CN109088111A - 一种新能源汽车用锂电池与铅酸电池混合控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新能源汽车用锂电池与铅酸电池混合控制系统，包括综合控制电路、电池电量检测电路、电压检测电路、电流检测电路、调压整流电路、短路保护电路、漏电保护电路、过载保护电路、过充保护电路、逆变电路、高压充放电电路、低压充放电电路及电子开关电路。本发明一方面系统构成结构简单，运行自动化程度高，数据处理能力强且电路保护功能好，另一方面在运行过程中，可在同时满足铅酸电池与锂电池同步在电动汽车中运行，提高车辆综合运行性能的同时，另有效的提高电动汽车充电作业的灵活性和车辆运行过程中电能综合调配的可靠性，达到在提高车辆充电作业效率的同时，有效的延长车辆的续航能力。

Description

一种新能源汽车用锂电池与铅酸电池混合控制系统及方法

技术领域

本发明涉一种新能源汽车用锂电池与铅酸电池混合控制系统及方法，属地质勘探技术领域。

背景技术

在电动车辆运行中，为了提高车辆运行性能，延长巡航能力，当前往往均为电动车配备了铅酸蓄电池和锂离子蓄电池两种电池设备，以充分发挥两类电池特性，提高车辆运行性能，但在使用中发现，当前的集成了这两类电池的电动汽车设备中，这两类电池间往往均相互独立运行，或通过简单的逆变电路进行串联运行，从而一方面严重限制了这两类电池设备性能优势的充分互补和发挥，严重降低了电池设备的运行效率，另一方面也导致电动车辆在进行充电等作业时的效率相对较低，从而对车辆使用的灵活性和便捷性造成较大的影响，因此针对这一现状，迫切需要开发一种全新的岩石样本加工工具及相应的方法，以满足电动汽车使用的需要。

发明内容

为了解决现有分类技术上的一些不足，本发明提供一种新能源汽车用锂电池与铅酸电池混合控制系统及方法。

为了实现上面提到的效果，提出了一种新能源汽车用锂电池与铅酸电池混合控制系统及方法，其包括以下步骤：

一种新能源汽车用锂电池与铅酸电池混合控制系统，包括综合控制电路、电池电量检测电路、电压检测电路、电流检测电路、调压整流电路、短路保护电路、漏电保护电路、过载保护电路、过充保护电路、逆变电路、高压充放电电路、低压充放电电路及电子开关电路，所述的综合控制电路分别与电池电量检测电路、电压检测电路、电流检测电路、调压整流电路、短路保护电路、漏电保护电路、过载保护电路、过充保护电路、逆变电路及电子开关电路电气连接，其中所述的电子开关电路分别与高压充放电电路、低压充放电电路及电动汽车行车电脑电路电气连接，所述的高压充放电电路、低压充放电电路均至少一个，并分别通过电子开关电路与电动汽车充电端子和调压整流电路及逆变电路电气连接，其中所述的调压整流电路和逆变电路均与电动汽车供电电路电气连接，同时将高压充放电电路与电动汽车锂电池电气连接，将低压充放电电路与铅酸电池电气连接，所述的调压整流电路及逆变电路之间通过电子开关电路相互串联，所述的电压检测电路、电流检测电路均分别与高压充放电电路、低压充放电电路串联，所述的短路保护电路、漏电保护电路、过载保护电路均分别通过电子开关电路与高压充放电电路、低压充放电电路的输入端相互串联，所述的高压充放电电路、低压充放电电路之间通过调压整流电路和逆变电路串联，且用于对实现高压充放电电路、低压充放电电路串联的调压整流电路和逆变电路相互并联，并分别通过电子开关电路与高压充放电电路、低压充放电电路电气连接。

进一步的，所述的综合控制电路包括数据处理模块、驱动模块、串口通讯模块、数据通讯总线模块，所述的数据处理模块分别与驱动模块、数据通讯总线模块电气连接，其中所述驱动模块另分别与电池电量检测电路、电压检测电路、电流检测电路、调压整流电路、短路保护电路、漏电保护电路、过载保护电路、过充保护电路、逆变电路及电子开关电路电气连接，所述的数据通讯总线模块与串口通讯模块电气连接，所述的串口通讯模块另与电动汽车行车电脑电路电气连接。

进一步的，所述的调压整流电路、逆变整流电路中，其中与电动汽车供电电路电气连接的构成至少一个工作，用于高压充放电电路、低压充放电电路串联的构成至少一个工作组，各工作组间相互并联。

进一步的，所述的电子开关电路为基于可控硅和继电器任意一种或两种共用为基础的控制电路，且所述的电子开关电路另设编码控制电路，并通过编码控制电路与综合控制电路和电子开关电路中的各可控硅和/或继电器间电气连接。

一种新能源汽车用锂电池与铅酸电池混合控制方法，包括以下步骤：

第一步，设备装配，根据使用需要，将本发明安装到电动汽车的主控台内，并使综合控制电路与电动汽车行车电脑电路电气连接，使高压充放电电路、低压充放电电路分别与电动汽车供电电路和电动汽车充电端子电气连接，即可完成设备安装定位；

第二步，主动充电，当车辆处于停止状态，并进行电动补充时，首先通过电池电量检测电路分别对电动汽车的锂电池和铅酸蓄电池的剩余电量进行检测，优先对锂电池进行充电，然后再对铅酸蓄电池充电。在进行充电作业中，首先使高压充放电电路、低压充放电电路相互并联，然后通过电子开关电路将电动汽车充电端子与高压充放电电路电气连接，并同时断开低压充放电电路与电动汽车充电端子的电路连接关系，然后由电压检测电路、电流检测电路对与电动汽车充电端子连接的外部电路的电流和电压进行检测，并由综合控制电路根据检测到的外部电路的电流值和电压值驱动调压整流电路运行并调压整流电路对外部电路的电流和电压进行调整，实现由高压充放电电路对锂电池进行高压快速充电作业，在充电过程中由电池电量检测电路对锂电池的电量进行持续检测，在完成对锂电池充电后，通过电子开关电路断开电动汽车充电端子与高压充放电电路的电路连接，并延时10—60秒后，通过电子开关电路将低压充放电电路与电动汽车充电端子间电气连接，然后由调压整流电路对外部电路的电流和电压进行调整，实现由低压充放电电路对铅酸电池进行低压充电作业的目的，在充电过程中由电池电量检测电路对铅酸电池的电量进行持续检测，在完成对铅酸电池充电后，通过电子开关电路断开电动汽车充电端子与低压充放电电路的电路连接，从而完成对电动汽车进行主动充电作业的目的；

第三步，间接充电，当车辆处于停止状态，并进行电动补充时，当压检测电路、电流检测电路对与电动汽车充电端子连接的外部电路的电流和电压进行检测且检测结果不能满足高压充放电电路对锂电池进行高压高压快速充电作业时，则通过电子开关电路断开电动汽车充电端子与高压充放电电路的电路连接，并延时10—60秒后，通过电子开关电路将低压充放电电路与电动汽车充电端子间电气连接，然后由调压整流电路对外部电路的电流和电压进行调整，实现由高压充放电电路对铅酸电池进行低压充电作业的目的，在充电过程中由电池电量检测电路对铅酸电池的电量进行持续检测，在完成对铅酸电池充电后，断开电动汽车充电端子与低压充放电电路的电路连接，然后将高压充放电电路、低压充放电电路间通过调压整流电路和逆变电路串联，由调压整流电路和逆变电路将通过低压充放电电路从铅酸蓄电池获得的电能进行二次调压整流后通过高压充放电电路对锂电池进行高压快速充电，并由电池电量检测电路检测到锂电池完成充电后，断开高压充放电电路、低压充放电电路间的串联，然后再次通过电子开关电路将低压充放电电路与电动汽车充电端子间电气连接，然后由调压整流电路对外部电路的电流和电压进行调整，实现由低压充放电电路对铅酸电池进行低压充电作业并直至铅酸电池完成充电为止；

第四步，行进间电能转换，在车辆行进过程中，一方面由锂电池和铅酸电池分别通过高压充放电电路、低压充放电电路对电动汽车进行动力驱动，且在驱动过程中通过调压整流电路和逆变电路根据不同用电设备进行调整整流作业，另一方面通过调压整流电路和逆变电路将高压充放电电路、低压充放电电路间串联，同时通过电池电量检测电路分别对锂电池和铅酸电池电量进行检测，并在锂电池和铅酸电池其中一个剩余电量不足时，则通过调压整流电路和逆变电路进行调整整流，然后通过高压充放电电路、低压充放电电路实现在锂电池和铅酸电池之间电能相互转换补充。

本发明一方面系统构成结构简单，运行自动化程度高，数据处理能力强且电路保护功能好，另一方面在运行过程中，可在同时满足铅酸电池与锂电池同步在电动汽车中运行，提高车辆综合运行性能的同时，另有效的提高电动汽车充电作业的灵活性和车辆运行过程中电能综合调配的可靠性，达到在提高车辆充电作业效率的同时，有效的延长车辆的续航能力。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1所述的一种新能源汽车用锂电池与铅酸电池混合控制系统，包括综合控制电路1、电池电量检测电路2、电压检测电路3、电流检测电路4、调压整流电路5、短路保护电路6、漏电保护电路7、过载保护电路8、过充保护电路9、逆变电路10、高压充放电电路11、低压充放电电路12及电子开关电路13，综合控制电路1分别与电池电量检测电路2、电压检测电路3、电流检测电路4、调压整流电路5、短路保护电路6、漏电保护电路7、过载保护电路8、过充保护电路9、逆变电路10及电子开关电路13电气连接，其中电子开关电路13分别与高压充放电电路11、低压充放电电路12及电动汽车行车电脑电路电气连接14，高压充放电电路11、低压充放电电路12均至少一个，并分别通过电子开关电路13与电动汽车充电端子14和调压整流电路5及逆变电路10电气连接，其中调压整流电路5和逆变电路110均与电动汽车供电电路15电气连接，同时将高压充放电电路11与电动汽车锂电池电气连接，将低压充放电电路12与铅酸电池电气连接，调压整流电路5及逆变电路10之间通过电子开关电路13相互串联，电压检测电路3、电流检测电路4均分别与高压充放电电路11、低压充放电电路12串联，短路保护电路6、漏电保护电路7、过载保护电路8均分别通过电子开关电路13与高压充放电电路11、低压充放电电路12的输入端相互串联，高压充放电电路11、低压充放电电路12之间通过调压整流电路5和逆变电路10串联，且用于对实现高压充放电电路11、低压充放电电路12串联的调压整流电路5和逆变电路10相互并联，并分别通过电子开关电路13与高压充放电电路11、低压充放电电路12电气连接。

本实施例中，所述的综合控制电路1包括数据处理模块、驱动模块、串口通讯模块、数据通讯总线模块，所述的数据处理模块分别与驱动模块、数据通讯总线模块电气连接，其中所述驱动模块另分别与电池电量检测电路2、电压检测电路3、电流检测电路4、调压整流电路5、短路保护电路6、漏电保护电路7、过载保护电路8、过充保护电路9、逆变电路10及电子开关电路13电气连接，所述的数据通讯总线模块与串口通讯模块电气连接，所述的串口通讯模块另与电动汽车行车电脑电路电气连接。

本实施例中，所述的调压整流电路5、逆变整流电路10中，其中与电动汽车供电电路15电气连接的构成至少一个工作，用于高压充放电电路11、低压充放电电路12串联的构成至少一个工作组，各工作组间相互并联。

本实施例中，所述的电子开关电路13为基于可控硅和继电器任意一种或两种共用为基础的控制电路，且所述的电子开关电路另设编码控制电路，并通过编码控制电路与综合控制电路和电子开关电路中的各可控硅和/或继电器间电气连接。

如图2所述，一种新能源汽车用锂电池与铅酸电池混合控制方法，包括以下步骤：

第一步，设备装配，根据使用需要，将本发明安装到电动汽车的主控台内，并使综合控制电路与电动汽车行车电脑电路电气连接，使高压充放电电路、低压充放电电路分别与电动汽车供电电路和电动汽车充电端子电气连接，即可完成设备安装定位；

第二步，主动充电，当车辆处于停止状态，并进行电动补充时，首先通过电池电量检测电路分别对电动汽车的锂电池和铅酸蓄电池的剩余电量进行检测，优先对锂电池进行充电，然后再对铅酸蓄电池充电。在进行充电作业中，首先使高压充放电电路、低压充放电电路相互并联，然后通过电子开关电路将电动汽车充电端子与高压充放电电路电气连接，并同时断开低压充放电电路与电动汽车充电端子的电路连接关系，然后由电压检测电路、电流检测电路对与电动汽车充电端子连接的外部电路的电流和电压进行检测，并由综合控制电路根据检测到的外部电路的电流值和电压值驱动调压整流电路运行并调压整流电路对外部电路的电流和电压进行调整，实现由高压充放电电路对锂电池进行高压快速充电作业，在充电过程中由电池电量检测电路对锂电池的电量进行持续检测，在完成对锂电池充电后，通过电子开关电路断开电动汽车充电端子与高压充放电电路的电路连接，并延时10—60秒后，通过电子开关电路将低压充放电电路与电动汽车充电端子间电气连接，然后由调压整流电路对外部电路的电流和电压进行调整，实现由低压充放电电路对铅酸电池进行低压充电作业的目的，在充电过程中由电池电量检测电路对铅酸电池的电量进行持续检测，在完成对铅酸电池充电后，通过电子开关电路断开电动汽车充电端子与低压充放电电路的电路连接，从而完成对电动汽车进行主动充电作业的目的；

第三步，间接充电，当车辆处于停止状态，并进行电动补充时，当压检测电路、电流检测电路对与电动汽车充电端子连接的外部电路的电流和电压进行检测且检测结果不能满足高压充放电电路对锂电池进行高压高压快速充电作业时，则通过电子开关电路断开电动汽车充电端子与高压充放电电路的电路连接，并延时10—60秒后，通过电子开关电路将低压充放电电路与电动汽车充电端子间电气连接，然后由调压整流电路对外部电路的电流和电压进行调整，实现由高压充放电电路对铅酸电池进行低压充电作业的目的，在充电过程中由电池电量检测电路对铅酸电池的电量进行持续检测，在完成对铅酸电池充电后，断开电动汽车充电端子与低压充放电电路的电路连接，然后将高压充放电电路、低压充放电电路间通过调压整流电路和逆变电路串联，由调压整流电路和逆变电路将通过低压充放电电路从铅酸蓄电池获得的电能进行二次调压整流后通过高压充放电电路对锂电池进行高压快速充电，并由电池电量检测电路检测到锂电池完成充电后，断开高压充放电电路、低压充放电电路间的串联，然后再次通过电子开关电路将低压充放电电路与电动汽车充电端子间电气连接，然后由调压整流电路对外部电路的电流和电压进行调整，实现由低压充放电电路对铅酸电池进行低压充电作业并直至铅酸电池完成充电为止；

第四步，行进间电能转换，在车辆行进过程中，一方面由锂电池和铅酸电池分别通过高压充放电电路、低压充放电电路对电动汽车进行动力驱动，且在驱动过程中通过调压整流电路和逆变电路根据不同用电设备进行调整整流作业，另一方面通过调压整流电路和逆变电路将高压充放电电路、低压充放电电路间串联，同时通过电池电量检测电路分别对锂电池和铅酸电池电量进行检测，并在锂电池和铅酸电池其中一个剩余电量不足时，则通过调压整流电路和逆变电路进行调整整流，然后通过高压充放电电路、低压充放电电路实现在锂电池和铅酸电池之间电能相互转换补充。

本发明一方面系统构成结构简单，运行自动化程度高，数据处理能力强且电路保护功能好，另一方面在运行过程中，可在同时满足铅酸电池与锂电池同步在电动汽车中运行，提高车辆综合运行性能的同时，另有效的提高电动汽车充电作业的灵活性和车辆运行过程中电能综合调配的可靠性，达到在提高车辆充电作业效率的同时，有效的延长车辆的续航能力。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种新能源汽车用锂电池与铅酸电池混合控制系统，其特征在于：所述的新能源汽车用锂电池与铅酸电池混合控制系统包括综合控制电路、电池电量检测电路、电压检测电路、电流检测电路、调压整流电路、短路保护电路、漏电保护电路、过载保护电路、过充保护电路、逆变电路、高压充放电电路、低压充放电电路及电子开关电路，所述的综合控制电路分别与电池电量检测电路、电压检测电路、电流检测电路、调压整流电路、短路保护电路、漏电保护电路、过载保护电路、过充保护电路、逆变电路及电子开关电路电气连接，其中所述的电子开关电路分别与高压充放电电路、低压充放电电路及电动汽车行车电脑电路电气连接，所述的高压充放电电路、低压充放电电路均至少一个，并分别通过电子开关电路与电动汽车充电端子和调压整流电路及逆变电路电气连接，其中所述的调压整流电路和逆变电路均与电动汽车供电电路电气连接，同时将高压充放电电路与电动汽车锂电池电气连接，将低压充放电电路与铅酸电池电气连接，所述的调压整流电路及逆变电路之间通过电子开关电路相互串联，所述的电压检测电路、电流检测电路均分别与高压充放电电路、低压充放电电路串联，所述的短路保护电路、漏电保护电路、过载保护电路均分别通过电子开关电路与高压充放电电路、低压充放电电路的输入端相互串联，所述的高压充放电电路、低压充放电电路之间通过调压整流电路和逆变电路串联，且用于对实现高压充放电电路、低压充放电电路串联的调压整流电路和逆变电路相互并联，并分别通过电子开关电路与高压充放电电路、低压充放电电路电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车用锂电池与铅酸电池混合控制系统，其特征在于：所述的综合控制电路包括数据处理模块、驱动模块、串口通讯模块、数据通讯总线模块，所述的数据处理模块分别与驱动模块、数据通讯总线模块电气连接，其中所述驱动模块另分别与电池电量检测电路、电压检测电路、电流检测电路、调压整流电路、短路保护电路、漏电保护电路、过载保护电路、过充保护电路、逆变电路及电子开关电路电气连接，所述的数据通讯总线模块与串口通讯模块电气连接，所述的串口通讯模块另与电动汽车行车电脑电路电气连接。

3.根据权利要求1所述的一种新能源汽车用锂电池与铅酸电池混合控制系统，其特征在于：所述的调压整流电路、逆变整流电路中，其中与电动汽车供电电路电气连接的构成至少一个工作，用于高压充放电电路、低压充放电电路串联的构成至少一个工作组，各工作组间相互并联。

4.根据权利要求1所述的一种新能源汽车用锂电池与铅酸电池混合控制系统，其特征在于：所述的电子开关电路为基于可控硅和继电器任意一种或两种共用为基础的控制电路，且所述的电子开关电路另设编码控制电路，并通过编码控制电路与综合控制电路和电子开关电路中的各可控硅和/或继电器间电气连接。

5.一种新能源汽车用锂电池与铅酸电池混合控制方法，其特征在于：所述的新能源汽车用锂电池与铅酸电池混合控制方法包括以下步骤：

第一步，设备装配，根据使用需要，将本发明安装到电动汽车的主控台内，并使综合控制电路与电动汽车行车电脑电路电气连接，使高压充放电电路、低压充放电电路分别与电动汽车供电电路和电动汽车充电端子电气连接，即可完成设备安装定位；

第二步，主动充电，当车辆处于停止状态，并进行电动补充时，首先通过电池电量检测电路分别对电动汽车的锂电池和铅酸蓄电池的剩余电量进行检测，优先对锂电池进行充电，然后再对铅酸蓄电池充电。在进行充电作业中，首先使高压充放电电路、低压充放电电路相互并联，然后通过电子开关电路将电动汽车充电端子与高压充放电电路电气连接，并同时断开低压充放电电路与电动汽车充电端子的电路连接关系，然后由电压检测电路、电流检测电路对与电动汽车充电端子连接的外部电路的电流和电压进行检测，并由综合控制电路根据检测到的外部电路的电流值和电压值驱动调压整流电路运行并调压整流电路对外部电路的电流和电压进行调整，实现由高压充放电电路对锂电池进行高压快速充电作业，在充电过程中由电池电量检测电路对锂电池的电量进行持续检测，在完成对锂电池充电后，通过电子开关电路断开电动汽车充电端子与高压充放电电路的电路连接，并延时10—60秒后，通过电子开关电路将低压充放电电路与电动汽车充电端子间电气连接，然后由调压整流电路对外部电路的电流和电压进行调整，实现由低压充放电电路对铅酸电池进行低压充电作业的目的，在充电过程中由电池电量检测电路对铅酸电池的电量进行持续检测，在完成对铅酸电池充电后，通过电子开关电路断开电动汽车充电端子与低压充放电电路的电路连接，从而完成对电动汽车进行主动充电作业的目的；

第三步，间接充电，当车辆处于停止状态，并进行电动补充时，当压检测电路、电流检测电路对与电动汽车充电端子连接的外部电路的电流和电压进行检测且检测结果不能满足高压充放电电路对锂电池进行高压高压快速充电作业时，则通过电子开关电路断开电动汽车充电端子与高压充放电电路的电路连接，并延时10—60秒后，通过电子开关电路将低压充放电电路与电动汽车充电端子间电气连接，然后由调压整流电路对外部电路的电流和电压进行调整，实现由高压充放电电路对铅酸电池进行低压充电作业的目的，在充电过程中由电池电量检测电路对铅酸电池的电量进行持续检测，在完成对铅酸电池充电后，断开电动汽车充电端子与低压充放电电路的电路连接，然后将高压充放电电路、低压充放电电路间通过调压整流电路和逆变电路串联，由调压整流电路和逆变电路将通过低压充放电电路从铅酸蓄电池获得的电能进行二次调压整流后通过高压充放电电路对锂电池进行高压快速充电，并由电池电量检测电路检测到锂电池完成充电后，断开高压充放电电路、低压充放电电路间的串联，然后再次通过电子开关电路将低压充放电电路与电动汽车充电端子间电气连接，然后由调压整流电路对外部电路的电流和电压进行调整，实现由低压充放电电路对铅酸电池进行低压充电作业并直至铅酸电池完成充电为止；

第四步，行进间电能转换，在车辆行进过程中，一方面由锂电池和铅酸电池分别通过高压充放电电路、低压充放电电路对电动汽车进行动力驱动，且在驱动过程中通过调压整流电路和逆变电路根据不同用电设备进行调整整流作业，另一方面通过调压整流电路和逆变电路将高压充放电电路、低压充放电电路间串联，同时通过电池电量检测电路分别对锂电池和铅酸电池电量进行检测，并在锂电池和铅酸电池其中一个剩余电量不足时，则通过调压整流电路和逆变电路进行调整整流，然后通过高压充放电电路、低压充放电电路实现在锂电池和铅酸电池之间电能相互转换补充。

6.根据权利要求5所述的一种新能源汽车用锂电池与铅酸电池混合控制方法，其特征在于：所述的第二步、第三步及第四步作业中均由短路保护电路、漏电保护电路、过载保护电路、过充保护电路对高压充放电电路、低压充放电电路进行保护。