專利名稱：動力電池組充放電智能管理系統的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及供電技術，具體涉及對電池充放電進行管理的供電技術。
背景技術：
在電池的使用過程中，為了使電壓匹配，經常會看到多個電池機械連接后再對外供電的情況。這種機械連接而成的電池組，無法控制連接后的輸入、輸出電流，存在安全隱患，在使用過程中容易發(fā)生意外而且影響電池的使用壽命，更重要的是串并聯切換的過程中需重新布局電路，操作復雜。特別是在可充電的動力電池組的使用過程中，由于充電時多采用多節(jié)動力電池并聯的結構，而在放電過程中多節(jié)動力電池卻通常要串聯起來。多節(jié)動力電池的串并聯關系需要隨充放電的進行而頻繁切換，而目前又沒有用于串并聯關系切換的智能化管理系統。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供一種動力電池組充放電智能管理系統。本發(fā)明所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現動力電池組充放電智能管理系統，其特征在于，包括一第一微型處理器系統，還包括一用于切換電池串并聯關系的電池串并聯切換系統；所述電池串并聯切換系統設有一外部供電端口、一充電端口，還設有至少兩組用于接入電池或電池組的電能輸入端口 ；所述電池串并聯切換系統包括一執(zhí)行串并聯切換動作的串并聯切換系統，還包括一對所述串并聯切換動作系統起控制作用的動作控制系統，所述動作控制系統設有一用于控制切換的控制信號輸入端；所述控制信號輸入端連接所述第一微型處理器系統的一控制信號輸出端口 ；所述第一微型處理器系統還設有一串并聯切換信號采集端，所述串并聯切換信號采集端連接有一串并聯切換信號采樣電路，所述串并聯切換信號采樣電路連接所述外部供電端口。本發(fā)明通過串并聯切換信號采樣電路采集外部供電端口的電力參數，并將該參數傳送第一微型處理器系統，第一微型處理器系統進行處理，并將處理結果傳送動作控制系統，動作控制系統發(fā)出控制信號，通過串并聯切換動作系統調整各電池的串并聯關系。使用過程中，第一微型處理器系統可以根據外部供電端口的電力參數通過控制程序來自動調節(jié)電池串并聯切換系統中各電池接口的串并聯關系，整個切換過程無需人工操作，而且不需要重新進行線路布局。使用者可以通過對第一微型處理器系的控制程序的設定，來選擇接入電能輸入端口的電池或電池組的動作過程。作為一種優(yōu)選方案，串并聯切換信號采樣電路采集外部供電端口的電力參數，并將該參數傳送第一微型處理器系統，第一微型處理器系統進行處理， 并將處理結果傳送動作控制系統，動作控制系統發(fā)出控制信號，控制電能輸入端口順序串聯或順序并聯起來，電能輸入端口順序串聯或順序并聯起來也就是接入電能輸入端口的電池或電池組順序串聯或順序并聯起來。電池或電池組順序串聯起來的控制方式較同時串聯起來的控制方式，可有效控制放電過程中的輸出電流，防止電流過大對接入外部供電端口的外部用電設備造成損害。電池或電池組順序并聯起來的控制方式較同時并聯起來的控制方式，可有效控制電池或電池組并聯起來的個數，防止因電池或電池組的個數過多造成的充電過程的輸入功率過大的情況。動力電池組充放電智能管理系統還包括一第二微型處理器系統，還包括一用于管理電池充放電情況的電池充放電管理系統；所述電池充放電管理系統設有至少兩組用于接入單個電池的電池接入端口，還設有一個用于對外輸出電能的電能輸出端口；所述電池充放電管理系統包括一執(zhí)行電池充電動作的電池充電動作系統，還包括一對所述電池充電動作系統起控制作用的充電控制系統，所述充電控制系統設有一充電控制信號輸入端，所述控制信號輸入端連接所述第二微型處理器系統的一控制信號輸出端；所述第二微型處理器系統還設有一充放電信號采集端，所述充放電信號采集端連接一充放電信號采樣電路，所述充放電信號采樣電路連接所述電池接入端口 ；所述第二微型處理器系統與所述第一微型處理器系統之間通信連接。本發(fā)明的充放電信號采樣電路實時檢測單個電池的電參數，并將該參數上報給第二微型處理器系統。在充電過程中，當在電池組中出現個別電池電壓偏低的情況下，第二微型處理器系統會通過充電控制系統啟動電池充電系統，用該組電池組的能量對電壓偏低的電池進行補充充電，以防止該電池發(fā)生老化。第二微型處理器系統與第一微型處理器系統通信連接，可實現單個電池的電參數的上報，還可以接受第一微型處理器系統的管理。動力電池組充放電智能管理系統，還可以包括一人機對話控制面板，所述第一微型處理器系統通信連接所述人機對話控制面板。使用者可以通過人機對話控制面板人工控制各電池之間的串并聯關系。


圖1為本發(fā)明的部分結構框圖；圖2為本發(fā)明的串并聯關系切換框圖；圖3為本發(fā)明的一種結構示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明實現的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示進一步闡述本發(fā)明。參照圖1，動力電池組充放電智能管理系統，主要包括第一微型處理器系統11、電池串并聯切換系統12。電池串并聯切換系統12用于切換電池串并聯關系。電池串并聯切換系統12設有外部供電端口 18、充電端口 19、至少兩組電能輸入端口 15。其中，外部供電端口 18用于電能輸出，實現對外部設備的供電。電能輸入端口 15用于接入電池或電池組，電能輸入端口
515的端口數可以根據實際需要設定。充電端口 19用于電能輸入，可向接入了電能輸入端口 15的電池或電池組充電。電池串并聯切換系統12主要包括串并聯切換動作系統、動作控制系統。串并聯切換動作系統用于執(zhí)行串并聯切換動作，串并聯切換動作系統可以采用具有雙向選擇功能的開關裝置，雙向選擇功能的開關裝置可以選用繼電器、單刀雙擲開關等。動作控制系統用于對串并聯切換動作系統的控制。其中，動作控制系統設有一用于控制切換的控制信號輸入端14，控制信號輸入端14連接第一微型處理器系統11的一控制信號輸出端13。第一微型處理器系統11設有一串并聯切換信號采集端16，串并聯切換信號采集端16連接有一串并聯切換信號采樣電路17，串并聯切換信號采樣電路17連接外部供電端口 18。動力電池組充放電智能管理系統的工作過程首先，串并聯切換信號采樣電路17采集外部供電端口 18的電力參數，并將采集到參數報送第一微型處理器系統11，接著第一微型處理器系統11進行處理，并將處理結果傳送動作控制系統，然后控制系統根據第一微型處理器系統11傳送來的指令，發(fā)出控制信號，通過串并聯切換動作系統調整各電池的串并聯關系。為了有效控制放電過程中的輸出電流以及充電過程的輸入功率，減少使用過程中對外部用電設備、供電設備以及電池或電池組的損害，串并聯切換信號采樣電路17采集外部供電端口 18的電力參數，并將該參數傳送第一微型處理器系統11，第一微型處理器系統 11讀取第一微型處理器系統11的控制程序，經處理后將控制命令傳送動作控制系統，動作控制系統發(fā)出控制信號，控制接入電能輸入端口的電池或電池組順序串聯或順序并聯起來。參照圖2，當接入動力電池組充放電智能管理系統的電池或電池組切換為串聯關系時， 電池或電池組會先將第一組電池或電池組串聯起來，然后再將下一組電池或電池組串聯起來，直至將最后一組電池或電池組串聯起來，即電池或電池組1、電池或電池組2……電池或電池組N-1、電池或電池組N順序串聯起來。當接入動力電池組充放電智能管理系統的電池或電池組切換為并聯關系時，電池或電池組會先將第一組電池或電池組并聯起來，然后再將下一組電池或電池組并聯起來，直至將最后一組電池或電池組并聯起來，即電池或電池組1、電池或電池組2……電池或電池組N-1、電池或電池組N順序并聯起來。下面我們以電動汽車的供電系統為例，進行詳述。電力汽車的高壓馬達的電壓要求在240伏左右，但常見的動力鋰電池電壓在3伏左右，故我們選用80節(jié)3伏的動力鋰電池。首先選擇一個具有相應電能輸入端口 15個數的動力電池組充放電智能管理系統，將80節(jié)動力鋰電池分別接入電能輸入端口 15中，也可以分組串聯后再接入電能輸入端口 15中。然后將電池串并聯切換系統12接入電動汽車。通過設定第一微型處理器的程序，當串并聯切換信號采樣電路17采集到的外部供電端口 18電壓為高電壓且有電流輸出時，即電動汽車啟動或行駛時，第一微型處理器系統11通過動作控制系統控制串并聯切換動作系統動作，使電能輸入端口順序串聯；當串并聯切換信號采樣電路17采集到的外部供電端口 18電壓為高電壓但無電流輸出時，即電動汽車暫停時或剛剛熄火后，第一微型處理器系統11開始計時，當滿三分鐘后就切斷連接，如果切斷連接后采樣電路采集到的外部供電端口 18電壓仍為高電壓，就重新使電能輸入端口 15順序串聯，每三分鐘重復一次；當串并聯切換信號采樣電路17采集到的外部供電端口 18電壓為低電壓時，即電動汽車熄火后，第一微型處理器系統11通過動作控制系統控制串并聯切換動作系統動作，使電能輸入端口 15順序并聯起來，80節(jié)動力鋰電池并聯后主要用作安全充電。參照圖3，為了方便對80節(jié)動力鋰電池的管理，我們可以將80節(jié)動力鋰電池多節(jié)串聯后，在進行串并聯。例如我們將80節(jié)動力鋰電池分為5組，每組16個。此時動力電池組充放電智能管理系統還可以包括一第二微型處理器系統、一電池充放電管理系統。電池充放電管理系統用于管理電池充放電情況。電池充放電管理系統還包括電池充電動作系統、充電控制系統。電池充電動作系統用于執(zhí)行電池充電動作，充電控制系統對電池充電動作系統起控制作用。充電控制系統設有一充電控制信號輸入端，充電控制信號輸入端連接第二微型處理器系統的一控制信號輸出端。電池充放電管理系統設有至少兩組用于接入單個電池的電池接入端口 21，此處是16個，還設有一個用于對外輸出電能的電能輸出端口 22，電能輸出端口 22連接電能輸入端口 15。第二微型處理器系統還設有一充放電信號采集端，充放電信號采集端連接一充放電信號采樣電路，充放電信號采樣電路連接所述電池接入端口 21。第二微型處理器系統與第一微型處理器系統11之間通信連接。當然，第二微型處理器系統和第一微型處理器系統11可以并用一個微型處理器系統。這樣，第一微型處理器系統11可以通過第二微型處理器系統了解各電池的情況， 包括電池的電壓、使用時間、充放電次數等，同時也可以通過第二微型處理器系統對電池的充放電情況進行控制。第二微型處理器系統的充放電信號采樣電路可以實時檢測單個電池的電參數，并將該參數上報給第二微型處理器系統。當在電池組中出現個別電池電壓偏低的情況下，第二微型處理器系統會通過充電控制系統啟動電池充電系統，用該組電池組的能量對電壓偏低的電池進行補充充電，以防止該電池發(fā)生老化。在生產過程中，可以將第一微型處理器系統11和電池串并聯切換系統12合并生產，將第二微型處理器系統和電池充放電管理系統合并生產，此時，動力電池組充放電智能管理系統還包括一總電池控制單元外殼、一單組電池控制單元外殼。第一微型處理器系統 11和電池串并聯切換系統12封裝在總電池控制單元外殼內，構成總電池控制單元1，第二微型處理器系統和電池充放電管理系統封裝在單組電池控制單元外殼內，構成單組電池控制單元2。動力電池組充放電智能管理系統分為總電池控制單元1和單組電池控制單元2 后，可實現模塊化生產，這樣，動力電池組充放電智能管理系統的生產和使用就具有了靈活性。這時，單組電池控制單元外殼上設有電池接入端口 21、電能輸出端口 22、與第一微型處理器系統11通信的第一通信端口 31?？傠姵乜刂茊卧鈿ど显O有電能輸入端口 15、與第二微型處理器系統通信的第二通信端口 32、外部供電端口 18、充電端口 19。電能輸出端口 22連接電能輸入端口 15，第一通信端口 31連接第二通信端口 32。為了提高使用者的主動性，動力電池組充放電智能管理系統，還可以包括一人機對話控制面板，第一微型處理器系統11通信連接人機對話控制面板。使用者可以通過人機對話控制面板人工控制各電池之間的串并聯關系。當使用者通過人機對話控制面板人工控制各電池之間的串并聯關系時，第一微型處理器系統11會優(yōu)選考慮人機對話控制面板傳來的控制參數，然后再考慮串并聯切換信號采樣電路17采集外部供電端口 18的電力參數， 也可以直接關閉串并聯切換信號采樣電路17。當人機對話控制面板和串并聯切換信號采樣電路的輸送參數矛盾時，第一微型處理器系統11執(zhí)行人機對話控制面板的控制命令。計人機對話控制面板的優(yōu)先級大于串并聯切換信號采樣電路。
為了使人機對話控制面板更直觀的反映電量的多少，使使用者了解可行駛的里程，人機對話控制面板可以設有一里程表，里程表包括一表盤和一指示針，表盤的刻度值從零到電池一次充放電的最大里程值的理論值，指示針所指的刻度值的大小與電池電量的大小呈正相關。動力電池組充放電智能管理系統可以用于電動車輛，如上面提到的電動汽車，再如混合動力汽車、電動三輪車、電動自行車上。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
權利要求
1.動力電池組充放電智能管理系統，其特征在于包括一第一微型處理器系統，還包括一用于切換電池串并聯關系的電池串并聯切換系統；所述電池串并聯切換系統設有一外部供電端口、一充電端口，還設有至少兩組用于接入電池或電池組的電能輸入端口；所述電池串并聯切換系統包括一執(zhí)行串并聯切換動作的串并聯切換動作系統，還包括一對所述串并聯切換動作系統起控制作用的動作控制系統，所述動作控制系統設有一用于控制切換的控制信號輸入端；所述控制信號輸入端連接所述第一微型處理器系統的一控制信號輸出端； 所述第一微型處理器系統還設有一串并聯切換信號采集端，所述串并聯切換信號采集端連接有一串并聯切換信號采樣電路，所述串并聯切換信號采樣電路連接所述外部供電端
2.根據權利要求1所述的動力電池組充放電智能管理系統，其特征在于所述串并聯切換信號采樣電路采集所述外部供電端口的電力參數，并將該參數傳送所述第一微型處理器系統，所述第一微型處理器系統進行處理，并將處理結果傳送所述動作控制系統，所述動作控制系統發(fā)出控制信號，控制所述電能輸入端口順序串聯或順序并聯起來。
3.根據權利要求1所述的動力電池組充放電智能管理系統，其特征在于還包括一第二微型處理器系統，還包括一用于管理電池充放電情況的電池充放電管理系統；所述電池充放電管理系統設有至少兩組用于接入單個電池的電池接入端口，還設有一個用于對外輸出電能的電能輸出端口，所述電能輸出端口連接所述電能輸入端口 ；所述電池充放電管理系統包括一執(zhí)行電池充電動作的電池充電動作系統，還包括一對所述電池充電動作系統起控制作用的充電控制系統，所述充電控制系統設有一充電控制信號輸入端；所述控制信號輸入端連接所述第二微型處理器系統的一控制信號輸出端； 所述第二微型處理器系統還設有一充放電信號采集端，所述充放電信號采集端連接一充放電信號采樣電路，所述充放電信號采樣電路連接所述電池接入端口 ； 所述第二微型處理器系統與所述第一微型處理器系統之間通信連接。
4.根據權利要求3所述的動力電池組充放電智能管理系統，其特征在于所述第二微型處理器系統的充放電信號采樣電路實時檢測單個電池的電參數，并將該參數上報給所述第二微型處理器系統；在充電過程中，當在電池組中出現個別電池電壓偏低的情況下，所述第二微型處理器系統會通過所述充電控制系統啟動所述電池充電系統，用該組電池組的能量對電壓偏低的電池進行補充充電。
5.根據權利要求1、2、3或4所述的動力電池組充放電智能管理系統，其特征在于還包括一總電池控制單元外殼、一單組電池控制單元外殼；所述第一微型處理器系統和所述電池串并聯切換系統封裝在所述總電池控制單元外殼內，構成總電池控制單元；所述第二微型處理器系統和所述電池充放電管理系統封裝在所述單組電池控制單元外殼內，構成單組電池控制單元；所述單組電池控制單元外殼上設有所述電池接入端口、所述電能輸出端口、與所述第一微型處理器系統通信的第一通信端口；所述總電池控制單元外殼上設有所述電能輸入端口、與所述第二微型處理器系統通信的第二通信端口、所述外部供電端口、所述充電端口 ；所述電能輸出端口連接所述電能輸入端口，所述第一通信端口連接所述第二通信端
6.根據權利要求5所述的動力電池組充放電智能管理系統，其特征在于還包括一人機對話控制面板，所述第一微型處理器系統通信連接所述人機對話控制面板。
7.根據權利要求6所述的動力電池組充放電智能管理系統，其特征在于所述人機對話控制面板設有一里程表，所述里程表包括一表盤和一指示針，所述表盤的刻度值從零到電池一次充放電的最大里程值的理論值，所述指示針所指的刻度值的大小與電池電量的大小呈正相關。
8.根據權利要求7所述的動力電池組充放電智能管理系統的應用，其特征在于動力電池組充放電智能管理系統用于電動車輛，如電動汽車、混合動力汽車、電動三輪車、電動自行車上。
9.根據權利要求8所述的動力電池組充放電智能管理系統在動力汽車上的應用，其特征在于當所述串并聯切換信號采樣電路采集到的所述外部供電端口電壓為高電壓且有電流輸出時，即電動汽車啟動或行駛時，所述第一微型處理器系統通過所述動作控制系統控制所述串并聯切換動作系統動作，使所述電能輸入端口順序串聯；當所述串并聯切換信號采樣電路采集到的所述外部供電端口電壓為高電壓但無電流輸出時，即電動汽車暫停時或剛剛熄火后，所述第一微型處理器系統開始計時，當滿三分鐘后就切斷連接，如果切斷連接后所述采樣電路采集到的所述外部供電端口電壓仍為高電壓，就重新使所述電能輸入端口順序串聯，每三分鐘重復一次；當所述串并聯切換信號采樣電路采集到的所述外部供電端口電壓為低電壓時，即電動汽車熄火后，所述第一微型處理器系統通過所述動作控制系統控制所述串并聯切換動作系統動作，使所述電能輸入端口順序并聯起來。
10.根據權利要求5所述的動力電池組充放電智能管理系統，其特征在于所述串并聯切換動作系統采用具有雙向選擇功能的開關裝置，所述雙向選擇功能的開關裝置采用繼電器或單刀雙擲開關。
全文摘要
動力電池組充放電智能管理系統，涉及供電技術。它包括第一微型處理器系統、電池串并聯切換系統，電池串并聯切換系統設有外部供電端口、充電端口、至少兩組電能輸入端口。電池串并聯切換系統包括串并聯切換動作系統、動作控制系統。動作控制系統設有控制信號輸入端，控制信號輸入端連接第一微型處理器系統的控制信號輸出端。第一微型處理器系統還設有串并聯切換信號采集端，串并聯切換信號采集端連接有串并聯切換信號采樣電路，串并聯切換信號采樣電路連接外部供電端口。第一微型處理器系統根據外部供電端口的電力參數通過程序來自動調節(jié)電池串并聯切換系統中各電池接口的串并聯關系，整個切換過程無需人工操作，而且不需要重新進行線路布局。
文檔編號H02H7/18GK102237693SQ20101015229
公開日2011年11月9日 申請日期2010年4月20日 優(yōu)先權日2010年4月20日
發(fā)明者趙杰 申請人:趙杰