一種串聯電池組均衡保護模擬仿真軟件的制作方法
【專利摘要】目前電動車、通信基站大多串聯使用4塊12V10~20Ah電瓶，使用壽命多則2年少則半年，電瓶的使用壽命短，成本高成為最大的問題。并且電池組的損壞是一個耗時年月的緩慢過程，因此很難監控。本發明專利涉及一種串聯電池組均衡保護模擬仿真軟件，可以在較短時間內直觀呈現串聯電池組在充放電過程中各個電池的狀況，模擬仿真串聯電池組在充放電過程中有無均衡功能、有無保護功能時是如何損壞的，為串聯電池組的使用提供理論依據。本專利利用圖形化程序語言作為電池管理系統的監測數據可視化顯示的平臺，提供了一種串聯電池組均衡保護模擬仿真軟件，包括驗證碼模塊、保護板模塊、均衡充電模塊。
【專利說明】
一種串聯電池組均衡保護模擬仿真軟件
技術領域
[0001 ]目前電動車、通信基站大多串聯使用4塊12V10?20Ah電瓶，使用壽命多則2年少則半年，電瓶的使用壽命短，成本高成為最大的問題。并且電池組的損壞是一個耗時年月的緩慢過程，因此很難監控。本發明專利涉及一種串聯電池組均衡保護模擬仿真軟件，可以在較短時間內直觀呈現串聯電池組在充放電過程中各個電池的狀況，模擬仿真串聯電池組在充放電過程中有無均衡功能、有無保護功能時是如何損壞的，為串聯電池組的使用提供理論依據。
【背景技術】
[0002]電動自行車/電瓶車作為一種經濟實用，節能環保的代步工具，已經進入無數家庭，得到廣泛使用。到2013年我國電動自行車保有量就突破2億輛，2014年又新增產量1100多萬輛。由于鉛酸蓄電池成本低，性價比高，安全可靠，目前電動車上絕大多數裝備的仍然是鉛酸蓄電池。一般，每臺電瓶車串聯使用4塊12V1?20Ah電瓶，使用壽命多則2年少則還不到半年就出問題了，電瓶的使用壽命短，成本高成為電動自行車最大的問題。
[0003]據日本MGP社研究，電動車電瓶損壞90%以上原因是所謂“失水”和“硫化”，而這實質上是由于各個電池特性不一致，不均衡導致的過充電和過放電問題。理論上任何一塊國標電瓶可以充放電300次以上維持80%容量，實際上串聯電池組的壽命有時連單體電瓶一半壽命都不到，一塊電池壞了整組電池就不能用，這是因為一般充放電控制器只檢測電池組的整體電壓來防止過充過放。然而在串聯電瓶中，雖然通過單體電瓶的電流相同，但是由于其容量，內阻和殘余電量不可能完全相同，電瓶的充放電深度也會不同，容量大的總會欠充欠放，而容量小的總會過充過放，這就造成容量大的衰減緩慢、壽命長，容量小的衰減加快、壽命縮短，隨著充放電次數增加，惡性循環，差異會越來越大，最終小容量電瓶會很快失效從而導致電池組提前失效。
[0004]長期以來，由于對串聯可充電電源存在嚴重過充過放問題認識不足，加之電池組的損壞是一個耗時年月的緩慢過程，市場上一直缺乏一種可以在較短時間內直觀呈現串聯電池組在充放電過程中各個電池的狀況，特別是在有無均衡或者有無保護的情況下電池組的循環壽命是如何變化的，電池組是如何衰減、失效的計算機模擬仿真軟件。本專利發明的電動車均衡保護模擬仿真軟件填補了這一應用領域的空白。
【發明內容】
[0005]由上所述，本專利的目的是針對現有電池管理測試系統，測試可視化方法不足，測量耗時長，監測數據理解難度高等問題，設計了一種串聯電池組均衡保護模擬仿真軟件。
[0006]該軟件包括:身份驗證模塊、數據顯示模塊、保護板模塊、均衡板模塊。
[0007]身份驗證模塊，通過獲取用戶計算機的機器碼和硬盤碼后進行加密計算，得出新的驗證碼進行身份驗證。
[0008]數據顯示模塊，用直觀的圖形顯示充電過程中任意時刻電量和容量的數值，操作界面如圖1所示。
[0009 ]保護板模塊分為以下幾個小模塊，分別為參數輸入模塊、電池電壓及電量顯不模塊、保護板是否開啟模塊以及終止程序模塊，程序流程圖如圖2所示。
[0010]在參數輸入模塊中，輸入充電電流、充電次數、設置初始電池容量百分比以及總電量。
[0011]電池電壓及電量顯示模塊，在充電過程中對串聯電池組中每節電池的電壓以及電量占額定容量的百分比進行顯示，并通過形象化的可視電池圖形進行顯示，使用戶能夠更加直觀的觀察到電池時刻的充電情況。
[0012]保護板開啟模塊，用于顯示如果開啟保護板，電池的電壓和容量百分比在電池電壓顯示模塊中的情況。
[0013]終止程序模塊，點擊面板上該模塊按鈕，即可停留在目前充電狀態。
[0014]充電時間顯示模塊，用于保護程序進行過程同步顯示充電時間。
[00? 5 ]均衡板模塊分為以下幾個小模塊，分別為參數輸入模塊、電池電壓及電量顯不模塊、均衡版是否開啟模塊以及終止程序模塊，程序流程圖如圖3所示。
[0016]在參數輸入模塊中，輸入充電電流、充電次數、設置初始電池容量百分比以及總電量、均衡電流。
[0017]電池電壓及電量顯示模塊，在充電過程中對串聯電池組中每節電池的電壓以及電量占額定容量的百分比進行顯示，并通過形象化的可視電池圖形進行顯示，使用戶能夠更加直觀的觀察到電池任意時刻的充電情況。
[0018]均衡板開啟模塊，用于顯示如果開啟均衡板，電池的電壓和容量百分比在電池電壓顯示模塊中情況。
[0019]終止程序模塊，點擊面板上該模塊按鈕，即可停留在目前充電狀態。
[0020]充電時間顯示模塊，用于均衡程序進行過程同步顯示充電時間。
[0021]四、
【附圖說明】
圖1是操作界面示意圖；
圖2是保護板設計程序流程圖；
圖3是均衡版設計程序流程圖；
圖4是四節容量為1AH的鉛酸蓄電池，電量分別為0%、50%、0%、50%，在無均衡無保護情況下的充電示意圖；
圖5是四節容量為1AH的鉛酸蓄電池，電量分別為0%、50%、0%、50%，在無均衡有保護情況下的充電示意圖；
圖6是四節容量為1AH的鉛酸蓄電池，電量分別為0%、50%、0%、50%，在有均衡有保護情況下的充電示意圖；
圖7是四節容量為1AH的鉛酸蓄電池，電量分別為0%、50%、0%、50%，在有均衡無保護情況下的充電示意圖；
圖8是四節電量均為50%的鉛酸蓄電池，容量分別為1(^、5六!1、1(^、54!1，在無均衡無保護情況下的充電示意圖；
圖9是四節電量均為50%的鉛酸蓄電池，容量分別為1(^、5六!1、1(^、54!1，在無均衡有保護情況下的充電示意圖； 圖10是四節電量均為50%的鉛酸蓄電池，容量分別為1(^!1、54!1、1(^!1、54!1，在有均衡有保護情況下的充電示意圖。
[0022]五、
【具體實施方式】
采用四節容量為1AH的鉛酸蓄電池，電量分別為0%、50%、0%、50%。點擊開始充電按鈕，對其進行充電，在無均衡無保護情況下，充電結果如圖4所示。由圖可見1、3號電池在未充滿電之前2、4號電池已經充滿，繼續充電，這樣造成2、4號電池的過充電現象，進而導致整組電池組的失效。開啟保護板功能按鈕，在對四節電池進行充電，在無均衡有保護情況下，由圖5可見，當2、4號電池充滿電后，其他兩節電池不再進行充電，進而解決了上述未加保護板前導致電池過充的問題。開啟均衡版功能，即有均衡有保護情況下，由圖6可見，四節電池電量達到基本一致，這樣即可解決電池組中單節電池過充的問題。僅開啟均衡版功能，在有均衡無保護的情況下，充電結果如圖7所示，盡管起始容量不均衡度達到50%，經過均衡之后各電池的電壓和容量基本一致。
[0023]采用四節電量均為50%的鉛酸蓄電池，容量分別為1(^!1、54!1、1(^!1、54!1。點擊開始充電按鈕，對其進行充電，在無均衡無保護情況下，充電結果如圖8所示。由圖可見1、3號電池在未充滿電之前2、4號電池已經充滿，繼續充電，這樣造成2、4號電池的過充電現象，進而導致整組電池組的失效。開啟保護板功能按鈕，再對四節電池進行充電，即無均衡有保護情況下，由圖9可見，當2、4號電池充滿電后，其他兩節電池不再進行充電，進而解決了上述未加保護板前導致電池過充的問題。開啟均衡版功能，在有均衡有保護情況下，由圖10可見，四節電池電量達到基本一致，無過充電現象，這樣即可解決電池組中單節電池過充的問題。
【主權項】
1.一種串聯電池組均衡保護模擬仿真軟件，其特征在于該系統包括: 驗證碼模塊，用于對用戶身份的驗證； 數據顯示模塊，用于根據輸入的參數，在顯示單節電池任意時刻的電池電量； 保護板模塊，用于根據輸入的參數計算電量電壓，決定是否對電池開啟保護板功能，并確定是否需要終止程序； 均衡充電模塊，用于根據輸入的參數，判斷是否需要開啟均衡模塊，開啟后計算電量電壓，進行均衡。2.根據權利要求1所述的串聯電池組均衡保護模擬仿真軟件，數據顯示模塊用于顯示電池組中任意一節電池任意情況及任意時刻下的電池電量及充電狀態。3.根據權利要求1所述的串聯電池組均衡保護模擬仿真軟件，保護板模塊包括數據讀取與顯示模塊和自動報警模塊，所述數據讀取與顯示模塊用于監測數據的讀取和圖形顯示;所述自動報警模塊用于電池電壓超限數據報警，包括彈框提醒，過充過放報警、自動記錄報警信息到數據庫。4.根據權利要求3所述的保護板模塊，還可以顯示充電時間。5.根據權利要求1所述的一種串聯電池組均衡保護模擬仿真軟件，均衡模塊包括數據讀取與顯示模塊和自動報警模塊，所述數據讀取與顯示模塊用于監測數據的讀取和圖形顯示;所述自動報警模塊用于超限數據報警，包括彈框提醒，過充過放報警、自動記錄報警信息到數據庫。6.根據權利要求5所述的均衡模塊，還可以顯示充電時間。
【文檔編號】G06F17/50GK105893650SQ201511007432
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年12月30日
【發明人】米國民, 李海寧
【申請人】丹東思誠科技有限公司