CN109649213B - 一种开放式电池配电管理*** - Google Patents

一种开放式电池配电管理*** Download PDF

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Abstract

本发明公开一种开放式电池配电管理***，包括电池单元、电池接口、充电接口装置、充电接触器装置、输出接触器装置、输出接口和控制装置，电池单元与电池接口连接，电池接口还与充电接触器装置和输出接触器装置连接，输出接触器装置与输出接口连接，控制装置与电池单元、充电接触器装置以及输出接触器装置连接，通过设置便携式电池能够灵活调整电池组容量，同时通过设置充电接触器装置、输出接触器装置和控制装置，能够有效地解决电池组充放电时能量释放不均衡的问题，本发明提高了电池使用寿命和电能利用率并能够灵活调整电池组容量，实现了一组或多组电池工作，同时其他组电池充电的能量管理机制。

Description

一种开放式电池配电管理***
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，具体涉及一种开放式电池配电管理***。
背景技术
电动汽车增加巡航里程和快速充电是两个老大难问题，现有的电池配电管理***一般都是封闭式***，无法使用外部便携式电池组增加航程，同时电池组快速充电时也受电流限制且电池组放电时能量释放不均衡，降低电池使用寿命和电能利用率。
中国专利申请号为201711096641.1公开了一种电池管理***及其应用，该电池管理***包括电池组以及与电池组连接的升压模块，所述电池组包括多个串联的电池单元，各个电池单元被隔离开来，所述电池单元包括相连接的电池单体和主动均衡模块；所述升压模块经由配电装置与用电设备的负载建立连接，用于将电池组的电压升至用电设备的工作电压。
在某些特殊的场合，通过采用两组或多组电池制式，在行驶过程中一组或多组供电，同时其它组通过一个小型发电设备(比如柴油发电机)充电，是一种有效的续航方法，然而封闭式电池配电管理***无法实现。
发明内容
本发明的目的在于提供一种开放式电池配电管理***，通过设置便携式电池能够灵活调整电池组容量，同时通过设置充电接触器装置、输出接触器装置和控制装置，能够有效地解决电池组充放电时能量释放不均衡的问题，通过设置能够使一组或多组电池组工作，同时其它组电池充电，实现了一组或多组电池工作，同时其它组电池充电的能量管理机制，本发明提高了电池使用寿命和电能利用率并能够灵活调整电池组容量，提高了电动汽车的远程适应能力。
一种开放式电池配电管理***，包括电池单元、电池接口、充电接口装置、充电接触器装置、输出接触器装置、输出接口和控制装置；
所述电池单元与电池接口连接，所述电池接口还与充电接触器装置和输出接触器装置连接，所述输出接触器装置与输出接口连接，所述控制装置与电池单元、充电接触器装置以及输出接触器装置连接；
所述控制装置包括电池监测单元、控制单元和通讯接口，所述电池监测单元与控制单元连接，所述通讯接口为一个带有指示装置的通信接口，通讯接口与控制单元连接，所述电池监测单元还与电池单元连接，所述控制单元还与充电接触器装置和输出接触器装置连接。
优选的，所述电池单元内包括不止一个电池，其中部分为固定式电池另外部分为便携式电池，所述电池接口内包括不止一个电池输入输出接口、电池与电池输入输出接口数量相同且一一对应连接。
优选的，所述充电接口装置包括不止一个充电接口，所述充电接触器装置内包括不止一个充电接触器，所述充电接口与充电接触器数量相同且一一对应连接。
优选的，所述输出接触器装置内包括不止一个输出接触器，所有输出接触器都共同连接在输出接口上。
优选的，所述充电接触器、输出接触器和电池单元输入输出接口数量相同，且电池单元输入输出接口分别与充电接触器和输出接触器一一对应连接。
优选的，所述控制装置内设有不止一个且数量相同的电池监测单元、控制单元和通讯接口，所述控制单元分别与电池监测单元和通讯接口一一对应连接；
所述电池监测单元内都包含有电池均衡检测单元、温度检测单元和电压检测单元，所述电池监测单元与电池的数量相同且一一对应连接；
所述控制单元、充电接触器和输出接触器的数量相同，且控制单元分别与充电接触器和输出接触器一一对应连接。
优选的，包括一种控制策略，在没有充电控制信号时电池被隔离，充电接口上没有电池电压，在没有输出控制信号时电池被隔离，输出接口上没有电池电压，即在没有充电或工作信号时，电池处于与外界隔离的状态，***控制呈现三种状态，充电、工作和放置。
优选的，包括一种控制策略，当电池监测单元检测到某电池故障时，将切断有故障电池与充电接触器和输出接触器的连接，使故障的电池退出***。
优选的，包括一种控制策略，在电池单元接入输出接触器装置时，当电池监测单元检测到某电池电压低于其它电池的电压时，断开与该电池连接的输出接触器，当其它电池的电压也低到与该电池的电压相同时再将该电池接入。
优选的，包括一种控制策略，电池单元的信息能够通过通讯接口上传，通信接口包括但不仅限于CAN等。
优选的，所述控制单元包括但不仅限于PLC、MCU、FPGA等。
优选的，所述开放式管理***包括一组或多组电池工作，同时其它组电池充电的能量管理机制。
优选的，给其它组电池充电的装置能够是一种小型发电装置，包括但不仅限于汽油、柴油、燃气、风力和太阳能。
本发明的优点在于：通过设置便携式电池能够灵活调整电池组容量，同时通过设置充电接触器装置、输出接触器装置和控制装置，能够有效地解决电池组充放电时能量释放不均衡的问题，通过设置能够使一组或多组电池组工作，同时其它组电池充电，给电池组充电的充电装置可以是一种小型发电装置，本发明提高了电池使用寿命和电能利用率并能够灵活调整电池组容量，提高了电动汽车的远程适应能力。
附图说明
图1为本发明***原理图；
图2为本发明具体工作原理图；
图3为本发明中电池监测单元的结构示意图；
其中，0、电池单元，01、电池，1、电池接口，11、电池输入输出接口，2、充电接口装置，3、充电接触器装置，4、输出接触器装置，5、输出接口，6、控制装置，61、电池监测单元，61-1、电池均衡检测单元，61-2、温度检测单元，61-3、电压检测单元，62、控制单元，63、通讯接口。
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。
实施例一：
如图一所示，一种开放式电池配电管理***，包括电池单元0、电池接口1、充电接口装置2、充电接触器装置3、输出接触器装置4、输出接口5和控制装置6；
所述电池单元0与电池接口1连接，所述电池接口1还与充电接触器装置3和输出接触器装置4连接，所述输出接触器装置4与输出接口5连接，所述控制装置6与电池单元0、充电接触器装置3以及输出接触器装置4连接；
所述控制装置6包括电池监测单元61、控制单元62和通讯接口63，所述电池监测单元61与控制单元62连接，所述通讯接口63为一个带有指示装置的通信接口，通讯接口63与控制单元62连接，所述电池监测单元61还与电池单元0连接，所述控制单元62还与充电接触器装置3和输出接触器装置4连接。
通过设置充电接触器装置、输出接触器装置和控制装置，有效地解决了电池组充放电时能量释放不均衡的问题；控制单元与充电接触器连接，控制充电接触器的通断，实现电池单元接入或退出充电接口，同时控制单元还与输出接触器连接，控制输出接触器的通断，实现电池单元接入或退出高压输出接口，通讯接口可以传输电池组的状态信息。
实施例二：
如图2至图3所示，一种开放式电池配电管理***，包括电池单元0、电池接口1、充电接口装置2、充电接触器装置3、输出接触器装置4、输出接口5和控制装置6；
所述电池单元0与电池接口1连接，所述电池接口1还与充电接触器装置3和输出接触器装置4连接，所述输出接触器装置4与输出接口5连接，所述控制装置6与电池单元0、充电接触器装置3以及输出接触器装置4连接；
所述控制装置6包括电池监测单元61、控制单元62和通讯接口63，所述电池监测单元61与控制单元62连接，所述通讯接口63为一个带有指示装置的通信接口，通讯接口63与控制单元62连接，所述电池监测单元61还与电池单元0连接，所述控制单元62还与充电接触器装置3和输出接触器装置4连接。
所述电池单元0内包括电池01、电池02…电池0n，其中部分为固定式电池另外部分为便携式电池，所述电池接口1内包括电池单元输入输出接口11、电池单元输入输出接口12…电池单元输入输出接口1n，电池01与电池单元输入输出接口11连接，电池02与电池单元输入输出接口12连接，以此类推，电池和电池单元输入输出接口一一对应连接。通过设置便携式电池能够灵活调整电池组容量。
所述充电接口装置2包括充电接口21、充电接口22…充电接口2n，所述充电接触器装置3内包括充电接触器31、充电接触器32…充电接触器3n，所述充电接口21与充电接触器31连接，同理，充电接口与充电接触器数量相同且一一对应连接。
所述输出接触器装置4内包括输出接触器41、输出接触器42…输出接触器4n，所有输出接触器都共同连接在输出接口5上。
所述充电接触器、输出接触器和电池输入输出接口数量相同，且电池单元输入输出接口分别与充电接触器和输出接触器一一对应连接。
所述控制装置6内设有不止一个且数量相同的电池监测单元61、控制单元62和通讯接口63，所述控制单元62分别与电池监测单元61和通讯接口63一一对应连接；
所述电池监测单元61内都包含有电池均衡检测单元61-1、温度检测单元61-2和电压检测单元61-3，所述电池监测单元61与电池(01)的数量相同且一一对应连接；
所述控制单元62、充电接触器和输出接触器的数量相同，且控制单元62分别与充电接触器和输出接触器一一对应连接。
包括一种控制策略，在没有充电控制信号时电池被隔离，充电接口上没有电池电压，在没有输出控制信号时电池被隔离，输出接口上没有电池电压，即在没有充电或工作信号时，电池处于与外界隔离的状态，***控制呈现三种状态，充电、工作和放置。
包括一种控制策略，当电池监测单元61检测到某电池01故障时，将切断有故障电池与充电接触器和输出接触器的连接，使故障的电池退出***。
包括一种控制策略，在电池单元0接入输出接触器装置4时，当电池监测单元61检测到某电池电压低于其它电池的电压时，断开与该电池连接的输出接触器，当其它电池的电压也低到与该电池的电压相同时再将该电池接入。实现能量均衡释放。
包括一种控制策略，电池单元0的信息能够通过通讯接口63上传，通讯接口(63)为一个带有指示装置的通信接口，通信接口63包括但不仅限于CAN等。
所述控制单元62包括但不仅限于PLC、MCU、FPGA等。
所述开放式管理***包括一组或多组电池工作，同时其它组电池充电的能量管理机制。
给其它组电池充电的装置能够是一种小型发电装置，包括但不仅限于汽油、柴油、燃气、风力和太阳能。
具体实施方式及原理：
在充电时，充电接口插上电源，电能从电源通过充电接触器31和电池输入输出接口11给电池01充电，此为充电状态，当充电状态结束后，即在没有充电控制信号时，电池01被隔离，充电接口21上没有电池电压；
同理，电能从电源通过充电接触器3n和电池输入输出接口1n给电池0n充电，此为充电状态，当充电状态结束后，即在没有充电控制信号时，电池0n被隔离，充电接口2n上没有电池电压；
在电池输出时，电能从电池通过电池输入输出接口、输出接触器和输出接头5给汽车供电，此为工作状态，当工作状态结束后，即在没有输出控制信号时，电池被隔离，输出接口上没有电池电压；即在没有充电或工作信号时，电池处于与外界隔离的状态。
在充电状态时，当电池监测单元61检测到某电池故障时，将切断有故障电池与充电接触器和输出接触器的连接，使故障的电池退出***，其他电池继续充电。
在工作状态时，在电池单元0接入输出接触器装置4时，当电池监测单元61检测到某电池电压低于其它电池的电压时，断开与该电池连接的输出接触器，当其它电池的电压也低到与该电池的电压相同时再将该电池接入。实现能量均衡释放。
基于上述，本发明通过设置便携式电池能够灵活调整电池组容量，同时通过设置充电接触器装置、输出接触器装置和控制装置，能够有效地解决电池组充放电时能量释放不均衡的问题，通过设置能够使一组或多组电池组工作，同时其它组电池充电，给电池组充电的充电装置可以是一种小型发电装置，本发明提高了电池使用寿命和电能利用率并能够灵活调整电池组容量，提高了电动汽车的远程适应能力。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (8)

1.一种开放式电池配电管理***，其特征在于，包括电池单元（0）、电池接口（1）、充电接口装置（2）、充电接触器装置（3）、输出接触器装置（4）、输出接口（5）和控制装置（6）；
所述电池单元（0）与电池接口（1）连接，所述电池接口（1）还与充电接触器装置（3）和输出接触器装置（4）连接，所述输出接触器装置（4）与输出接口（5）连接，所述控制装置（6）与电池单元（0）、充电接触器装置（3）以及输出接触器装置（4）连接；
所述控制装置（6）包括电池监测单元（61）、控制单元（62）和通讯接口（63），所述电池监测单元（61）与控制单元（62）连接，所述通讯接口（63）与控制单元（62）连接，所述电池监测单元（61）还与电池单元（0）连接，所述控制单元（62）还与充电接触器装置（3）和输出接触器装置（4）连接，所述电池单元（0）内包括不止一个电池，其中部分为固定式电池另外部分为便携式电池，所述电池接口（1）内包括不止一个电池输入输出接口、电池与电池输入输出接口数量相同且一一对应连接；
所述充电接口装置（2）内包括不止一个充电接口，所述充电接触器装置（3）内包括不止一个充电接触器，所述充电接口与充电接触器数量相同且一一对应连接，所述输出接触器装置（4）内包括不止一个输出接触器，所有输出接触器都共同连接在输出接口（5）上，所述充电接触器、输出接触器和电池输入输出接口的数量相同，且电池输入输出接口分别与充电接触器和输出接触器一一对应连接；
所述控制装置（6）内设有不止一个且数量相同的电池监测单元（61）、控制单元（62）和通讯接口（63），所述控制单元（62）分别与电池监测单元（61）和通讯接口（63）一一对应连接，所述电池监测单元（61）内都包含有电池均衡检测单元（61-1）、温度检测单元（61-2）和电压检测单元（61-3），所述电池监测单元（61）与电池的数量相同且一一对应连接，所述控制单元（62）、充电接触器和输出接触器的数量相同，且控制单元（62）分别与充电接触器和输出接触器一一对应连接。
2.根据权利要求1所述的一种开放式电池配电管理***的使用方法，其特征在于：在没有充电控制信号时电池被隔离，充电接口上没有电池电压，在没有输出控制信号时电池被隔离，输出接口上没有电池电压，即在没有充电或工作信号时，电池处于与外界隔离的状态，***控制呈现三种状态，充电、工作和放置。
3.根据权利要求1所述的一种开放式电池配电管理***的使用方法，其特征在于：包括一种控制策略，当电池监测单元（61）检测到某电池故障时，将切断有故障电池与充电接触器和输出接触器的连接，使故障的电池退出***。
4.根据权利要求1所述的一种开放式电池配电管理***的使用方法，其特征在于：包括一种控制策略，在电池单元（0）接入输出接触器装置（4）时，当电池监测单元（61）检测到某电池电压低于其它电池的电压时，断开与该电池连接的输出接触器，当其它电池的电压也低到与该电池的电压相同时再将该电池接入。
5.根据权利要求1所述的一种开放式电池配电管理***，其特征在于：电池单元（0）的信息通过通讯接口（63）上传，通信接口（63）包括CAN。
6.根据权利要求1所述的一种开放式电池配电管理***，其特征在于，所述控制单元（62）包括PLC、MCU、FPGA。
7.根据权利要求1所述的一种开放式电池配电管理***，其特征在于，所述开放式电池配电管理***包括部分电池工作，同时其它电池充电的能量管理机制。
8.根据权利要求7所述的一种开放式电池配电管理***，其特征在于，给其它电池充电的装置是一种小型发电装置，包括汽油、柴油、燃气、风力和太阳能。
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