升壓式蓄電池組工作方法及升壓式蓄電池組的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明為升壓式蓄電池組工作方法及升壓式蓄電池組，屬于電動(dòng)汽車蓄電池成組術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有的電動(dòng)汽車蓄電池成組方式中，為滿足負(fù)載電壓的要求，都是采用對單體蓄電池及蓄電池模塊串聯(lián)升壓的方式予以組合得到負(fù)載所要求的高電壓輸出的蓄電池組；由于蓄電池目前的生產(chǎn)技術(shù)及工藝的限制，造成各個(gè)單體蓄電池的技術(shù)指標(biāo)一致性較差，在成組以后相互影響，因此以串聯(lián)蓄電池模塊的方式得到的高壓蓄電池組存在以下缺陷:
1、在對蓄電池組進(jìn)行放電過程中容易使得其中的某些單體蓄電池出現(xiàn)過放電現(xiàn)象；在對蓄電池組進(jìn)行充電過程中容易使得其中的某些單體蓄電池出現(xiàn)過充電現(xiàn)象；雖然在蓄電池組放電回路中可以設(shè)置開關(guān)及保險(xiǎn)措施，在需要的情況下關(guān)斷蓄電池組的放電工作，但由于串聯(lián)升壓方式的結(jié)構(gòu)本身原因使得蓄電池組的存在固有高壓，因此對應(yīng)用安全有一定影響；
2、由于組成蓄電池模塊的單體蓄電池的不一致性，使得各個(gè)蓄電池模塊的實(shí)際容量，或帶載能力不相同，因此在蓄電池組的放電過程中，則會(huì)使得一些實(shí)際容量低、帶載能力差的單體蓄電池處于不合理的大電流放電工作狀態(tài)，且使得相關(guān)蓄電池模塊縮短放電時(shí)間，進(jìn)而使得其他的蓄電池模塊負(fù)擔(dān)加重，減少蓄電池組的放電時(shí)間及使用壽命；
3、在現(xiàn)有的電動(dòng)汽車應(yīng)用中，對電動(dòng)汽車的車載蓄電池組的剩余容量及電動(dòng)汽車的剩余行車距離的監(jiān)測及顯示尤為重要，在現(xiàn)有的技術(shù)中，對各個(gè)單體蓄電池的當(dāng)前容量的理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)際應(yīng)用情況差距較大，在對蓄電池組的當(dāng)前容量監(jiān)測中，由于個(gè)別單體蓄電池的性能下降，影響整個(gè)蓄電池組的輸出能力，因此對整個(gè)蓄電池組的容量監(jiān)測出現(xiàn)很大的偏差，這對于電動(dòng)汽車的應(yīng)用帶來不便，影響電動(dòng)汽車的推廣使用；
4、在現(xiàn)有的電動(dòng)汽車應(yīng)用中，由于對電動(dòng)汽車的車載蓄電池組的當(dāng)前容量的理論計(jì)算結(jié)果及監(jiān)測情況與實(shí)際應(yīng)用情況差距較大，會(huì)使得電動(dòng)汽車在行車時(shí)出現(xiàn)監(jiān)測顯示為尚有較多容量，但實(shí)際使用時(shí)剩余電容量急劇下降至無電能驅(qū)動(dòng)，而出現(xiàn)電動(dòng)汽車的車載蓄電池因?qū)嶋H容量問題出現(xiàn)的意外停車現(xiàn)象，這對于電動(dòng)汽車的應(yīng)用帶來不便，影響電動(dòng)汽車的推廣使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為方便敘述，對本發(fā)明中的個(gè)別名稱、參數(shù)符號及相關(guān)關(guān)系作如下介紹:
單體蓄電池:為構(gòu)成蓄電池模塊中的各個(gè)最小蓄電池單元，也包括由多個(gè)單體蓄電池并聯(lián)而組成的蓄電池；
蓄電池模塊:指由多個(gè)單體蓄電池串聯(lián)而組成的蓄電池，其輸出電壓低于蓄電池組的輸出電壓；
高壓蓄電池組:指由多個(gè)蓄電池模塊串聯(lián)組成的高電壓輸出蓄電池組，高壓蓄電池組的輸出電壓高于其中的單個(gè)蓄電池模塊的輸出電壓；
升壓式蓄電池組:指由多個(gè)蓄電池模塊，通過獨(dú)立DC-DC變換器升壓后并流組成的蓄電池組；
蓄電池模塊標(biāo)稱電量:為其中的某個(gè)單體蓄電池的標(biāo)稱容量，通常為出廠理論值或標(biāo)準(zhǔn)測試值；
蓄電池模塊最近歷史總放電量:即蓄電池模塊在最近一次充電完成后開始放電至對應(yīng)DC-DC變換器關(guān)閉輸入輸出電流為止期間該蓄電池模塊的放電電量統(tǒng)計(jì)值；即:蓄電池模塊從開始放電直至放電關(guān)閉；
蓄電池容量衰變系數(shù):單體蓄電池容量衰變值，為單體蓄電池容量變化指標(biāo)；該系數(shù)與蓄電池材料、工藝、工作環(huán)境、工作時(shí)間等因素相關(guān)，由蓄電池生產(chǎn)廠家提供；
蓄電池模塊當(dāng)前容量:指蓄電池模塊在充電結(jié)束后開始放電，經(jīng)過一段時(shí)間放電后的剩余電容量；
蓄電池模塊的歷史總充電電量:即蓄電池模塊最后一次充電完畢時(shí)，該蓄電池模塊總充電量;
符號定義及相關(guān)關(guān)系表達(dá)式:
1、蓄電池模塊的歷史總放電量CLn
CLn=Il* Δ tl+ 12* Δ t2+ II* Δ t2+.“+ In* Δ tm其中:
CLn為蓄電池模塊η的歷史總放電量，m為該模塊最后一次放電到對應(yīng)DC-DC變換器關(guān)閉輸入輸出電流時(shí)，對應(yīng)蓄電池模塊η的歷史總放電時(shí)間段的數(shù)量；
II為在上一次完全放電過程中的Λ tl時(shí)間段中的放電電流；
12為在上一次完全放電過程中的Λ t2時(shí)間段中的放電電流；
?...Im為在上一次完全放電過程中的Λ tm時(shí)間段中的放電電流；
2、蓄電池模塊的本次放電工作中已放電電量Cln Cln =Iln*tll+ I2n*tl2+…
其中:
Cln為蓄電池模塊η在本次放電工作中已放電電量；
Ini為蓄電池模塊η在本次放電中、已過去時(shí)間段til中的放電電流；
In2為蓄電池模塊η在本次放電中、已過去時(shí)間段tl2中的放電電流；
?...? 9
Inm為蓄電池模塊η在本次放電中、已過去時(shí)間段tlm中的放電電流；
其中m為本次放電中、已過去放電累計(jì)時(shí)間段數(shù)量；
3、蓄電池模塊的當(dāng)前容量Cn Cn=rn*CLn-Cln ;其中:
Cn為對應(yīng)蓄電池模塊η的當(dāng)前容量； rn為蓄電池模塊η的容量衰變系數(shù)；
CLn為蓄電池模塊η的最近歷史總放電量；
Cln為蓄電池模塊η在本次放電工作開始后已放電電量； 4、蓄電池模塊當(dāng)前總?cè)萘緾 C =Cl+C2+...+Cn
Cn為對應(yīng)蓄電池模塊η的當(dāng)前容量；
5、容量比例條件下的放電參考因子 kl=Cl/C、k2=C2/C、…、kn=Cn/C ；
kn為蓄電池模塊η的放電參考因子；
6、電壓比例條件下的放電參考因子
kl=AVl/AV、k2=AV2/AV、...、kn=AVn/AV ;
其中:Δ V=Vmax_Vmin
Vmax-單體蓄電池的充電截止電壓
Vmin-單體蓄電池的放電截止電壓
AV1= V 1- VminV 1蓄電池模塊1的當(dāng)前電壓
Λ V2= V 2- VminV 2蓄電池模塊2的當(dāng)前電壓
Δ Vn= V n- VminV η蓄電池模塊η的當(dāng)前電壓；
此時(shí)kn仍然為蓄電池模塊η的放電參考因子；
7、各個(gè)蓄電池模塊在當(dāng)前電流條件下的剩余放電時(shí)間tn tn=Cn/In
tn為蓄電池模塊η在當(dāng)前放電電流條件下的剩余放電時(shí)間；
In為蓄電池模塊η的當(dāng)前放電電流；
Cn為對應(yīng)蓄電池模塊η的當(dāng)前容量；
tl、t2、t3、…、tn為各個(gè)蓄電池模塊在當(dāng)前放電電流條件下的放電時(shí)間，按從小到大排列；
8、升壓式蓄電池組剩余放電時(shí)間 T= Τ1+Τ2+Τ3+…+Τη ;其中:
Τ為所述的升壓式蓄電池組的剩余放電時(shí)間；
Τ1、Τ2、Τ3、…、Τη為各個(gè)蓄電池模塊在前一個(gè)蓄電池模塊停止放電后直至該蓄電池模塊停止放電的后續(xù)放電時(shí)間，按從小到大排列；且:
Tl=tl ；
T2=( C2-12*T1)/[I2+I1/(N-1)]
T3= [ C3-13* (Τ1+Τ2)]/[13+(11+12)/(Ν_2)]
Τη= [Cn-1n* (Τ1+Τ2+...+Τη_1) ]/{Ιη+ (11+Ι2+...+Ιη_1) / [Ν- (η_1) ]}
其中Ν為所述的升壓式蓄電池組中處于放電狀態(tài)的蓄電池模塊數(shù)量；
9、蓄電池模塊的歷史總充電電量COn
C0n=101* Δ t01+ 102* Δ t02+ 101* Δ t02+…+ 10m* Δ tOm其中:
COn為蓄電池模塊n的歷史總充電電量，m為該模塊最后一次充電完畢時(shí)，對應(yīng)蓄電池模塊η的歷史總充電時(shí)間段的數(shù)量； 101為在上一次充電過程中的Λ toi時(shí)間段中的充電電流；
102為在上一次充電過程中的Λ t02時(shí)間段中的充電電流；
?...10m為在上一次充電過程中的Λ tm時(shí)間段中的充電電流；
10、當(dāng)前蓄電池模塊放電電流限定值Inm
Inm=kn*Inmax
其中:Inmax為蓄電池模塊η的放電電流限定值；
另外:V為當(dāng)前電動(dòng)汽車行車速度；S為當(dāng)前條件下電動(dòng)汽車的剩余行車距離，即電動(dòng)汽車在當(dāng)前時(shí)刻后可以再繼續(xù)行車的距離；在附圖流程中的模塊即為蓄電池模塊。
[0004]為解決上述問題1，本發(fā)明提出一種升壓式蓄電池組工作方法，采用多個(gè)由單體蓄電池串聯(lián)組成低壓蓄電池模塊，然后對各個(gè)低壓蓄電池模塊采用獨(dú)立DC-DC變換器升壓的工作方式達(dá)到負(fù)載所需的電壓指標(biāo)，并對升壓后的輸出電流予以合并輸出的工作方法而得到升壓式蓄電池組，使得各個(gè)蓄電池模塊能夠相互隔離及獨(dú)立工作，能夠避免各個(gè)蓄電池模塊在充放電工作中的相互影響，避免其中的單體蓄電池的過度充放電，由于蓄電池模塊低于組合后的輸出電壓，且只要關(guān)斷DC-DC變換器的工作即可消除高電壓，因此能夠避免蓄電池組中的固有高壓現(xiàn)象，提高蓄電池組壽命及應(yīng)用安全，且具有實(shí)施方便的特點(diǎn)。
[0005]為達(dá)到解決上述問題1的目的，本發(fā)明介紹一種升壓式蓄電池組工作方法，包含有由單體蓄電池構(gòu)成的蓄電池模塊、DC-DC變換器、蓄電池模塊監(jiān)測控制器、蓄電池模塊分路充電控制器、負(fù)載電容器、總監(jiān)測器，其特征在于選擇采用以下工作方法:
(1)在蓄電池模塊監(jiān)測控制器中，設(shè)置單體蓄電池放電電壓限定值、單體蓄電池充電電壓限定值、單體蓄電池工作溫度限定值、蓄電池模塊放電電流限定值；在總監(jiān)測器中設(shè)置并顯示蓄電池模塊的震動(dòng)限定值、沖擊限定值、位置狀態(tài)限定值、移動(dòng)速度限定值；并在總監(jiān)測器上顯示各個(gè)限定值；
(2)蓄電池模塊監(jiān)測控制器實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)各個(gè)單體蓄電池的電壓參數(shù)值、各個(gè)單體蓄電池的充電電流參數(shù)值及蓄電池模塊的放電電流參數(shù)值，并在總監(jiān)測器上予以顯示；總監(jiān)測器實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)位移傳感器的位移參數(shù)值，并將位移參數(shù)值與計(jì)時(shí)器時(shí)間參數(shù)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，得到當(dāng)前蓄電池模塊的震動(dòng)值、沖擊值、位置狀態(tài)值、移動(dòng)速度值，并在總監(jiān)測器上予以顯示；
(3)在放電工作關(guān)閉狀態(tài)下，總監(jiān)測器通過各個(gè)蓄電池模塊監(jiān)測控制器停止所有DC-DC變換器的工作，即關(guān)閉所有DC-DC變換器的電流輸入輸出；
(4)在放電工作狀態(tài)時(shí)，將各個(gè)蓄電池模塊的輸出電壓通過DC-DC變換器進(jìn)行獨(dú)立升壓變換，然后將各個(gè)DC-DC變換器的輸出電流合并匯集到負(fù)載電容器上；
(5)在放電工作狀態(tài)下，蓄電池模塊監(jiān)測控制器根據(jù)所設(shè)置的蓄電池模塊放電電流限定值及采集的當(dāng)前各個(gè)蓄電池模塊的放電電流參數(shù)值，調(diào)節(jié)該蓄電池模塊所對應(yīng)連接的DC-DC變換器的工作狀態(tài)，使得該DC-DC變換器的輸入電流小于所設(shè)定的蓄電池模塊放電電流限定值；
(6)在放電工作狀態(tài)下，如果某個(gè)單體蓄電池的當(dāng)前溫度值超出了設(shè)置的單體蓄電池工作溫度限定值，或某個(gè)單體蓄電池的當(dāng)前電壓參數(shù)值低于所設(shè)置的單體蓄電池放電電壓限定值，則蓄電池模塊監(jiān)測控制器關(guān)閉該單體蓄電池所在的蓄電池模塊所對應(yīng)連接的DC-DC變換器的輸入輸出電流；
(7)在放電工作狀態(tài)下，如果當(dāng)前蓄電池模塊的震動(dòng)值、沖擊值、位置狀態(tài)值、移動(dòng)速度值超出了所設(shè)定的蓄電池模塊的震動(dòng)限定值、沖擊限定值、位置狀態(tài)限定值、移動(dòng)速度限定值，則蓄電池模塊監(jiān)測控制器關(guān)閉所有的DC-DC變換器的輸入輸出電流；
(8 )在放電工作狀態(tài)下，蓄電池模塊監(jiān)測控制器根據(jù)各個(gè)單體蓄電池的溫度采集參數(shù)，設(shè)置每一個(gè)蓄電池模塊的輸出電流的一部分用于對該單體蓄電池進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，即:制冷或加熱；
(9 )在充電工作狀態(tài)下，蓄電池模塊監(jiān)測控制器根據(jù)各個(gè)單體蓄電池的溫度采集參數(shù)