CN105790379A - 电动汽车逐电芯监测多回路分级控制电池管理系统 - Google Patents

电动汽车逐电芯监测多回路分级控制电池管理系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车逐电芯监测多回路分级控制电池管理系统,包括主控制器、分级控制器和单元检测器,所述主控制器通过一级CAN总线与整车控制系统电连接,所述主控制器通过二级CAN总线与所述分级控制器电连接,多个所述分级控制器通过三级CAN总线与多个所述单元检测器电连接,多个所述单元检测器分别与多个电芯电连接。本发明电动汽车逐电芯监测多回路分级控制电池管理系统的有益效果在于:多回路分级控制;单节电芯检测;高效双向动态主动均衡;增加了续航里程,提高了电池的使用寿命,简化了电池组的维护保养方法。

Description

电动汽车逐电芯监测多回路分级控制电池管理系统
技术领域
本发明涉及一种电池管理系统,尤其涉及一种电动汽车逐电芯监测多回路分级控制电池管理系统。
背景技术
电动汽车电池管理系统是一个复杂的系统,可以说是动力锂电池的大脑,甚至可以说是电动汽车的大脑,是电池组与系统连接的纽带,为车辆动力电池和储能电池等提供安全、高效、可靠的管理,为电池的安全运行保驾护航,达到提高电池组可用容量和延长电池使用寿命的目的,进而降低电池组更换成本,让用户时刻掌握电池运行状态。但电动汽车及动力锂电池的发展迅猛,电池管理系统的要求和挑战也越来越大,电池管理系统的检测系统是指测量电芯的电压、电流和温度以及电池组的电压,然后将这些信号传给运算模块进行处理发出指令。与国外相比,我国的电池管理系统在数据采集的可靠性、电池的荷电状态(SOC)的估算精度、热管理、均衡、安全管理等方面有很大不足。很多企业的单体、小模块电池测试结果和成组后的结果差异很大,主要表现在单体电池符合安全和性能标准,而一旦成组,在安全、寿命、放电能力等方面就难以保证合格。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种电动汽车逐电芯监测多回路分级控制电池管理系统。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的:
一种电动汽车逐电芯监测多回路分级控制电池管理系统,包括主控制器、分级控制器和单元检测器,所述主控制器通过一级CAN总线与整车控制系统电连接,所述主控制器通过二级CAN总线与所述分级控制器电连接,多个所述分级控制器通过三级CAN总线与多个所述单元检测器电连接,多个所述单元检测器分别与多个电芯电连接。
具体地,所述主控制器包括主控中央处理器、主控供电模块和主控通信模块,所述控供电模块、所述主控隔离模块、所述主控存储模块和所述主控通信模块均与所述主控中央处理器电连接,所述主控通信模块与所述整车控制系统电连接。
具体地,所述分级控制器包括分控中央处理器、二级CAN通信模块、分控供电模块、电流检测模块、霍尔驱动模块、分控控制模块和分控IGBT驱动模块,所述二级CAN通信模块、所述分控供电模块、所述电流检测模块、所述霍尔驱动模块、所述分控控制模块和所述分控IGBT驱动模块均与所述分控中央处理器电连接,所述分控控制模块的控制信号端与所述分控IGBT驱动模块的控制信号端电连接,所述电流检测模块与所述霍尔驱动模块电连接,所述二级CAN通信模块与所述一级CAN通信模块电连接。
具体地,所述单元检测器包括检测中央处理器、检测供电模块、三级CAN通信模块、电压检测模块、温度检测模块、检测均衡模块、检测控制模块和检测IGBT驱动模块,所述检测供电模块、所述三级CAN通信模块、所述电压检测模块、所述温度检测模块、所述检测均衡模块、所述检测控制模块和所述检测IGBT驱动模块与所述检测中央处理器电连接,所述检测控制模块的控制端与所述检测IGBT驱动模块的控制端电连接,所述电压检测模块的信号端与所述温度检测模块的信号端电连接,所述电压检测模块、所述温度检测模块和所述检测均衡模块均与所述电动汽车电芯连接,所述三级CAN通信模块与所述二级CAN通信模块电连接。
优选地,所述分级控制器和所述单元检测器分别还包括分控422通信模块和检测422通信模块,所述分控422通信模块和所述检测422通信模块通过RS422接口电连接。
进一步,所述主控制器还包括主控存储模块和主控隔离模块,所述主控存储模块和所述主控隔离模块与所述主控中央处理器电连接。
进一步,所述分级控制器还包括分控存储模块和分控隔离模块,所述分控存储模块和所述分控隔离模块与所述分控中央处理器电连接。
进一步,所述单元检测器还包括检测存储模块和检测隔离模块,所述检测存储模块与所述检测中央处理器电连接,所述检测隔离模块设置在所述电压检测模块和所述温度检测模块与所述电动汽车电芯之间。
本发明电动汽车逐电芯监测多回路分级控制电池管理系统的有益效果在于:
多回路分级控制:在某一回路电池过充或过放时(或某只电芯出现严重故障,无法正常使用时),可以把该回路电池从整系统中断开,避免过充过放(或造成该电芯的进一步损坏,以及对其他电芯的造成损坏),同时不影响整个电池系统的工作,较大的提高了整车动力系统的安全性、可靠性,提高了整车电池系统的使用寿命,增加了整车的续航能力;
单节电芯检测:对所有的单节电池进行实时电压监测,准确掌握每个单节电芯的状况,防止某一个电池的损坏而造成整个电池包的损坏,有效的保护了整车的动力系统,提高了整车电池系统的使用寿命;
高效双向动态主动均衡:单只电芯的均衡电流可以达到1A,采用无损能源转移技术,实现单体间能量平衡,与传统的被动式均衡方式有本质差异,有效延长了续航里程和电池寿命;
提升安全性能:持整车电池系统采用先串后并模式,分级多回路的架构方式,当检测到某一个电芯出现深度放电或充电时,能及时将该回路从整体系统中旁路掉,能保证其他回路电池的正常供电,即保证了其他电池不受该电池的影响而损坏,更重要的是不影响车辆的正常行驶,给车辆的安全提供了更高的保障,同时也增加了续航里程,提高了电池的使用寿命,简化了电池组的维护保养方法。
附图说明
图1是本发明所述电动汽车逐电芯监测多回路分级控制电池管理系统的结构框图;
图2是本发明所述主控制器的结构框图;
图3是本发明所述分级控制器的结构框图;
图4是本发明所述单元检测器的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明:
如图1所示,本发明一种电动汽车逐电芯监测多回路分级控制电池管理系统,包括主控制器、分级控制器和单元检测器,主控制器通过一级CAN总线与整车控制系统电连接,主控制器通过二级CAN总线与分级控制器电连接,多个分级控制器通过三级CAN总线与多个单元检测器电连接,多个单元检测器分别与多个电芯电连接。
如图2所示,主控制器包括主控中央处理器、主控供电模块、主控通信模块、主控存储模块和主控隔离模块,控供电模块、主控隔离模块、主控存储模块和主控通信模块均与主控中央处理器电连接,主控通信模块与整车控制系统电连接,主控存储模块和主控隔离模块与主控中央处理器电连接。
如图3所示,分级控制器包括分控中央处理器、二级CAN通信模块、分控供电模块、电流检测模块、霍尔驱动模块、分控控制模块、分控IGBT驱动模块、分控存储模块和分控隔离模块,二级CAN通信模块、分控供电模块、电流检测模块、霍尔驱动模块、分控控制模块和分控IGBT驱动模块均与分控中央处理器电连接,分控控制模块的控制信号端与分控IGBT驱动模块的控制信号端电连接,电流检测模块与霍尔驱动模块电连接,二级CAN通信模块与一级CAN通信模块电连接,分控存储模块和分控隔离模块与分控中央处理器电连接。
分级控制其通过二级CAN总线与主控制器相连,通过三级can总线(或RS422)与电芯的单元检测器相连,通过232接入分控霍尔传感器、通过DC/DC对该分路所有电池单元检测模块提供电源,分级控制器输出控制信号给IGBT(或接触器)控制分级回路的通断。
如图4所示,单元检测器包括检测中央处理器、检测供电模块、三级CAN通信模块、电压检测模块、温度检测模块、检测均衡模块、检测控制模块、检测IGBT驱动模块、检测存储模块和检测隔离模块,检测供电模块、三级CAN通信模块、电压检测模块、温度检测模块、检测均衡模块、检测控制模块和检测IGBT驱动模块与检测中央处理器电连接,检测控制模块的控制端与检测IGBT驱动模块的控制端电连接,电压检测模块的信号端与温度检测模块的信号端电连接,电压检测模块、温度检测模块和检测均衡模块均与电动汽车电芯连接,三级CAN通信模块与二级CAN通信模块电连接,分级控制器和单元检测器分别还包括分控422通信模块和检测422通信模块,分控422通信模块和检测422通信模块通过RS422接口电连接,检测存储模块与检测中央处理器电连接,检测隔离模块设置在电压检测模块和温度检测模块与电动汽车电芯之间。
为了提高产品的可靠性,所有供电接口、通信接口都增加有抗干扰隔离电路,确保在高压、强电磁干扰的工况下,能正常工作。
另外的,一种电动汽车逐电芯监测多回路分级控制电池管理系统还包括绝缘检测模块通过一级CAN总线与整车控制系统相连,通过隔离电路与高压系统的正负极相连,绝缘检测模块由中央处理器、can总线处理器、存储模块、智能供电模块及各种隔离电路组成。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制,凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形,均落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电动汽车逐电芯监测多回路分级控制电池管理系统,其特征在于:包括主控制器、分级控制器和单元检测器,所述主控制器通过一级CAN总线与整车控制系统电连接,所述主控制器通过二级CAN总线与多个所述分级控制器电连接,多个所述分级控制器通过三级CAN总线和与所述单元检测器电连接,多个所述单元检测器分别与多个电芯电连接。
2.根据权利要求1所述的电动汽车逐电芯监测多回路分级控制电池管理系统,其特征在于:所述主控制器包括主控中央处理器、主控供电模块和主控通信模块,所述控供电模块、所述主控隔离模块、所述主控存储模块和所述主控通信模块均与所述主控中央处理器电连接,所述主控通信模块与所述整车控制系统电连接。
3.根据权利要求2所述的电动汽车逐电芯监测多回路分级控制电池管理系统,其特征在于:所述分级控制器包括分控中央处理器、二级CAN通信模块、分控供电模块、电流检测模块、霍尔驱动模块、分控控制模块和分控IGBT驱动模块,所述二级CAN通信模块、所述分控供电模块、所述电流检测模块、所述霍尔驱动模块、所述分控控制模块和所述分控IGBT驱动模块均与所述分控中央处理器电连接,所述分控控制模块的控制信号端与所述分控IGBT驱动模块的控制信号端电连接,所述电流检测模块与所述霍尔驱动模块电连接,所述二级CAN通信模块与所述一级CAN通信模块电连接。
4.根据权利要求3所述的电动汽车逐电芯监测多回路分级控制电池管理系统,其特征在于:所述单元检测器包括检测中央处理器、检测供电模块、三级CAN通信模块、电压检测模块、温度检测模块、检测均衡模块、检测控制模块和检测IGBT驱动模块,所述检测供电模块、所述三级CAN通信模块、所述电压检测模块、所述温度检测模块、所述检测均衡模块、所述检测控制模块和所述检测IGBT驱动模块与所述检测中央处理器电连接,所述检测控制模块的控制端与所述检测IGBT驱动模块的控制端电连接,所述电压检测模块的信号端与所述温度检测模块的信号端电连接,所述电压检测模块、所述温度检测模块和所述检测均衡模块均与所述电动汽车电芯连接,所述三级CAN通信模块(或422通信模块)与所述二级CAN通信模块电连接。
5.根据权利要求4所述的电动汽车逐电芯监测多回路分级控制电池管理系统,其特征在于:所述分级控制器和所述单元检测器分别还包括分控422通信模块和检测422通信模块,所述分控422通信模块和所述检测422通信模块通过RS422接口电连接。
6.根据权利要求2所述的电动汽车逐电芯监测多回路分级控制电池管理系统,其特征在于:所述主控制器还包括主控存储模块和主控隔离模块,所述主控存储模块和所述主控隔离模块与所述主控中央处理器电连接。
7.根据权利要求3所述的电动汽车逐电芯监测多回路分级控制电池管理系统,其特征在于:所述分级控制器还包括分控存储模块和分控隔离模块,所述分控存储模块和所述分控隔离模块与所述分控中央处理器电连接。
8.根据权利要求4所述的电动汽车逐电芯监测多回路分级控制电池管理系统,其特征在于:所述单元检测器还包括检测存储模块和检测隔离模块,所述检测存储模块与所述检测中央处理器电连接,所述检测隔离模块设置在所述电压检测模块和所述温度检测模块与所述电动汽车电芯之间。
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