一个dc-dc变换器输入端相连接，每一个dc-dc变换器输出端都与负载电容器相连接；每一个蓄电池模块分路充电控制器有多对独立充电输出端，同一个蓄电池模块充电器的每一对独立充电输出端分别与同一个蓄电池模块中的一个单体蓄电池相并联；温度传感器、输入电流传感器、输出电流传感器的各个数据输出端分别与蓄电池模块监测控制器的数据采集输入端相连接，各个dc-dc变换器的工作状态开关控制端、输入电流调节端分别与对应的蓄电池模块监测控制器控制输出端相连接，位移传感器的参数输出端、各个蓄电池模块监测控制器的一组信号输入输出端、蓄电池模块分路充电控制器的一组信号输入输出端分别与总监测器的监控信号输入输出端相连接。

附图说明

图1是本发明一实施例的升压式蓄电池组构成电原理图；

图2是本发明一实施例的蓄电池模块分路充电控制器的构成电原理图；

图3是本发明一实施例的蓄电池模块构成图；

图4是本发明一实施例dc-dc变换器的构成电原理图；

图5是本发明一实施例升压式蓄电池组工作方法的工作流程图；

图6是本发明一实施例升压式蓄电池组模块升压并流工作方法的工作流程图；

图7是本发明一实施例升压式蓄电池组剩余放电时间及行车距离监测工作方法的工作流程图；

图8是本发明一实施例升压式蓄电池组模块预留方法的工作流程图；

在图1、图2、图3及图4中，对于具有同一功能的部件在各附图中采用相同的编号来表示，以避免编号过多而带来混乱。

具体实施方式

下面以附图为例说明本发明的实施例：

图1是本发明一实施例的升压式蓄电池组构成电原理图，其中：

a为蓄电池模块分路充电控制器；b为蓄电池模块，采用多个常规单体蓄电池串联而构成即可；c为dc-dc变换器，其电路构成原理详见附图2所示；d为负载电容器，采用大容量电容器及耐压与dc-dc变换器输出电压相匹配即可；e为蓄电池模块监测控制器，采用带有数据采集接口的微处理器系统构成；f为总监控器，采用带数据采集接口及显示器的微处理器构成；每一个蓄电池模块分路充电控制器的各个充电输出端分别与一个单体蓄电池相并接；每一个蓄电池模块的电流输出端与一个dc-dc变换器的低压电流输入端相连接，所有的dc-dc变换器的高压电流输出端都与负载电容相连接，各个单体蓄电池的输出电压端、输出电流传感器输出信号端、温度传感器输出信号端、位移传感器输出信号端都分别与蓄电池模块监测控制器及总监测器的信号采集输入端相连接，dc-dc变换器的工作开关控制端及输出电流调节控制端分别与蓄电池模块监测控制器的控制输出端相连接；

图2是本发明一实施例的蓄电池模块分路充电控制器的构成电原理图，其中：

a为蓄电池模块分路充电控制器，a1、a2、a3、a4、an为模块充电输出端；h1、h2、h3、..、hn为单体蓄电池充电电流传感器，g为多路充电器，其中的g1-g1’、g2-g2’、g3-g3’、…、gn-gn’、为各自独立的充电输出端，所谓独立充电输出端，即各对充电输出端的充电输出电流及电压为各自根据自己的充电负载的状态进行充电调节，不产生相互影响；i为充电电流采集信号输出端口；内部连接关系如图所示，其中g1、g2、g3、…、gn分别通过电流传感器后与a1、a2、a3、a4、an模块充电输出端相连接；g1’、g2’、g3’、…、gn’分别与a2、a3、a4、an模块充电输出端相连接；i与蓄电池模块监测控制器e的数据采集信号输入端相连接；

图3是本发明一实施例的蓄电池模块构成图，其中：

b1、b2、b3、…、bn为组成蓄电池模块的单体蓄电池，该单体蓄电池也可以为多个低容量的单体蓄电池并联而成的大容量单体蓄电池；各个单体蓄电池的端电压输出端与蓄电池模块监测控制器e的数据采集信号输入端相连接；蓄电池模块分路充电控制器a的a1、a2、a3、a4、an为模块充电输出端分别与蓄电池模块的各个单体蓄电池的正负极相连接；

图4是本发明一实施例dc-dc变换器的构成电原理图，其中：

c为dc-dc变换器，c1为输入电流传感器，c2为dc-dc直流升压变换器，c3为输出电流传感器，输入电流传感器、dc-dc直流升压变换器、输出电流传感器相互串联连接；各个电流传感器信号输出端、dc-dc直流变换器工作开关控制端及输出电流调节端分别与蓄电池模块监测控制器e的数据采集信号输入端或控制信号输出端相连接；

按照附图1、图2、图3及图4所示元器件及模块构成及连接关系，并按说明所述安装及连接温度传感器、位移传感器，完成各个模块及器件的相互连接即可完成本发明的升压式蓄电池组；

图5是本发明一实施例升压式蓄电池组工作方法的工作流程图；其中：

对上述升压式蓄电池组中的各个蓄电池模块监测控制器、蓄电池模块分路充电控制器及总监测器按照下述流程编制工作软件即可实现本发明的升压式蓄电池组工作方法实施例：

(1)系统初始化，对总监控器及蓄电池模块监测控制器中的微处理器进行系统初始化；

(2)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；

(3)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；

(4)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；

(5)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；

(6)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；

(7)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；

(8)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；

(9)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；

(10)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，设置蓄电池模块分路充电控制器将充电输入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；

(11)当各个蓄电池模块处于充电状态时，对其中的各个单体蓄电池采取独立充电，当其中的某个单体蓄电池的电压参数值、或单体蓄电池的温度参数值超出所设定的单体蓄电池充电电压限定值、或单体蓄电池工作温度限定值的允许范围时，则蓄电池模块分路充电控制器关闭对该单体蓄电池的充电电流；

(12)返回到上述步骤(3)；

图6是本发明一实施例升压式蓄电池组模块升压并流工作方法的工作流程图；其中：

对上述升压式蓄电池组中的各个蓄电池模块监测控制器及总监测器按照下述流程编制工作软件即可实现本发明的升压式蓄电池组模块升压并流工作方法实施例：

(1)系统初始化，对总监控器及蓄电池模块监测控制器中的微处理器进行系统初始化；

(2)在蓄电池模块监测控制器中，设置各个单体蓄电池标称容量值、单体蓄电池容量衰变系数；

(3)总监控器及蓄电池模块监测控制器将各个蓄电池模块最近一次的完整放电过程中各个时间段对应的放电电流参数予以采集、存储，并按照:cln＝i1*△t1+i2*△t2+i1*△t2+…+in*△tm方法统计计算，得出各个蓄电池模块的最近历史总放电量cln并予以存储；

(4)总监控器及蓄电池模块监测控制器实时采集、存储各个蓄电池模块在本次放电工作开始以来各个时间段对应的放电电流参数、各个单体蓄电池及蓄电池模块的当前放电电流参数、当前位移传感器的速度参数；

(5)蓄电池模块监测控制器根据各个蓄电池模块在本次放电工作开始以来各个时间段对应的放电电流参数，按照已放电容量等于各个时间段与对应的放电电流乘积之和计算出各个蓄电池模块在本次放电工作开始以来的已放电容量；即按照cln＝i1n*tl1+i2n*tl2+…+imn*tlm的方法计算出各个蓄电池模块在本次放电工作开始以来的已放电容量cln；

(6)蓄电池模块监测控制器根据各个蓄电池模块的最近历史总放电量、单体蓄电池容量衰变系数、单体蓄电池标称容量、对应蓄电池模块当前放电电流及已放电量统计值，按照cn＝rn*cln-cln方法计算出各个蓄电池模块的当前容量cn；

(7)以每个蓄电池模块中具有最小当前容量值的单体蓄电池当前容量作为该蓄电池模块的当前参考容量值，将各个蓄电池模块当前参考容量之和作为当前总容量值，即按照c＝c1+c2+…+cn计算出升压式蓄电池组当前可放电蓄电池模块的当前总容量值；将各个蓄电池模块的当前参考容量与当前总容量的比值作为各个蓄电池模块的放电参考因子，即按照：kn＝cn/c得出各个蓄电池模块的放电参考因子kn；

(8)总监控器及蓄电池模块监测控制器按照各个放电参考因子与蓄电池模块输出电流限定值的乘积作为对应蓄电池模块的当前蓄电池模块放电电流限定值inm＝kn*inmax，并按照各个蓄电池模块的当前模块放电电流限定值调节对应调节dc-dc变换器输入电流或输出电流，使得各个蓄电池模块的输出电流处于零至对应的当前模块放电电流限定值inm之间；

(9)返回到上述步骤(3)；

图7是本发明一实施例升压式蓄电池组剩余放电时间及行车距离监测工作方法的工作流程图；其中：

对上述升压式蓄电池组中的各个蓄电池模块监测控制器及总监测器按照下述流程编制工作软件即可实现本发明的升压式蓄电池组剩余放电时间及行车距离监测工作方法实施例：

(1)系统初始化，对总监控器及蓄电池模块监测控制器中的微处理器进行系统初始化；

(2)设置各个单体蓄电池标称容量值、单体蓄电池容量衰变系数；

(3)采集、存储及统计计算各个蓄电池模块最近一次的完整放电中各个时间段对应的放电电流参数，按照：cln＝i1*△t1+i2*△t2+i1*△t2+…+in*△tm统计计算得出各个蓄电池模块的最近历史总放电量cln并予以存储；

(4)采集、存储各个蓄电池模块在本次放电工作开始以来各个时间段对应的放电电流参数、各个单体蓄电池及蓄电池模块的当前放电电流参数、当前位移传感器的速度参数；

(5)根据各个蓄电池模块在本次放电工作开始以来各个时间段对应的放电电流参数，按照已放电容量等于各个时间段与对应的放电电流乘积之和计算出各个蓄电池模块在本次放电工作开始以来的已放电容量；即按照cln＝i1n*tl1+i2n*tl2+…+imn*tlm的方法计算出各个蓄电池模块在本次放电工作开始以来的已放电容量cln；

(6)根据各个蓄电池模块的最近历史总放电量、单体蓄电池容量衰变系数、单体蓄电池标称容量、对应蓄电池模块当前放电电流及已放电量统计值，按照tn＝cnt/int的方法计算出各个蓄电池模块在当前条件下的各个蓄电池模块剩余放电时间，并将蓄电池模块剩余放电时间由小到大进行排序，得到t1、t2、t3、…、tn参数；

(7)按照t1＝t1，tn＝[cn-in*(t1+t2+…+tn-1)]/{in+(i1+i2+…+in-1)/[n-(n-1)]}方法统计计算得出各个蓄电池模块的后续放电时间t1、t2、t3、…、tn；采用t＝t1+t2+t3+…+tn统计计算方法，得到升压式蓄电池组剩余放电时间t；

(8)根据当前行车速度v及升压式蓄电池组剩余放电时间t，按照s＝v*t方法计算得出剩余行车距离s；

(9)将升压式蓄电池组剩余放电时间t参数、当前行车速度v参数、剩余行车距离s参数在总监控器上予以显示；

(10)返回到上述步骤(3)。

图8是本发明一实施例升压式蓄电池组模块预留方法的工作流程图；其中：

对上述升压式蓄电池组中的各个蓄电池模块监测控制器及总监测器按照下述流程编制工作软件即可实现本发明的升压式蓄电池组模块预留方法实施例：

(1)系统初始化，对总监控器及蓄电池模块监测控制器中的微处理器进行系统初始化；

(2)在蓄电池模块监测控制器中，设置各个单体蓄电池标称容量值、单体蓄电池容量衰变系数；

(3)总监控器及蓄电池模块监测控制器将各个蓄电池模块最近一次的完整放电中各个时间段对应的放电电流参数予以采集、存储及按照：cln＝i1*△t1+i2*△t2+i1*△t2+…+in*△tm统计计算，得出各个蓄电池模块的最近历史总放电量cln并予以存储；

(4)总监控器及蓄电池模块监测控制器将各个蓄电池模块中的各个单体蓄电池在最近一次的完整充电过程中各个时间段对应的放电电流参数予以采集、存储及按照con＝io1*△to1+io2*△to2+io1*△to2+…+iom*△tom统计计算，得出各个蓄电池模块的最近历史总充电量con参数值并予以存储；

(5)总监控器及蓄电池模块监测控制器将各个蓄电池模块的单体蓄电池容量衰变系数、各个蓄电池模块的最近历史总放电量参数值、各个蓄电池模块的最近历史总充电量参数值进行比较，按照最近历史总放电量参数值、各个蓄电池模块的最近历史总充电量参数值越大的值越优的原则，得出最佳蓄电池模块状态排序表；总监控器及蓄电池模块监测控制器将处于蓄电池模块状态排序表前列的多个最佳蓄电池模块设置为预留蓄电池模块；

(6)总监控器及蓄电池模块监测控制器实时采集、存储各个蓄电池模块在放电工作中对应的放电电流参数、各个单体蓄电池及蓄电池模块的当前放电电流参数；

(7)在升压式蓄电池组处于放电工作初期，总监控器及蓄电池模块监测控制器关闭与预留蓄电池模块相关的dc-dc变换器的输入输出电流，使得预留蓄电池模块处于无输出电流状态，并由总监控器显示各个蓄电池模块的工作状态；

(8)在其他蓄电池模块的放电电流终止后，再将预留蓄电池模块相关的dc-dc变换器开启输入输出电流，使得预留蓄电池模块处于放电工作状态，并在总监控器上显示各个蓄电池模块的工作状态及报警；

(9)返回到上述步骤(3)。

这样就完成了本发明的全部实施例。

本发明所述的升压式蓄电池组模块升压并流工作方法，还可以是选择采用以下工作方法：

(1)在蓄电池模块监测控制器中，设置单体蓄电池最高放电电压值、单体蓄电池放电电压最低值、蓄电池模块输出电流限定值；

(2)总监控器及蓄电池模块监测控制器实时采集、存储各个单体蓄电池及蓄电池模块的当前电压参数、各个蓄电池模块的放电电流参数，并根据采集的各个参数及设置的各个限定值统计计算得出单体蓄电池最大放电电压差值(即：单体蓄电池最高放电电压值与单体蓄电池放电电压最低值差值δv＝vmax-vmin)、单体蓄电池当前放电电压差值(即：单体蓄电池的当前电压参数与单体蓄电池放电电压最低值的差值δvn＝vn-vmin)；

(3)以每个蓄电池模块中具有最小当前放电电压差值的单体蓄电池的当前放电电压差值作为该蓄电池模块的当前参考放电电压差值，将各个蓄电池模块的当前参考放电电压差值与单体蓄电池最大放电电压差值的比值作为各个蓄电池模块的放电参考因子，即：kn＝δvn/δv；

(4)总监控器及蓄电池模块监测控制器按照各个放电参考因子与蓄电池模块输出电流限定值的乘积作为对应蓄电池模块的当前蓄电池模块放电电流限定值inm＝kn*inmax，并按照各个蓄电池模块的当前模块放电电流限定值调节对应调节dc-dc变换器输入电流或输出电流，使得各个蓄电池模块的输出电流处于零至对应的当前模块放电电流限定值inm之间。

这样做可以使得本发明的升压式蓄电池组模块升压并流工作方法更为简单，易于实施。

本发明介绍了一种由多个由单体蓄电池串联所构成的蓄电池模块、负载电容器、、dc-dc变换器、蓄电池模块分路充电控制器、蓄电池模块监测控制器、、总监测器、位移传感器、温度传感器所组成的升压式蓄电池组，实现了升压式蓄电池组的多种工作方法，使得构成的升压式蓄电池组中的各个蓄电池模块能够在充放电过程中相互隔离及独立工作，能够避免蓄电池模块在成组后的相互影响，避免其中的单体蓄电池的过度充放电，避免蓄电池组中的固有高压现象；使得在升压式高压蓄电池组的各个蓄电池模块在放电过程中，实时检测负载电流及各个单体蓄电池的当前状态，并根据各个单体蓄电池的当前状态情况调节各个蓄电池模块的放电电流，可使得各个蓄电池模块中的单体蓄电池处于相对合理的低电流放电工作状态，延长各个蓄电池模块的放电时间，即可延长蓄电池组的放电时间及使用寿命；能够适用于对升压式蓄电池组的剩余容量及电动汽车的剩余行车距离实现动态监测及显示，能够适用于对升压式蓄电池组的蓄电池模块应用，避免电动汽车的车载蓄电池因容量问题出现的意外停车现象；提高了蓄电池组寿命及应用安全，且具有实用性强、实施方便的特点。