一种电动车用的电池并联盒控制装置及其方法与流程

本发明属于电动车动力设备技术领域，涉及一种电动车用的电池并联盒控制装置及其方法。

背景技术：

电动车，即电力驱动车，又名电驱车。通常说的电动车是以电池作为能量来源，通过控制器、电机等部件，将电能转化为机械能运动，以控制电流大小改变速度的车辆。

随着经济水平的不断提高，能源问题和环境问题也日益突出，电动车作为环保型交通工具越来越被人们所关注。目前，续航能力是限制电动车快速发展的因素之一，电动车的续航能力主要由自身携带的蓄电池来决定，但是一块蓄电池的容量是有限的，因此，为了提高电动车的续航能力，采用两块蓄电池的双电池组电动车随之应运而生，在进行双电池组电动车控制时，现有的控制方法主要是在电动车锁上设置三挡开关，如off/a/b，在使用过程中通过车钥匙实现双电池组的开启/关闭；该种方法为人为控制，在控制时，容易出现电池电量还有时就切换到另一组电池，造成电池能量浪费，或电池完全放电导致系统停止运行。

针对手动操作存在的问题，现有中国专利文献公开的一种电动车用的双电池组切换电路，通过控制器实现双电池组之间的自动切换功能，当第一电池组电量耗尽时，自动切换至第二电池组工作状态，这样，一方面提高了切换电路的自动化水平；另外一方面，与人为手动切换相比较，具有较好的切换点位，即当第一电池组的电量下降到一个特定水平点时，实现自动切换，从而防止人为切换较早或者较晚的缺陷发生。虽然自动切换解决了电池能量浪费的问题，但是该双电池切换电路在放电控制时，只能实现单个电池放电，只有在一个电池用完时，才能切换到下一个，动力输出受限，在两个电池供电交换阶段，动力输出不够稳定，容易出现动力中断，影响驾驶舒适性。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种电动车用的电池并联盒控制装置及其方法，其所要解决的技术问题是：如何优化多个电池包动力输出的稳定性。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种电动车用的电池并联盒控制装置，包括电源输出总负节点、电源输出总正节点和至少两个电池正节点，各电池正节点与电源输出总负节点之间均用于外接电池包，各电池正节点与电源输出总正节点之间设置有用于控制电池包动力输出的开关电路，各电池正节点处均设置有电压采样电路，所述电动车用的电池并联盒控制装置还包括控制单元，所述电源输出总正节点处设置有电源采样电路，电源采样电路、各电压采样电路和各开关电路均与所述控制单元连接，所述控制单元用于根据各电压采样电路采集的电压值以及根据各电压值与电源采用电路采集的输出电压值的压差绝对值来控制相应的开关电路接通或关闭。

本电动车用的电池并联盒控制装置在使用时，将电池包接入到各电池正节点与电源输出总负节点之间，通过各电压采样电路对对应电池正节点处的电压值进行检测并输送给控制单元，控制单元根据接收到的电压值控制首个接入的电池包进行动力输出，根据检测到的电压值可以确认哪个电池包是第一个接入的，电池包的动力输出通过控制对应的开关电路进行接通来实现动力输出；控制单元在电源采样电路检测到输出电压值时将各电压值与输出电压值进行差值比较并根据获得的压差绝对值来判断是否更换电池包进行动力输出或者多个电池包进行共同输出动力。本电池并联盒控制装置的应用，整车能够运用单个电池包进行放电，也能够同时运用多个电池包进行放电，增加了电池包在整车上布局的多样性，同时不同电量的电池包也能够进行应用，通过本电池并联盒控制装置能够实现多个电池包的同时放电，不容易出现动力中断，动力输出更加稳定和安全。

在上述的电动车用的电池并联盒控制装置中，所述控制单元包括：

a/d转换模块，用于将各电压采样电路采集的电压值和电源采样电路采集的输出电压值进行模数转换后输出；

控制模块，用于首次接收到电压采样电路输送的电压值时控制该电压采样电路所对应的开关电路接通，之后将各电压采样电路输送的电压值依次分别与电源采样电路输送的输出电压值进行差值比较并将差值比较获得的各压差绝对值与预设的电压阈值进行比较，根据比较结果判断是否控制相应的开关电路接通或关闭原有已接通的开关电路；

存储模块，用于存储电压阈值以及各电压采样电路采集的电压值和电源采样电路采集的输出电压值；

所述a/d转换模块和存储模块均与控制模块连接。

在上述的电动车用的电池并联盒控制装置中，所述控制模块包括：

差值比较模块，用于将电池正节点处采集的电压值分别与输出电压值进行差值比较获得与电池正节点相对应的压差；

绝对值处理模块，用于将差值比较模块输出的压差进行绝对值处理获得压差绝对值；

压差判断模块，用于将各压差绝对值分别与预设的电压阈值进行比较，在各压差绝对值小于或等于电压阈值时输出高电平或者在各压差绝对值大于电压阈值时输出低电平；

控制器，用于在接收到高电平信号时输出接通该对应开关电路的控制指令，或者在接收到低电平信号时且该电池正节点处采集的电压值大于输出电压值时输出更换开关电路接通的控制指令；

所述差值比较模块依次连接绝对值处理模块、压差判断模块以及控制器。

在上述的电动车用的电池并联盒控制装置中，所述差值比较模块包括至少两个差动放大器，所述差动放大器的数量与电压采样电路的数量相同。

在上述的电动车用的电池并联盒控制装置中，所述压差判断模块包括至少两个运算放大器，所述运算放大器的数量与电压采样电路的数量相同。

在上述的电动车用的电池并联盒控制装置中，所述控制器采用单片机。

在上述的电动车用的电池并联盒控制装置中，各开关电路为mos管、三级管或继电器中的一种。

在上述的电动车用的电池并联盒控制装置中，各电池正节点还连接有用于保护电池包供电安全的保险丝。保险丝的应用，能够在电流异常升高到一定的高度和热度时，自动熔断，从而切断电路，保护了电路安全运行。

在上述的电动车用的电池并联盒控制装置中，各电压采样电路和电源采样电路均采用电压传感器。各电压传感器对各自电池包的电压和电源输出总正节点处的输出电压进行检测并转换成可用输出信号。

一种电动车用的电池并联盒控制方法，包括如下步骤：

a、各电压采样电路实时采集各电池正节点处的电压值并输送给控制单元，电源采样电路实时采集电源输出总正节点处的输出电压值并输送给控制单元；

b、控制单元首次接收到电压采样电路输送的电压值时控制该电压采样电路所对应的开关电路接通；

c、控制单元将各电压采样电路输送的电压值依次分别与电源采样电路输送的输出电压值进行差值比较并将差值比较获得的各压差绝对值与预设的电压阈值进行比较，根据比较结果判断是否控制相应的开关电路接通或关闭原有已接通的开关电路，之后返回步骤a。

本电动车用的电池并联盒控制方法的工作原理为：在有若干个电池包时，将电池包分别命名为电池包一、电池包二等，在电池包一首先接入时，对应电池包一的电池正节点处的电压采样电路将检测到电压值，控制单元接收到该电压采样电路输送的电压值并控制该处对应的开关电路接通，使电池包一进行动力输出；之后再有电池包二等电池包接入时，对应电池包二的电池正节点处的电压采样电路对电池包二的电压值进行检测，电源采样电路对电源输出总正节点处的输出电压值进行采集，控制单元在接收到电压采样电路采集的电池包二的电压值时，将该电压值与电源采样电路采集的输出电压值进行差值计算并获得压差，对该压差进行绝对值处理后与预设的电压阈值进行比较，根据比较结果判断是否控制电池包二处的开关电路接通以及控制电池包一处的开关电路保持接通或断开接通，在电池包的数量多于两个时，通过以上判断方式重复对新插入的电池包进行判断。通过本电动车用的电池并联盒控制方法能够同时运用多块电池包进行放电，且对于不同电量的电池包也能使用，多个电池包动力输出的稳定性高且安全。

在上述的电动车用的电池并联盒控制方法中，在所述步骤c中，在比较结果为在压差大于电压阈值时，控制单元将接收到的电压值与输出电压值进行比较，在电压值大于输出电压值时控制该电压值所对应的开关电路接通同时控制原接通的开关电路断开，反之，在电压值小于输出电压值时，不进行操作；

在判断结果为压差小于或等于电压阈值时，控制单元控制该压力值所对应的开关电路接通。设定电压阈值，使两个电池包的电压差值在电压阈值内时，进入并联放电，保证多个电池包进行动力输出的稳定性和安全性。

在上述的电动车用的电池并联盒控制方法中，在所述步骤a中，电源采样电路和各电压采样电路每隔预设时间值进行检测一次电压。每隔预设时间值进行检测一次电池包的电压和电源输出节点处的电压，保证电池包能够可靠地进行动力输出，多个电池包动力输出的稳定性高。

与现有技术相比，本电动车用的电池并联盒控制装置及其方法具有以下优点：

1、本发明能够运用单个电池包进行放电，也能够同时运用多个电池包进行放电，增加了电池包在整车上布局的多样性，同时增加了车辆的行驶里程。

2、本发明对于不同电量的电池包也能够进行应用，使用广泛，在进行放电时，多个电池包能够同时进行放电，不存在一个电池包用完电量时再转换到另一电池包而出现动力中断的问题，动力输出更加稳定和安全。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的控制流程。

图中，1、电源输出总负节点；2、电源输出总正节点；3、电池正节点；4、电压采样电路；5、电源采样电路；6、控制单元；61、a/d转换模块；62、控制模块；621、差值比较模块；621a、差动放大器；622、压差判断模块；622a、运算放大器；623、绝对值处理模块；624、控制器；63、存储模块；7、开关电路；8、保险丝；9、电池包。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，本电动车用的电池并联盒控制装置包括控制单元6、电源输出总负节点1、电源输出总正节点2和至少两个电池正节点3，各电池正节点3与电源输出总负节点1之间均用于外接电池包9，如图1所示，在有两个电池包9时，分别命名为电池包一和电池包二，则电池包一和电池包二分别接入到电池正节点3与电源输出总负节点1之间；各电池正节点3与电源输出总正节点2之间设置有用于控制电池包9动力输出的开关电路7，各电池正节点3处均设置有电压采样电路4，电池包一处的电压采样电电路对电池包一的电压值进行检测，电池包二处的电压采样电路4对电池包二的电压值进行检测，电源输出总正节点2处设置有电源采样电路5，用于采集系统输出电压值，电源采样电路5、各电压采样电路4和各开关电路7均与控制单元6连接，控制单元6用于根据各电压采样电路4采集的电压值以及根据各电压值与电源采用电路采集的输出电压值的压差绝对值来控制相应的开关电路7接通或关闭。

作为优选方案，控制单元6包括：

a/d转换模块61，用于将各电压采样电路4采集的电压值和电源采样电路5采集的输出电压值进行模数转换后输出；

控制模块62，用于首次接收到电压采样电路4输送的电压值时控制该电压采样电路4所对应的开关电路7接通，之后将各电压采样电路4输送的电压值依次分别与电源采样电路5输送的输出电压值进行差值比较并将差值比较获得的各压差绝对值与预设的电压阈值进行比较，根据比较结果判断是否控制相应的开关电路7接通或关闭原有已接通的开关电路7；

存储模块63，用于存储电压阈值以及各电压采样电路4采集的电压值和电源采样电路5采集的输出电压值；其中，电压阈值设定为0.8v-1.2v，优选为1v；

a/d转换模块61和存储模块63均与控制模块62连接。

作为优选方案，控制模块62包括：

差值比较模块621，用于将电池正节点3处采集的电压值分别与输出电压值进行差值比较获得与电池正节点3相对应的压差；

绝对值处理模块623，用于将差值比较模块621输出的压差进行绝对值处理获得压差绝对值；

压差判断模块622，用于将各压差绝对值分别与预设的电压阈值进行比较，在各压差绝对值小于或等于电压阈值时输出高电平或者在各压差绝对值大于电压阈值时输出低电平；

控制器624，用于在接收到高电平信号时输出接通该对应开关电路7的控制指令，或者在接收到低电平信号时且该电池正节点3处采集的电压值大于输出电压值时输出更换开关电路7接通的控制指令；

差值比较模块621依次连接绝对值处理模块623、压差判断模块622以及控制器624；其中，差值比较模块621包括至少两个差动放大器621a，差动放大器621a的数量与电压采样电路4的数量相同；压差判断模块622包括至少两个运算放大器622a，运算放大器622a的数量与电压采样电路4的数量相同；控制器624采用单片机。

作为另一种优选方案，控制模块62采用plc控制器624。

作为优选方案，各开关电路7为mos管、三级管或继电器中的一种。其中，在采用mos管时，mos管采用n沟道mos管，mos管的栅极与控制单元6连接，mos管的源极与电池正节点3处连接，mos管的漏极与电源输出总正节点2连接。

作为优选方案，各电池正节点3还连接有用于保护电池包9供电安全的保险丝8。保险丝8的应用，能够在电流异常升高到一定的高度和热度时，自动熔断，从而切断电路，保护了电路安全运行。

各电压采样电路4和电源采样电路5均采用电压传感器。各电压传感器对各自电池包9的电压和电源输出总正节点2处的输出电压进行检测并转换成可用输出信号。

如图2所示，本电动车用的电池并联盒控制方法包括如下步骤：

a、各电压采样电路4实时采集各电池正节点3处的电压值并输送给控制单元6，电源采样电路5实时采集电源输出总正节点2处的输出电压值并输送给控制单元6；作为优选方案，电源采样电路5和各电压采样电路4每隔预设时间值进行检测一次电压；该预设时间值设定为8-12s，优选为10s；

b、控制单元6首次接收到电压采样电路4输送的电压值时控制该电压采样电路4所对应的开关电路7接通；

c、控制单元6将各电压采样电路4输送的电压值依次分别与电源采样电路5输送的输出电压值进行差值比较并将差值比较获得的各压差绝对值与预设的电压阈值进行比较，在比较结果为在压差大于电压阈值时，控制单元6将接收到的电压值与输出电压值进行比较，在电压值大于输出电压值时控制该电压值所对应的开关电路7接通同时控制原接通的开关电路7断开，之后返回步骤a；反之，在电压值小于输出电压值时，不进行操作，之后返回步骤a；

在判断结果为压差小于或等于电压阈值时，控制单元6控制该压力值所对应的开关电路7接通，之后返回步骤a。电压阈值设定为0.8v-1.2v，优选为1v。

本电动车用的电池并联盒控制装置及其方法的工作原理为：在有两个电池包9时，如图1所示，分别命名为电池包一和电池包二，在电池包一接入到电池正节点3与电源输出总负节点1之间时，控制单元6即开始得电工作，电池包一处的电压采样电路4采集到该电池正节点3处的电压值并发送给控制单元6，控制单元6控制该电池包一侧对应的开关电路7接通，此时电源输出总正节点2处的输出电压即为该电池包一的电压；

在电池包二接入时，将电池包二接入到另一个电池正节点3与电源输出总负节点1之间，电池包二处的电源采样电路5采集该电池正节点3处的电压值并发送给控制单元6，控制单元6此时还接收电源采样电路5采集的电源输出总正节点2处的输出电压值，并将电池包二的电压值和输出电压值进行差值计算，通过差值计算获得压差，作为优选，可采用差动放大器621a对电压值和输出电压值进行差值计算；之后，将该压差进行绝对值处理并将压差绝对值与存储模块63内预设的电压阈值进行比较，作为优选，可采用运算放大器622a对压差绝对值和电压阈值进行比较，在压差绝对值小于或等于电压阈值时输出高电平，控制器624接收到该高电平信号时输出控制指令控制电池包二处的开关电路7接通，此时，电池包一和电池包二同时进行动力输出。

在压差绝对值大于电压阈值时输出低电平，控制器624接收到该低电平信号时将电池包二的电压值与输出电压值进行比较，在该电压值小于输出电压值时，则不进行操作，保持电池包一处的开关电路7接通，此时，电池包一进行动力输出，返回继续对电池正节点3处和电源输出总正节点2处的电压进行检测；

在该电压值大于输出电压值时，控制电池包二处的开关电路7接通，同时控制电池包一处的开关电路7断开，此时，电池包二进行动力输出，之后返回对电池正节点3处和电源输出总正节点2处的电压的检测，将电池包一的电压值与输出电压值进行差值计算，通过差值计算获得压差，之后，将该压差进行绝对值处理并将压差绝对值与存储模块63内预设的电压阈值进行比较，在压差绝对值小于或等于电压阈值时输出控制指令控制电池包一处的开关电路7接通，此时，电池包一和电池包二同时进行动力输出。

在电池包9不止两个时，如三个，分别为电池包一、电池包二和电池包三，仍采用上述的步骤进行判断，在电池包一首先插入到电源输出总负节点1和电池正节点3之间时，电池包一处的电压采样电路4首先采集到该处电池包一的电压值，则控制单元6控制电池包一侧的开关电路7进行接通，此时电池包一进行动力输出，或者，电池包二处的电压采样电路4首先采集到该处电池包二的电压值，则控制单元6控制电池包二侧的开关电路7进行接通，依次类推，若是电池包三首先接入，则控制电池包三处的开关电路7进行接通，控制电池包三进行动力输出。之后根据上述判断步骤进行判断是更换电池包9进行动力输出，还是多个电池包9进行同时进行动力输出。如在电池包一首先接入时，则电池包一处开关电路7首先接通，在电池包二处电压接入时，则对电池包二处的电压进行检测，在电池包二的电压值与输出电压值的压差绝对值小于电压阈值时，控制电池包二处的开关电路7进行接通；之后电池包三接入时，则对电池包9处的电压进行检测，在电池包三的电压值与输出电压值的压差绝对值大于电压阈值且电池包三的电压值大于输出电压值时控制电池包三的开关电路7接通，同时断开电池包一和电池包二处对应的开关电路7；在电池包三的电压值与输出电压值的压差绝对值也小于电压阈值时，则电池包三也同时接通，此时即电池包一、电池二、电池包三都进行动力输出。通过本发明能够在电池包9的电量差距较大时，也能进行使用，使用广泛，实现了多个电池包9进行动力输出的稳定性和安全性。而且本发明能够随时进行电池包9的增加，不会对动力输出造成影响，动力响应快。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。