CN102529733A - 动力电池系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力电池系统及控制方法，属于车辆领域。所述动力电池系统包括：动力电池模组，包括若干个电池模块；单电池电量监控模块，用于监控每个电池模块的电量状态，所述电量状态包括满电状态、非满电状态和空电状态；放电管理模块，用于将电量状态从非满电状态变为满电状态的电池模块放入待放电序列；放电模块，用于在接收到放电信号时，使所述待放电序列中的电池模块依次放电。本发明通过包含多个电池模块的动力电池模组，并且控制单个电池模块总是完成一个完整的充电过程或放电过程，可以有效地增加电池模块的使用寿命。

Description

动力电池系统及控制方法

技术领域

本发明涉及车辆领域，特别涉及一种用于增程式电动车的动力电池系统及控制方法。

背景技术

增程式电动车是在纯电动车基础上增加一个增程器后的电动车，增程器可以是由燃油或者燃气型发动机提供能量的发电机组。增程式电动车具有续航里程长、易于保养维修和节能减排性好等优点。

请参考图1，其示出了现有技术中的一种增程式电动车的结构原理图。该增程式电动车包括燃油或燃气型发动机110、发电机120、动力电池130、电动机140和车轮150。增程式电动车包括有两种工作模式：第一种工作模式为纯电动工作模式，在动力电池130电量充足情况下，动力电池130提供电能给电动机140，电动机140驱动车轮150前进；第二种工作模式为增程式工作模式，在动力电池130的电量快耗尽时，燃油或燃气型发动机110提供机械能给发电机120，发电机120保持最佳扭矩运行输出固定功率的电能，然后发电机120提供该电能给电动机140，电动机140驱动车轮150前进。此时，如果该固定功率的电能超过了电动机140的需求，则剩余电能给动力电池130充电，如果该电能不足以满足电动机140的需求，则不足电能由动力电池130提供。当然，如果该增程式电动车处于静止时，发电机120提供的电能可以都用于向动力电池130充电。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：动力电池130通常是一个具有固定电压和容量的蓄电池组，众所周知，蓄电池的充放电次数，也即蓄电池的寿命是一定的。由于现有技术中的动力电池130会在该增程式电动车运行时被频繁地充放电，并且大部分的充放电过程并不是完整的充电过程和放电过程，导致动力电池130的寿命会被大大降低。

发明内容

为了增加动力电池的使用寿命，本发明实施例提供了一种动力电池系统及控制方法。所述技术方案如下：

根据本发明的一个方面，本发明实施例提供一种动力电池系统，所述系统包括：

动力电池模组，包括若干个电池模块；

单电池电量监控模块，用于监控每个电池模块的电量状态，所述电量状态包括满电状态、非满电状态和空电状态；

放电管理模块，用于将电量状态从非满电状态变为满电状态的电池模块放入待放电序列；

放电模块，用于在接收到放电信号时，使所述待放电序列中的电池模块依次放电。

进一步地，所述动力电池系统还包括：充电管理模块和充电模块；

所述充电管理模块，用于将电量状态从非满电状态变为空电状态的电池模块放入待充电序列；

所述充电模块，用于在接收到充电信号时，使所述待充电序列中的电池模块依次充电。

进一步地，所述动力电池系统还包括：总电量判断模块和充电请求模块；

所述总电量判断模块，用于判断所有电池模块的总电量是否小于预定阀值；

所述充电请求模块，用于在所述总电量判断模块判断所有电池模块的总电量小于预定阀值时，发出充电请求。

进一步地，所述放电模块包括：第一电池模块切换单元；

所述第一电池模块切换单元，用于在当前正在放电的电池模块的电量状态从非满电状态变为空电状态后，使当前正在放电的电池模块停止放电，并使所述待放电序列中的下一个电池模块开始放电。

进一步地，所述充电模块包括：第二电池模块切换单元；

所述第二电池模块切换单元，用于在当前正在充电的电池模块的电量状态从非满电状态变为满电状态后，使当前正在充电的电池模块停止充电，并使所述待充电序列中的下一个电池模块开始充电。

进一步地，所述若干个电池模块的输出电压、输出电流、充电电压、充电电流、总电压、电池容量中的一种或者多种参数相同。

根据本发明的另一方面，本发明实施例还提供一种控制方法，用于包含多个电池模块的动力电池系统中，所述方法包括：

监控每个电池模块的电量状态，所述电量状态包括满电状态、非满电状态和空电状态；

将电量状态从非满电状态变为满电状态的电池模块放入待放电序列；

在接收到放电信号时，使所述待放电序列中的电池模块依次放电。

进一步地，所述控制方法还包括：

将电量状态从非满电状态变为空电状态的电池模块放入待充电序列；

在接收到充电信号时，使所述待充电序列中的电池模块依次充电。

进一步地，所述在接收到充电信号之前，还包括：

判断所有电池模块的总电量是否小于预定阀值；

如果判断所有电池模块的总电量小于预定阀值时，发出充电请求。

进一步地，所述使所述待放电序列中的电池模块依次放电，具体包括：

在当前正在放电的电池模块的电量状态从非满电状态变为空电状态后，使当前正在放电的电池模块停止放电，并使所述待放电序列中的下一个电池模块开始放电；

所述使所述待充电序列中的电池模块依次充电，具体包括：

在当前正在充电的电池模块的电量状态从非满电状态变为满电状态后，使当前正在充电的电池模块停止充电，并使所述待充电序列中的下一个电池模块开始充电。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过包含多个电池模块的动力电池模组，并且控制单个电池模块总是完成一个完整的充电过程或放电过程，可以有效地增加电池模块的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术提供的一种增程式电动车的结构原理图；

图2是本发明实施例一提供的动力电池系统的结构方框图；

图3是本发明实施例二提供的动力电池系统的结构方框图；

图4是本发明实施例三提供的控制方法的方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

请参考图2，其示出了本发明实施例一提供的动力电池系统的结构方框图。该动力电池系统可以用于增程式电动车种，该动力电池系统包括动力电池模组210、单电池电量监控模块220、放电管理模块230和放电模块240。

动力电池模组210包括若干个电池模块20。该若干个电池模块可以是至少两个电池模块。该若干个电池模块20也可以互为相同的电池模块，也即该若干个电池模块20都可以是输出电压、输出电流、充电电压、充电电流、总电压、电池容量中等多种参数均相同的蓄电池组。每个电池模块20的输出电压都可以是电动机所需要的工作电压。

单电池电量监控模块220用于监控每个电池模块20的电量状态，该电量状态包括满电状态、非满电状态和空电状态。满电状态可以是指单个电池模块20内的有效电量占总容量的比例大于第一阀值的状态，比如第一阀值可以为98％；空电状态可以是指单个电池模块20内的有效电量占总容量的比例小于第二阀值的状态，比如第二阀值可以为5％；而非满电状态即为单个电池模块20内的有效电量占总容量的比例介于第一阀值和第二阀值之间的状态。通常情况下，非满电状态表示电池模块20正在处于放电状态或者充电状态。

放电管理模块230用于将电量状态从非满电状态变为满电状态的电池模块放入待放电序列。换句话说，放电管理模块230可以将充满电的电池模块放入待放电序列。处于满电状态的电池模块20在待放电序列内的顺序等于各个电池模块20充满电的先后顺序。

放电模块240用于在接收到放电信号时，使待放电序列中的电池模块20依次放电。当增程式电动车存在用电需求时，放电模块240可以控制待放电序列中的电池模块20依次放电。也即在一个电池模块20放电完成后，切换到待放电序列中的下一个电池模块20放电。

综上所述，本发明实施例一提供的动力电池系统通过包含多个电池模块的动力电池模组，并且控制单个电池模块总是完成一个完整的放电过程，可以有效地增加电池模块的使用寿命。

实施例二

请参考图3，其示出了本发明实施例一提供的动力电池系统的结构方框图。该动力电池系统可以用于增程式电动车种，该动力电池系统包括动力电池模组310、单电池电量监控模块320、放电管理模块330、放电模块340、充电管理模块350、充电模块360、总电量判断模块370和充电请求模块380。

动力电池模组310包括若干个电池模块30。该若干个电池模块可以是至少两个电池模块。该若干个电池模块30也可以互为相同的电池模块，也即该若干个电池模块30都可以是输出电压、输出电流、充电电压、充电电流、总电压、电池容量中等多种参数均相同的蓄电池组。每个电池模块30的输出电压都可以是电动机所需要的工作电压。

单电池电量监控模块320用于监控每个电池模块30的电量状态，该电量状态包括满电状态、非满电状态和空电状态。满电状态可以是指单个电池模块30内的有效电量占总容量的比例大于第一阀值的状态，比如第一阀值可以为98％；空电状态可以是指单个电池模块30内的有效电量占总容量的比例小于第二阀值的状态，比如第二阀值可以为5％；而非满电状态即为单个电池模块30内的有效电量占总容量的比例介于第一阀值和第二阀值之间的状态。通常情况下，非满电状态表示电池模块30正在处于放电状态或者充电状态。

放电管理模块330用于将电量状态从非满电状态变为满电状态的电池模块放入待放电序列。换句话说，放电管理模块330可以将充满电的电池模块放入待放电序列。处于满电状态的电池模块30在待放电序列内的顺序等于各个电池模块30充满电的先后顺序。

放电模块340用于在接收到放电信号时，使待放电序列中的电池模块30依次放电。当增程式电动车存在用电需求时，放电模块340可以控制待放电序列中的电池模块30依次放电。比如在一个具体的应用中，增程式电动车首先以纯电动工作模式工作，各个电池模块30初始均处于满电状态，放电模块340可以控制待放电序列中的电池模块30依次逐个放电给电动机提供能量。放电模块340包括第一电池模块切换单元(未具体示出)。第一电池模块切换单元用于在当前正在放电的电池模块30的电量状态从非满电状态变为空电状态后，使当前正在放电的电池模块停止放电，并使待放电序列中的下一个电池模块30开始放电。

充电管理模块350用于将电量状态从非满电状态变为空电状态的电池模块放入待充电序列。当电池模块30被放电模块340控制而放电，并且由满电状态变为非满电状态，再从非满电状态变为空电状态之后，充电管理模块350将处于空电状态的电池模块放入待充电序列中准备充电。处于空电状态的电池模块30在待充电序列内的顺序等于各个电池模块30放空电的先后顺序。

充电模块360用于在接收到充电信号时，使待充电序列中的电池模块30依次充电。充电模块360可以包括：第二电池模块切换单元(未具体示出)。第二电池模块切换单元用于在当前正在充电的电池模块30的电量状态从非满电状态变为满电状态后，使当前正在充电的电池模块停止充电，并使待充电序列中的下一个电池模块开始充电。

总电量判断模块370用于判断所有电池模块30的总电量是否小于预定阀值。比如，在上述具体的应用中，放电模块340控制待放电序列中的电池模块30依次逐个放电之后，总电量判断模块350可以实时地或者每隔一段小的时间间隔判断所有电池模块30的总电量是否小于预定阀值，该预定阀值可以是50％，也就是说，如果电池模块30有8个，那么当第四个电池模块30处于空电状态之后，总电量判断模块350将会判断所有电池模块30的总电量小于预定阀值。

充电请求模块380用于在总电量判断模块370判断所有电池模块的总电量小于预定阀值时，发出充电请求。整车控制器在接收到充电请求后，将会启动增程器工作模式工作，由增程器提供电量用于电动机。整车控制器还在存在多余电能时，发送充电信号给充电模块，以便通过充电模块360将多余电能提供给待充电序列中的电池模块30依次充电。也就是说，当整车以增程器模式行驶时，当整个动力电池模组的电量下降到一定值时，启动增程器，按次序给已经耗尽能量的电池模块单独充电，同时，由满电的剩余电池模块继续维持车辆行驶，当剩余的电池模块能量耗尽时，切换到由增程器充好电的电池模块维持车辆继续行驶，增程器给能量耗尽的模块继续充电。

综上所述，本发明实施例二提供的动力电池系统通过包含多个电池模块的动力电池模组，并且控制单个电池模块总是完成一个完整的充电过程和放电过程，可以有效地增加电池模块的使用寿命。

实施例三

请参考图4，其示出了本发明实施例三提供的控制方法的方法流程图。该控制方法可以用于包含多个电池模块的动力电池系统中，该控制方法包括：

步骤401，监控每个电池模块的电量状态，电量状态包括满电状态、非满电状态和空电状态；

步骤402，将电量状态从非满电状态变为满电状态的电池模块放入待放电序列；

步骤403，在接收到放电信号时，使待放电序列中的电池模块依次放电。

具体地讲，使待放电序列中的电池模块依次放电包括：在当前正在放电的电池模块的电量状态从非满电状态变为空电状态后，使当前正在放电的电池模块停止放电，并使所述待放电序列中的下一个电池模块开始放电

步骤404，将电量状态从非满电状态变为空电状态的电池模块放入待充电序列；

步骤405，判断所有电池模块的总电量是否小于预定阀值；

步骤406，如果判断所有电池模块的总电量小于预定阀值时，发出充电请求。

充电请求可以向整车控制器发出，以便整车控制器调整整车为增程式工作模式，并在增程器提供的电能除却电动机的需求还有多余电能时，由整车控制器向充电模块发出充电信号来启动充电过程。

步骤407，在接收到充电信号时，使待充电序列中的电池模块依次充电。

具体地讲，使待充电序列中的电池模块依次充电包括：在当前正在充电的电池模块的电量状态从非满电状态变为满电状态后，使当前正在充电的电池模块停止充电，并使待充电序列中的下一个电池模块开始充电。

需要说明的是：上述实施例提供的动力电池系统中有关电池控制的装置在本文描述时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的动力电池系统中有关电池控制的装置与控制方法实施例属于同一构思，其具体实现过程可互相参照，这里不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种动力电池系统，其特征在于，其包括：

动力电池模组，包括若干个电池模块；

单电池电量监控模块，用于监控每个电池模块的电量状态，所述电量状态包括满电状态、非满电状态和空电状态；

放电管理模块，用于将电量状态从非满电状态变为满电状态的电池模块放入待放电序列；

放电模块，用于在接收到放电信号时，使所述待放电序列中的电池模块依次放电。

2.根据权利要求1所述的动力电池系统，其特征在于，所述动力电池系统还包括：充电管理模块和充电模块；

所述充电管理模块，用于将电量状态从非满电状态变为空电状态的电池模块放入待充电序列；

所述充电模块，用于在接收到充电信号时，使所述待充电序列中的电池模块依次充电。

3.根据权利要求2所述的动力电池系统，其特征在于，所述动力电池系统还包括：总电量判断模块和充电请求模块；

所述总电量判断模块，用于判断所有电池模块的总电量是否小于预定阀值；

所述充电请求模块，用于在所述总电量判断模块判断所有电池模块的总电量小于预定阀值时，发出充电请求。

4.根据权利要求1至3任一所述的动力电池系统，其特征在于，所述放电模块包括：第一电池模块切换单元；

所述第一电池模块切换单元，用于在当前正在放电的电池模块的电量状态从非满电状态变为空电状态后，使当前正在放电的电池模块停止放电，并使所述待放电序列中的下一个电池模块开始放电。

5.根据权利要求2至3任一所述的动力电池系统，其特征在于，所述充电模块包括：第二电池模块切换单元；

所述第二电池模块切换单元，用于在当前正在充电的电池模块的电量状态从非满电状态变为满电状态后，使当前正在充电的电池模块停止充电，并使所述待充电序列中的下一个电池模块开始充电。

6.根据权利要求1至3任一所述的动力电池系统，其特征在于，所述若干个电池模块的输出电压、输出电流、充电电压、充电电流、总电压、电池容量中的一种或者多种参数相同。

7.一种控制方法，用于包含多个电池模块的动力电池系统中，其特征在于，其包括：

监控每个电池模块的电量状态，所述电量状态包括满电状态、非满电状态和空电状态；

将电量状态从非满电状态变为满电状态的电池模块放入待放电序列；

在接收到放电信号时，使所述待放电序列中的电池模块依次放电。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

将电量状态从非满电状态变为空电状态的电池模块放入待充电序列；

在接收到充电信号时，使所述待充电序列中的电池模块依次充电。

9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述在接收到充电信号之前，还包括：

判断所有电池模块的总电量是否小于预定阀值；

如果判断所有电池模块的总电量小于预定阀值时，发出充电请求。

10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述使所述待放电序列中的电池模块依次放电，具体包括：

在当前正在放电的电池模块的电量状态从非满电状态变为空电状态后，使当前正在放电的电池模块停止放电，并使所述待放电序列中的下一个电池模块开始放电；

所述使所述待充电序列中的电池模块依次充电，具体包括：

在当前正在充电的电池模块的电量状态从非满电状态变为满电状态后，使当前正在充电的电池模块停止充电，并使所述待充电序列中的下一个电池模块开始充电。

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