CN106314179A - 一种电动汽车低压蓄电池电量管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的电动汽车低压蓄电池电量管理系统，包括高压直流电源、充电接触器、车载充电机、蓄电池、低压开关、整车负载、整合式霍尔电流传感器、电量管理控制器；当低压开关接通时，蓄电池通过低压开关为整车负载供电，负载的电流流过整合式霍尔电流传感器时，在其负边产生感应电压，被电量管理控制器采集，当蓄电池的SOC降到设定值后，电量管理控制器控制充电接触器工作，其工作触点接通高压直流电源，通过车载充电机为蓄电池进行充电，当电量充到设定的值后，电量管理控制器断开充电接触器，车载充电机停止工作。本发明降低了车载充电机的功耗，节省了电能。

Description

一种电动汽车低压蓄电池电量管理系统

技术领域

本发明属于电动汽车技术领域，特别是一种电动汽车低压蓄电池电量管理系统。

背景技术

目前，新能源电动汽车的蓄电池供电均由高压电源通过DC/DC车载充电机进行供电，其工作方式都是在高压部件接通后直接给接通车载充电机施加高压，使DC/DC车载充电机一直工作，在蓄电池电量充满之后，车载充电机仍接入高压电路，造成电能的浪费，同时，由于车载充电机一直处于工作状态，使蓄电池处于虚充状态，系统的供电由车载充电机和蓄电池共同承担，使充电机内部电路持续发热，对车载充电机的的工作寿命造成影响；在整车低压上电后，高压未接通之前，低压系统始终处于工作状态，长时间的低压系统工作，使蓄电池电量的过放，造成亏电，使蓄电池过早老化，影响了蓄电池的使有寿命，影响了整车的正常使用，为了适应这种发展的趋势，确保电供应的稳定，必须要加强对低压电池的电量管理，通过对蓄电池的电压、电流、温度等进行监测，从而实现电量的测量，提高系统的可靠性，降低维护费用，及节省能源。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种电动汽车低压蓄电池电量管理系统，其包括高压直流电源、充电接触器、车载充电机、蓄电池、低压开关、整车负载、整合式霍尔电流传感器、电量管理控制器；

所述高压电源与充电接触器相连接，所述充电接触器与所述车载充电机相连接，所述车载充电机与蓄电池正端、汽车底盘地相连接，所述低压开关与蓄电池相正端连接，整车负载通过所述低压开关与蓄电池正端相连接，所述整合式霍尔电流传感器与蓄电池的负端及汽车的底盘地相连接，所述电量管理控制器与整合式霍尔电流传感器相连接并进行电流实时采集。

较佳地，所述的低压开关接通时，蓄电池通过低压开关为整车负载供电，整车负载的电流流过整合式霍尔电流传感器回到电池的负端，整合式霍尔电流传感器将流过的放电电流转换为相应的直流电压传送到电量管理控制器，并进行采集。

较佳地，所述的电量管理控制器实时采集蓄电池的充放电电流、电压、温度信息，并对蓄电池的SOC进行估算。

较佳地，所述的蓄电池的SOC降到设定值后，电量管理控制器控制充电接触器工作，其工作触点接通高压直流电源，通过车载充电机为蓄电池进行充电。

较佳地，所述的蓄电池电量充到设定的值后，电量管理控制器断开充电接触器，车载充电机停止工作。

较佳地，所述的电量管理控制器在工作过程中实时将采集到的蓄电池电压、电流信息通过CAN通讯接口传送给仪表。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的电动汽车低压蓄电池电量管理系统当低压开关接通时，蓄电池通过低压开关为整车负载供电，负载的电流流过整合式霍尔电流传感器时，在其负边产生感应电压，被电量管理控制器采集，电量管理控制器还同时采集蓄电池的电压、温度等参数，对蓄电池的电流进行积分后进行SOC估算，随着负载的放电，当蓄电池的SOC降到设定值后，电量管理控制器控制充电接触器工作，其工作触点接通高压直流电源，通过车载充电机为蓄电池进行充电，当电量充到设定的值后，电量管理控制器断开充电接触器，车载充电机停止工作。降低了车载充电机的功耗，节省了电能。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的电动汽车低压蓄电池电量管理系统示意图；

图2为本发明实施例提供的电量管理控制器工作示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种电动汽车低压蓄电池电量管理系统，其包括高压直流电源、充电接触器、车载充电机、蓄电池、低压开关、整车负载、整合式霍尔电流传感器、电量管理控制器；

所述高压电源与充电接触器相连接，所述充电接触器与所述车载充电机相连接，所述车载充电机与蓄电池正端、汽车底盘地相连接，所述低压开关与蓄电池相正端连接，整车负载通过所述低压开关与蓄电池正端相连接，所述整合式霍尔电流传感器与蓄电池的负端及汽车的底盘地相连接，所述电量管理控制器与整合式霍尔电流传感器相连接并进行电流实时采集。

本发明实施例提供的电动汽车整车负载包括各种车身电子控制单元、灯光、雨刮、电机、风扇、各种门泵、阀、仪表等24V供电系统，不同类型的车辆其负载电流均不一样，其工作时总电流约为十几安到几十安之间，整车负载的工作电源通过低压开关进行控制，当低压开关接通后，24V电源通过低压开关为整车负载供电。

车载充电机的输入端连接于高压直流电源，其工作状态通过充电接触器的常开触点进行控制，充电接触器受控于电量管理控制器，当电量管理控制器控制端口输出一个高电平时，充电接触器工作，其常开点接通，高压电源的正端接入车载充电机，车载充电机开始工作，其输出端产生一个比蓄电池电压稍高的直流电压，开始为蓄电池进行充电，充电电流在几十安到一百多安之间变化，随着蓄电池SOC慢慢上升，其充电电流逐渐变小，直至电量充满进入浮充状态。

整合式霍尔电流传感器根据不同的系统电流需求，由两只霍尔效应线性集成电路芯片并联组成，如图2所示，其单只电流感应范围分别为0A至50A和50A至200A,根据原边的电流变化，其副边输出一个成比例的高精确度、低噪声输出电压信号,最大限度地减小了整个工作温度范围内的偏移电压。霍尔效应线性集成电路的封装尺寸非常小，同时内置了电流隔离功能，可以非常方便的实现高边或低边的电流检测应用，根据系统需求采用PCB布局方式,放置于蓄电池负端和车身底盘地之间。系统采用了两个不同电流值的霍尔效应线性集成电路芯片并联,在蓄电池进行充放电的时，由于电流变化频繁，整车系统在工作时，其充放电电流均较大，此时，采用50A至200A的电流采样传感器，保证了电流采样的宽范围，在系统处于静态时，大部分低压系统电气负载均不工作，此时，整车的放电电流较小，在几安至十几安左右，此时如果采用50至200A的电流采样传感器，会形成一定的误差，误差的积累，会对蓄电池的SOC估算产生偏差，在两只霍尔效应线性集成电路芯片并联组成的方式后，当系统电流变化较小时，0至50A的电流采样传感器正处于较高的采样精度，此时，电量管理控制器则采用此路的电流采样信息进行积分运算，忽略掉50至200A电流传感器的采样值，当电流增大到大于50A时，0至50A的电流采样传感器的输出趋于饱合，传感器输出最大值，此时则采用50至200A电流传感器的采样值，忽略掉0至50A电流传感器的采样值，电量管理控制器内部通过一个电压逻辑电路，根据不同的采样电流变化，进行逻辑切换，实现对两路电压的选择采样，这样做的优点是确保了电流值变化时响应的总体线性度，和采样精度始终处于优异精度，从而提高电量控制器对SOC的精确估算。

电量管理控制器是一个智能采集、计算、输出控制单元，由单片机和外围采集系统、控制电路、CAN总线通讯接口等组成，如图2所示，电流传感器1的电流采集范围为0至50A，电流传感器2的采集范围为50至200A，这两个传感器并联于蓄电池的负端与整车负载的底盘地之间，当有电流流过蓄电池时，流经传感器的电流在其副边产生一个线性电压模拟信号,该信号被单片机采集系统的ADC采样电路采集，并换算成电流值，然后进行电流积分运算，最终根据系统的其它参数折算成蓄电池的SOC值，并通过CAN通讯接口传送给仪表；同时单片机采集系统还采集蓄电池的电压，温度等参数，做为辅助运算参数，当SOC过低时，单片机采集系统通过控制电路，接通充电接触器，车载充电机工作，为蓄电池进行充电，如果充电接触器接通时，车载充电机未工作或高压未接通，单片机采集系统会输出一个报警信号，同时通过CAN通讯接口向仪表发出提示信息，提醒驾驶员注意蓄电池电量过低。

当控制电路接通充电接触器后，高压电源接入到车载充电机，此时车载充电机工作，输出一个电压给蓄电池，此时，其电流方向与蓄电池电放电时的方向相反，该电流信号被电流传感器采集，此时如果低压开关断开，则电流传感器采集到的电流为车载充电机给蓄电池充电的电流，反之，由于低压开关接通，整车负载工作，此时电流传感器采集到的电流为整车负载电流与蓄电池充电电流之和，整车负载的供电由蓄电池和车载充电机共同承担，由于车载充电机的电流较大，其总电流仍表现为充电电流，该电流信号经整合式电流传感器采集之后，送入到电理管理控制器，并折算成充电电流，电量管理控制器根据蓄电池的电压、充电电流、温度等参数，进行SOC估算，当蓄电池电压充到设定的电压值或SOC为100％时，车载充电机转入浮充状态，此时，电量管理控制器断开充电接触器，整车负载的供电转由蓄电池承担,车载充电机停止工作,降低了车载充电机的功耗，节省了电能。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种电动汽车低压蓄电池电量管理系统，其特征在于：包括高压直流电源、充电接触器、车载充电机、蓄电池、低压开关、整车负载、整合式霍尔电流传感器、电量管理控制器；

所述高压电源与充电接触器相连接，所述充电接触器与所述车载充电机相连接，所述车载充电机与蓄电池正端、汽车底盘地相连接，所述低压开关与蓄电池相正端连接，整车负载通过所述低压开关与蓄电池正端相连接，所述整合式霍尔电流传感器与蓄电池的负端及汽车的底盘地相连接，所述电量管理控制器与整合式霍尔电流传感器相连接并进行电流实时采集。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车低压蓄电池电量管理系统，其特征在于：所述的低压开关接通时，蓄电池通过低压开关为整车负载供电，整车负载的电流流过整合式霍尔电流传感器回到电池的负端，整合式霍尔电流传感器将流过的放电电流转换为相应的直流电压传送到电量管理控制器，并进行采集。

3.根据权利要求1所述的一种电动汽车低压蓄电池电量管理系统，其特征在于：所述的电量管理控制器实时采集蓄电池的充放电电流、电压、温度信息，并获取蓄电池的SOC。

4.根据权利要求1所述的一种电动汽车低压蓄电池电量管理系统，其特征在于：所述的蓄电池的SOC降到设定值后，电量管理控制器控制充电接触器工作，其工作触点接通高压直流电源，通过车载充电机为蓄电池进行充电。

5.根据权利要求1所述的一种电动汽车低压蓄电池电量管理系统，其特征在于：所述的蓄电池电量充到设定的值后，电量管理控制器断开充电接触器，车载充电机停止工作。

6.根据权利要求1所述的一种电动汽车低压蓄电池电量管理系统，其特征在于：所述的电量管理控制器在工作过程中实时将采集到的蓄电池电压、电流信息通过CAN通讯接口传送给仪表。