專利名稱：電池組能量使用控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及電動車輛的能量使用控制裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種電池組能量使用控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
動力電池電源能量的多少關(guān)系到電動車輛(特別是純電動車輛)的工作時間或續(xù)駛里程，現(xiàn)階段為了滿足電動車輛作業(yè)時間或續(xù)駛里程的要求，都需要增加電能的儲備。目前增加電動車輛電能儲備有多種方法，比如增加電池容量和數(shù)量、快換模塊化電池組、使用停車快充系統(tǒng)補(bǔ)電等。不同的方式技術(shù)要求不同、成本不同，車輛的使用狀況不同，不同區(qū)域的配套體系和政策也不同。公交車和出租車由于運(yùn)營時間長，快換最適合此類車輛的使用工況，比如在北京、深圳等配套體系發(fā)達(dá)的地區(qū)，快換模塊化電池組具有優(yōu)勢，但投入極大，正是由于這個原因插電式混合動力才具有相當(dāng)?shù)氖袌鰞?yōu)勢。郵政和環(huán)衛(wèi)類·或其他特殊用車的使用一般為時間或路線相對固定，運(yùn)營負(fù)荷相對較低，使用快換系統(tǒng)成本會較高，而且不需要特別多的電能儲備，只要多配備一些車載電池就可以實(shí)現(xiàn)整車充電，每天充電一次即可保證當(dāng)天作業(yè)需求。為了解決電動車輛多配備車載儲能電池的需要，通常會采取兩種方法1.將電池先并聯(lián)然后串聯(lián)以增加電池組容量，這就出現(xiàn)了一個問題當(dāng)串聯(lián)的電池組中某一塊電池出現(xiàn)故障時，電池管理系統(tǒng)會中斷所有電池的電能輸出用以保護(hù)電池，即使相并聯(lián)的另一塊電池是完好的也必須中斷整車的電能，這樣車輛就無法行駛了 ；2.將電池分組使用，每組電池自成系統(tǒng)，可以先用完一組再使用另一組或不同組電池分別給不同的設(shè)備供電，這雖然解決了并聯(lián)中存在的缺陷，但也會出現(xiàn)問題不同電池組要分別充電，增加了充電設(shè)施成本。同時，不同電池組的電能由于分開使用會造成用電量不均衡，這就造成了不能電盡其用而變相增加了成本。因此，需要提供一種電池組能量使用控制系統(tǒng)，從而可以管理多組電池組，提高可靠性，避免車輛無法行駛，降低使用成本，使用方便，延長電池組使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種電池組能量使用控制系統(tǒng)，該電池組能量使用控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)簡潔，可以管理多組電池組，提高可靠性，避免車輛無法行駛，降低使用成本，使用方便，延長電池組使用壽命，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的電池組能量使用控制系統(tǒng)，其特點(diǎn)是，包括電池能量控制單元、儲能電容、車輛用電需求信息裝置、若干電池組、若干電池組能量信息裝置、若干正極電路通斷元件和若干負(fù)極電路通斷元件，所述電池組、所述正極電路通斷元件、所述負(fù)極電路通斷元件和所述電池組能量信息裝置一一對應(yīng)，所述電池組的正極和負(fù)極分別電路連接所述正極電路通斷元件和所述負(fù)極電路通斷元件后與所述儲能電容并聯(lián)，所述電池能量控制單元通過所述電池組能量信息裝置電路連接所述電池組，所述電池能量控制單元分別電路連接所述車輛用電需求信息裝置、所述正極電路通斷元件和所述負(fù)極電路通斷元件。較佳地,所述正極電路通斷元件是IGBT模塊。較佳地，所述負(fù)極電路通斷元件是單向可控硅。較佳地，所述電池組的數(shù)目為2。較佳地，所述電池組能量使用控制系統(tǒng)還包括若干電池組管理裝置，所述電池組管理裝置與所述電池組一一對應(yīng)，所述電池組能量信息裝置通過所述電池組管理裝置電路連接所述電池組。本發(fā)明的有益效果具體在于本發(fā)明的電池組能量使用控制系統(tǒng)包括電池能量控制單元、儲能電容、車輛用電需求信息裝置、若干電池組、若干電池組能量信息裝置、若干正極電路通斷元件和若干負(fù)極電路通斷元件，所述電池組、所述正極電路通斷元件、所述負(fù)極電路通斷元件和所述電池組能量信息裝置一一對應(yīng)，所述電池組的正極和負(fù)極分別電路連·接所述正極電路通斷元件和所述負(fù)極電路通斷元件后與所述儲能電容并聯(lián)，所述電池能量控制單元通過所述電池組能量信息裝置電路連接所述電池組，所述電池能量控制單元分別電路連接所述車輛用電需求信息裝置、所述正極電路通斷元件和所述負(fù)極電路通斷元件，設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)簡潔，可以管理多組電池組，提高可靠性，避免車輛無法行駛，降低使用成本，使用方便，延長電池組使用壽命，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。


圖I是本發(fā)明的一具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實(shí)施例詳細(xì)說明。請參見圖I所示，本發(fā)明的電池組能量使用控制系統(tǒng)包括電池能量控制單元(BP⑶)、儲能電容、車輛用電需求信息裝置(VPAS)、若干電池組、若干電池組能量信息裝置(BPIS)、若干正極電路通斷元件和若干負(fù)極電路通斷元件1，所述電池組、所述正極電路通斷元件、所述負(fù)極電路通斷元件I和所述電池組能量信息裝置一一對應(yīng)，所述電池組的正極和負(fù)極分別電路連接所述正極電路通斷元件和所述負(fù)極電路通斷元件I后與所述儲能電容并聯(lián)，所述電池能量控制單元通過所述電池組能量信息裝置電路連接所述電池組，所述電池能量控制單元分別電路連接所述車輛用電需求信息裝置、所述正極電路通斷元件和所述負(fù)極電路通斷元件I。所述正極電路通斷元件可以采用任何合適的部件，請參見圖I所示，在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述正極電路通斷元件是IGBT模塊。所述負(fù)極電路通斷元件I可以采用任何合適的部件，請參見圖I所示，在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述負(fù)極電路通斷元件I是單向可控硅。所述電池組的數(shù)目可以根據(jù)需要確定，請參見圖I所示，在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述電池組的數(shù)目為2。具體是電池組-I和電池組_2，相應(yīng)的，電池組能量信息裝置為BPIS-I 和 BPIS-2, IGBT 模塊為 IGBT-I 和 IGBT-2。所述電池組能量信息裝置可以直接電路連接所述電池組，在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述電池組能量使用控制系統(tǒng)還包括若干電池組管理裝置(未示出)，所述電池組管理裝置與所述電池組一一對應(yīng)，所述電池組能量信息裝置通過所述電池組管理裝置電路連接所述電池組。需要說明的是，儲能電容既可以放置于電池組能量使用控制系統(tǒng)之內(nèi)，也可裝配于負(fù)載部件內(nèi)部。請?jiān)俅螀⒁妶D1，圖I中粗實(shí)線代表可雙向?qū)ǖ膭恿﹄娐?，帶箭頭的虛線代表有方向的信息，任意一組電池的充放電電路的通斷由位于正極串聯(lián)的IGBT模塊和位于負(fù)極串聯(lián)的單向可控硅控制，任意一組電池組通過IGBT模塊和單向可控硅與儲能電容并聯(lián)，形成動力電路輸入輸出端口，IGBT模塊和單向可控硅由電池能量控制單元控制，電池組能量信息裝置和車輛用電需求信息裝置向電池能量控制單元提供能量信息。本發(fā)明的工作原理如下I)放電根據(jù)車輛用電需求信息裝置提供的用電需求和電池組能量信息裝置提供 的可用能量，小功率放電時通過電池能量控制單元控制其中一路IGBT模塊和單向可控硅的導(dǎo)通，使能量較多的那組電池對外供電；大功率放電時通過電池能量控制單元控制多路IGBT模塊和單向可控硅同時導(dǎo)通，使多組電池同時對外供電；2)充電接通充電系統(tǒng)后，通過電池能量控制單元控制多路IGBT模塊和單向可控硅按充電策略適時導(dǎo)通，使多組電池平衡充電；3)故障處理當(dāng)一組電池出現(xiàn)問題導(dǎo)致電池管理系統(tǒng)強(qiáng)行關(guān)閉此組電池組供電時，另外分組的電池組將會為整車提供能量需求。由于電動車輛(特別是需求電能較多的純電動車輛)中使用多組電池增加電池容量會造成兩方面問題1、由于并聯(lián)中的某塊電池故障而造成電池管理系統(tǒng)保護(hù)，導(dǎo)致車輛電能中斷；2、電池分組使用造成的使用成本過高。為了解決上述兩個問題，設(shè)計(jì)開發(fā)了上述電池組能量使用控制系統(tǒng)(BPCS)，思路是串并結(jié)合，即1.在電路連接上通過特殊的設(shè)計(jì)使分組使用的電池組并聯(lián)，這是一種電池組內(nèi)部串聯(lián)外部并聯(lián)，也就是先串后并方式；2、在使用上，通過分析電池組能量信息和車輛能量需求情況，合理控制分組電池的充放電和電量平衡。對于使用多組電池增加電池容量，通過增加電池組能量使用控制系統(tǒng)(BPCS)可達(dá)以下效果I、提高可靠性多組動力電池分開統(tǒng)籌使用，可避免由于其中一組電池故障而不能行車；2、降低使用成本采用電池組能量使用控制系統(tǒng)(BPCS)能夠充分且平衡使用多組電池的電量，電池容量不會造成浪費(fèi)，同時通過這套系統(tǒng)可只使用一套充電系統(tǒng)給多組電池共同充電，方便使用；3、延長電池組壽命在整車需求功率較小時可只使用其中電量較多的那一組電池，在整車需求功率較大時可同時使用兩組或更多組電池對外供電，保證電池合理地充放電。例如,在某款純電動載貨汽車底盤中，使用了兩組動力電池,每一組動力電池均為一定數(shù)量電池的單體串聯(lián)，均有自己的完備的電池組管理裝置，裝車后為了給驅(qū)動電機(jī)和作業(yè)系統(tǒng)同時供電，通過電池組能量使用控制系統(tǒng)將這兩組電池合并使用，具體使用方法為I、分別將這兩組電池的正負(fù)極接入BPCS的兩組含有IGBT模塊和單向可控硅的電路中；2、電池組能量信息裝置負(fù)責(zé)從兩組電池組管理裝置讀取電池電量信息，包括電量是否可用、可用電量有多少、允許充放電功率或電流限值、電池故障等信息，并將這些信息處理后傳送給電池能量控制單元；3、由車輛用電需求信息裝置負(fù)責(zé)讀取和計(jì)算整車電量的需求情況，包括是充電狀態(tài)還是放電狀態(tài)，并將這些信息處理后傳送給電池能量控制單元；4、將負(fù)載電路和充電電路并聯(lián)后接入由電池組和儲能電容并聯(lián)后形成的供電端Π ；
通過上述4步即可合理使用兩組獨(dú)立的動力電池，與單獨(dú)使用一組動力電池的方法一致。顯然，分組使用的獨(dú)立電池組的數(shù)量可以大于兩組，電池組能量使用控制系統(tǒng)可以管理數(shù)量大于兩組以上的獨(dú)立電池組。綜上，本發(fā)明的電池組能量使用控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)簡潔，可以管理多組電池組，提高可靠性，避免車輛無法行駛，降低使用成本，使用方便，延長電池組使用壽命，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。在此說明書中，本發(fā)明已參照其特定的實(shí)施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，說明書和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說明性的而非限制性的。
權(quán)利要求
1.一種電池組能量使用控制系統(tǒng)，其特征在于，包括電池能量控制單元、儲能電容、車輛用電需求信息裝置、若干電池組、若干電池組能量信息裝置、若干正極電路通斷元件和若干負(fù)極電路通斷元件，所述電池組、所述正極電路通斷元件、所述負(fù)極電路通斷元件和所述電池組能量信息裝置一一對應(yīng)，所述電池組的正極和負(fù)極分別電路連接所述正極電路通斷元件和所述負(fù)極電路通斷元件后與所述儲能電容并聯(lián)，所述電池能量控制單元通過所述電池組能量信息裝置電路連接所述電池組，所述電池能量控制單元分別電路連接所述車輛用電需求信息裝置、所述正極電路通斷元件和所述負(fù)極電路通斷元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池組能量使用控制系統(tǒng)，其特征在于，所述正極電路通斷元件是IGBT模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池組能量使用控制系統(tǒng)，其特征在于，所述負(fù)極電路通斷元件是單向可控硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池組能量使用控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電池組的數(shù)目為2。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池組能量使用控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電池組能量使用控制系統(tǒng)還包括若干電池組管理裝置，所述電池組管理裝置與所述電池組一一對應(yīng)，所述電池組能量信息裝置通過所述電池組管理裝置電路連接所述電池組。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電池組能量使用控制系統(tǒng)，包括電池能量控制單元、儲能電容、車輛用電需求信息裝置、若干電池組、若干電池組能量信息裝置、若干正極電路通斷元件和若干負(fù)極電路通斷元件，電池組、正極電路通斷元件、負(fù)極電路通斷元件和電池組能量信息裝置一一對應(yīng)，電池組的正極和負(fù)極分別電路連接正極和負(fù)極電路通斷元件后與儲能電容并聯(lián)，電池能量控制單元通過電池組能量信息裝置電路連接電池組，電池能量控制單元分別電路連接車輛用電需求信息裝置、正極電路通斷元件和負(fù)極電路通斷元件。本發(fā)明設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)簡潔，可以管理多組電池組，提高可靠性，避免車輛無法行駛，降低使用成本，使用方便，延長電池組使用壽命，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。
文檔編號H02J7/00GK102891513SQ201210382700
公開日2013年1月23日 申請日期2012年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月10日
發(fā)明者曾慶文, 李良 申請人:上海中科深江電動車輛有限公司