CN111216593B - 一种新能源车辆、供电控制方法及存储介质 - Google Patents

Abstract

一种新能源车辆、供电控制方法及存储介质，属于新能源车辆技术领域。包括中控模块、电源管理模块和电池阵列，电源管理模块与中控模块相连，其特征在于：设置有与电池阵列中电池模块相对应的电池适配模块和电压采集模块，电池适配模块和电压采集模块与所述的电源管理模块相连；设置有电量采集模块以及温度采集模块，电量采集模块以及温度采集模块的输出端与电源管理模块相连；还设置有与电池阵列相连的温度调节模块，电源管理模块与温度调节模块双向连接，对电池阵列的温度进行调节。在本申请中，摒弃原有串接电池均衡以控制电池电压或容量一致的思路，消除因均衡引起的容量能量和电源损失浪费，实现新能源车辆自适应供电。

Description

一种新能源车辆、供电控制方法及存储介质

技术领域

一种新能源车辆、供电控制方法及存储介质，属于新能源车辆技术领域。具体涉及一种新能源车辆、新能源车辆的供电控制方法及供电控制方法的存储介质。

背景技术

目前许多国家都开始重视节能减排和发展低碳经济，由于新能源车辆因为采用了电力驱动技术，可以降低二氧化碳的排放量甚至实现零排放，所以得到各国的重视而迅速发展，电动汽车、混合动力汽车、电动自行车等新能源车辆成为重要的交通工具。对于电力驱动的交通工具而言，续航问题是目前人们最关注的问题，电池技术是影响电动交通工具最重要的因素之一，随着电池技术的不断发展，锂离子电池因其具有工作电压高、量密度高、体积小、质量轻、循环寿命长等众多优点， 广泛应用到新能源车辆作为驱动的能量载体，为了满足快速充电和续航里程的要求，以及爬坡、加速等工况下的车辆动能，动力电池必须具备大倍率放电、高功率输出和大容量，通常采用可以大倍率放电的磷酸铁锂电池、铅酸电池等。电池在实际使用时，存在有如下缺陷：

（1）由于单体电池的电压和储电的能力均较低，一般采用多个单体电池通过串联、并联的方式组成电池组使用。然而电池在串接使用时具有“木桶效应”，即电池组中容量和能量最低的电池决定了整体容量和能量能力。串行连接的电池，要电池电压、容量、内阻一致，才能充分发挥串联各节电池性能，是决定电池组长期工作性能的核心要素。这个核心要素一致性好，就要求对串接电池严格筛选，导致成本居高不下。

实际中由于电池的制作工艺限制，以及使用过程中温度、放电率等对电池的影响，电池组中各个电池单体之间存在电压、内阻和容量等差异，而且电池组经过多次循环之后差异会变得更加明显，出现部分电池单体过充或过放的现象，导致串接电池组的使用寿命比单体平均寿命短很多。串接电池组通常是其中串接电池中的一组性能下降，导致整个电池性能损失。

目前新能源车辆动力电池组造价高昂，一款续航里程在300公里以上的电动汽车，仅电池的重量就要超过500公斤，而更换电池的费用要近10万元。据了解，新能源车的电池费用，约占整车费用的一半至三分之二，比如，荣威550插电式混合动力车型为例，更换电池的费用在9.5万元，超过购车价的一半。对于用户和车辆生产厂家而言，续航和电池循环寿命都是至关重要的。影响续航和电池循环寿命的关键因素：电池串接的“木桶效应”和温度。

目前动力电池组通过均衡技术减小单体电池差异，其核心控制思路使电池组中每节电池的电压或容量保持一致。通常采用被动均衡或主动均衡均进行电压均衡控制，被动均衡通过泄放电阻对电池组中过高的电池进行放电，会产生大量热量，不仅造成电能的浪费，而且造成电池组温度变高，影响电池寿命和安全输出功率，甚至会引起安全事故；主动均衡通过反激式变换等方式将电压高的电池放电变换后给电压低的电池或电池组充电，再或直接给备用储能电池充电，需要多级电源转换电路，效率低，设计复杂，成本高。

目前均衡控制策略仍然以均压控制为主，但电池端电压的差异性往往不能够准确描述电池之间内部的不一致性，特别是对于电动汽车大倍率放电的使用场景，单体电池的内阻差引起的电压随负载大小变化大，因此基于端电压的均衡并不能真正改善电池组间的一致性，这也是导致均衡效果不佳的主要技术瓶颈。实际使用中串接电池组的使用寿命比单体电池平均寿命短很多。

目前的电池方案电池扩容，就要串接的电池都要增加相同容量，体积同步增加，增加设计难度和成本，无法充分利用产品内部有效空间。电池全面趋于内置化，更换电池需要专业机构拆机更换，普通用户难以更换，电池使用寿命长短对用户来说尤为重要。

由图15~16所示可知，电池内阻和电解液化学性能会随着负载电流和温度发生变化，导致电池输出电压，输出能量、输出容量变化。图15~16为几种电池是相应预设温度下、相应电流放电电压、放电时长、放电容量的变化关系，以说明不同温度和不同电流下，电池工作性能的差异，这种差异易会影响新能源车辆续航时间和电量评估计量偏差，影响使用体验。

（2）电池性能存在温度敏感特性，特别是对于锂电池而言，温度过高会加速电池老化，甚至发生燃烧；温度过低，特别在0℃以下时，锂电池的电解液阻抗内阻变大，导致大倍率放电时，输出电压变低，放电容量和放电能量迅速下降，冬季续航里程严重下降。0℃以下时，因电解液的离子导电率降低，如果充电会造成欧姆极化、浓差极化和电化学极化加大，导致金属锂沉积，使电解液分解，损伤电池寿命甚至导致电池报废或引发安全事故。

由图17~20所示可知，电池的放电电压和放电容量随着温度下降，特别在0℃以下时，迅速下降，在-20℃仅能放出50%左右的电量，严重影响新能源车辆续航；在0℃以下时，因电解液的离子导电率降低，如果充电会造成欧姆极化、浓差极化和电化学极化加大，导致金属锂沉积，使电解液分解，损伤电池寿命，严重时在负极表面沉淀析出形成锂枝晶，这容易刺穿隔膜造成电池内短路，导致电池报废或引发安全事故。电池在大于45℃高温时，为了保证安全，充电和放电功率都要减半使用，否则会引起温升过快，引发***自燃等故障。通常情况下，锂电池的高效工作温度区间20℃-35℃，通常是0℃以下和60℃以上禁止充电。

同时，电池在高温环境电池容量随着充放电循环迅速下降，高温循环完成1100cyc，容量保持率为73%左右，这种下降是不可逆损伤。新能源车辆是室外使用，在夏季和北方地区的冬季或热带和寒带地区，电池性能面临严重挑战。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种新能源车辆、供电控制方法及存储介质，通过设置电池适配模块，摒弃原有串接电池均衡以控制电池电压或容量一致的思路，消除因均衡引起的容量能量和电源损失浪费，根据各电池模块的剩余电量实现串接各电池模块在各工作状态下实时精确补偿。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该新能源车辆，包括车辆中的中控模块、电源管理模块以及多个电池模块组成的电池阵列，电源管理模块与中控模块相连，电源管理模块的输出端为车辆的电源输出端，其特征在于：设置有与电池模块对应的电池适配模块，电池模块与电池适配模块相连，电池适配模块与所述的电源管理模块连接；设置有与电池模块对应的电压采集模块，电压采集模块与相对应的电池模块连接，采集相对应电池模块的运行电压，电压采集模块与电源管理模块相连；设置有与电池适配模块相连的电量采集模块以及与电池阵列相连的温度采集模块，电量采集模块以及温度采集模块的输出端与电源管理模块相连。

优选的，所述的电池适配模块串联连接；电池适配模块包括可调恒压恒流电源，可调恒压恒流电源的输出正极同时与所述电池模块的正极相连，可调恒压恒流电源的输出负极同时与所述电池模块的负极相连。

优选的，每一个所述的电池模块包括单节电池，或串联或/和并联的多节电池，在电池模块中还设置有存储电池参数的存储器。

优选的，所述的电池适配模块与任意相邻的两个电池模块对应，电池适配模块通过开关分时连接所对应的两个电池模块；或电池适配模块与电池模块一一对应。

优选的，还设置有与电池阵列相连的温度调节模块，电源管理模块与温度调节模块双向连接，对电池阵列的温度进行调节。

一种新能源车辆的供电控制方法，其特征在于：包括供电流程、充电流程以及放电流程。

优选的，所述的供电流程包括如下步骤：

步骤1001，获取所述单个电池模块额定容量、额定能量及性能属性；

性能属性指的是电池模块在预设电池容量、预设电池能量、预设充放电截至电压、预设充放电截至电流、预设充放电循环次数、预设充放电电流、预设温度下，电池充电或放电随时间变化而引起的所述电池模块电压、剩余电量和剩余充放电时长的变化特性关系；

步骤1002，获取新能源车辆的供电负载参数；

电源管理模块通过电压采集模块分别采集检测串接在一起的所述多个电池模块中单个电池模块的电压；获取串联后所述多个电池模块的总的工作参数和温度，所述工作参数包括：充放电电压、充放电电流、充放电容量、充放电能量和充放电时间；

步骤1003，电源管理模块根据温度采集模块获取电池阵列的工作温度，并判断工作温度是否超过预设温度的上限值或下限值，如果超过则需要通过温度调节模块对电池阵列进行降温或升温；

步骤1004，确定电池模块的工作参数和剩余电量；

步骤1005，确定对电池模块的充电功率或放电功率以及对电池模块的适配补偿。

优选的，所述的充电流程包括如下步骤：

步骤2001，获取预设工作参数；

步骤2002，实时获取新能源车辆的供电负载参数、电池组总的工作参数、各个电池模块工作数、电池模块循环次数、温度，并存储数据；

步骤2003，电源管理模块根据温度采集模块采集到的温度，判断是否可以进行充电，如果可以进行充电，执行步骤2005，如果不满足充电条件，执行步骤2004；

步骤2004，电源管理模块控制温度调节模块对电池阵列进行温度调节，并返回步骤2002；

步骤2005，电源管理模块控制外部充电电源对电池阵列中的电池模块进行充电；

步骤2006，电源管理模块判断是否继续进行温度调节，如果可以继续进行温度调节，执行步骤2008，否则执行步骤2007；

步骤2007，电源管理模块控制温度调节模块关闭温度调节；

步骤2008，电源管理模块根据各运行参数计算控温度调节功率和充电功率，并控制输出；

步骤2009，计算得到各个电池模块的补偿值，并控制输出；

步骤2010，电源管理模块判断充电是否异常，如果充电异常，执行步骤2011，否则执行步骤2012；

步骤2011，充电异常处理，进行充电异常报警；

步骤2012，修正电量和剩余充电时间；

步骤2013，电源管理模块判断充电是否完成，如果充电完成，执行步骤2014，否则执行步骤2015；

步骤2014，电源管理模块控制停止充电；

步骤2015，判断电池健康情况，修正充电性能；

电源管理模块根据实际测量的各单个电池模块的工作参数，验证并修正预先存储的电池模块充电性能属性，判断电池模块的健康情况。

优选的，所述的放电流程包括如下步骤：

步骤3001，获取预设工作参数；

步骤3002，实时获取新能源车辆的供电负载参数、电池组总的工作参数、各个电池模块工作数、电池模块循环次数、温度，并存储数据；

步骤3003，电源管理模块判断是否继续进行温度调节，如果可以继续进行温度调节，执行步骤3005，否则执行步骤3004；

步骤3004，电源管理模块控制温度调节模块关闭温度调节；

步骤3005，电源管理模块根据各运行参数计算控温度调节功率，并控制输出；

步骤3006，计算得到各个电池模块的补偿值，并控制输出；

步骤3007，电源管理模块判断放电是否异常，如果放电异常，执行步骤3008，否则执行步骤3009；

步骤3008，进行放电异常报警；

步骤3009，修正电量和剩余放电时间，并预估行驶里程；

步骤3010，电源管理模块判断是否处于低电量运行状态，如果处于低电量运行状态，执行步骤3011，否则执行步骤3012；

步骤3011，进行低电量运行提示；

步骤3012，电源管理模块根据实际测量的各单个电池模块的工作参数，验证并修正预先存储的电池模块充电性能属性，判断电池模块的健康情况。

一种存储介质，其特征在于，所述存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现供电控制方法的步骤。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：

1、在本申请中，设置有电池适配模块，摒弃原有串接电池均衡以控制电池电压或容量一致的思路，消除因均衡引起的容量能量和电源损失浪费，根据各电池模块的剩余电量实现串接各电池模块在各工作状态下实时精确补偿，实现新能源车辆的自适应供电。

2、打破串接电池“木桶效应”，使各电池模块“能者多劳”，串接各电池得到充分高效利用。解决串接电池木桶效应导致整个电池组性能衰减和寿命损伤，实现各使用条件各串接电池的充分高效保护，保障串接电池处于最优工作状态。

3、可实现根据新能源车辆结构设计需要串接的不同额定容量和性能属性电池模块增加电池组的整体容量，提升了新能源车辆的续航能力以及电池使用寿命和质量，降低新能源车辆的设计难度以及对串接电池筛选难度和成本，单电池模块分立，不用严格匹配，即可随时搭配更换，降低维修难度。

4、通过实时采集和确定各电池模块的工作参数修正新的电池模块性能属性关系，结合电池适配模块性能属性，杜绝电池的过流、过冲、过放，提升新能源车辆续航时间和充电截止时间的准确性。

5、通过设置于电池模块一一对应的电池适配模块，实现了电池阵列内单个电池模块的保护和充放电控制。

6、电池适配模块与电池模块之间通过可控开关连接，当电池模块发工作异常时，通过可控开关断开电池适配模块与电池模块的连接。

附图说明

图1为实施例1新能源车辆供电***原理方框图。

图2为实施例1新能源车辆电池适配模块原理方框图。

图3为新能源车辆电池模块原理方框图。

图4~图7为新能源车辆供电***电路原理图。

图8为新能源车辆供电控制方法流程示意图。

图9为新能源车辆供电控制方法充电工作流程示意图。

图10为新能源车辆供电控制方法放电工作流程示意图。

图11为实施例2新能源车辆供电***原理方框图。

图12为实施例3新能源车辆供电***原理方框图。

图13为实施例4新能源车辆供电***温度调节模块原理方框图。

图14为实施例5新能源车辆供电***电池适配模块原理方框图。

图15为锂电池在相同温度，不同负载电流下，放电电压与放电时长的关系曲线图。

图16为锂电池在相同温度，不同负载电流下，放电电压与放电容量的关系曲线图。

图17为锂电池在不同温度，相同负载电流下，温度与放电容量的关系曲线图。

图18为锂电池电池充电截止电压与充电循环次数的关系曲线图。

图19为锂电池在常温下电池循环次数与电容量的关系曲线图。

图20为锂电池在高温下电池循环次数与电容量的关系曲线图。

以上附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

具体实施方式

图1~10是本发明的较佳实施例，下面结合附图1~20对本发明做进一步说明。

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定***结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略部分对众所周知的***、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。关于电池模块可抽象为一个额定属性（额定电压和额定容量）的单节电池来理解。

实施例1：

如图1所示，在本申请中以电动汽车为例进行描述，在电动汽车上包括由多个电池模块组成的电池阵列，每个电池模块包括单节电池，或串联或/和并联的多节电池，电池可以为锂电池、铅酸电池等任意类型的充电电池，在本申请中以锂电池为例进行说明。设置有与电池阵列连接的供电***，供电***包括与每个电池模块一一对应的电压采集模块和电池适配模块，每一个电压采集模块采集相对应的电池模块的实时电压，所有电压采集模块与电源管理模块相连，将每一个电池模块的电压送至电源管理模块中。

在本实施例中，所有电池适配模块的输出正负极依次串联，电池适配模块与相应的电池模块并联，电池适配模块的输出正极、负极分别与电池模块的输出正极、输出负极相连。在本实施例中，电池阵列中的电池模块相互独立，通过其对应的电池适配模块实现串联。还设置有电量采集模块，温度采集模块以及温度调节模块，其中电量采集模块的采集端串联在供电回路中，电量采集模块的输出端连接电源管理模块的输入端；温度采集模块的采集端接入电池阵列中，用于检测电池阵列的工作温度，温度采集模块的输出端连接电源管理模块；温度调节模块与电源管理模块双向连接，温度调节模块对电池阵列的工作温度进行调节。电源管理模块的输出端作为电动汽车的电源输出端，为车辆工作提供能源。

电压采集模块可通过本领域常见的差动放大器法、电压分压法或机械继电器等方法实现。电量采集模块与所述多个电池适配模块串联，通过电池适配模块采集电池模块的工作参数，电量采集模块可通过本领域常见的库仑计和开路电压预测（OCV）检测、分流器检测等方法实现，电量采集模块所采集的工作参数包括：充放电电压、充放电电流、充放电容量、充放电能量和充放电时间。温度采集模块可以采用NCT热敏电阻、热电阻或温度传感集成电路等方案实现，温度采集模块与所述多个电池模块连接，用于实时采集所述多个电池模块的温度。

电动汽车的中控模块与所述电源管理模块连接，用于接收所述电源管理模块的上报电源参数、下发的电源管理指令、将新能源车辆信息和异常提示或警告给用户、接受用户的交互控制以及新能源车辆的远程信息和控制的交互。

如图2所示，在实施例中，电池适配模块包括一个可调恒压恒流电源，可调恒压恒流电源与相对应的电池模块并联。其中可调电压电路可以采用大功率DCDC可调电压电路或IGBT调压电路实现，可调恒流电路可以采用大功率恒流电路实现。

在实施适配补偿时，电池模块在放电时相当于并联了一个补偿可调电压、可调电电流的虚拟电池，将电池组的一部分输出能量转化为虚拟电池能量，来补偿单个电池模块放电时的性能属性差异。而电池模块电池在充电时相当于补偿一个可调电压、可调电电流的充电器，补偿单个电池模块充电时的性能属性差异。在本申请中，在电池适配模块中可单独设置电量计电路，直接采集相应单个电池模块的工作参数。

如图3所示，上述的电池模块除了包括电池之外，在每一个电池模块内还设置有存储芯片，用于存储该电池模块中电池的信息，如电池模块性能属性、电池模块额定容量、额定能量、识别序列号、循环次数、当前容量、当前能量等，用于所述电源管理模块调入或修正所述电池模块性能属性。在电池模块中还可以内置温度传感器，实现每一个电池模块温度的精确测量。

如图4所示，图中端口a为可调恒压恒流电源的输出正极，端子b为可调恒压恒流电源的输出负极，可调恒压恒流电源中可调电压、可调恒流电路的具体电路结构可采用本领域常见的任意方式实现，在此不再赘述。

端口a连接端子A、继电器1K1一组触点中的动端，该组触电的常闭触点连接电池正极以及电阻1R1的一端。电池的负极连接继电器1K1中另一组触点的常闭触点，该组触点的常开触点连接端子B、端子b以及电阻1R2的一端。两组触点的常开触点短接。

电阻1R1的另一端连接电阻1R4的另一端接地以及集成运算放大器1U3的同相输入端，电阻1R2的另一端连接集成运算放大器1U3的反向输入端和电阻1R3的一端，电阻1R3的另一端连接集成运算放大器1U3的输出端。

在上述的端子A上连接有分流器并与电阻R1的一端相连，电阻R1的另一端串联电阻R2的另一端接地，并从电阻R1~R2之间引出电压采集端。分流器的两端分别连接电阻XR1~XR2的一端，电阻XR1的另一端连接电阻XR4的一端和集成运算放大器XU3的同相输入端，电阻XR4的另一端接地。电阻XR2的另一端连接电阻XR3的一端以及集成运算放大器XU3的反相输入端，电阻XR3的另一端连接集成运算放大器XU3的反向输入端。

在图4中，电池表示电池阵列中的一个电池模块，集成运算放大器1U3与电阻1R1~1R4组成上述的一个电压采集模块，用于采集相应电池的工作电压。集成运算放大器1U3反相输入端经电阻1R2与电池的负极连接，集成运算放大器1U3同相输入端经电阻1R1与电池的正极连接，集成运算放大器1U3反相输入端经电阻1R3与集成运算放大器1U3输出端连接，集成运算放大器1U3正向相输入端经电阻接地，组成相应电池的电压差动放大器取样电路。

当电池阵列中只设置有一个电池模块（及电池适配模块）时，上述的端子A连接电源管理模块，端子B接地。当电池阵列中设置有多个电池模块时，第一个电池模块（及电池适配模块）中的端子A连接电源管理模块，端子B连接第二组电池模块（及电池适配模块）中的端子A，……，最后一组电池模块（及电池适配模块）中的端子B接地。

上述的分流器以及电阻R1~R2组成的电压采集电路只设置在第一组（或唯一）一组电池模块（及电池适配模块）的端子A处。其中分流器、集成运算放大器XU3以及电阻XR1~XR4组成电流采样电路，用于对电池阵列的总电流进行采集，电阻R1~R2组成的电压采集电路用于对电池阵列的总电压进行采集，在第一组（或唯一）一组电池模块（及电池适配模块）的端子A处还设置有电量计（图中未画出），作为上述的电量采集模块，电池阵列的总电流、总电压以及电量送入电源管理模块中。

上述的继电器1K1，在车辆运行中电池模块如出现异常时，电源管理模块控制关闭可调恒压恒流电源的输出，控制上述的继电器1K1动作吸合，将电池模块断开，并短接连接。车辆可利用其他正常电池，降低功率运行。

如图5所示，电源VDD的一端串联电阻R3和热电阻RWD后接地，从电阻R3和热电阻RWD之间引出电压输出端。如图6所示，电源PC1通过继电器K1的常开触点连接半导体制冷片的电源输入端，半导体制冷片的接地端接地，继电器K1由电源VDD1驱动动作。如图7所示，电源PH1通过继电器K2的常开触点连接半导体加热片的电源输入端，半导体加热片的接地端接地，继电器K2由电源VDD1驱动动作。图5表示上述的温度采集模块，图6~图7组成上述的温度调节模块，实现对电池的升温和降温。

如图8所示，新能源车辆的供电方法，包括如下步骤：

步骤1001，获取所述单个电池模块额定容量、额定能量及性能属性；

电源管理模块通过设置在电池模块中的存储芯片获取单个电池模块的额定容量、额定能量以及性能属性，性能属性指的是电池模块在预设电池容量、预设电池能量、预设充放电截至电压、预设充放电截至电流、预设充放电循环次数、预设充放电电流、预设温度下，电池充电或放电随时间变化而引起的所述电池模块电压、剩余电量和剩余充放电时长的变化特性关系；电池模块性能属性是判断单个电池模块剩余电量的重要依据，用来准确估算剩余电量、剩余充电或放电时长。通过单个电池模块实际运行的工作参数，进行异常和电池健康状况的判断。关于电池模块中存储芯片内信息的读取，可通过现有技术的多种手段实现，如数据总线、手动输入、拷贝等多种方式，在此不再赘述。

单个电池模块性能属性，可采用电池充放电测试仪通过充放电实测获取，在新能源车辆工作温度范围和负载范围内，分别测试获取各充放电工作负载下、各温度点下的工作参数，包括：充放电电压、充放电电流、充放电容量、充放电能量和充放电时间。确定工作温度范围和负载范围内各温度点、各充放电负载下、各冲放循环次数下电池充电或放电随时间变化而引起的所述电池模块电压、剩余电量和剩余充放电时长的变化关系矩阵。

在新能源车辆工作负载范围内，在新能源车辆工作温度范围内，可以以固定温度间隔（比如隔10℃）取典型温度点，以固定负载电流间隔（比如隔5A）取典型负载点，在各典型温度点下采集各典型负载点下电池模块的工作参数。在一个典型温度点下，根据该典型温度点下采集的各典型负载下的工作参数，算法拟合该典型温度下全负载范围内的工作参数曲线。在一个典型负载点下，根据该典型负载点下采集的各典型温度点下的工作参数，算法拟合该典型负载点下全温度范围内的工作参数曲线。拟合算法可以采用最小二乘法、插值法等。

步骤1002，获取新能源车辆的供电负载参数；

电源管理模块通过电压采集模块分别采集检测串接在一起的所述多个电池模块中单个电池模块的电压；

获取串联后所述多个电池模块的总的工作参数和温度，所述工作参数包括：充放电电压、充放电电流、充放电容量、充放电能量和充放电时间。

步骤1003，判断是否需要调节电池阵列的温度；

电源管理模块根据温度采集模块获取电池阵列的工作温度，并判断工作温度是否超过预设温度的上限值或下限值，如果超过则需要通过温度调节模块对电池阵列进行降温或升温。

步骤1004，确定电池模块的工作参数和剩余电量；

电源管理模块根据多个电池模块的总的工作参数、温度以及所述单个电池模块的电压，确定所述各单个电池模块的工作参数和剩余电量，所述单个电池模块的剩余电量包括剩余容量和剩余能量。

工作参数以及剩余电量的的确定过程如下：电池阵列在放电时，根据总的放电电流减去电池适配模块的补偿电流，确定此电池适配模块对应的电池模块的放电电流；电池阵列充电时：根据总的充电电流加上电池适配模块的补偿电流，确定此电池适配模块对应的电池模块的充电电流；同时，根据此电池模块的电压和工作时间，准确确定此电池模块的充放电电压、充放电电流、充放电容量、充放电能量，即单个电池模块的工作参数。根据单个电池模块的工作参数和温度准确确定剩余电容量和剩余能量，即剩余电量；根据所述各单个电池模块的剩余电量之和，准确确定所述电池组的剩余电量，即新能源车辆的剩余电量。

根据单个电池模块的剩余电容量和剩余能量与预先存储的电池模块性能属性、新能源车辆的供电负载参数和电池模块温度，确定各所述各单个电池模块性能属性偏差值。

根据所述各单个电池模块的剩余电量和预先存储的单个电池模块性能属性、新能源车辆的供电负载参数和电池模块温度，确定各所述单个电池模块性能属性偏差值；根据所述单个电池模块性能属性偏差值与预设偏差值的关系，确定对相应单个电池模块的适配补偿值；单个电池模块的适配补偿值包括：对各所述单个电池模块充电或放电适配补偿电压、适配补偿电流、适配补偿功率。根据所述各单个电池模块的剩余电量，确定所述多个电池模块的剩余电量。根据所述电池模块的工作参数和所述温度，在所述电池模块性能属性中确定当前充放电时间以及相应的预设充放电终止时间；根据所述当前充放电时间以及所述充放电终止时间，确定相应的剩余充放电时间。

步骤1005，确定对电池模块的充电功率或放电功率以及对电池模块的适配补偿；

电源管理模块根据所述电池模块的工作参数、所述温度、所述单个电池模块的适配补偿值确定对所述多个电池模块的充电功率或放电功率。

电源管理模块根据所述电池模块的工作参数、所述温度与预设阀值的关系确定对电池模块的异常保护。获取充放电循环次数；根据确定的所述各单个电池模块的工作参数和充放电循环次数，修正更新所述预先存储的各单个电池模块性能属性。

举例说明：以使用3个电池模块的新能源车辆为例，放电时，假设电池模块1~3的剩余能量分别为180KWh、220KWh、200KWh，此时要同时使用完电池组的各电池模块的放电，则各电池模块的放电电功率的比为18:22:20，假设此时新能源车辆负载功率是6KW，则电池模块的放电功率分配为：电池模块1~3的放电功率分别为1.8KW、2.2KW、2KW。

根据各电池模块的电压和分配的放电功率，确定各电池模块要分配的放电电流，根据电池模块温度、预先存储性能属性确定各电池模块在分配放电负载下剩余放电时长，即新能源车辆的工作续航时间。根据的各电池模块剩余放电时长情况，验证各电池模块的分配负载效果，进一步优化微调。根据确定各电池模块分配的放电电流，确定放电电流的最大值，对放电电流最大的电池模块不做电池适配补偿，根据串接电流一致原则，对放电电流小于最大放电电流的电池模块做电池适配补偿，与其对应电池适配模块的补偿电流值为最大放电电流与当前电池模块分配放电电流的的差值，补偿电压为当前电池模块的电压。调整电池适配模块的可调恒压恒流电源的电压，完成对电池模块的适配补偿；

在充电时：假设电池模块1~3的剩余充电能量分别为180KWh、220KWh、200KWh，此时要同时使用完电池组的各电池模块的充电，则各电池模块的充电电功率的比为18:22:20，电源管理模块根据充电机的输入功率减去新能源车辆负载功率的差值即为新能源车辆可用充电功率值，电源管理模块根据所述可用充电功率值调整对电池组充电，根据各电池模块的充电电功率的比值，确定分配给各电池模块充电功率值，根据各电池模块的电压和分配的充电功率，确定各电池模块要分配的充电电流，根据电池模块温度、预先存储性能属性确定各电池模块在分配充电功率下剩余充电时长，即新能源车辆的剩余充电时间。根据的各电池模块剩余充电时长情况，验证各电池模块的分配充电功率效果，进一步优化微调。

根据确定各电池模块分配的充电电流，确定充电电流的最小值，根据串接电流一致原则，根据各电池模块的电压和确定电池组主回路的充电功率值，电源管理模块调整其内置可调电压电路、可调恒流电路、可调充电管理电路，为整个电池组充电；同时对分配充电电流最小的电池模块不做电池适配补偿，对分配充电电流大于最小分配充电电流的电池模块做电池适配补偿，与其对应电池适配模块的补偿电流值，为当前电池模块分配充电电流与最小充电电流的差值，补偿电压为当前电池模块的电压。调整电池适配模块的可调恒流电路电流、可调电压电路的电压，完成对电池模块的适配补偿；根据各电池模块的分配充电电功率，可直接调整各电池适配模块的可调恒流电路电流、可调电压电路的电压，完成对各电池模块的充电。

通过控制充放电终止电压来提升电池的循环寿命，参见图18，是电池充电截止电压与充电循环次数的关系属性，对电池“浅充浅放”，适当降低充电截止电压（0.1V），可换取大量的充放电循环寿命。新能源车辆中控模块可提供寿命模式和性能模式选项，供用户选择使用。

以上充放电过程，实时采集确定整个电池组和单个电池模块的工作参数，实时监测各电池模块的运行，根据新能源车辆负载情况和充电负载情况，准确、灵活、高效的实现对电池模块电量使用和新能源车辆的电源管理，提升新能源车辆的续航和电量指示的准确性。严格控制各单个电池模块的充放电截至电压、充放电截至电流，杜绝过冲、过放对电池的损伤，使各串接电池组的使用寿命和单体寿命相媲美，延长电池的使用寿命。

根据充放电循环测次数和实际测量的单个电池模块的工作参数，验证并修正预先存储的电池模块性能属性。实际中电池因制作工艺限制存在差异，利用实际测量的单个电池模块的工作参数结合充放电次数，修正预先存储的电池模块性能属性，进一步提升控制和评估精度。所述多个电池模块为根据结构设计需要串接的不同额定容量和性能属性电池模块增加所述多个电池模块的整体容量。

如图9所示，新能源车辆供电方法的充电工作流程，包括如下步骤：

步骤2001，获取预设工作参数；

步骤2002，获取新能源车辆供电负载参数以及电池阵列的工作参数；

实时获取新能源车辆的供电负载参数、电池组总的工作参数、各个电池模块工作数、电池模块循环次数、温度等，并存储数据。

步骤2003，判断是否可以充电；

电源管理模块根据温度采集模块采集到的温度，判断是否可以进行充电，如果可以进行充电，执行步骤2005，如果不满足充电条件，执行步骤2004。

步骤2004，开启温度调节；

电源管理模块控制温度调节模块对电池阵列进行温度调节，并返回步骤2002。

步骤2005，电源管理模块开启充电；

电源管理模块控制外部充电电源对电池阵列中的电池模块进行充电。

步骤2006，是否继续进行温度调节；

电源管理模块判断是否继续进行温度调节，如果可以继续进行温度调节，执行步骤2008，否则执行步骤2007。

步骤2007，电源管理模块控制温度调节模块关闭温度调节。

步骤2008，计算得到温度控制功率和充电功率；

电源管理模块根据各运行参数计算控温度调节功率和充电功率，并控制输出。

步骤2009，计算得到各个电池模块的补偿值，并控制输出。

步骤2010，充电是否异常；

电源管理模块判断充电是否异常，如果充电异常，执行步骤2011，否则执行步骤2012。

步骤2011，充电异常处理，进行充电异常报警。

步骤2012，修正电量和剩余充电时间；

步骤2013，充电是否完成；

电源管理模块判断充电是否完成，如果充电完成，执行步骤2014，否则执行步骤2015。

步骤2014，停止充电，电源管理模块控制停止充电。

步骤2015，判断电池健康情况，修正充电性能；

电源管理模块根据实际测量的各单个电池模块的工作参数，验证并修正预先存储的电池模块充电性能属性，判断电池模块的健康情况。

如图10所示，新能源车辆供电方法的放电工作流程，包括如下步骤：

步骤3001，获取预设工作参数；

步骤3002，获取新能源车辆供电负载参数以及电池阵列的工作参数；

实时获取新能源车辆的供电负载参数、电池组总的工作参数、各个电池模块工作数、电池模块循环次数、温度等，并存储数据。

步骤3003，是否继续进行温度调节；

电源管理模块判断是否继续进行温度调节，如果可以继续进行温度调节，执行步骤3005，否则执行步骤3004。

步骤3004，电源管理模块控制温度调节模块关闭温度调节。

步骤3005，计算得到温度控制功率；

电源管理模块根据各运行参数计算控温度调节功率，并控制输出。

步骤3006，计算得到各个电池模块的补偿值，并控制输出。

步骤3007，放电是否异常；

电源管理模块判断放电是否异常，如果放电异常，执行步骤3008，否则执行步骤3009。

步骤3008，放电异常处理，进行放电异常报警。

步骤3009，修正电量和剩余放电时间，并预估行驶里程。

步骤3010，是否处于低电量运行状态；

电源管理模块判断是否处于低电量运行状态，如果处于低电量运行状态，执行步骤3011，否则执行步骤3012。

步骤3011，进行低电量运行提示。

步骤3012，判断电池健康情况，修正充电性能；

电源管理模块根据实际测量的各单个电池模块的工作参数，验证并修正预先存储的电池模块充电性能属性，判断电池模块的健康情况。图8~10所示流程所对应的程序，可采用在一个或多个其中包含有计算机可执行程序代码的存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。所述存储介质包括计算机程序，所述计算机程序用于实现供电控制方法。

实施例2：

本实施例与实施例1的区别在于：如图11所示，在本实施例中，所有电池适配模块独立与相应的电池模块以及电源管理模块连接，电池阵列内的电源模块依次串联，相邻的电池适配模块之间未串联连接。

实施例3：

本实施例与实施例1的区别在于：如图12所示，在本实施例中，任意相邻的两个电池模块共用一个电池适配模块，电池适配模块以及相对应的两个电池模块之间通过可控开关控制连接，因此在本实施例中，可以减少一个电池适配模块。

实施例4：

本实施例与实施例1的区别在于：在本实施例中，温度调节模块的实施方式不同，更适用于电动汽车。如图13所示，本实施例的温度调节模块包括散热器、热交换器、车载空调、流体泵以及冷却剂，流体在电池阵列、热交换器、散热器、车载空调以及新能源车辆的电动机之间流动，流体泵为流体流动提供动力，流体和冷却剂在热交换器之间进行热量交换，将冷却剂循环到散热器内进行冷却。温度采集模块采集电池阵列的工作温度，根据电池阵列中的所有电池模块的温度是否低于预设值，电源管理模块控制温度调节模块为所述多个电池模块调节温度。

在本实施例的温度调节模块中，将车载空调接入热交换***的热交换器，提高温度调节的能效比，节约电力。进一步可以将新能源车辆电动机接入热交换***，提高温度调节的灵活性。

实施例5：

本实施例与实施例1的区别在于：如图14所示，在电池适配模块与电池模块之间通过可控开关连接，当电池模块发工作异常时，通过可控开关断开电池模块与电池适配模块的连接。

上述各实施例各模块或部件既可以为一个集成组件，也可以为各自独立的部件。另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现也可采用软件功能的形式实现。显而易见，在本发明思想的指导下，还可以用于串接电池供电的其他车辆、计算机或终端等相关应用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种新能源车辆，包括车辆中的中控模块、电源管理模块以及多个电池模块组成的电池阵列，电源管理模块与中控模块相连，电源管理模块的输出端为车辆的电源输出端，其特征在于：设置有与电池模块对应的电池适配模块，电池模块与电池适配模块相连，电池适配模块与所述的电源管理模块连接；设置有与电池模块对应的电压采集模块，电压采集模块与相对应的电池模块连接，采集相对应电池模块的运行电压，电压采集模块与电源管理模块相连；设置有与电池适配模块相连的电量采集模块以及与电池阵列相连的温度采集模块，电量采集模块以及温度采集模块的输出端与电源管理模块相连；

所述的电池适配模块串联连接；电池适配模块包括可调恒压恒流电源，可调恒压恒流电源的输出正极同时与所述电池模块的正极相连，可调恒压恒流电源的输出负极同时与所述电池模块的负极相连。

2.根据权利要求1所述的新能源车辆，其特征在于：每一个所述的电池模块包括单节电池，或串联或/和并联的多节电池，在电池模块中还设置有存储电池参数的存储器。

3.根据权利要求1所述的新能源车辆，其特征在于：所述的电池适配模块与任意相邻的两个电池模块对应，电池适配模块通过开关分时连接所对应的两个电池模块；或电池适配模块与电池模块一一对应。

4.根据权利要求1所述的新能源车辆，其特征在于：还设置有与电池阵列相连的温度调节模块，电源管理模块与温度调节模块双向连接，对电池阵列的温度进行调节。

5.一种新能源车辆的供电控制方法，其特征在于，供电流程包括如下步骤：

采集获取串联后多个电池模块的工作参数和温度，工作参数包括：充放电电压、充放电电流、充放电容量、充放电能量和充放电时间，多个电池模块为新能源车辆供电；

根据单个电池模块的剩余电容量和剩余能量与预先存储的电池模块性能属性、新能源车辆的供电负载参数和电池模块温度，确定各所述各单个电池模块性能属性偏差值；

根据所述单个电池模块性能属性偏差值与预设偏差值的关系，确定对相应单个电池模块的适配补偿值；单个电池模块的适配补偿值包括：对各单个电池模块充电或放电适配补偿电压、适配补偿电流、适配补偿功率；

根据电池模块的工作参数、温度、单个电池模块的适配补偿值确定对相应各单个电池模块的充电或放电的功率；

根据各电池模块的剩余能量的偏差关系确定对各相应电池模块分配的充电或放电功率；

放电时将新能源车辆负载功率根据各电池模块的剩余能量的偏差关系来分配各电池模块的放电功率；充电时将新能源车辆可用充电功率根据各电池模块的剩余能量的偏差关系来分配各电池模块的充电功率；

根据各电池模块的电压和分配的充电或放电功率，确定各电池模块要分配的放电或充电电流；

根据所述单个电池模块当前的充放电电流与确定各电池模块分配的放电或充电电流的偏差关系确定对各单个电池模块充电或放电的适配补偿电流；

根据所述单个电池模块当前的电压确定对各单个电池模块充电或放电适配补偿电压，根据单个电池模块充电或放电适配补偿电压、适配补偿电流确定对单个电池模块的适配补偿功率。

6.根据权利要求5所述的供电控制方法，其特征在于：所述的供电流程具体包括如下步骤：

步骤1001，获取所述单个电池模块额定容量、额定能量及性能属性；

性能属性指的是电池模块在预设电池容量、预设电池能量、预设充放电截至电压、预设充放电截至电流、预设充放电循环次数、预设充放电电流、预设温度下，电池充电或放电随时间变化而引起的所述电池模块电压、剩余电量和剩余充放电时长的变化特性关系；

步骤1002，获取车辆的供电负载参数；

电源管理模块通过电压采集模块分别采集检测串接在一起的所述多个电池模块中单个电池模块的电压；获取串联后所述多个电池模块的总的工作参数和温度，所述工作参数包括：充放电电压、充放电电流、充放电容量、充放电能量和充放电时间；

步骤1003，电源管理模块根据温度采集模块获取电池阵列的工作温度，并判断工作温度是否超过预设温度的上限值或下限值，如果超过则需要通过温度调节模块对电池阵列进行降温或升温；

步骤1004，确定电池模块的工作参数和剩余电量；

步骤1005，确定对电池模块的充电功率或放电功率以及对电池模块的适配补偿。

7.根据权利要求5所述的供电控制方法，其特征在于：所述的充电，包括如下步骤：

步骤2001，获取预设工作参数；

步骤2002，实时获取车辆的供电负载参数、电池组总的工作参数、各个电池模块工作数、电池模块循环次数、温度，并存储数据；

步骤2003，电源管理模块根据温度采集模块采集到的温度，判断是否可以进行充电，如果可以进行充电，执行步骤2005，如果不满足充电条件，执行步骤2004；

步骤2004，电源管理模块控制温度调节模块对电池阵列进行温度调节，并返回步骤2002；

步骤2005，电源管理模块控制外部充电电源对电池阵列中的电池模块进行充电；

步骤2006，电源管理模块判断是否继续进行温度调节，如果可以继续进行温度调节，执行步骤2008，否则执行步骤2007；

步骤2007，电源管理模块控制温度调节模块关闭温度调节；

步骤2008，电源管理模块根据各运行参数计算控温度调节功率和充电功率，并控制输出；

步骤2009，计算得到各个电池模块的补偿值，并控制输出；

步骤2010，电源管理模块判断充电是否异常，如果充电异常，执行步骤2011，否则执行步骤2012；

步骤2011，充电异常处理，进行充电异常报警；

步骤2012，修正电量和剩余充电时间；

步骤2013，电源管理模块判断充电是否完成，如果充电完成，执行步骤2014，否则执行步骤2015；

步骤2014，电源管理模块控制停止充电；

步骤2015，判断电池健康情况，修正充电性能；

电源管理模块根据实际测量的各单个电池模块的工作参数，验证并修正预先存储的电池模块充电性能属性，判断电池模块的健康情况。

8.根据权利要求5所述的供电控制方法，其特征在于：所述的放电，包括如下步骤：

步骤3001，获取预设工作参数；

步骤3002，实时获取新能源车辆的供电负载参数、电池组总的工作参数、各个电池模块工作数、电池模块循环次数、温度，并存储数据；

步骤3003，电源管理模块判断是否继续进行温度调节，如果可以继续进行温度调节，执行步骤3005，否则执行步骤3004；

步骤3004，电源管理模块控制温度调节模块关闭温度调节；

步骤3005，电源管理模块根据各运行参数计算控温度调节功率，并控制输出；

步骤3006，计算得到各个电池模块的补偿值，并控制输出；

步骤3007，电源管理模块判断放电是否异常，如果放电异常，执行步骤3008，否则执行步骤3009；

步骤3008，进行放电异常报警；

步骤3009，修正电量和剩余放电时间，并预估行驶里程；

步骤3010，电源管理模块判断是否处于低电量运行状态，如果处于低电量运行状态，执行步骤3011，否则执行步骤3012；

步骤3011，进行低电量运行提示；

步骤3012，电源管理模块根据实际测量的各单个电池模块的工作参数，验证并修正预先存储的电池模块充电性能属性，判断电池模块的健康情况。

9.一种用于存储权利要求5~8任一项所述的供电控制方法的存储介质，其特征在于，所述存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求5~8任一项所述的供电控制方法的步骤。

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