CN114274792A - 直流供电系统及其电池模组充电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种直流供电系统，包括固定电池组单元和可变电池组单元，可变电池组单元包括：多个电池模组，分别由多个单体的芯电池组合封装而成，外部具备电池模组电极以及电池模组数据交换接口；基座，其具备多个电池安装位，用于分别安装多个电池模组，在每个电池安装位上设置基座电极端子以及基座数据交换接口；供电模式切换模块，具备选择开关和开关控制器，用于选择电池安装位上所安装的电池模组的使用和闲置；外部数据交换模块，其与车辆的电子控制单元相连接并进行数据交换；以及电池控制模块，其与外部数据交换模块相连接，并与开关控制器相连接，基于外部数据交换模块输入的信息，动态地选择其中一个或多个电池模组使其处于工作状态。

Description

直流供电系统及其电池模组充电系统
技术领域
本发明属于电源供电领域，涉及一种直流供电系统，尤其涉及一种搭载于运动设备的直流供电系统。
背景技术
能源问题是长期以来困扰人类发展的主要问题。随着科技的发展和人类生活水平的提高，人们对初级能源的需求日益增长。目前，石油作为主要能源为摩托车、汽车、轮船、和飞机等各种运动设备提供动力。但是，石油作为一次能源其存储量是固定的，石油短缺是世界各国面临的共同问题。另外，石油产品燃烧后的产生的二氧化碳和硫化物排放也是引起环境污染和气候变化的主要原因。
近年来，人们不断在探索新的能源以替代石油产品作为车辆、船舶和飞行器的动力。在电动汽车领域，可充电电池作为动力源正越来越被各大汽车制造商所重视。
但是，电动汽车经过多年的发展仍然相比于燃油汽车具有较低的市场占用率。究其原因，阻碍电动汽车广泛普及的问题在于电池的较短续航里程和较长的充电时间。当前，市场上出现的各种型号的电动汽车的续航能力在250～600公里，这对于远途州际旅行的用户来说就存在续航焦虑问题。在快节奏的旅行中，让驾驶者停下来等待1个小时充电也是让人很难以忍受的事情。同时，充电站并非像加油站那样随处可见。由于充电站的稀缺，能否遇到充电站的不确定性，使得实际上对于大多数驾驶者来说在续航里程100公里至150公里情况下，就开始对续航产生了隐忧。平时，对于自己停车位上没有充电桩的车主来说，在续航里程不足100公里的情况下就开始寻找充电桩了。因此，从这种意义上说，当前电动汽车的实际的有效续航里程也只有200～400公里。
对于出租车司机来说，如果使用电动汽车作为出租车，则需要消耗大量时间寻找充电站或等待充电，这都会占用载送客人的营运时间，因此电动汽车也很难在出租车领域普及。也就是说，电池续航里程的有限性和充电的非便利性是阻碍电动交通工具普及的主要原因。
基于以上原因，电动汽车虽然作为清洁高效的新型能源交通工作，但是市场占有率却仍然低，很难被人们所广泛接受。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题而提供一种直流供电系统，其中，包括固定电池组单元和可变电池组单元，所述可变电池组单元包括：多个电池模组，其分别由多个单体的芯电池组合封装而成，外部具备电池模组电极以及电池模组数据交换接口；基座，其具备多个电池安装位，用于分别以可快速装拆的方式收纳所述多个电池模组，在每个所述电池安装位上设置有与所述电池模组的所述电池模组电极相电连接的基座电极端子、以及与所述电池模组数据交换接口相连接的基座数据交换接口；供电模式切换模块，具备选择开关和开关控制器，所述选择开关对应于所述电池安装位而设置，基于所述开关控制器的控制而选择所述电池安装位上所安装的所述电池模组的使用和闲置；外部数据交换模块，其与所述直流供电系统所驱动的运动设备的电子控制单元相连接并进行数据交换；以及电池控制模块，其与所述外部数据交换模块相连接，并与所述开关控制器相连接，基于所述外部数据交换模块输入的信息，动态地选择其中一个或多个所述电池模组使其处于工作状态。
本发明的直流供电系统中，所述电池控制模块控制所述供电模式切换模块使该直流供电系统在多个供电模式下运行，该多个供电模式包括仅使用所述可变电池组单元中的少数个(半数以下)所述电池模组的模式、使用所述可变电池组单元中的多数个(半数以上)所述电池模组的模式、使用固定电池组单元的模式以及它们的组合。
本发明的直流供电系统中，所述外部数据交换模块接收由所述电子控制单元传送的供电需求数据，所述供电需求数据包括所述运动设备的当前路况数据、驾驶员的当前驾驶行为数据、车速数据、车辆加速度数据、制动踏板状态数据和加速踏板状态数据。
本发明的直流供电系统中，所述供电需求数据还包括基于人工智能算法对历史路况数据以及驾驶员的历史驾驶习惯数据、以及当前路况数据进行处理后的数据。
本发明的直流供电系统中，还包括数据存储模块，所述电池控制模块对所述多个电池模组中的每个电池模组的在岗状态和使用历史进行记录，从而获取所述多个电池模组中的每个电池模组的在岗状态数据和使用历史数据，存储于所述数据存储模块，并经由所述运动设备的所述电子控制单元的调用，将每个电池模组的在岗状态和使用历史显示在显示屏上。
本发明的直流供电系统中，用户根据所显示的某些电池模组的在岗状态和使用历史，基于个人驾驶喜好选择使用某些电池模组的组合，并将所选定的组合作为自定义模式存储于所述数据存储模块。
本发明的直流供电系统中，用户根据所显示的某些电池模组的在岗状态和使用历史，基于路况选择使用某些电池模组的组合，并将所选定的组合作为用户定义模式存储于所述数据存储模块。
本发明的直流供电系统中，所述电池控制模块根据路况，并基于某些电池模组的在岗状态和使用历史选择使用某些电池模组的组合，作为系统定义模式存储于所述数据存储模块。
本发明的直流供电系统中，所述电池控制模块根据某些电池模组的在岗状态和使用历史，结合驾驶者的习惯，基于人工智能的算法，选择使用某些电池模组的组合，推荐给用户选择，并提示用户保存。
本发明的直流供电系统中，所述电池控制模块根据输入的道路状况数据自动切换电池供电模式，在其所驱动的运动设备的传感器探测到前方道路拥挤时选择仅使用少数个所述电池模组的供电模式，在所驱动的运动设备的传感器探测到前方道路清净时自动切换为将部分的所述电池模组和所述固定电池组单元组合使用的供电模式。
本发明的直流供电系统中，所述电池控制模块根据所述外部数据交换模块输入的加速踏板状态数据自动切换电池供电模式，在判断为加速踏板被踩下固定时间后立即切换为将部分的所述电池模组和所述固定电池组单元组合使用的供电模式。
本发明的直流供电系统中，所述电池控制模块根据所述外部数据交换模块输入的车速数据自动切换电池供电模式，在判断为车速达到预定速度时，切换为仅使用少数个所述电池模组的供电模式。
本发明的直流供电系统中，根据道路状况自动切换电池供电模式，在所驱动的运动设备的传感器探测道路条件允许驾驶者有超车或并线时，切换为将部分的所述电池模组和所述固定电池组单元组合使用的供电模式。
本发明的直流供电系统中，所述电池控制模块利用机器学习和深度学习，基于以往的路况数据和用户的驾驶习惯数据，形成符合用户驾驶偏好的组合模式，并自动应用于当前的电池控制。
本发明的直流供电系统中，所述电池控制模块基于机器学习和深度学习的模型，基于以往的路况数据和用户的驾驶习惯数据，形成符合用户驾驶偏好的组合模式，显示出来推荐给用户由用户选择使用。
本发明的直流供电系统中，在显示屏上显示供电系统的电路连线图，并用特定颜色或图形显示各个所述电池模组的在岗或闲置状态。
本发明的直流供电系统中，所述运动设备是车辆、飞机、或船舶。
本发明还公开一种电池模组充电系统，对本发明的直流供电系统的所述电池模组进行充电，包括直流电源、电池安装位、控制系统、数据交换系统和显示系统，基于对所述电池模组进行充电的充电度数和电池充电所占用的时间，进行计费。
本发明的电池模组充电系统中，由多个单元电池芯构成的电池模组分别通过自身附带的电极与所述电池安装位上设置的电极相连接。
本发明的电池模组充电系统中，对所述电池安装位上所插入的所述电池模组进行识别，并对电池模组的品牌、使用历史、剩余电量、剩余寿命以及相应的推荐价格进行显示。
本发明的电池模组充电系统中，还具备支付系统，用户通过支付系统完成电池的充电或交易。
根据本发明的直流供电系统，将固定电池组单元和可变电池组单元配合使用，并且根据实际的场景选择可变电池组单元中某些电池模组的使用和闲置，减少固定电池组单元的在岗时间，增加可变电池组单元中部分电池模组的使用时间，并及时对电量耗尽的电池模组进行充电。由此，既增加了车辆的总续航里程消除了续航焦虑，又克服了大型充电站稀缺、充电等待时间长、充电不便捷等问题。同时也兼顾了驾驶体验感，动力更加强劲，从而提高了车辆的操控性和安全性。
根据本发明的的电池模组充电系统，通过配置于公寓或办公区域，能够便捷地对电池模组进行充电，并能够实现电池的即时售卖和购买，方便车主以多种方式选择车辆的续航。
附图说明
图1是本发明的直流供电系统的功能结构框图；
图2是本发明的直流供电系统处于低电模式下的第一实施例的电路连接图；
图3是本发明的直流供电系统处于低电模式下的第二实施例的电路连接图；
图4是本发明的直流供电系统处于中电模式下的第一实施例的电路连接图；
图5是本发明的直流供电系统处于中电模式下的第二实施例的电路连接图；
图6是本发明的直流供电系统处于高电模式下的第一实施例的电路连接图；
图7是本发明的直流供电系统处于高电模式下的第二实施例的电路连接图；
图8是本发明的直流供电系统处于满电模式下的电路连接图；
图9是本发明的直流供电系统处于低电模式下的第三实施例的分流降温状态的电路连接图；
图10是本发明的直流供电系统处于高电模式下的第三实施例的分流降温状态的电路连接图。
图中：10—直流供电系统，11—固定电池组单元，12—可变电池组单元，121～12N—电池安装位，131～13N—电池模组，14—数据存储模块，15—外部数据交换模块，16—电池控制模块，17—电池数据交换模块，18—充电控制模块，19—充电耦合模块，21—用电设备，22—电子控制单元(ECU)，31—外部充电设备，51—供电切换模块，80—AI机器学习模块，511～51N、521、522、523—选择开关，M1、M2—电动机。
具体实施方式
本发明中，“少数”是指半数以下，“多数”是指半数以上，“低电”、“中电”、“高电”、“全电”通常是指该直流供电系统输出电压的相对高低，并具有一个区间范围。以下结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。
图1是本发明的直流供电系统的功能结构框图。如图1所示，本发明的直流供电系统10包括固定电池组单元11和可变电池组单元12。固定电池组单元11由多个单体的芯电池组合封装而成，具有固定的容量和输出电压。固定电池组单元11的容量例如可以为60kwh，输出电压例如可以为300V。
可变电池组单元11包括：多个电池模组131～13N，其分别由多个单体的芯电池组合封装而成，外部具备电池模组电极以及电池模组数据交换接口；基座12，其具备多个电池安装位121～12N，用于分别安装所述多个电池模组131～13N，在每个所述电池安装位12I上设置有与所述电池模组的所述电池模组电极相电连接的基座电极端子、以及与所述电池模组数据交换接口相连接的基座数据交换接口；供电模式切换模块51，其配置于所述基座12，具备选择开关511～51N和相应的开关控制器(未图示)，所述选择开关511～51N分别对应于每个所述电池安装位12I而设置，基于所述开关控制器的控制而选择电池安装位12I上所安装的电池模组13I的使用和闲置；外部数据交换模块15，其与直流供电系统10所驱动的运动设备的电子控制单元(ECU)相连接并进行数据交换；以及电池控制模块16，其与外部数据交换模块15相连接，并与开关控制器相连接，基于外部数据交换模块15所输入的信息，动态地选择其中一个或多个电池模组131～13L使其处于工作状态。
所述多个电池模组131～13N分别以可快速装拆的方式安装于所述多个电池安装位121～12N。可以采用现有技术的卡合结构、螺栓快速锁定结构等快速拆装结构。
选择开关511～51N可以采用功率金属-氧化层半导体场效晶体管(Power Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor：Power MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor：IGBT)、固态继电器、可控硅(Silicon ControlledRectifier：SCR)、门极可关断晶闸管(Gate-Turn-Off Thyristor：GTO)等能够通过低电压信号控制高电压导通/断开的电路开关器件。
电池控制模块16可以采用中央处理器(CPU)、数字信号处理器(DSP)、图形处理器(GPU)、现场可编程逻辑门阵列(FPGA)等微处理器系统。
可以由运动设备的电子控制单元(ECU)通过运动设备搭载的长距雷达、激光雷达、短距雷达、车载摄像头、超声波、定位系统、陀螺仪等获得外部数据，并传输到外部数据交换模块15。
每个电池模组13I重量可以根据实际需求而设计，例如可以为10kg左右。其充放电电压可设计为为12V，充电容量约为3～5kwh，相应的续航里程为20km～30km。
表1
Figure BDA0002713923710000071
本发明的直流供电系统10中，如表1所示，电池控制模块16能够控制该直流供电系统10在低电模式和高电模式之间进行切换，这里的低电模式是仅使用可变电池组单元12中的少数个(半数以下)电池模组13I的模式，这里的高电模式是使用可变电池组单元12中的少数个(半数以下)电池模组13I并且同时使用固定电池组单元11的模式。
进一步地，如表1所示，也可以对所述供电模式进行细分，增加中电模式M和全电模式F。电池控制模块16控制该直流供电系统在低电模式L、中电模式M、高电模式H和全电模式F之间进行切换。同样的，低电模式L是仅使用可变电池组单元12中的少数个(半数以下)电池模组13I的模式，高电模式是使用所述可变电池组单元中的少数个(半数以下)所述电池模组并且同时使用固定电池组单元的模式(串联连接)。另外，该中电模式M是仅使用所述可变电池组单元中的多数个(半数以上)乃至所有电池模组的模式，全电模式F是使用所述可变电池组单元12中的所有所述电池模组131～13N并且同时使用固定电池组单元的模式(串联连接)。
图2示出了本发明的直流供电系统处于低电模式下的第一实施例的电路连接图。如图2所示，在该实施例的低电模式下仅有两个电池模组处于工作状态，输出电压为24V。图3示出了本发明的直流供电系统处于低电模式下的第二实施例的电路连接图。如图3所示，在该实施例的低电模式下有8个电池模组处于工作状态，输出电压为96V。
图4示出了本发明的直流供电系统处于中电模式下的第一实施例的电路连接图。如图4所示，在该实施例的低电模式下有12个电池模组处于工作状态，输出电压为144V。图5示出了本发明的直流供电系统处于中电模式下的第二实施例的电路连接图。如图5所示，在该实施例的中电模式下有18个电池模组处于工作状态，输出电压为216V。
图6示出了本发明的直流供电系统处于高电模式下的第一实施例的电路连接图。如图6所示，在该实施例的低电模式下有4个电池模组处于工作状态，通过选择开关521～523的变位，固定电池单元11也处于供电状态，总输出电压为348V(300V+48V)。图7示出了本发明的直流供电系统处于高电模式下的第二实施例的电路连接图。如图7所示，在该实施例的中电模式下，有10个电池模组处于工作状态，通过选择开关521～523的变位，固定电池单元11也处于供电状态，总输出电压为420V(300V+120V)。
图8示出了本发明的直流供电系统处于全电模式下的电路连接图。如图8所示，在全电模式下20个电池模组全部处于工作状态，输出电压为540V。
本发明的直流供电系统10中，外部数据交换模块15接收由运动设备(车辆、轮船、飞机或飞行汽车等)的电子控制单元22传送的供电需求数据。该供电需求数据包括运动设备的当前路况数据、驾驶员的当前驾驶行为数据、车速数据、车辆加速度数据、制动踏板状态数据和加速踏板状态数据。
另外，该供电需求数据还可以包括基于人工智能算法对历史路况数据以及驾驶员的历史驾驶习惯数据、以及当前路况数据进行处理后的数据。
本发明的直流供电系统10中，优选为，还包括数据存储模块14，电池控制模块16对多个电池模组131～13N中的每个电池模组13I的在岗状态和使用历史进行记录，从而获取多个电池模组131～13N中的每个电池模组13I的在岗状态数据和使用历史数据，存储于数据存储模块14，并经由运动设备的电子控制单元22的调用，将每个电池模组13I的在岗状态和使用历史显示在所述运动设备的中央显示屏。
表2
Figure BDA0002713923710000091
Figure BDA0002713923710000101
本发明的直流供电系统10中，也可以是，所述电池控制模块16根据输入的道路状况数据自动切换电池供电模式，在车载传感器探测到前方道路拥挤时选择仅使用少数个所述电池模组13I的供电模式，在车载传感器探测到前方道路清净时自动切换为将部分的所述电池模组13I和所述固定电池组单元11组合使用的供电模式。
本发明的直流供电系统10中，也可以是，所述电池控制模块16根据输入的道路状况数据自动切换电池供电模式，在根据输入数据判断为加速踏板被踩下固定时间后立即切换为将部分的所述电池模组13I和所述固定电池组单元组合11使用的供电模式。
本发明的直流供电系统10中，也可以是，所述电池控制模块根据输入的道状况数据自动切换电池供电模式，在根据输入数据判断为车速达到预定速度时，切换为仅使用少数个所述电池模组的供电模式。
本发明的直流供电系统10中，也可以是，根据道路状况自动切换电池供电模式，在车载传感器探测到道路条件允许驾驶者超车或并线时，切换为将部分的所述电池模组和所述固定电池组单元组合使用的供电模式。车载传感器可以是超声波雷达、激光雷达、毫米波雷达、车载摄像头、和红外探头。
作为一个示例，表2示出了几种常用的驾驶模式下的供电模式切换方案以及实际的场景。该方案可以由系统内置，在出厂时设定，并有现有技术的软件和硬件实现。
如表2所示，在冷车启动时，电池控制模块16检测到车辆为完全断电后的冷车启动则自动切换为高电模式H。
起步行驶阶段，整车启动上电后，自动切换为低电模式L，等待起步行驶。
首次加速阶段，车辆起步后，电池控制模块16基于车载传感器所检测到的前方路况数据，判断为前方路况允许以更高速度行驶时，则自动切换为高电模式H；若判断为前方路况拥堵，不允许以更高速度行驶，则保持低电模式L。
第一匀速行驶阶段，电池控制模块16基于当前车速数据以及车载传感器所检测到前方路况数据，判断为当前车速与路况允许车速基本相等时，则自动切换为低电模式L，使车辆以当前车速保持匀速行驶。
二次加速阶段，电池控制模块16基于当前车速数据以及车载传感器所检测到前方路况数据，判断为当前车速低于路况允许车速时，自动切换为高电模式H，以备用户提速行驶。
第二匀速行驶阶段，电池控制模块16基于当前车速数据以及车载传感器所检测到前方路况数据，判断为当前车速与路况允许车速基本相等时，则切换为低电模式L，使车辆以当前车速保持匀速行驶。
超车并线阶段，电池控制模块16基于车载传感器所检测到的相邻车道的前方路况数据，判断为相邻车道的路况允许以更高速度行驶时，则切换为高电模式H，以备用户超车并线。
主动提速阶段，电池控制模块16基于加速踏板数据，判断为加速踏板被踩下了特定时间时，则切换为高电模式H，以备用户自愿提速行驶。
被动减速阶段，电池控制模块16基于当前车速数据以及车载传感器所检测到的前方路况数据，判断为当前车速高于路况允许车速时，则切换为低电模式L，以配合车辆的减速。另外，电池控制模块16也可以基于当前车速数据以及车载传感器所检测到前方路况数据，判断为前方有静止障碍物时，则切换为低电模式L，以配合车辆的减速。
主动减速阶段，电池控制模块16基于制动踏板数据，判断为制动踏板被踩下了特定时间时，则切换为低电模式L，以备用户减速行驶或停止。
候车等待阶段，在等待红灯变绿时，道路严重拥堵时，缓慢行驶时，或时走时停的情况下切换为低电模式L。另外，在临时停车的情况下，也切换为低电模式L。
本发明的直流供电系统10中，由系统通过软件和硬件来实现上述模式，在实际场景中由系统自动调用上述驾驶模式。
本发明的直流供电系统10中，所述电池控制模块16可以基于机器学习和深度学习，基于用于以往路况数据和用户的驾驶习惯数据，形成符合用户驾驶偏好的组合模式，并自动应用于当前的电池控制。
本发明的直流供电系统10中，所述电池控制模块16也可以基于机器学习和深度学习的模型，基于用于以往路况数据和用户的驾驶习惯数据，形成符合用户驾驶偏好的组合模式，显示出来推荐给用户有用户选择使用。
本发明的直流供电系统10中，用户也可以根据所显示的某些电池模组13I～13L的在岗状态和使用历史，基于个人驾驶喜好选择使用某些电池模组13I～13J的组合，并将所选定的组合作为自定义模式存储于所述数据存储模块14。
本发明的直流供电系统10中，用户也可以根据所显示的某些电池模组13I～13L的在岗状态和使用历史，基于路况选择使用某些电池模组13I～13L的组合，并将所选定的组合作为用户定义模式存储于所述数据存储模块14。
本发明的直流供电系统10中，也可以是，电池控制模块16根据路况，并基于某些电池模组13I～13L的在岗状态和使用历史选择使用某些电池模组13I～13L的组合，作为系统定义模式存储于所述数据存储模块14。
表3
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作为一个实施例，如表3所示，系统可以提供的五种常用的驾驶模式，由用户根据实际场景选择。这五种常用的驾驶模式包括顺畅通勤模式、拥堵通勤模式、近郊游玩模式、跨省旅行模式、以及动感赛车模式。当然，本发明不限于此，也可以根据实际场景的变化，通过固定电池组单元11和可变电池组单元12的组合使用，提供更多的驾驶模式。另外，也可以由用户自己组合电池切换方案形成自定义驾驶模式。具体来说，在专用的显示屏或汽车的中央控制屏上显示本车供电系统的电路连接图，用户通过操作屏幕(触摸、点击)上显示的表示电池模组的电池符号而进行选定，使特定的电池模组在岗或闲置，由此编辑设计自己希望的供电模式。由于本发明中的选择开关采用固态继电器、IGBT等电路开关，具有较高的响应速度和耐压性，没有任何机械噪音，因此用户在切换过程中不会感到任何的不便。系统自动切换供电模式的过程也是很难作为噪声或干扰被感知。
另外，本发明的直流供电系统10中，也可以通过对AI机器学习模块80的算法进行设计，并利用机器学习技术基于人工智能的算法提供推荐的驾驶模式。也可以，利用深度学习技术对算法本身进行训练，进一步提高所推荐的模式的人性化程度。
本发明的直流供电系统10中，也可以是，电池控制模块16根据某些电池模组13I～13L的在岗状态和使用历史，结合驾驶者的习惯，基于人工智能的算法，选择使用某些电池模组13I～13L的组合，作为推荐模式在显示屏上显示，供用户选择，并提示用户保存。
本发明的直流供电系统10中，电池数据交换模块17还具备电池内阻检测装置，对每个电池的内阻进行检测，对于内阻超过某个阈值的电池模组13I，提醒用户手动切离或由系统自动切离。
本发明的直流供电系统10中，电池数据交换模块17还具备还包括电流检测装置，对各个电池模组13I的电流进行监控，当电流低于或高于特定阈值时，在显示装置上做相应显示。
本发明直流供电系统10中，电池数据交换模块17还具备还包括温度检测装置，对各个电池模组的温度进行监控，当某个电池模组的温度高于特定阈值时，在显示装置上做相应显示，提醒用户手动切离或由系统自动切离。
另外，当电池数据交换模块17的温度检测装置检测到某个电池模组的温度高于特定阈值时，也可以通过并联相同数量的电池模组的方式来减小温度过高的电池模组中通过的电流，从而达到分流降温的目的。图9是本发明的直流供电系统处于低电模式下的第三实施例的分流降温状态的电路连接图。如图9所示，通过在串联后的两个电池模组上再并联连接另一组相互串联的两个电池模组，能够将流过电池模组的电流减半，从而使发热量大幅度降低。图10是本发明的直流供电系统处于高电模式下的第三实施例的分流降温状态的电路连接图。如图10所示，通过在串联后的两个电池模组上再并联连接另一组相互串联的两个电池模组，能够将流过电池模组的电流减半，从而能够使处于供电状态的电池模组的发热量大幅度(约3/4)降低。优选为，两组参与并联的电池模组的剩余电量和内阻大体相当。
本发明的直流供电系统10中，所述基座12还包括电池模组冷却装置，当所述温度检测装置检测到某个电池模组13I的温度低于特定阈值时，在显示装置上显示相应信息，提醒用户启动所述电池模组冷却装置或由系统自动启动所述电池模组冷却装置。
本发明的直流供电系统10中，所述基座12还包括电池模组加热装置，当所述温度检测装置检测到电池模组13I温度低于特定阈值时，在显示装置上做相应显示，提醒用户启动所述电池模组加热装置对电池进行加热或由系统自动启动所述电池模组加热装置。也可以由某个电池模组13I对固定电池组单元11进行加热，提高固定电池组单元11的低温性能。
本发明的直流供电系统10中，所述电池模组冷却装置为设置于所述安装位之间的冷却液流路循环系统或安装于所述基座背面冷却液流路循环系统。
本发明的直流供电系统10中，组成固定电池单元11和/或电池模组13的单体芯电池可以是18650型电池、2170型电池、4680型电池、刀片电池或固态电池等。
本发明中，所述运动设备可以是车辆、飞机、或船舶。
本发明中，也可以在显示屏(车辆中央显示屏或供电系统自体的专用显示屏)上显示该直流供电系统10的电路连线图，直观显示各个电池模组的电量和在岗/闲置状态。其中，剩余电量通过电池盈亏符号显示。电池在岗/闲置状态通过颜色显示，例如在岗使用中的电池显示为红色，闲置中的电池显示为灰色。由此，提醒用户合理安排电池的使用和充换电的计划。可以由用户通过触摸屏幕选择，也可以通过语音输入调用相应的模式。
本发明中，所述外部数据交换模块15也可以从车联网、导航软件等获得相关数据，如路况信息数据、特定路段限速数据、交通管制信息数据等。
本发明还提供一种电池模组充电系统，包括直流电源、电池安装位、控制系统、数据交换系统和显示系统，其中基于充电度数和电池充电所占用的时间，进行计费。
本发明的电池模组充电系统中，由多个单元电池芯构成的电池模组分别通过自身附带的电极与所述电池槽上设置的电极相连接。
本发明的电池模组充电系统中，对电池所插入所述电池槽进行识别，并对电池品牌、使用历史、剩余寿命、剩余电量以及相应的推荐价格进行显示。
本发明的电池模组充电系统中，还具备支付系统，用户通过支付系统完成电池的充电或交易。
以上记载的内容仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种直流供电系统，其特征在于，
包括固定电池组单元和可变电池组单元，
所述可变电池组单元包括：
多个电池模组，其分别由多个单体的芯电池组合封装而成，外部具备电池模组电极以及电池模组数据交换接口；
基座，其具备多个电池安装位，用于分别收纳所述多个电池模组，在每个所述电池安装位上设置有与所述电池模组的所述电池模组电极相电连接的基座电极端子以及与所述电池模组数据交换接口相连接的基座数据交换接口；
供电模式切换模块，具备选择开关和开关控制器，所述选择开关对应于所述电池安装位而设置，基于所述开关控制器的控制而选择所述电池安装位上所安装的所述电池模组的使用和闲置；
外部数据交换模块，其与所述直流供电系统所驱动的运动设备的电子控制单元相连接并进行数据交换；以及
电池控制模块，其与所述外部数据交换模块相连接，并与所述开关控制器相连接，基于所述外部数据交换模块输入的数据，动态地选择其中一个或多个所述电池模组使其处于工作状态。
2.根据权利要求1所述的直流供电系统，其特征在于，
所述电池控制模块控制所述供电模式切换模块使该直流供电系统在多个供电模式下运行，该多个供电模式包括仅使用所述可变电池组单元中的少数个所述电池模组的模式、使用所述可变电池组单元中的多数个所述电池模组的模式、使用固定电池组单元的模式以及它们的组合。
3.根据权利要求1所述的直流供电系统，其特征在于，
所述外部数据交换模块接收由所述电子控制单元传送的供电需求数据，所述供电需求数据包括所述运动设备的当前路况数据、驾驶员的当前驾驶行为数据、车速数据、车辆加速度数据、制动踏板状态数据和加速踏板状态数据。
4.根据权利要求4所述的直流供电系统，其特征在于，
所述供电需求数据还包括基于人工智能算法对历史路况数据以及驾驶员的历史驾驶习惯数据、以及当前路况数据进行处理后的数据。
5.根据权利要求1所述的直流供电系统，其特征在于，
还包括数据存储模块，所述电池控制模块对所述多个电池模组中的每个电池模组的在岗状态和使用历史进行记录，从而获取所述多个电池模组中的每个电池模组的在岗状态数据和使用历史数据，存储于所述数据存储模块，并经由所述运动设备的所述电子控制单元的调用，将每个电池模组的在岗状态和使用历史在显示设备上显示。
6.根据权利要求5所述的直流供电系统，其特征在于，
用户根据所显示的某些电池模组的在岗状态和使用历史，基于个人驾驶喜好选择使用某些电池模组的组合，并将所选定的组合作为自定义模式存储于所述数据存储模块。
7.根据权利要求5所述的直流供电系统，其特征在于，
用户根据所显示的某些电池模组的在岗状态和使用历史，基于路况选择使用某些电池模组的组合，并将所选定的组合作为用户定义模式存储于所述数据存储模块。
8.根据权利要求5所述的直流供电系统，其特征在于，
所述电池控制模块根据路况，并基于某些电池模组的在岗状态和使用历史选择使用某些电池模组的组合，作为系统定义模式存储于所述数据存储模块。
9.根据权利要求5所述的直流供电系统，其特征在于，
还包括AI机器学习模块，所述电池控制模块根据某些电池模组的在岗状态和使用历史，结合驾驶者的习惯，基于人工智能的算法，选择使用某些电池模组的组合，推荐给用户选择，并提示用户保存。
10.根据权利要求1所述的直流供电系统，其特征在于，
所述电池控制模块根据输入的道路状况数据自动切换电池供电模式，在所驱动的运动设备的传感器探测到前方道路拥挤时选择仅使用少数个所述电池模组的供电模式，在所驱动的运动设备的传感器探测到前方道路清净时自动切换为将部分所述电池模组和所述固定电池组单元组合使用的供电模式。
11.根据权利要求1所述的直流供电系统，其特征在于，
所述电池控制模块根据输入的加速踏板状态数据自动切换电池供电模式，在判断为加速踏板被踩下固定时间后立即切换为将部分的所述电池模组和所述固定电池组单元组合使用的供电模式。
12.根据权利要求1所述的直流供电系统，其特征在于，
所述电池控制模块根据输入的车速数据自动切换电池供电模式，在判断为车速达到预定速度时，切换为仅使用少数个所述电池模组的供电模式。
13.根据权利要求1所述的直流供电系统，其特征在于，
所述电池控制模块根据道路状况自动切换电池供电模式，在所驱动的运动设备的传感器探测到道路条件允许驾驶者超车或并线时，切换为将部分的所述电池模组和所述固定电池组单元组合使用的供电模式。
14.根据权利要求9所述的直流供电系统，其特征在于，
所述电池控制模块利用机器学习和深度学习，基于以往的路况数据和用户的驾驶习惯数据，形成符合用户驾驶偏好的组合模式，并自动应用于当前的电池控制。
15.根据权利要求9所述的直流供电系统，其特征在于，
所述电池控制模块利用机器学习和深度学习的模型，基于以往的路况数据和用户的驾驶习惯数据，形成符合用户驾驶偏好的组合模式，显示出来推荐给用户由用户选择使用。
16.根据权利要求1所述的直流供电系统，其特征在于，
在显示屏上显示供电系统的电路连线图，并用特定颜色或图形显示各个所述电池模组的在岗或闲置状态。
17.根据权利要求1所述的直流供电系统，其特征在于，
所述运动设备是车辆、飞机、或船舶。
18.一种电池模组充电系统，用于对权利要求1所述的直流供电系统的所述电池模组进行充电，其特征在于，
包括直流电源、电池安装位、控制系统、数据交换系统和显示系统，
基于对所述电池模组进行充电的充电度数和电池充电所占用的时间，进行计费。
19.根据权利要求18所述的电池模组充电系统，其特征在于，
由多个单元电池芯构成的所述电池模组分别通过自身附带的电极与所述电池安装位上设置的电极相连接。
20.根据权利要求18所述的电池模组充电系统，其特征在于，
对所述电池安装位上所插入的所述电池模组进行识别，并对电池模组的品牌、使用历史、剩余电量、剩余寿命以及相应的推荐价格进行显示。
21.根据权利要求18所述的电池模组充电系统，其特征在于，
还具备支付系统，用户通过支付系统完成电池的充电或交易。
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