本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車(chē)能源管理系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其是針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池充放電控制策略以及成組電池(一般為兩至三組電池)切換使用方法的研究。

技術(shù)背景：

電動(dòng)汽車(chē)作為一種新能源交通工具，具有噪音低、能源利用效率高、無(wú)移動(dòng)廢氣排放等特點(diǎn)，已成為我國(guó)重點(diǎn)支持的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。能源供給是電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈中的重要環(huán)節(jié)，能源供給模式與電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展密切相關(guān)。當(dāng)前電動(dòng)汽車(chē)的能源供應(yīng)多為單一鋰離子電池組提供，其管理裝置僅限于相對(duì)簡(jiǎn)單的電壓電流的檢測(cè)以及對(duì)電池剩余電量的估算。這種裝置不能對(duì)電池使用提出相對(duì)合理的適用范圍，同時(shí)由于電池制作過(guò)程中工藝的差別，其內(nèi)部電池單元一旦出現(xiàn)損壞整塊電池就不能使用，而電池?fù)p害更換成本會(huì)大大增加。同時(shí)單一電池組使用過(guò)程中過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，對(duì)其使用非常不利。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是電動(dòng)汽車(chē)能源管理系統(tǒng),提出了太陽(yáng)能電池、超級(jí)電容和鋰離子電池之間快速充電。以及兩組鋰離子電池在市電下快速充電和成組充放電的控制策略，即提供一種基于PIC單片機(jī)的控制系統(tǒng),能夠在檢測(cè)車(chē)載鋰離子電池電壓、電流精確測(cè)量的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)載電池容量較精確計(jì)算,并根據(jù)計(jì)算結(jié)果提出科學(xué)合理的兩組電池的切換和使用方式，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)能源系統(tǒng)的控制以及合理的電池組的切換使用控制策略。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種電動(dòng)汽車(chē)能源管理系統(tǒng)；該系統(tǒng)組成包括控主控制器模塊、第一繼電器單元、第二繼電器單元、第三繼電器單元、太陽(yáng)能電池組模塊、超級(jí)電容模塊和電池組模塊；其中主控制器模塊分別與第一繼電器單元、第二繼電器單元、第三繼電器單元相連接；第一繼電器單元、太陽(yáng)能電池組模塊、第二繼電器單元、超級(jí)電容模塊、第三繼電器單元和電池組模塊依次相連；主控制器模塊還與電池組模塊相連；

所述第一繼電器單元、第二繼電器單元、第三繼電器單元均包括SRS4100繼電器；

所述的太能電池組模塊包括太陽(yáng)能電池板；

超級(jí)電容模塊為超級(jí)電容；

所述的電池組模塊為兩組相互獨(dú)立的主電池組和備用電池組；

所述的主控制器模塊的組成包括單片機(jī)。

所述的主控制器模塊的組成為單片機(jī)、2組電池切換控制器、數(shù)據(jù)存貯模塊、溫控模塊、顯示模塊、報(bào)警模塊；每組電池切換控制器的組成包括1個(gè)電池電壓檢測(cè)模塊、1個(gè)電池組切換模塊和1個(gè)電流檢測(cè)模塊；電池電壓檢測(cè)模塊、電池組切換模塊、電池電流檢測(cè)模塊、數(shù)據(jù)存貯模塊、溫控模塊、顯示模塊、報(bào)警模塊均同單片機(jī)的對(duì)應(yīng)引腳相連；每組電池切換控制器中，電流檢測(cè)模塊分別與電池組切換模塊和電壓檢測(cè)模塊相連，電壓檢測(cè)模塊、電池 組切換模塊分別與主電池組、備用電池組相連；其中，作為充電端的組成，一組電池切換控制器中，電池電壓檢測(cè)模塊、電池電流檢測(cè)模塊分別與充電控制器模塊相連，充電控制器模塊還分別與主電池組、備用電池組相連；而作為設(shè)備端的組成，另一組電池切換控制器中，電池電壓檢測(cè)模塊、電池電流檢測(cè)模塊分別與用電設(shè)備相連，用電設(shè)備還分別與主電池組、備用電池組相連。

所述的電流檢測(cè)模塊組成為第一芯片、電阻R7、電阻R9、第一采樣電阻*3；第一芯片的RG1引腳與電阻R7的一端相連，電阻R7的另一端與第一采樣電阻相連，第一芯片的RG2引腳與電阻R9相連，電阻R9的另一端與第一采樣電阻*3另一端相連，第一采樣電阻的另一端還分別與電池組切換模塊的第一單路繼電器的1端連接、第四單路繼電器的1端、電壓檢測(cè)模塊的電阻R1相連接，第一芯片的GND引腳與SHDN引腳相連接地；第一芯片的OUT引腳與單片機(jī)的RA2引腳相連；

所述的電壓檢測(cè)模塊組成為分壓電阻R1、R2，具體連接方式為電阻R1分別與電池組切換模塊的第一單路繼電器的1端連接、第三單路繼電器的1端相連，電阻R1還分別與電流檢測(cè)模塊的第一采樣電阻電阻、電阻R9相連，R1另一端分別與電阻R2、單片機(jī)的RA1引腳相連接，電阻R2的另一端接地；

電池組切換模塊組成為第一單路繼電器、第四單路繼電器、第一NPN型三極管、第三NPN型三極管、第一二極管、第三二極管、電阻R6、電阻R14；具體連接方式為第一NPN型三極管基級(jí)與電阻R6相連，電阻R6與主控制器模塊的RB4引腳相連，第一NPN型三極管發(fā)射極接地，第一NPN型三極管集電極與第一單路繼電器的5端相連，第一單路繼電器的4端和5端接第一二極管IN1，第一單路繼電器的1端分別與電流檢測(cè)模塊的第一采樣電阻、電阻R9連接，第一單路繼電器的1端還與與電壓檢測(cè)模塊的電阻R1相連；第一單路繼電器的2端與主電池組正極相連，第一單路繼電器的2端與另一組電池切換控制器中電池切換模塊的第三單路繼電器的2端連接；第三NPN型三極管基級(jí)與電阻R14相連，電阻R14與主控制器模塊的RB5引腳相連，第三NPN型三極管發(fā)射極接地，第三NPN型三極管集電極與第四單路繼電器的5端相連，第四單路繼電器的4端和5端接第三二極管，第四單路繼電器的1端分別與電流檢測(cè)模塊的第一采樣電阻、電阻R9相連，第四單路繼電器的1端還與電壓檢測(cè)模塊的電阻R1相連；第四單路繼電器的2端與備用電池組正極相連接；第四單路繼電器的2端與另一組電池切換控制器中電池切換模塊的第二單路繼電器的2端連接。

所述的電動(dòng)汽車(chē)能源管理裝置的控制方法，包括電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行時(shí)放電控制方法和電動(dòng)汽車(chē)熄火后充電控制方法兩種模式：

模式一，電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行時(shí)放電控制方法，包括以下步驟：

步驟1，系統(tǒng)上電，主控制器模塊通過(guò)電流檢測(cè)模塊、電壓檢測(cè)模塊將檢測(cè)得到的電壓、電流數(shù)據(jù)傳入單片機(jī)，通過(guò)計(jì)算，當(dāng)系統(tǒng)判定剩余電量在10％-90％時(shí)，單片機(jī)控制第三單路繼電器導(dǎo)通，第一單路繼電器、第四單路繼電器、第二單路繼電器斷開(kāi)，電池組模塊中的主電池組處于工作狀態(tài)，備用電池組處于不工作狀態(tài)；持續(xù)使用主電池組，并周期采樣主電池組電壓、電流信號(hào)，估算其剩余電量；當(dāng)主控制器模塊檢測(cè)到主電池組剩余電量小于10％,備用電池組剩余電量在10％-90％時(shí)，進(jìn)入步驟2；

步驟2，單片機(jī)控制電池組切換模塊中的第二單路繼電器導(dǎo)通，第一單路繼電器、第三單路繼電器、第四單路繼電器斷開(kāi)，從而切斷主電池組，啟用備用電池組；備用電池組處于工作狀態(tài)，主電池組處于不工作狀態(tài)；持續(xù)使用備用電池組，并周期采樣主電池組電壓、電流信號(hào)，估算其剩余電量；當(dāng)主控制器模塊檢測(cè)到主電池組剩余電量小于10％且備用電池組剩余電量小于10％時(shí)，進(jìn)入步驟3；

步驟3，單片機(jī)通過(guò)控制電池組切換模塊的第一單路繼電器、第三單路繼電器、第四單路繼電器、第二單路繼電器斷開(kāi)，從而切斷主電池組、備用電池組鏈接，主電池組、備用電池組均停止工作。

或者，模式二，電動(dòng)汽車(chē)熄火后充電控制方法，包括以下步驟：

步驟1，系統(tǒng)上電，主控制器模塊通過(guò)檢測(cè)電流檢測(cè)模塊、電壓檢測(cè)模塊，將檢測(cè)到的電壓、電流數(shù)據(jù)傳入單片機(jī)，若系統(tǒng)判定其剩余電量在10％-90％時(shí)，單片機(jī)控制電池組切換模塊第一制單路繼電器導(dǎo)通，第三單路繼電器、第四單路繼電器、第二單路繼電器斷開(kāi)，主電池組31處于充電狀態(tài)，備用電池組處于不工作狀態(tài)。持續(xù)對(duì)主電池組充電，并周期采樣主電池組電壓、電流信號(hào)，估算其剩余電量；當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)主電池組剩余電量大于90％,備用電池組荷電量在10％-90％時(shí)，進(jìn)入步驟2；

步驟2，單片機(jī)控制電池組切換模塊的第四單路繼電器導(dǎo)通，第一單路繼電器、第三單路繼電器、第二單路繼電器斷開(kāi)，備用電池組處于充電狀態(tài)，主電池組處于不工作狀態(tài)；持續(xù)對(duì)備用電池組充電，并周期采樣備用電池組電壓、電流信號(hào)，估算其剩余電量；當(dāng)檢測(cè)到檢測(cè)主電池組剩余電量大于90％且檢測(cè)備用電池組剩余電量大于90％時(shí)，進(jìn)入步驟3；

步驟3，單片機(jī)控制電池組切換模塊中的第一單路繼電器、第三單路繼電器、第四單路繼電器、第二單路繼電器斷開(kāi)，主電池組、備用電池組自動(dòng)充電完成。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明提供一種電動(dòng)汽車(chē)能源管理裝置，設(shè)計(jì)了太陽(yáng)能電池、超級(jí)電容和鋰離子電池之間快速充電，以及兩組鋰離子電池在市電下快速充電和成組充放電控制策略，即“一用一備”控制思想，更好的管理電動(dòng)汽車(chē)能源系統(tǒng)。提高了電池的使用效率，更好的增加了鋰離子電池的使用壽命。具體為：

1.本發(fā)明提出一種“一用一備”主電池組和備用電池組配合使用的能源管理裝置，本發(fā)明提出了主電池組和備用電池組合理的切換使用范圍，控制兩電池組的切換使用范圍在其容量的10％-90％之間，大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明電池在充電使用過(guò)程中，容量在10％以下和上升到90％以后，所能充進(jìn)電池的電量非常有限。在電池放電使用過(guò)程中當(dāng)電池容量低于10％以后，其容量也會(huì)迅速下降。另外設(shè)置切換條件也可以防止兩組電池過(guò)充過(guò)放電對(duì)電池組的損害，減少每組電池的耗損程度，大大增加其使用壽命。因此我們?cè)趦山M電池使用過(guò)程中控制其使用范圍在10％-90％之間。

2.本發(fā)明在兩組電池在使用過(guò)程中先使用主電池，然后切換至備用電池組，兩組電池循環(huán)交替配合使用。充電時(shí)先充主電池組，充電至荷電狀態(tài)90％停止充電，切換至備用電池組繼續(xù)充電，充電至荷電狀態(tài)90％停止充電，充電結(jié)束。放電時(shí)先使用主電池組，放電至荷電狀態(tài)10％，切換至備用電池組放電，放電至荷電狀態(tài)10％停止放電，放電結(jié)束。在本能源管理 裝置下做電池快速切換實(shí)驗(yàn)，主電池組切換斷續(xù)放電曲線(xiàn)與只使用主電池組組連續(xù)放電曲線(xiàn)對(duì)比(如圖6)，從圖中可以看出主電池組在切換過(guò)程中電壓階躍上升，電池能量也隨之上升，由此不難發(fā)現(xiàn)兩組電池切換使用過(guò)程伴隨能量恢復(fù)過(guò)程，主電池組和備用電池組切換使用實(shí)現(xiàn)了1+1>2的效果。

3.兩組電池配合使用可以顯著提高其使用效率。其使用效率數(shù)根據(jù)據(jù)從成組電池切換使用充放電實(shí)驗(yàn)獲得。從原理圖5電池使用效率處可得。90％使用效率具體指主電池組充電至容量30％左右放電使用，如此往復(fù)循環(huán)。實(shí)際應(yīng)用中，主電池組充電至90％放電使用，如此往復(fù)循環(huán)。使用效率在68％左右。直接使用一組電池充電至90％放點(diǎn)使用，如此往復(fù)循環(huán)。使用效率在60％左右。使用效率提高了8％左右。備用電池組使用效率和主電池組使用效率相近。

附圖說(shuō)明

圖1為電動(dòng)汽車(chē)能源管理系統(tǒng)總體組成框圖；

圖2為主控制器模塊11外圍具體連接圖；

圖3為本發(fā)明提出的能源管理系統(tǒng)的電池切換使用流程圖；

圖4為兩組電池切換控制器的連接圖；

圖5為電池組使用效率圖；

圖6為電池組連續(xù)使用和斷續(xù)使用放電圖。

具體實(shí)施方式

圖1為電動(dòng)汽車(chē)能源管理系統(tǒng)總體組成框圖。該系統(tǒng)組成包括控主控制器模塊11、第一繼電器單元12、第二繼電器單元13、第三繼電器單元14、太能電池組模塊15、超級(jí)電容模塊16和電池組模塊17；其中主控制器模塊11分別與第一繼電器單元12、第二繼電器單元13、第三繼電器單元14相連接；第一繼電器單元12、太陽(yáng)能電池組模塊15、第二繼電器單元13、超級(jí)電容模塊16、第三繼電器單元14和電池組模塊17依次相連。主控制器模塊11還與電池組模塊17相連接用于檢測(cè)和切換電池組。

所述繼電器12、13、14單元均為SRS4100繼電器與其驅(qū)動(dòng)電路組成，為公知技術(shù)。

所述的太能電池組模塊15，組成包括太陽(yáng)能電池板和附屬充電裝置，為市售公知產(chǎn)品。

超級(jí)電容模塊16為超級(jí)電容，具體為型號(hào)spsscap的超級(jí)電容，為市售公知產(chǎn)品。

當(dāng)汽車(chē)處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)設(shè)備端停止工作，主控制器11檢測(cè)電壓檢測(cè)模塊21、電流檢測(cè)模塊23信息。符合太陽(yáng)能電池充電條件時(shí)候，主控制器模塊11控制第一繼電器單元12接通太陽(yáng)能電池板發(fā)電；同時(shí)主控制器11控制第二繼電器單元13接通，太陽(yáng)能電池向超級(jí)電容充電；當(dāng)主控制器11根據(jù)電壓檢測(cè)模塊21、電流檢測(cè)模塊23提供的電池放電端使用數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，如需充電，接通第三繼電器單元14超級(jí)電容向電池組充電。

所述的電池組模塊17為兩組相互獨(dú)立的主電池組31和備用電池組32組成；

所述的主控制器模塊11的組成包括pic16f877單片機(jī)以及外圍電路組成(單片機(jī)的相關(guān)引腳直接分別與第一繼電器單元12、第二繼電器單元13、第三繼電器單元14相連接)，如圖2所示，它包括單片機(jī)、2組電池切換控制器、數(shù)據(jù)存貯模塊24、溫控模塊25、顯示模塊 26、報(bào)警模塊27；每組電池切換控制器的組成包括1個(gè)電池電壓檢測(cè)模塊21、1個(gè)電池組切換模塊22和1個(gè)電流檢測(cè)模塊23；電池電壓檢測(cè)模塊21、電池組切換模塊22、電池電流檢測(cè)模塊23、數(shù)據(jù)存貯模塊24、溫控模塊25、顯示模塊26、報(bào)警模塊27均同單片機(jī)的對(duì)應(yīng)引腳相連，引出了電壓檢測(cè)模塊與單片機(jī)的接線(xiàn)；每組電池切換控制器中，電流檢測(cè)模塊23分別與電池組切換模塊22和電壓檢測(cè)模塊21相連，電壓檢測(cè)模塊21、電池組切換模塊22分別與主電池組31、備用電池組32相連；其中，作為充電端的組成，一組電池切換控制器中，電池電壓檢測(cè)模塊21、電池電流檢測(cè)模塊23分別與充電控制器模塊41相連，作為充電外接設(shè)備的充電控制器模塊41，還分別與220V市電、主電池組31、備用電池組32相連；而作為設(shè)備端的組成，另一組電池切換控制器中，電池電壓檢測(cè)模塊21、電池電流檢測(cè)模塊23分別與用電設(shè)備相連，用電設(shè)備還分別與主電池組31、備用電池組32相連。

電池組模塊17在使用過(guò)程中，針對(duì)不同狀況，切換充電使用和放電使用。如圖2，將充電使用部分歸納為充電端，將放電使用部分歸納為設(shè)備端。在充電端，主控制器模塊11分別與電壓檢測(cè)模塊21、電流檢測(cè)模塊23、電池組切換模塊22相連接。用于將電壓、電流信號(hào)輸入主控制器模塊11，主控制器11模塊將控制指令發(fā)送給電池組切換模塊22。同理在設(shè)備端，主控制器模塊11分別與電壓檢測(cè)模塊21、電流檢測(cè)模塊23、電池組切換模塊22相連接。用于將電壓、電流信號(hào)輸入主控制器模塊11，主控制器11模塊將控制指令發(fā)送給電池組切換模塊22。從而實(shí)現(xiàn)主控制器模塊11對(duì)電池組模塊17在220v市電充電和放電使用時(shí)的控制和顯示，以及對(duì)用電設(shè)備放電使用時(shí)控制和顯示。

所述的充電控制器41為市售公知器件，型號(hào)為GDY294020。

當(dāng)電動(dòng)車(chē)運(yùn)行狀態(tài)使用其中主電池組31，主控制器模塊11通過(guò)電流檢測(cè)模塊23電壓檢測(cè)模塊21實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)此組電池組電壓電流，并估算其剩余電量。當(dāng)檢測(cè)到此組電池不符合使用條件時(shí)，主控制器發(fā)出指令控制電池切換模塊22斷開(kāi)電池組31，同時(shí)切換啟用下一電池組32。當(dāng)電動(dòng)汽車(chē)處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，主控制器模塊11檢測(cè)并估算電池組31荷電狀態(tài)，當(dāng)符合充電條件時(shí)主控器模塊11控制電池切換模塊22連接開(kāi)始給電池組31充電，同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池組31電壓電流、充電時(shí)間，當(dāng)檢測(cè)電池組符合充滿(mǎn)條件時(shí)候停止充電，主控制器模塊11控制電池切換模塊22切換至下一個(gè)電池組，繼續(xù)充電。直至兩組電池充滿(mǎn)電電。主控制器模塊11發(fā)出控制指令停止充電。

主控制器模塊11中的單片機(jī)還分別與數(shù)據(jù)存貯模塊24、溫控模塊25、顯示模塊26、報(bào)警模塊27相連接。用于對(duì)兩組電池的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，溫度檢測(cè)和電池狀態(tài)顯示和報(bào)警。所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊24、溫控模塊25、顯示模塊26報(bào)警模塊27為市售公知產(chǎn)品。

圖3為本發(fā)明提出的能源管理系統(tǒng)的電池切換使用流程圖,具體包括如下步驟：

系統(tǒng)上電后進(jìn)行初始化首先判斷電池是否進(jìn)入充電狀態(tài),如果開(kāi)始充電,則執(zhí)行開(kāi)始記錄電池組的充電時(shí)間、充電電流、電池兩端的電壓,將記錄數(shù)據(jù)傳遞給主程序，調(diào)用soc估算程序，估算電池組剩余電量。判斷當(dāng)前電池組是否達(dá)標(biāo)，如果沒(méi)有達(dá)標(biāo)，則進(jìn)入充電狀態(tài)，開(kāi)啟充電電模式。如果達(dá)標(biāo)則可以切換至下一個(gè)電池組，直至兩塊電池完成充電。如果沒(méi)有進(jìn)入充電狀態(tài)，則系統(tǒng)判斷電池是否進(jìn)入放電狀態(tài)，如果開(kāi)始放電，則執(zhí)行開(kāi)始記錄電池組放電時(shí)間、放電電流、電池兩端的電壓，并將記錄數(shù)據(jù)傳遞給主程序，調(diào)用soc估算程序，估 算電池組剩余電量。判斷當(dāng)前電池組是否達(dá)標(biāo)，如果沒(méi)有達(dá)標(biāo)，則進(jìn)入放電狀態(tài)，開(kāi)啟放電模式。如果達(dá)標(biāo)則可以切換至下一個(gè)電池組，直至兩塊電池組放電結(jié)束。

圖4為兩組電池切換控制器的連接圖，即電池組切換模塊22、電壓檢測(cè)模塊21以及電流檢測(cè)模塊23電路原理圖。

其中電流檢測(cè)模塊23組成為：在充電端，第一芯片*6、電阻R7、電阻R9、第一采樣電阻*3組成，第一芯片*6的RG1引腳與電阻R7的一端相連，電阻R7的另一端與第一采樣電阻*3相連，第一芯片*6的RG2引腳與電阻R9相連，電阻R9的另一端與第一采樣電阻*3另一端相連，第一采樣電阻*3的另一端還分別與電池組切換模塊22的第一單路繼電器*1的1端連接、第四單路繼電器*10的1端、電壓檢測(cè)模塊23的電阻R1相連接，第一芯片*6的GND引腳與SHDN引腳相連接地；第一芯片*6的OUT引腳與單片機(jī)的RA2引腳相連。第一芯片*6為MAX472和相關(guān)電阻為市售器件。當(dāng)系統(tǒng)上電時(shí)通過(guò)第一采樣電阻*3和第一芯片*6配合采集電流信號(hào)，通過(guò)OUT引腳將采集的電流信號(hào)傳送給主控制器模塊11。同理在設(shè)備端，電流檢測(cè)模塊23組成與充電端同。

電壓檢測(cè)模塊21組成為：在充電端，分壓電阻R1、R2組成，具體連接方式為電阻R1分別與電池組切換模塊22的第一單路繼電器*1的1端連接、第三單路繼電器*2的1端相連，電阻R1還分別與電流檢測(cè)模塊23的第一采樣電阻電阻*3、電阻R9相連，R1另一端分別與電阻R2、單片機(jī)的RA1引腳相連接，電阻R2的另一端接地。R1阻值為5.1kΩ、R2阻值為10kΩ。同理，在設(shè)備端電壓檢測(cè)模塊23與充電端相同。所述電阻為市售器件。(R1,2接U1，U1是電壓檢測(cè)模塊外接單片機(jī)的接口)。

電池組切換模塊22組成為在充電端，第一單路繼電器*1、第四單路繼電器*10、第一NPN型三極管*7、第三NPN型三極管*12、第一二極管IN 1、第三二極管IN3、電阻R6、電阻R14、具體連接方式如下所述，第一NPN型三極管*7基級(jí)與電阻R6相連，電阻R6與主控制器模塊11的RB4引腳相連，第一NPN型三極管*7發(fā)射極接地，第一NPN型三極管*7集電極與第一單路繼電器*1的5端相連，第一單路繼電器*1的4端和5端接第一二極管IN1，第一單路繼電器*1的1端分別與電流檢測(cè)模塊23的第一采樣電阻*3、電阻R9連接，第一單路繼電器*1的1端還與與電壓檢測(cè)模塊21的電阻R1相連。第一單路繼電器*1的2端與主電池組31正極相連，第一單路繼電器*1的2端與另一組電池切換控制器中電池切換模塊22的第三單路繼電器*2的2端連接。第三NPN型三極管*12基級(jí)與電阻R14相連，電阻R14與主控制器模塊11的RB5引腳相連，第三NPN型三極管*12發(fā)射極接地，第三NPN型三極管*12集電極與第四單路繼電器*10的5端相連，第四單路繼電器*10的4端和5端接第三二極管IN3，第四單路繼電器*10的1端分別與電流檢測(cè)模塊23的第一采樣電阻*3、電阻R9相連，第四單路繼電器*10的1端還與電壓檢測(cè)模塊21的電阻R1相連。第四單路繼電器*10的2端與備用電池組32正極相連接。第四單路繼電器*10的2端與另一組電池切換控制器中電池切換模塊22的第二單路繼電器*11的2端連接。同理，在設(shè)備端電池組切換模塊22與充電端組成基本相同。

裝置其他部分工作情況在圖1和圖2中已經(jīng)介紹這部分只是對(duì)電池組在市電充電切換情況和整車(chē)運(yùn)行下電池組切換使用情況的介紹。整個(gè)裝置優(yōu)點(diǎn)：提出一種電動(dòng)汽車(chē)能源管理 系統(tǒng)，統(tǒng)籌太陽(yáng)能電池板超級(jí)電容和蓄電池工作過(guò)程，特別是控制了其充電過(guò)程和蓄電池組一用一備放電使用過(guò)程。

所述的電動(dòng)汽車(chē)能源管理裝置的控制方法，包括電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行時(shí)放電控制方法和電動(dòng)汽車(chē)熄火后充電控制方法兩種模式(蓄電池的切換使用情況不做單獨(dú)說(shuō)明)：

當(dāng)電動(dòng)汽車(chē)車(chē)點(diǎn)火后,系統(tǒng)上電，主控制器模塊11通過(guò)電池電壓檢測(cè)模21塊和電池電流檢測(cè)模塊23按照一定的采樣周期采集當(dāng)前使用電池組的電壓值和放電電流,如果電池組電壓降至額定電壓以下,則通過(guò)報(bào)警模塊27發(fā)出聲光報(bào)警,同時(shí)在顯示模塊26的屏幕上顯示相關(guān)的信息，同時(shí)調(diào)整電池組模塊17，關(guān)閉當(dāng)主電池組31，開(kāi)啟備用電池組32，維持電動(dòng)汽車(chē)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。具體切換方式為：

模式一，電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行時(shí)放電控制方法，包括以下步驟：

步驟1，系統(tǒng)上電，主控制器模塊11通過(guò)電流檢測(cè)模塊21、電壓檢測(cè)模塊22將檢測(cè)得到的電壓電流數(shù)據(jù)傳入單片機(jī)，通過(guò)計(jì)算，當(dāng)系統(tǒng)判定剩余電量在10％-90％時(shí)，單片機(jī)控制第三單路繼電器*2導(dǎo)通，第一單路繼電器*1、第四單路繼電器*10、第二單路繼電器*11斷開(kāi)，電池組模塊17中的主電池組31處于工作狀態(tài)，備用電池組32處于不工作狀態(tài)；持續(xù)使用主電池組31，并周期采樣主電池組31電壓、電流信號(hào)，估算其剩余電量；當(dāng)主控制器模塊11檢測(cè)到主電池組31剩余電量小于10％,備用電池組32剩余電量在10％-90％時(shí)，進(jìn)入步驟2；

步驟2，單片機(jī)控制電池組切換模塊中的第二單路繼電器*11導(dǎo)通，第一單路繼電器*1、第三單路繼電器*2、第四單路繼電器*10斷開(kāi)，從而切斷主電池組31，啟用備用電池組32；備用電池組32處于工作狀態(tài)，主電池組31處于不工作狀態(tài)；持續(xù)使用備用電池組32，并周期采樣備用電池組32電壓、電流信號(hào)，估算其剩余電量；當(dāng)主控制器模塊11檢測(cè)到備電池組31剩余電量小于10％且備用電池組32剩余電量小于10％時(shí)，進(jìn)入步驟3；

步驟3，單片機(jī)控制控制電池組切換模塊的第一單路繼電器*1、第三單路繼電器*2、第四單路繼電器*10、第二單路繼電器*11斷開(kāi)，從而切斷主電池組31、備用電池組32鏈接，主電池組31、備用電池組32均停止工作。

當(dāng)電動(dòng)汽車(chē)熄火后,主控制器11檢測(cè)是否市電接入用于電池組模塊17充電。若沒(méi)有則檢測(cè)是否符合太陽(yáng)能電池充電條件，若符合，主控制器控制11控制第一繼電器單元12接通太陽(yáng)能電池板開(kāi)始發(fā)電；同時(shí)主控制器11控制第二繼電器單元13接通，太陽(yáng)能電池向超級(jí)電容充電；當(dāng)主控制器11根據(jù)電壓檢測(cè)模塊21、電流檢測(cè)模塊23提供的電池放電端使用數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，如需充電，接通第三繼電器單元14超級(jí)電容向電池組充電。直至電池組充電完成。若檢測(cè)檢測(cè)市電接入則主控制器模塊11控制第一繼電器單元12、第二繼電器單元13、第三繼電器單元14斷開(kāi)，同時(shí)控制電池組切換模塊22對(duì)電池組17進(jìn)行市電充電控制。

電池組模塊17具體充電過(guò)程如下：

或者，模式二，電動(dòng)汽車(chē)熄火后充電控制方法，包括以下步驟：

步驟1，系統(tǒng)上電，主控制器模塊11通過(guò)檢測(cè)電流測(cè)模塊21電壓檢測(cè)模塊22將檢測(cè)到的電壓電流數(shù)據(jù)傳入單片機(jī)，若系統(tǒng)判定其剩余電量在10％-90％時(shí)，單片機(jī)控制電池組切換模塊22第一制單路繼電器*1導(dǎo)通，第三單路繼電器*2、第四單路繼電器*10、第二單路繼電器*11斷開(kāi)，主電池組31處于充電狀態(tài)，備用電池組32處于不工作狀態(tài)。持續(xù)對(duì)主電池組 31充電，并周期采樣主電池組31電壓、電流信號(hào)，估算其剩余電量；當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)主電池組31剩余電量大于90％,備用電池組32剩余電量在10％-90％時(shí)，進(jìn)入步驟2；

步驟2，單片機(jī)控制電池組切換模塊22的第四單路繼電器*10導(dǎo)通，第一單路繼電器*1、第三單路繼電器*2、第二單路繼電器*11斷開(kāi)，備用電池組32處于充電狀態(tài)，主電池組31處于不工作狀態(tài)；持續(xù)對(duì)電池組32充電，并周期采樣主電池組32電壓、電流信號(hào)，估算其剩余電量；當(dāng)檢測(cè)到檢測(cè)主電池組31剩余電量大于90％且檢測(cè)備用電池組32剩余電量大于90％時(shí)，進(jìn)入步驟3；

步驟3，單片機(jī)控制電池組切換模塊22中的第一單路繼電器*1、第三單路繼電器*2、第四單路繼電器*10、第二單路繼電器*11斷開(kāi)，主電池組31、備用電池組32自動(dòng)充電完成。

圖6為主電池組31使用效率圖，使用效率是蓄電池放電期間放出的容量(能量)與恢復(fù)到放電前的狀態(tài)所需充電容量(能量)之比，使用效率計(jì)算如下：

其η_e為能量效率，C_f放電容量，C_C為充電容量，I_f為放電電流，V_f為放電電壓，I_c為充電電流，V_c為充電電壓。

使用效率能有效的表示動(dòng)力電池組對(duì)充電電流的接受能力，充電時(shí)的電能主要用于轉(zhuǎn)化為電池的化學(xué)能以及充電過(guò)程中釋放的熱能等其他不可逆的損失。使用效率越高，表示充電的電能轉(zhuǎn)化為電池化學(xué)能的部分越多，這部分能量才是放電過(guò)程中被利用的能量。在使用兩組電池切換方法測(cè)量主電池組31在其SOC在20％、30％、40％、60％、70％、80％狀態(tài)點(diǎn)時(shí)，使用效率如圖6所示。其使用效率有了明顯的改善。

本發(fā)明未盡事宜為公知技術(shù)。