CN103296740B - 电池组自动切换方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电池组自动切换方法，包括数个电池模块，每个电池模块包括电池管理系统和开关，电池单元通过开关连接电路总线，每个电池模块中的电池管理系统通过数据总线互相连接，电池管理系统包括采集电池模块信息的数据采集模块、数据比较模块和控制模块，数据比较模块中设定预定值并且将数据采集模块采集的电池模块的信息与设定的预定值比较，控制模块根据数据比较模块的信息控制开关的断开或者闭合。采用了以上所述的方案之后，能够在不改动电动车辆控制系统的前提下，使用多个电池模块共同供电，而且对各个模块之间的一致性并无要求，增加了电池组的兼容性，同时能够避免电池组过充或过放，延长使用寿命，节约成本。

Description

电池组自动切换方法
技术领域
本发明涉及一种电池组切换方法，特别是一种根据电池组信息的自动切换方法。
背景技术
近几年，石油价格的不断高涨牵动着世界经济的神经，虽然现在很多人的收入已经足够买的起一辆汽油车，但是高油价会使车主的日常开销大大增加，严重的则会降低车主的生活水平，人们迫切的需要一种便宜而且经济的新型能源来代替传统的燃油。在前几年，电动汽车仅仅是个概念，但是经过短短几年的发展，动力电池的一些关键技术得以攻破，人们诟病的动力电池的安全性能、循环寿命、能量密度都已经有了较大提升，电动汽车车这个完全摆脱石油依赖的交通工具，已悄然来到了我们的身边。但是目前的电动汽车依然存在一些问题，导致它难以迅速普及。
电动车辆动力电池容量相对较小，单位体积动力电池的行驶路程远不如汽油车，如果行驶路程过长，容易造成电动车辆没电，动力电池的剩余电量不足以支持电动车辆到达充电站，动力电池在欠压状态下长时间运行会造成不可逆的损伤，降低使用寿命，变相增加了电动汽车的维护成本，传统的做法是在电动车辆内安装多个电池组，在需要短距离行驶时，只安装一组或两组等少量模块，以减轻车身重量，节约电量；当需要远距离行驶时则多装入电池模块，一组用完后可以切入到另外一组，以延长行驶里程。然而，这种工作模式需要使用者对用完的电池模块进行人为的切换，增加了使用者的复杂性。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够根据电池模块本身的状态进行电池组自动切换的方法。
为实现上述目的本发明提供一种能够在数个电池模块间自动切换的电池组自动切换方法，包括电池模块，电池管理系统，开关，每个电池模块包括一个电池管理系统和开关，电池模块通过开关连接电路总线，每个电池模块中的电池管理系统通过数据总线互相连接，电池管理系统包括采集电池模块信息的数据采集模块、数据比较模块和控制模块，数据比较模块中设定预定值并且将数据采集模块采集的电池模块的信息与设定的预定值比较，控制模块根据数据比较模块的信息控制开关的断开或者闭合；
首先在比较模块中设置两个预定值，且第一预定值比第二预定值小，当电池组处于工作状态时，比较模块将数据采集模块采集的电池模块的信息与比较模块中设定的第一预定值比较，若电池模块的信息小于比较模块中设定的第一预定值，判断电池模块目前的工作状态，若该电池模块处于放电状态，则控制模块断开对应电池模块的开关，同时该电池管理系统通过数据总线向其他电池模块中的电池管理系统发出反馈信号，其他电池模块中的控制模块闭合开关，若该电池模块处于充电状态，则保持现状；比较模块将数据采集模块采集的电池模块的信息与比较模块中设定的第二预定值比较，若电池模块的信息大于比较模块中设定的第二预定值，判断电池模块目前的工作状态，若该电池模块处于放电状态，则保持现状，若该电池模块处于充电状态，则控制模块断开对应电池模块的开关，同时该电池管理系统通过数据总线向其他电池模块中的电池管理系统发出反馈信号，而其他电池模块中的控制模块闭合开关。
作为优选接入的电池模块数量是2个至10个中的任意数量；
作为优选，所述的在数个电池模块间自动切换指的是断开某个电池模块然后将其他一个电池模块接入电路总线进行放电或者充电；所述电池管理系统之间通过数据总线进行互相通讯，所有模块的管理系统都能获得所有接入的模块的电池状态和接入状态，一个电池管理系统发出的控制信号其他电池管理系统也能够收到，其他管理系统根据采集对应的电池模块作出自己的判断，是让相应的电池模块从电路总线接入还是断开。
作为优选，所述的数据采集模块采集的电池模块信息包括电池模块的电压、电流和温度，通过上述信息对电池的SOC、SOH状态进行估计，为接入判断提供依据，结合电池模块的电压、电流和内阻可以估算出电池模块的工作状态，得出的信息是准确、可靠的。
作为优选，所述的开关串联在电池模块的负极，也可以是正极，作为优选把所有开关都串联在电池模块的负极。
作为优选，所述的开关包括绝缘栅型场效应管(MOS管)和继电器，开关的一个端口必须要连通控制模块，控制模块才能控制开关的断开与闭合，所以带控制端口的开关在本技术方案中都适用。
作为优选，所述比较模块中设定的预定值指的是电池模块放电时欠电的工作状态和电池模块充电时满电的工作状态。
作为优选，当电池组处于放电状态时，电池组中同时只有一个电池模块处于放电状态，是为避免多个电池模块同时接入放电电路造成不必要的浪费，同时也为了进一步延长电池组使用寿命，当电池组处于充电状态时，电池组中同时只有一个电池模块处于充电状态，减小了大功率用电对电网的冲击。
本发明还提供一种包括上述电池模块的电池组。
本发明同时提供一种包含了上述电池组的电动车辆。
采用了本发明提供的方案之后，能够不改变电动车辆中原有的控制系统，使用多个电池模块共同供电，而且对各个模块之间的一致性并无要求，增加了电池组的兼容性；能够在电池组中某个电池模块欠电时自动切换其他电池模块，延长了使用时间，简化操作，增加可靠性；电池组充电时也能够避免某个电池模块过充，延长使用寿命，节约成本，电池组在模块切换判断时无需依赖任何外部信号的给入，即可通过内部预设的程序进行智能切换判断。自动识别并联接入的电池模块的各项状态，并根据电池模块的工作状态对电池模块进行自动切换，已达到智能任意可扩展模块的目的，而无须对传统使用的车辆和充电器等进行任何修改。
附图说明
图1为电池组自动切换的电气图。
图2为电池组自动切换的流程图。
图1中：1、电池模块，11、电池模块，2、电池管理系统，21、电池管理系统，3、开关，31、开关，4、电路总线，5、数据总线。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。
本发明提供一种能够在数个电池模块间自动切换的方法，包括电池模块1，电池管理系统2，开关3，每个电池模块1包括一个电池管理系统2和开关3，电池模块1通过开关3连接电路总线4，每个电池模块1中的电池管理系统2通过数据总线5互相连接，电池管理系统2包括采集电池模块1信息的数据采集模块、数据比较模块和控制模块，数据比较模块中设定预定值并且将数据采集模块采集的电池模块1的信息与设定的预定值比较，控制模块根据数据比较模块的信息控制开关3的断开或者闭合。
数据采集模块采集的电池模块1信息包括电池模块1的电压、电流和内阻，结合电池模块的电压、电流和内阻可以估算出电池模块的工作状态，得出的信息是准确、可靠的。
在电池模块1与电池模块11之间自动切换指的是断开某个电池模块1然后将其他一个或数个电池模块1接入电路总线4进行放电或者充电；所述电池管理系统2与电池管理系统21之间通过数据总线5进行互相通讯，即一个电池管理系统2发出的控制信号电池管理系统21也能够收到，管理系统21根据采集对应的电池模块21作出自己的判断，是让相应的电池模块21从电路总线4接入还是断开。
开关3可以使用摩斯管和继电器，开关的一个极必须要连通电池管理系统2的控制模块，控制模块才能控制开关3的断开与闭合，所以带控制端口的开关在本技术方案中都适用。
当电池模块安装后首先进行地址赋值，过程如下：
a、搜寻00地址模块，若无回应，将自身赋值为00，同时记录和发送目前接入电池模块数量为1；
b、若有回应，则搜寻01地址，若无回应，将自身赋值为01，同时记录和发生目前接入的电池模块数量为2；根据接入电池模块的数量依次完成电池模块的赋值。
当电池组处于工作时，比较模块中设定两个预定值，第一预定值比第二预定值小，第一预定值为电池模块SOC20％，第二预定值为电池模块SOC98％，比较模块将数据采集模块采集的电池模块的信息与比较模块中设定的第一预定值比较，若电池模块1的信息小于比较模块中设定的第一预定值(20％的SOC状态)，则判断该电池模块的工作状态，若该电池模块1处于放电状态，则控制模块断开对应电池模块1的开关3，同时该电池管理系统2通过数据总线向其他电池模块中的电池管理系统21发出反馈信号，其他电池模块中的控制模块闭合开关31，若该电池模块1处于充电状态，则保持现状；比较模块将数据采集模块采集的电池模块的信息与比较模块中设定的第二预定值比较，若电池模块1的信息大于比较模块中设定的第二预定值，则判断该电池模块的工作状态，若该电池模块1处于充电状态，则控制模块断开对应电池模块的开关3，同时该电池管理系统2通过数据总线向其他电池模块中的电池管理系统21发出反馈信号，而其他电池模块中的控制模块闭合开关31，若该电池模块1处于放电状态，则保持现状。
当电池组处于放电状态时，电池组中同时只有一个电池模块处于放电状态，是为避免多个电池模块同时接入放电电路造成不必要的浪费，同时也为了进一步延长电池组使用寿命。

Claims (7)

1.一种电池组自动切换方法，包括：数个电池模块，每个电池模块包括电池管理系统和开关，电池单元通过开关连接电路总线，每个电池模块中的电池管理系统通过数据总线互相连接，电池管理系统包括采集电池模块信息的数据采集模块、数据比较模块和控制模块，数据比较模块中设定预定值并且将数据采集模块采集的电池模块的信息与设定的预定值比较，控制模块根据数据比较模块的信息控制开关的断开或者闭合，其特征在于：在比较模块中设置两个预定值，且第一预定值比第二预定值小，当电池组处于工作状态时，比较模块将数据采集模块采集的电池模块的信息与比较模块中设定的第一预定值比较，若电池模块的信息小于比较模块中设定的第一预定值，判断电池模块目前的工作状态，若该电池模块处于放电状态，则控制模块断开对应电池模块的开关，同时该电池管理系统通过数据总线向其他电池模块中的电池管理系统发出反馈信号，其他电池模块中的控制模块闭合开关，若该电池模块处于充电状态，则保持现状，所述电池组处于放电状态时，电池组中同时只有一个电池模块处于放电状态；比较模块将数据采集模块采集的电池模块的信息与比较模块中设定的第二预定值比较，若电池模块的信息大于比较模块中设定的第二预定值，判断电池模块目前的工作状态，若该电池模块处于放电状态，则保持现状，若该电池模块处于充电状态，则控制模块断开对应电池模块的开关，同时该电池管理系统通过数据总线向其他电池模块中的电池管理系统发出反馈信号，而其他电池模块中的控制模块闭合开关，所述电池组处于充电状态时，电池组中同时只有一个电池模块处于充电状态，第二预定值为电池模块的SOC98％。
2.根据权利要求1所述的电池组自动切换方法，其特征在于：所述电池模块数量是2个至10个中的任意数量。
3.根据权利要求1所述的电池组自动切换方法，其特征在于：所述数据采集模块采集的电池模块信息包括电池模块的单体电压、电流和温度。
4.根据权利要求1所述的电池组自动切换方法，其特征在于：所述开关串联在电池模块的负极。
5.根据权利要求1所述的电池组自动切换方法，其特征在于：所述开关包括绝缘栅型场效应管和继电器。
6.一种电池组，包括如权利要求1-5中任一所述的电池组自动切换方法。
7.一种电动车辆，包括权利要求6所述的电池组。
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