本發(fā)明涉及電池充放電技術領域，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：

由于環(huán)境污染問題的日益嚴重，石油等化石燃料的短缺，促使純電動汽車技術飛速發(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)有較大的關系。然而，大多的便攜式設備并未對鋰電池的充電進行控制，如當電源適配器接入外部交流電后，鋰電池則會自動進行充電，而此時的鋰電池的電量很可能還足以維持便攜式設備運作相當長的時間，如此則可能因鋰電池的充電次數(shù)增加而導致電池的使用壽命減少。

現(xiàn)有技術中的電動汽車電池充放電系統(tǒng)不能夠根據(jù)負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)異常情況也無法進行及時保護。

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。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術的不足，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行充放電管控，能根據(jù)負荷情況合理控制電池的放電參數(shù)，充放電保護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功能，有效地實現(xiàn)了對電動汽車充放電過程參數(shù)的監(jiān)測，為電動汽車運行安全提供了前提保障，整個系統(tǒng)管控準確靈敏效率高、控制智能靈活耗能少，具有較高的使用價值和較廣泛的應用前景。

本發(fā)明解決技術問題采用如下技術方案：

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、安全保護模塊、存儲模塊、顯示報警模塊；

所述主控模塊用于處理數(shù)據(jù)采集模塊和負荷數(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、安全保護模塊、存儲模塊、顯示報警模塊發(fā)出相應的指令信號；

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(電池單元分別構成的單電池群進行串聯(lián)連接而構成的；

所述數(shù)據(jù)采集模塊包括充放電數(shù)據(jù)采集模塊、電池數(shù)據(jù)采集模塊、負荷數(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、待機時間以及對負載放電運行時間；所述電池數(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)送入主控模塊進行數(shù)據(jù)處理或者送入存儲模塊進行存儲；所述負荷數(shù)據(jù)采集模塊包括汽車速度采集模塊、電動機轉(zhuǎn)速采集模塊、電動機扭力采集模塊；所述負荷數(shù)據(jù)采集模塊用于采集汽車行駛速度、電動機的轉(zhuǎn)速以及扭力數(shù)據(jù)，送入主控模塊進行數(shù)據(jù)處理得到負載消耗功率，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行切換，另一方面可以控制電池模塊對外放電輸出滿足負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；所述充放電保護電路包括深度放電保護模塊、穩(wěn)流穩(wěn)壓模塊、脈寬調(diào)制電路；充放電保護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；

所述安全保護模塊用于根據(jù)主控模塊發(fā)出的指令或者負載數(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，達到了保護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、電池數(shù)據(jù)采集模塊、負荷數(shù)據(jù)采集模塊采集到的數(shù)據(jù)以及預先設置的控制程序或信息，以供主控模塊調(diào)用；

所述顯示報警模塊用來實時顯示電池數(shù)據(jù)采集模塊、負荷數(shù)據(jù)采集模塊采集到的數(shù)據(jù)信息，當數(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)出相應報警信號；

優(yōu)選地，所述主控模塊為dsp、fpga、arm中的一種。

優(yōu)選地，所述電池數(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)計數(shù)電路；所述電池數(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)送入主控模塊進行數(shù)據(jù)處理或者送入存儲模塊進行存儲。

優(yōu)選地，所述主控模塊根據(jù)電池數(shù)據(jù)采集模塊、負荷數(shù)據(jù)采集模塊采集到的電池電量信息和負荷消耗功率信息，處理得到續(xù)航里程送入顯示報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存儲器模塊、sd卡模塊、usb接口模塊，所述隨機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接口模塊方便導出復制數(shù)據(jù)。

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

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)預先設定的參考值進行充放電優(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)的充放電保護模塊當電池模塊電壓較低時，在設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定的電壓值上，進行浮充，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系，當電池的放電深度越深，其充電壽命就越短，會導致電池的使用壽命變短，因此深度放電保護模塊能有效避免這一點。

（3）本發(fā)明的一種電動汽車電池充放電高效管控系統(tǒng)中的安全保護模塊能夠在負載發(fā)生異常或者人為需要時及時自動斷開電流輸出，最大程度的保護了人身財產(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)中設置的負荷數(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，能夠及時實時有效的采集到負荷所需功率大小，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)采用的顯示報警模塊包括電子顯示屏、語音播報模塊、報警燈以及報警呼叫器，能夠使駕駛?cè)藛T直觀的掌握到電動汽車電池的相關參數(shù)，報警系統(tǒng)能夠及時有效的引起人們的注意，并能根據(jù)危險等級進行語音播報和鳴笛警報，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)將電池數(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，為電動汽車運行安全提供了前提保障，整個系統(tǒng)管控準確靈敏效率高、控制智能靈活耗能少，具有較高的使用價值和較廣泛的應用前景。

附圖說明

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

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)的電池數(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模塊示意圖。

具體實施方式

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

如圖1-4所示，本實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、安全保護模塊5、存儲模塊6、顯示報警模塊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、安全保護模塊5、存儲模塊6、顯示報警模塊7發(fā)出相應的指令信號；

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(電池單元分別構成的單電池群進行串聯(lián)連接而構成的；

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、電池數(shù)據(jù)采集模塊32、負荷數(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、待機時間以及對負載放電運行時間；所述電池數(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)送入主控模塊進行數(shù)據(jù)處理或者送入存儲模塊進行存儲；所述負荷數(shù)據(jù)采集模塊33包括汽車速度采集模塊、電動機轉(zhuǎn)速采集模塊、電動機扭力采集模塊；所述負荷數(shù)據(jù)采集模塊用于采集汽車行駛速度、電動機的轉(zhuǎn)速以及扭力數(shù)據(jù)，送入主控模塊1進行數(shù)據(jù)處理得到負載消耗功率，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；所述充放電保護電路42包括深度放電保護模塊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；

所述安全保護模塊5用于根據(jù)主控模塊1發(fā)出的指令或者負載數(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，達到了保護電池模塊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、電池數(shù)據(jù)采集模塊32、負荷數(shù)據(jù)采集模塊33采集到的數(shù)據(jù)以及預先設置的控制程序或信息，以供主控模塊1調(diào)用；

所述顯示報警模塊7用來實時顯示電池數(shù)據(jù)采集模塊32、負荷數(shù)據(jù)采集模塊33采集到的數(shù)據(jù)信息，當數(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)出相應報警信號；

本實施例中主控模塊1為arm微處理器。

本實施例中電池數(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)計數(shù)電路328；所述電池數(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)送入主控模塊進行數(shù)據(jù)處理或者送入存儲模塊6進行存儲。

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

本實施例中充放電切換模塊411為多路選擇器電路。

本實施例中存儲模塊6包括隨機存儲器模塊、sd卡模塊、usb接口模塊，所述隨機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接口模塊方便導出復制數(shù)據(jù)。

本實施例中顯示報警模塊7包括電子顯示屏、語音播報模塊、報警燈以及報警呼叫器。

本實施例中主控模塊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)預先設定的參考值進行充放電優(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行充放電操作。

本實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行充放電管控，能根據(jù)負荷情況合理控制電池的放電參數(shù)，充放電保護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功能，有效地實現(xiàn)了對電動汽車充放電過程參數(shù)的監(jiān)測，為電動汽車運行安全提供了前提保障，整個系統(tǒng)管控準確靈敏效率高、控制智能靈活耗能少，大大提高了電動汽車智能水準，該系統(tǒng)具有開放式、模塊化的特點，實用性高，具有較高的實用價值和廣泛地應用前景。

對于本領域技術人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(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現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權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)。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。

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