CN105337364A - 一种电动船用电源管理***及其管理方法 - Google Patents

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武海云
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Abstract

本发明涉及一种电动船用电源管理***及其管理方法，其中电动船用电源包含有多组电池包，每组电池包均包含若干节串联连接的电池，其特征在于：每组电池包均连接有信息采集模块，该信息采集模块包含有：电压检测模块，电流检测模块，温度检测模块，及用于连通或切断该组电池包供电的输出控制模块，每块信息采集模块中电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块和输出控制模块均与电池管理模块连接，电池管理模块的输出端与上位机连接。本发明将电池包视为一个整体，不再测量每节电池的电压、电流、温度等数据，而是统一监测电池包的电压、电流、温度等数据，从而降低成本，简化结构，从而使得该方法适用船舶电源管理。

Description

一种电动船用电源管理***及其管理方法
技术领域
本发明涉及一种电动船用电源管理***及其管理方法。
背景技术
电池管理***(BATTERYMANAGEMENTSYSTEM，简称BMS)是电池与用户之间的纽带，主要作用对象是二次电池。二次电池存在下面的一些缺点：存储能量少、寿命短、串并联使用困难、使用安全性差、电池电量估算困难。而电池的性能是很复杂的，不同类型的电池特性亦相差很大，而电池管理***主要就是为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过度充电和过度放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。
目前电源管理方法主要集中在电动汽车、电瓶车这类交通工具中，电动汽车的电源管理分多个模块，管理复杂，控制成本高，直接套用在船舶上使用成本太高。
发明内容
本发明所要解决的首要技术问题是针对上述现有技术针对上述现有技术提供一种专门针对电动船的电动船用电源管理***。
本发明进一步所要解决的技术问题是提供一种电动船用电源管理***的管理方法。
本发明解决上述首要技术问题所采用的技术方案为：一种电动船用电源管理***，其中电动船用电源包含有多组电池包，每组电池包均包含若干节串联连接的电池，其特征在于：每组电池包均连接有信息采集模块，该信息采集模块包含有：用于采集整组电池包的电压的电压检测模块，用于采集整组电池包的电流的电流检测模块，用于采集整组电池包的温度的温度检测模块，及用于连通或切断该组电池包供电的输出控制模块，每块信息采集模块中电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块和输出控制模块均与电池管理模块连接，电池管理模块的输出端与上位机连接；每个信息采集模块将与其连接的电池包的电压、电流、温度以及该电池包是否给***供电的信息输送给电池管理模块，电池管理模块根据各信息采集模块发来的信息汇总整个电动船用电源的总电压、电流、温度以及共有多少个电池包给***供电，同时计算整个电动船用电源的剩余电量百分比，然后将结果上传给上位机。
较好的，所述信息采集模块与电池管理模块之间采用485总线连接，电池管理模块与上位机之间也采用485总线连接。
由于随着时间的增长，电池充满电的电荷量是呈下降趋势，因此作为改进，所述电池管理模块通过以下方式计算整个电动船用电源的剩余电量百分比：
整个电动船用电源的剩余电量百分比＝1-(放电电荷量/充电电荷量总量*η)，其中η为整个电动船用电源的充电率。本发明通过计算冲入多少电量，放出多少电量以及充电率η来计算整个电动船用电源的剩余电量百分比，这种方法可以更加有效准确的表示电池剩余电量。
本发明解决上述进一步技术问题所采用的技术方案为：一种电动船用电源管理***的管理方法，其特征在于：电池管理模块实时监控每一组电池包的温度，当某一组电池包的温度超过预设温度阈值时，电池管理模块输出控制信号给与该组电池包连接的输出控制模块将该组电池包的供电输出切断，当输出控制模块将该组电池包的供电输出切断后，输出控制模块将该组电池包已脱离输出上传给电池管理模块，电池管理模块再将实际输出电池包与总电池包之间的比例数上传给上位机。
作为改进，电池管理模块实时监控每一组电池包的充电电流或放电电流，当某一组电池包的充电电流超过预设的充电电流阈值或放电电流超过预设的放电电流阈值时，电池管理模块输出控制信号给与该组电池包连接的输出控制模块将该组电池包的供电输出切断，当输出控制模块将该组电池包的供电输出切断后，输出控制模块将该组电池包已脱离输出上传给电池管理模块，电池管理模块再将实际输出电池包与总电池包之间的比例数上传给上位机。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明将电池包视为一个整体，不再测量每节电池的电压、电流、温度等数据，而是统一监测电池包的电压、电流、温度等数据，从而降低成本，简化结构，使得该方法适用船舶电源管理；在进一步方案中，本发明中电动船用电源的剩余电量百分比计算方法引入电池充电率，从而使得整个电动船用电源的剩余电量百分比计算更加准确。
附图说明
图1为本发明实施例中电动船用电源管理***的框图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示的一种电动船用电源管理***，其中电动船用电源包含有多组电池包，每组电池包均包含若干节串联连接的电池，其中每组电池包均连接有信息采集模块，信息采集模块可以与电池包制成一体件，其中信息采集模块包含有：用于采集整组电池包的电压的电压检测模块，用于采集整组电池包的电流的电流检测模块，用于采集整组电池包的温度的温度检测模块，及用于连通或切断该组电池包供电的输出控制模块，每块信息采集模块中电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块和输出控制模块均与电池管理模块连接，电池管理模块的输出端与上位机连接；该电动船用电源管理***的工作原理为：每个信息采集模块将与其连接的电池包的电压、电流、温度以及该电池包是否给***供电的信息输送给电池管理模块，电池管理模块根据各信息采集模块发来的信息汇总整个电动船用电源的总电压、电流、温度以及共有多少个电池包给***供电，同时计算整个电动船用电源的剩余电量百分比，然后将结果上传给上位机；上位机再进一步依据整个电动船用电源的剩余电量百分比以及供电电池包数量调整电动船电机的功率，使电动船达到最佳运行状态。
本实施例中，所述信息采集模块与电池管理模块之间采用485总线连接，电池管理模块与上位机之间也采用485总线连接。
所述电池管理模块通过以下方式计算整个电动船用电源的剩余电量百分比：
整个电动船用电源的剩余电量百分比＝1-(放电电荷量/充电电荷量总量*η)，其中η为整个电动船用电源的充电率，η是一个随时间变化的变量，η＝α*e(-βt)，其中t为整个电动船用电源的使用时间，α、β则为与整个电动船用电源属性相关的经验常量。电池的使用随着时间的推移是有损耗的，随着时间的增长，电池充满电的电荷量是呈下降趋势的，比如一个全新的电池的容量为100AH，使用一段时间之后电池的容量是有损耗，假设变成了98AH，那这里的η就是0.98，若还是按之前的满电电荷量来计算，实际可续航的电量比显示的要低，为了解决这个问题，引入了充电率η这个随着时间变化的变量，从而能更好的表达电池剩余电量。
上述电动船用电源管理***的管理方法为：电池管理模块实时监控每一组电池包的温度，当某一组电池包的温度超过预设温度阈值时，电池管理模块输出控制信号给与该组电池包连接的输出控制模块将该组电池包的供电输出切断，从而避免电池组发生起火这一危险现象发生的几率，当输出控制模块将该组电池包的供电输出切断后，输出控制模块将该组电池包已脱离输出上传给电池管理模块，电池管理模块再将实际输出电池包与总电池包之间的比例数上传给上位机；另外，电池管理模块实时监控每一组电池包的充电电流或放电电流，当某一组电池包的充电电流超过预设的充电电流阈值或放电电流超过预设的放电电流阈值时，电池管理模块输出控制信号给与该组电池包连接的输出控制模块将该组电池包的供电输出切断，从而降低或避免因电池包过放或过冲引起的电池损坏，当输出控制模块将该组电池包的供电输出切断后，输出控制模块将该组电池包已脱离输出上传给电池管理模块，电池管理模块再将实际输出电池包与总电池包之间的比例数上传给上位机。

Claims (5)

1.一种电动船用电源管理***，其中电动船用电源包含有多组电池包，每组电池包均包含若干节串联连接的电池，其特征在于：每组电池包均连接有信息采集模块，该信息采集模块包含有：用于采集整组电池包的电压的电压检测模块，用于采集整组电池包的电流的电流检测模块，用于采集整组电池包的温度的温度检测模块，及用于连通或切断该组电池包供电的输出控制模块，每块信息采集模块中电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块和输出控制模块均与电池管理模块连接，电池管理模块的输出端与上位机连接；每个信息采集模块将与其连接的电池包的电压、电流、温度以及该电池包是否给***供电的信息输送给电池管理模块，电池管理模块根据各信息采集模块发来的信息汇总整个电动船用电源的总电压、电流、温度以及共有多少个电池包给***供电，同时计算整个电动船用电源的剩余电量百分比，然后将结果上传给上位机。
2.根据权利要求1所述的电动船用电源管理***，其特征在于：所述信息采集模块与电池管理模块之间采用485总线连接，电池管理模块与上位机之间也采用485总线连接。
3.根据权利要求1或2所述的电动船用电源管理***，其特征在于：所述电池管理模块通过以下方式计算整个电动船用电源的剩余电量百分比：
整个电动船用电源的剩余电量百分比＝1-(放电电荷量/充电电荷量总量*η)，其中η为整个电动船用电源的充电率。
4.一种如权利要求3所述电动船用电源管理***的管理方法，其特征在于：电池管理模块实时监控每一组电池包的温度，当某一组电池包的温度超过预设温度阈值时，电池管理模块输出控制信号给与该组电池包连接的输出控制模块将该组电池包的供电输出切断，当输出控制模块将该组电池包的供电输出切断后，输出控制模块将该组电池包已脱离输出上传给电池管理模块，电池管理模块再将实际输出电池包与总电池包之间的比例数上传给上位机。
5.根据权利要求4所述的管理方法，其特征在于：电池管理模块实时监控每一组电池包的充电电流或放电电流，当某一组电池包的充电电流超过预设的充电电流阈值或放电电流超过预设的放电电流阈值时，电池管理模块输出控制信号给与该组电池包连接的输出控制模块将该组电池包的供电输出切断，当输出控制模块将该组电池包的供电输出切断后，输出控制模块将该组电池包已脱离输出上传给电池管理模块，电池管理模块再将实际输出电池包与总电池包之间的比例数上传给上位机。
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