本發(fā)明涉及電池充放電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電動汽車電池充放電高效管控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

由于環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)重，石油等化石燃料的短缺，促使純電動汽車技術(shù)飛速發(fā)展。而鋰離子電池由于具有高能力密度、高單體電壓以及高性能價格比等良好的特性，所以已經(jīng)大規(guī)模的用于純電動汽車的動力電源。但是對于純電動汽車來講，對電池充放電過程、各類運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)控以及對電動汽車的定位跟蹤都非常重要，同時也能夠提高電動汽車運(yùn)行的安全性。

目前很多電動汽車都是使用鋰電池作為備用電池，鋰電池的使用壽命與電池的充電次數(shù)有較大的關(guān)系。然而，大多的便攜式設(shè)備并未對鋰電池的充電進(jìn)行控制，如當(dāng)電源適配器接入外部交流電后，鋰電池則會自動進(jìn)行充電，而此時的鋰電池的電量很可能還足以維持便攜式設(shè)備運(yùn)作相當(dāng)長的時間，如此則可能因鋰電池的充電次數(shù)增加而導(dǎo)致電池的使用壽命減少。

現(xiàn)有技術(shù)中的電動汽車電池充放電系統(tǒng)不能夠根據(jù)負(fù)載或者電池的性能調(diào)整電池的充電和放電參數(shù)，電池容易產(chǎn)生過沖或者深度放電的現(xiàn)象，也沒有將電池中的各單元進(jìn)行分類、按順序充放電，大大影響了電池的使用壽命和充放電次數(shù)，出現(xiàn)異常情況也無法進(jìn)行及時保護(hù)。

綜上，現(xiàn)階段急需一種智能、有效的電動汽車電池充放電控制系統(tǒng)，用以解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種電動汽車電池充放電高效管控系統(tǒng)，該電池充放電高效管控系統(tǒng)能夠按優(yōu)先等級對各組電池模塊進(jìn)行充放電管控，能根據(jù)負(fù)荷情況合理控制電池的放電參數(shù)，充放電保護(hù)模塊能最大程度的延長電池的使用壽命，此外還具有用電安全保護(hù)功能，有效地實(shí)現(xiàn)了對電動汽車充放電過程參數(shù)的監(jiān)測，為電動汽車運(yùn)行安全提供了前提保障，整個系統(tǒng)管控準(zhǔn)確靈敏效率高、控制智能靈活耗能少，具有較高的使用價值和較廣泛的應(yīng)用前景。

本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種電動汽車電池充放電高效管控系統(tǒng)，包括：

主控模塊、電池模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、充放電管控模塊、安全保護(hù)模塊、存儲模塊、顯示報(bào)警模塊；

所述主控模塊用于處理數(shù)據(jù)采集模塊和負(fù)荷數(shù)據(jù)采集模塊采集到的數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析處理后，對充放電管控模塊、安全保護(hù)模塊、存儲模塊、顯示報(bào)警模塊發(fā)出相應(yīng)的指令信號；

所述電池模塊包括若干個組電池模塊，每個組電池模塊是由多個單電池(電池單元分別構(gòu)成的單電池群進(jìn)行串聯(lián)連接而構(gòu)成的；

所述數(shù)據(jù)采集模塊包括充放電數(shù)據(jù)采集模塊、電池?cái)?shù)據(jù)采集模塊、負(fù)荷數(shù)據(jù)采集模塊；所述充放電數(shù)據(jù)采集模塊用于采集電池充放電次數(shù)、充電時間、待機(jī)時間以及對負(fù)載放電運(yùn)行時間；所述電池?cái)?shù)據(jù)采集模塊用于采集各組電池模塊的電壓、電流、溫度、容量和電量參數(shù)數(shù)據(jù)送入主控模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理或者送入存儲模塊進(jìn)行存儲；所述負(fù)荷數(shù)據(jù)采集模塊包括汽車速度采集模塊、電動機(jī)轉(zhuǎn)速采集模塊、電動機(jī)扭力采集模塊；所述負(fù)荷數(shù)據(jù)采集模塊用于采集汽車行駛速度、電動機(jī)的轉(zhuǎn)速以及扭力數(shù)據(jù)，送入主控模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到負(fù)載消耗功率，向充放電管控模塊發(fā)出指令信號，得到最佳輸出電壓和電流；

所述充放電管控模塊包括充放電控制模塊和充放電保護(hù)模塊；所述充放電控制模塊包括充放電切換模塊、交直流變換電路、升壓電路、降壓電路；所述充放電控制模塊根據(jù)主控模塊發(fā)出的指令信號，一方面控制電池模塊合理的在充電和放電間進(jìn)行切換，另一方面可以控制電池模塊對外放電輸出滿足負(fù)載要求的合適電壓或者將交流電轉(zhuǎn)換為合適電壓大小的直流電供電池模塊充電使用；所述充放電保護(hù)電路包括深度放電保護(hù)模塊、穩(wěn)流穩(wěn)壓模塊、脈寬調(diào)制電路；充放電保護(hù)模塊用于防止電池充電過沖中出現(xiàn)過壓現(xiàn)象、在放電過程中出現(xiàn)深度放電，同時有效防止電路中的毛刺現(xiàn)象對電池的損害；

所述安全保護(hù)模塊用于根據(jù)主控模塊發(fā)出的指令或者負(fù)載數(shù)據(jù)發(fā)生異常超過閾值時，及時斷開系統(tǒng)的電流輸出或者輸入，達(dá)到了保護(hù)電池模塊和電動汽車不受損害，防止人身安全事故的發(fā)生；

所述存儲模塊用來存儲充放電數(shù)據(jù)采集模塊、電池?cái)?shù)據(jù)采集模塊、負(fù)荷數(shù)據(jù)采集模塊采集到的數(shù)據(jù)以及預(yù)先設(shè)置的控制程序或信息，以供主控模塊調(diào)用；

所述顯示報(bào)警模塊用來實(shí)時顯示電池?cái)?shù)據(jù)采集模塊、負(fù)荷數(shù)據(jù)采集模塊采集到的數(shù)據(jù)信息，當(dāng)數(shù)據(jù)超過閾值時，可以根據(jù)情況分為不同的危險等級，并發(fā)出相應(yīng)報(bào)警信號；

優(yōu)選地，所述主控模塊為dsp、fpga、arm中的一種。

優(yōu)選地，所述電池?cái)?shù)據(jù)采集模塊包括電池溫度傳感器、電池輸出電壓測量路、電池輸出電流測量電路、充電電壓測量電路、充電電流測量電路、電池容量采樣電路、電池電量檢測電路、充放電次數(shù)計(jì)數(shù)電路；所述電池?cái)?shù)據(jù)采集模塊用于采集各組電池模塊的電壓、電流、溫度、容量和電量參數(shù)數(shù)據(jù)送入主控模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理或者送入存儲模塊進(jìn)行存儲。

優(yōu)選地，所述主控模塊根據(jù)電池?cái)?shù)據(jù)采集模塊、負(fù)荷數(shù)據(jù)采集模塊采集到的電池電量信息和負(fù)荷消耗功率信息，處理得到續(xù)航里程送入顯示報(bào)警模塊及時反饋給駕駛?cè)藛T。

優(yōu)選地，所述充放電切換模塊為多路選擇器電路。

優(yōu)選地，所述存儲模塊包括隨機(jī)存儲器模塊、sd卡模塊、usb接口模塊，所述隨機(jī)存儲器模塊用于與主控模塊的配合使用以增加內(nèi)存和數(shù)據(jù)處理的速度，所述sd卡模塊用于長時間存儲采集的各種數(shù)據(jù)，所述usb接口模塊方便導(dǎo)出復(fù)制數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，所述顯示報(bào)警模塊包括電子顯示屏、語音播報(bào)模塊、報(bào)警燈以及報(bào)警呼叫器。

優(yōu)選地，所述主控模塊根據(jù)數(shù)據(jù)采集模塊反饋回的各組電池模塊的溫度、容量、電量等信息，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的參考值進(jìn)行充放電優(yōu)先排序，根據(jù)排序的順序發(fā)出指令信號給充放電管控模塊，依次對各組電池模塊進(jìn)行充放電操作。

優(yōu)選地，所述電池單元為鋰離子電池。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

（1）本發(fā)明的一種電動汽車電池充放電高效管控系統(tǒng)的主控模塊采用了dsp、fpga、arm中的一種微處理器，其功耗較小、可靠性性較高、編程簡單、效率較高、價格較低、數(shù)據(jù)處理速度較快，能夠有效提高管控系統(tǒng)的靈敏度和可靠性，降低的能耗，節(jié)約了資源。

（2）本發(fā)明的一種電動汽車電池充放電高效管控系統(tǒng)的充放電保護(hù)模塊當(dāng)電池模塊電壓較低時，在設(shè)定的最大電流下充電，隨著電池模塊電壓的不斷增加，充電電流隨之減小，最終將電池模塊恒定在一個設(shè)定的電壓值上，進(jìn)行浮充，避免超出電池模塊的容量或出現(xiàn)虛滿，避免了過電流和過電壓現(xiàn)象，一方面在電池下降到預(yù)定值才允許給電池充電，讓電池不會長期維持在充滿狀態(tài)，另一方面對電池實(shí)行恒流充電避免了過電流和過電壓現(xiàn)象，有效提高了電池的使用壽命；同時由于放電深度的高低和充電電池的充電壽命有很深的關(guān)系，當(dāng)電池的放電深度越深，其充電壽命就越短，會導(dǎo)致電池的使用壽命變短，因此深度放電保護(hù)模塊能有效避免這一點(diǎn)。

（3）本發(fā)明的一種電動汽車電池充放電高效管控系統(tǒng)中的安全保護(hù)模塊能夠在負(fù)載發(fā)生異常或者人為需要時及時自動斷開電流輸出，最大程度的保護(hù)了人身財(cái)產(chǎn)安全。

（4）本發(fā)明的一種電動汽車電池充放電高效管控系統(tǒng)中設(shè)置的負(fù)荷數(shù)據(jù)采集模塊包括電動器具轉(zhuǎn)速采集模塊、電動器具扭力采集模塊，能夠及時實(shí)時有效的采集到負(fù)荷所需功率大小，及時反饋給控制器模塊，用以控制電池放電電壓和電流的大小，一方面能夠有效提供足夠的動力供電動汽車行駛，另一方面主控模塊能夠根據(jù)負(fù)載消耗功率數(shù)據(jù)和電池電量信息，處理得到續(xù)航里程送入顯示報(bào)警模塊及時反饋給駕駛?cè)藛T。

（5）本發(fā)明的一種電動汽車電池充放電高效管控系統(tǒng)采用的顯示報(bào)警模塊包括電子顯示屏、語音播報(bào)模塊、報(bào)警燈以及報(bào)警呼叫器，能夠使駕駛?cè)藛T直觀的掌握到電動汽車電池的相關(guān)參數(shù)，報(bào)警系統(tǒng)能夠及時有效的引起人們的注意，并能根據(jù)危險等級進(jìn)行語音播報(bào)和鳴笛警報(bào)，大大提高了整個系統(tǒng)的功能和效率。

（6）本發(fā)明的一種電動汽車電池充放電高效管控系統(tǒng)將電池?cái)?shù)據(jù)采集模塊采集各組電池模塊的電壓、電流、溫度、容量和電量參數(shù)數(shù)據(jù)送入主控模塊，根據(jù)調(diào)用綜合分析背景數(shù)據(jù)，對各組電池模塊進(jìn)行優(yōu)先級排序，根據(jù)排序的順序發(fā)出指令信號給充放電管控模塊，依次對各組電池模塊進(jìn)行充放電操作，有效的在最短時間內(nèi)充分利用電池，提高了效率。

（7）本發(fā)明的一種電動汽車電池充放電高效管控系統(tǒng)有效地實(shí)現(xiàn)了對電動汽車充放電過程參數(shù)的監(jiān)測，為電動汽車運(yùn)行安全提供了前提保障，整個系統(tǒng)管控準(zhǔn)確靈敏效率高、控制智能靈活耗能少，具有較高的使用價值和較廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯：

圖1為本發(fā)明的一種電動汽車電池充放電高效管控系統(tǒng)示意圖；

圖2為本發(fā)明的一種電動汽車電池充放電高效管控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊示意圖；

圖3為本發(fā)明的一種電動汽車電池充放電高效管控系統(tǒng)的電池?cái)?shù)據(jù)采集模塊示意圖；

圖4為本發(fā)明的一種電動汽車電池充放電高效管控系統(tǒng)的充放電控制模塊和充放電保護(hù)模塊示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1-4所示，本實(shí)施例的一種電動汽車電池充放電高效管控系統(tǒng)，包括：

主控模塊1、電池模塊2、數(shù)據(jù)采集模塊3、充放電管控模塊4、安全保護(hù)模塊5、存儲模塊6、顯示報(bào)警模塊7；

所述主控模塊1用于處理數(shù)據(jù)采集模塊3采集到的數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析處理后，對充放電管控模塊4、安全保護(hù)模塊5、存儲模塊6、顯示報(bào)警模塊7發(fā)出相應(yīng)的指令信號；

所述電池模塊2包括若干個組電池模塊，每個組電池模塊是由多個單電池(電池單元分別構(gòu)成的單電池群進(jìn)行串聯(lián)連接而構(gòu)成的；

所述數(shù)據(jù)采集模塊3包括充放電數(shù)據(jù)采集模塊31、電池?cái)?shù)據(jù)采集模塊32、負(fù)荷數(shù)據(jù)采集模塊33；所述充放電數(shù)據(jù)采集模塊31用于采集電池充放電次數(shù)、充電時間、待機(jī)時間以及對負(fù)載放電運(yùn)行時間；所述電池?cái)?shù)據(jù)采集模塊32用于采集各組電池模塊的電壓、電流、溫度、容量和電量參數(shù)數(shù)據(jù)送入主控模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理或者送入存儲模塊進(jìn)行存儲；所述負(fù)荷數(shù)據(jù)采集模塊33包括汽車速度采集模塊、電動機(jī)轉(zhuǎn)速采集模塊、電動機(jī)扭力采集模塊；所述負(fù)荷數(shù)據(jù)采集模塊用于采集汽車行駛速度、電動機(jī)的轉(zhuǎn)速以及扭力數(shù)據(jù)，送入主控模塊1進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到負(fù)載消耗功率，向充放電管控模塊4發(fā)出指令信號，得到最佳輸出電壓和電流；

所述充放電管控模塊4包括充放電控制模塊41和充放電保護(hù)模塊42；所述充放電控制模塊包括充放電切換模塊411、交直流變換電路412、升壓電路413、降壓電路414；所述充放電控制模塊4根據(jù)主控模塊2發(fā)出的指令信號，一方面控制電池模塊2合理的在充電和放電間進(jìn)行切換，另一方面可以控制電池模塊2對外放電輸出滿足負(fù)載要求的合適電壓或者將交流電轉(zhuǎn)換為合適電壓大小的直流電供電池模塊2充電使用；所述充放電保護(hù)電路42包括深度放電保護(hù)模塊421、穩(wěn)流穩(wěn)壓模塊422、脈寬調(diào)制電路423；充放電保護(hù)模塊42用于防止電池充電過沖中出現(xiàn)過壓現(xiàn)象、在放電過程中出現(xiàn)深度放電，同時有效防止電路中的毛刺現(xiàn)象對電池的損害；

所述安全保護(hù)模塊5用于根據(jù)主控模塊1發(fā)出的指令或者負(fù)載數(shù)據(jù)發(fā)生異常超過閾值時，及時斷開系統(tǒng)的電流輸出或者輸入，達(dá)到了保護(hù)電池模塊2和電動汽車不受損害，防止人身安全事故的發(fā)生；

所述存儲模塊6用來存儲充放電數(shù)據(jù)采集模塊31、電池?cái)?shù)據(jù)采集模塊32、負(fù)荷數(shù)據(jù)采集模塊33采集到的數(shù)據(jù)以及預(yù)先設(shè)置的控制程序或信息，以供主控模塊1調(diào)用；

所述顯示報(bào)警模塊7用來實(shí)時顯示電池?cái)?shù)據(jù)采集模塊32、負(fù)荷數(shù)據(jù)采集模塊33采集到的數(shù)據(jù)信息，當(dāng)數(shù)據(jù)超過閾值時，可以根據(jù)情況分為不同的危險等級，并發(fā)出相應(yīng)報(bào)警信號；

本實(shí)施例中主控模塊1為arm微處理器。

本實(shí)施例中電池?cái)?shù)據(jù)采集模塊32包括電池溫度傳感器321、電池輸出電壓測量路322、電池輸出電流測量電路323、充電電壓測量電路324、充電電流測量電路325、電池容量采樣電路326、電池電量檢測電路327、充放電次數(shù)計(jì)數(shù)電路328；所述電池?cái)?shù)據(jù)采集模塊32用于采集各組電池模塊的電壓、電流、溫度、容量和電量參數(shù)數(shù)據(jù)送入主控模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理或者送入存儲模塊6進(jìn)行存儲。

本實(shí)施例中主控模塊1根據(jù)電池?cái)?shù)據(jù)采集模塊32、負(fù)荷數(shù)據(jù)采集模塊33采集到的電池電量信息和負(fù)荷消耗功率信息，處理得到續(xù)航里程送入顯示報(bào)警模塊7及時反饋給駕駛?cè)藛T。

本實(shí)施例中充放電切換模塊411為多路選擇器電路。

本實(shí)施例中存儲模塊6包括隨機(jī)存儲器模塊、sd卡模塊、usb接口模塊，所述隨機(jī)存儲器模塊用于與主控模塊的配合使用以增加內(nèi)存和數(shù)據(jù)處理的速度，所述sd卡模塊用于長時間存儲采集的各種數(shù)據(jù)，所述usb接口模塊方便導(dǎo)出復(fù)制數(shù)據(jù)。

本實(shí)施例中顯示報(bào)警模塊7包括電子顯示屏、語音播報(bào)模塊、報(bào)警燈以及報(bào)警呼叫器。

本實(shí)施例中主控模塊1根據(jù)數(shù)據(jù)采集模塊3反饋回的各組電池模塊的溫度、容量、電量等信息，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的參考值進(jìn)行充放電優(yōu)先排序，根據(jù)排序的順序發(fā)出指令信號給充放電管控模塊4，依次對各組電池模塊進(jìn)行充放電操作。

本實(shí)施例中電池單元為鋰離子電池。

本發(fā)明的一種電動汽車電池充放電高效管控系統(tǒng)，按優(yōu)先等級對各組電池模塊進(jìn)行充放電管控，能根據(jù)負(fù)荷情況合理控制電池的放電參數(shù)，充放電保護(hù)模塊能最大程度的延長電池的使用壽命，此外還具有用電安全保護(hù)功能，有效地實(shí)現(xiàn)了對電動汽車充放電過程參數(shù)的監(jiān)測，為電動汽車運(yùn)行安全提供了前提保障，整個系統(tǒng)管控準(zhǔn)確靈敏效率高、控制智能靈活耗能少，大大提高了電動汽車智能水準(zhǔn)，該系統(tǒng)具有開放式、模塊化的特點(diǎn)，實(shí)用性高，具有較高的實(shí)用價值和廣泛地應(yīng)用前景。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個實(shí)施方式僅包含一個獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。