电动车、电源系统和充放电方法
【专利摘要】本发明提供一种电动车、电源系统和充放电方法，电源系统包括控制单元、多个串联连接的充放电电路和多个电池模块，充放电电路包括第一场效应管和第二场效应管，第一场效应管的漏极与第二场效应管的源极电连接，第一场效应管的源极与电池模块的正极电连接，第二场效应管的漏极与电池模块的负极电连接，第一场效应管的栅极接收控制单元输出的第一控制信号，第二场效应管的栅极接收控制单元输出的第二控制信号，电池模块向控制单元输出反馈信号。以及安装有电源系统的电动车，以及电源系统使用的充放电方法。使得控制单元根据反馈信号控制场效应管的通断，通过阻断或导通场效应管，有效保护电池寿命和实现均衡充放电。
【专利说明】
电动车、电源系统和充放电方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及电动车领域，尤其涉及一种电动车、电源系统和电源系统的充放电方法。
【背景技术】
[0002]电动车因其不燃烧汽油产生动力，具有环保、污染小的特点，在旅游景区等对环境要求较高的地方得到广泛的应用。现有的电动车设有一个电机控制器，用于将电源模块输出的直流电源转换成三相交流电源并驱动电机转动。
[0003]现有电源模块一般都是有多个电池串联组成的，在对电源模块充电时，将串联的电池组接上充电机的正负输出端，随后便可完成全部电池的充电，然后由于不同电池的电量剩余量均不相同，故在充电时将会有一些电池已经充满了，而另一些电池还没有充满，导致不均衡充电，继而影响电池的使用寿命，另外，当某一电池损坏不能使用时，而其他电池依旧能正常使用，但其串联的连接方式也会导致整个电源模块不能工作，继而影响正常的使用和不必要的资源浪费。
【发明内容】
[0004]本发明的第一目的是提供一种实现均衡充放电的电动车。
[0005]本发明的第二目的是提供一种实现均衡充放电的电源系统。
[0006]本发明的第三目的是提供一种实现均衡充电的电源系统的充电方法。
[0007]本发明的第四目的是提供一种实现均衡放电的电源系统的放电方法。
[0008]为了实现本发明的第一目的，本发明提供一种电动车，包括电源系统、电机控制器和电机，电源系统与电机控制器连接，电机控制器与电机连接，其中，电源系统包括控制单元、多个串联连接的充放电电路和多个电池模块，一个充放电电路与一个电池连接，充放电电路包括第一场效应管和第二场效应管，第一场效应管的漏极与第二场效应管的源极电连接，第一场效应管的源极与电池模块的正极电连接，第二场效应管的漏极与电池模块的负极电连接，一个充放电电路的第二场效应管的源极与另一个充放电电路的第一场效应管的源极电连接，第一场效应管的栅极接收控制单元输出的第一控制信号，第二场效应管的栅极接收控制单元输出的第二控制信号，电池模块向控制单元输出反馈信号。
[0009]由上述方案可见，通过多个串联的充放电电路，且充放电电路并联设置的场效应管，其中一路串联电池模块，以及通过控制单元获取反馈信号，根据反馈信号可获知电池模块的状态(电压、温度、电流等)，使得控制单元根据反馈信号控制场效应管的通断，如某一电池充满电量后，可阻断该路的场效应管，导通另一场效应管，从而有效保护电池寿命和实现均衡充放电。
[0010]为了实现本发明的第二目的，本发明提供一种电源系统，其中，包括控制单元、多个串联连接的充放电电路和多个电池模块，一个充放电电路与一个电池连接，充放电电路包括第一场效应管和第二场效应管，第一场效应管的漏极与第二场效应管的源极电连接，第一场效应管的源极与电池模块的正极电连接，第二场效应管的漏极与电池模块的负极电连接，一个充放电电路的第二场效应管的源极与另一个充放电电路的第一场效应管的源极电连接，第一场效应管的栅极接收控制单元输出的第一控制信号，第二场效应管的栅极接收控制单元输出的第二控制信号，电池模块向控制单元输出反馈信号。
[0011]由上述方案可见，通过多个串联的充放电电路，且充放电电路并联设置的场效应管，其中一路串联电池模块，以及通过控制单元获取反馈信号，根据反馈信号可获知电池模块的状态(电压、温度、电流等)，使得控制单元根据反馈信号控制场效应管的通断，如某一电池充满电量后，可阻断该路的场效应管，导通另一场效应管，从而有效保护电池寿命和实现均衡充放电。
[0012]为了实现本发明的第三目的，本发明提供一种电源系统的充电方法，其中，电源系统包括控制单元、多个串联连接的充放电电路和多个电池模块，一个充放电电路与一个电池连接，充放电电路包括第一场效应管和第二场效应管，第一场效应管的漏极与第二场效应管的源极电连接，第一场效应管的源极与电池模块的正极电连接，第二场效应管的漏极与电池模块的负极电连接，一个充放电电路的第二场效应管的源极与另一个充放电电路的第一场效应管的源极电连接，充电方法包括:电池模块向控制单元输出电压反馈信号;判断电压反馈信号是否小于阈值;如电压反馈信号小于阈值，则控制单元向第一场效应管的栅极输出导通控制信号，控制单元向第二场效应管的栅极输出阻断控制信号；如电压反馈信号大于或等于阈值，则控制单元向第一场效应管的栅极输出阻断控制信号，控制单元向第二场效应管的栅极输出导通控制信号。
[0013]更进一步的方案是，充电方法还包括:电池模块向控制单元输出故障信号;控制单元向第一场效应管的栅极输出阻断控制信号，控制单元向第二场效应管的栅极输出导通控制信号。
[0014]由上述方案可见，通过多个串联的充放电电路，且充放电电路并联设置的场效应管，其中一路串联电池模块，以及通过控制单元获取反馈信号，根据电压反馈信号可获知电池模块的状态，判断电压低于阈值，使得控制单元根据电压反馈信号控制场效应管的通断，如某一电池充满电量后，可阻断该路的场效应管，导通另一场效应管，继续为未充满电量的电池充电，如有某一电池故障报废，亦可阻断该电池，使得整个电源系统依旧能够正常工作，从而有效保护电池寿命和实现均衡充电。
[0015]为了实现本发明的第四目的，本发明提供一种电源系统的放电方法，其中，电源系统包括控制单元、多个串联连接的充放电电路和多个电池模块，一个充放电电路与一个电池连接，充放电电路包括第一场效应管和第二场效应管，第一场效应管的漏极与第二场效应管的源极电连接，第一场效应管的源极与电池模块的正极电连接，第二场效应管的漏极与电池模块的负极电连接，一个充放电电路的第二场效应管的源极与另一个充放电电路的第一场效应管的源极电连接;放电方法包括:电池模块向控制单元输出电压反馈信号;判断电压反馈信号是否小于阈值;如电压反馈信号小于阈值，则控制单元向第一场效应管的栅极输出阻断控制信号，控制单元向第二场效应管的栅极输出导通控制信号；如电压反馈信号大于或等于阈值，则控制单元向第一场效应管的栅极输出导通控制信号，控制单元向第二场效应管的栅极输出阻断控制信号。
[0016]更进一步的方案是，放电方法还包括:电池模块向控制单元输出故障信号;控制单元向第一场效应管的栅极输出阻断控制信号，控制单元向第二场效应管的栅极输出导通控制信号。
[0017]由上述方案可见，通过多个串联的充放电电路，且充放电电路并联设置的场效应管，其中一路串联电池模块，以及通过控制单元获取反馈信号，根据电压反馈信号可获知电池模块的状态，判断电压低于阈值，使得控制单元根据电压反馈信号控制场效应管的通断，如某一电池的电量耗尽时，可阻断该路的场效应管，导通另一场效应管，其他电池继续供电，如有某一电池故障报废，亦可阻断该电池，使得整个电源系统依旧能够正常工作，从而有效保护电池寿命和实现均衡放电。
【附图说明】
[0018]图1是本发明电源系统实施例的电路原理图。
[0019]图2是本发明电源系统实施例的第一充电原理图。
[0020]图3是本发明电源系统实施例的第二充电原理图。
[0021 ]图4是本发明电源系统实施例的放电原理图。
[0022]以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
【具体实施方式】
[0023]电源系统实施例:
参照图1，电源系统包括控制单元(未示出)、四个串联连接的充放电电路E1、E2、E3、E4和四个电池模块B1、B2、B3、B4，一个充放电电路与一个电池连接。控制单元可采用具有运算控制功能的MCU、单片机或处理器。
[0024]由于充放电电路的结构相同，下面以充放电电路EI为例进行说明，充放电电路EI包括场效应管Ql和场效应管Q2，场效应管Ql和场效应管Q2可采用增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管的MOS开关管，且在漏极和源极之间具有一个寄生二极管。场效应管Ql的漏极与场效应管Q2的源极电连接，场效应管Ql的源极与电池模块BI的正极电连接，场效应管Q2的漏极与电池模块BI的负极电连接，充放电电路El的场效应管Q2的源极与充放电电路E2的场效应管Q3的源极电连接。场效应管Ql的漏极与充电机的正极输出端连接，场效应管Q8的漏极与充电机的负极输出端连接。场效应管Ql的栅极与控制单元电连接，场效应管Q2的栅极与控制单元电连接。
[0025]充电方法实施例:
参照图2，充电时，充电系统执行充电方法，由于电池模块包括蓄电池、Boo s t电路和BMC电源管理模块，电池模块B1、B2、B3、B4分别向控制单元输出各自的反馈信号，反馈信号包括电压反馈信号、温度反馈信号、电流反馈信号和故障反馈信号等，控制单元可获知各个电池模块的状态，继而输出对应的控制。例如，控制单元判断电压反馈信号是否小于阈值，如果电池模块B1、B2、B3、B4的电压值均小于阈值，则表示电池模块均需要充电，控制单元分别向场效应管Ql、Q3、Q5、Q7输出导通控制控制信号，控制单元分别向场效应管Q2、Q4、Q6、Q8输出阻断控制控制信号，电流如图2所示经过场效应管Q1、Q3、Q5、Q7地导通，给予电池模块均衡充电。
[0026]参照图3，当电池模块BI充满电量时，控制单元可通过电压反馈信号判断得出其大于或等于阈值，则控制单元向场效应管Ql输出阻断控制信号，控制单元向场效应管Ql输出阻断控制信号，电流如图3所示经过场效应管Q2、Q3、Q5、Q7地导通，不再给予电池模块BI充电，而给予电池模块B2、B3、B4继续均衡充电，以及使得电源系统均衡充电。
[0027]放电方法实施例:
参照图4，放电时，如果电池模块B1、B2、B3、B4的电压值均大于或等于阈值，则表明电池模块的电量均处于正常水平，可正常供电放电，即控制单元分别向场效应管Q1、Q3、Q5、Q7输出导通控制控制信号，控制单元分别向场效应管Q2、Q4、Q6、Q8输出阻断控制控制信号。当电池模块B2的电量不足时，即电池模块B2的电压值小于阈值时，控制单元向场效应管Q4输出导通控制信号，控制单元向场效应管Q3输出阻断控制信号，电流如图4所示经过场效应管Q7、Q5、Q4、Ql地导通，电池模块B2不再向外放电，而电池模块B1、B3、B4继续向外放电。
[0028]另外，无论在充电时或放电时，电池模块如出现故障，例如电池模块B2出现故障时，电池模块B2向控制单元输出故障信号，控制单元向场效应管Q3的栅极输出阻断控制信号，控制单元向场效应管Q4的栅极输出导通控制信号，使得电池模块B2的故障不影响电源系统的正常运作，以及使得电源系统均衡放电。
[0029]电动车实施例:
电动车包括电源系统、电机控制器和电机，电源系统与电机控制器连接并向电机控制器供电，电机控制器与电机连接并控制电机运转。
[0030]电源系统包括控制单元、多个串联连接的充放电电路和多个电池模块，一个充放电电路与一个电池连接，充放电电路包括第一场效应管和第二场效应管，第一场效应管的漏极与第二场效应管的源极电连接，第一场效应管的源极与电池模块的正极电连接，第二场效应管的漏极与电池模块的负极电连接，一个充放电电路的第二场效应管的源极与另一个充放电电路的第一场效应管的源极电连接，第一场效应管的栅极接收控制单元输出的第一控制信号，第二场效应管的栅极接收控制单元输出的第二控制信号，电池模块向控制单元输出反馈信号。
[0031 ]由上可见，通过多个串联的充放电电路，且充放电电路并联设置的场效应管，其中一路串联电池模块，以及通过控制单元获取反馈信号，根据反馈信号可获知电池模块的状态(电压、温度、电流等)，使得控制单元根据反馈信号控制场效应管的通断，如某一电池充满电量后，可阻断该路的场效应管，导通另一场效应管，从而有效保护电池寿命和实现均衡充放电。
【主权项】
1.电动车，包括电源系统、电机控制器和电机，所述电源系统与电机控制器连接，所述电机控制器与所述电机连接； 其特征在于: 所述电源系统包括控制单元、多个串联连接的充放电电路和多个电池模块，一个所述充放电电路与一个所述电池连接； 充放电电路包括第一场效应管和第二场效应管，所述第一场效应管的漏极与所述第二场效应管的源极电连接，所述第一场效应管的源极与所述电池模块的正极电连接，所述第二场效应管的漏极与所述电池模块的负极电连接，一个所述充放电电路的所述第二场效应管的源极与另一个所述充放电电路的所述第一场效应管的源极电连接； 所述第一场效应管的栅极接收所述控制单元输出的第一控制信号，所述第二场效应管的栅极接收所述控制单元输出的第二控制信号； 所述电池模块向所述控制单元输出反馈信号。2.电源系统，其特征在于，包括控制单元、多个串联连接的充放电电路和多个电池模块，一个所述充放电电路与一个所述电池连接； 充放电电路包括第一场效应管和第二场效应管，所述第一场效应管的漏极与所述第二场效应管的源极电连接，所述第一场效应管的源极与所述电池模块的正极电连接，所述第二场效应管的漏极与所述电池模块的负极电连接，一个所述充放电电路的所述第二场效应管的源极与另一个所述充放电电路的所述第一场效应管的源极电连接； 所述第一场效应管的栅极接收所述控制单元输出的第一控制信号，所述第二场效应管的栅极接收所述控制单元输出的第二控制信号； 所述电池模块向所述控制单元输出反馈信号。3.电源系统的充电方法，其特征在于:所述电源系统包括控制单元、多个串联连接的充放电电路和多个电池模块，一个所述充放电电路与一个所述电池连接，充放电电路包括第一场效应管和第二场效应管，所述第一场效应管的漏极与所述第二场效应管的源极电连接，所述第一场效应管的源极与所述电池模块的正极电连接，所述第二场效应管的漏极与所述电池模块的负极电连接，一个所述充放电电路的所述第二场效应管的源极与另一个所述充放电电路的所述第一场效应管的源极电连接； 所述充电方法包括: 所述电池模块向所述控制单元输出电压反馈信号； 判断所述电压反馈信号是否小于阈值； 如所述电压反馈信号小于所述阈值，则所述控制单元向所述第一场效应管的栅极输出导通控制信号，所述控制单元向所述第二场效应管的栅极输出阻断控制信号； 如所述电压反馈信号大于或等于所述阈值，则所述控制单元向所述第一场效应管的栅极输出所述阻断控制信号，所述控制单元向所述第二场效应管的栅极输出所述导通控制信号。4.根据权利要求3所述的充电方法，其特征在于: 所述充电方法还包括: 所述电池模块向所述控制单元输出故障信号； 所述控制单元向所述第一场效应管的栅极输出所述阻断控制信号，所述控制单元向所述第二场效应管的栅极输出所述导通控制信号。5.电源系统的放电方法，其特征在于:所述电源系统包括控制单元、多个串联连接的充放电电路和多个电池模块，一个所述充放电电路与一个所述电池连接，充放电电路包括第一场效应管和第二场效应管，所述第一场效应管的漏极与所述第二场效应管的源极电连接，所述第一场效应管的源极与所述电池模块的正极电连接，所述第二场效应管的漏极与所述电池模块的负极电连接，一个所述充放电电路的所述第二场效应管的源极与另一个所述充放电电路的所述第一场效应管的源极电连接； 所述放电方法包括: 所述电池模块向所述控制单元输出电压反馈信号； 判断所述电压反馈信号是否小于阈值； 如所述电压反馈信号小于所述阈值，则所述控制单元向所述第一场效应管的栅极输出阻断控制信号，所述控制单元向所述第二场效应管的栅极输出导通控制信号； 如所述电压反馈信号大于或等于所述阈值，则所述控制单元向所述第一场效应管的栅极输出所述导通控制信号，所述控制单元向所述第二场效应管的栅极输出所述阻断控制信号。6.根据权利要求5所述的放电方法，其特征在于: 所述放电方法还包括: 所述电池模块向所述控制单元输出故障信号； 所述控制单元向所述第一场效应管的栅极输出所述阻断控制信号，所述控制单元向所述第二场效应管的栅极输出所述导通控制信号。
【文档编号】B60L11/18GK106059002SQ201610562120
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月14日
【发明人】姜桂宾
【申请人】珠海英搏尔电气股份有限公司