CN108016309B - 一种提高电池续航的电池管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高电池续航的电池管理系统，包括处理模块、电池监测模块、蓄能模块以及锂电池组，锂电池组由若干个串联连接的锂电池组成，蓄能模块输出端通过第一放电电路与处理模块电性连接进行供电，且蓄能模块通过第一充电电路进行充电，锂电池组通过第二充电电路进行充电，锂电池组通过第二放电电路进行放电，第一充电电路和第二充电电路内部均安装有用于导通控制的MOS开关管，且MOS开关管均通过处理模块进行控制,通过蓄能模块和锂电池组相结合的方式，不仅可以有效减少锂电池组产生的多余功耗，达到提高续航的目的，同时通过充电放电的合理分配，对整个电池组起到良好的保护作用，从而延长整体的使用寿命。

Description

一种提高电池续航的电池管理系统

技术领域

本发明涉及电动汽车电池管理技术领域，具体为一种提高电池续航的电池管理系统。

背景技术

电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好，但当前技术尚不成熟，电动汽车的种类包括纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车，目前的电动汽车主要采用锂电池作为动力源，但是一般会采用多个锂电池叠加使用以满足要求。

尽管电池生产工艺进步迅速，但电池单体之间差异不会消除，其差异性不但不会随电池的使用趋于消失，相反还会在这个工程中不断加剧。以电池容量为例，当电池组中有电流通过时，容量大的单体总是处于小电流浅充浅放的状态，而容量小的单体总是处于大电流过充过放的阶段。前者有利于电池寿命延长，后者则会导致电池寿命缩短。除了影响寿命外，过充还会带来更大的安全威胁。过充中锂电池正极材料结构会发生变化使电解液分解，析出金属锂并释放大量气体，如果冲破电池壳体，锂与空气直接接触会导致电池燃烧，甚至爆炸。对电池组来讲，性能最差的单体电池决定着电池组的性能，因此对于电池组的均衡管理显得尤为重要。

电动汽车电池管理系统是连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带，其主要功能包括：电池物理参数实时监测；电池状态估计；在线诊断与预警；充、放电与预充控制；均衡管理和热管理等，对于汽车电池的使用和工作起着有着重要的作用。

随着现在科技的不断发展，人们对于新能源的利用越来越重视，尤其是我国作为一个能源需求大国，可持续使用的能源的需求量越来越大，而电动汽车作为一种可持续使用的绿色能源，在我国的使用也越来越广泛。

但是电动汽车的电池系统在使用的时候主要存在以下问题：

(1)传统的电池管理系统在对电池进行管理时，由于需要对汽车电池组的状况进行时刻检测，这就导致汽车电池组的电能一部分被作为监测能源所消耗，从而导致整个汽车电池组的续航能力降低，不能实现长时间的续航。

(2)同时，由于汽车电池组在充电时，经过会出现长时间充电的情况，长时间充电容易导致电池由于温度过高而出现损坏，一旦电池内部出现问题，将会大大影响电池的整体续航能力。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足,本发明提供一种提高电池续航的电池管理系统，通过蓄能模块和锂电池组相结合的方式，不仅可以有效减少锂电池组产生的多余功耗，达到提高续航的目的，同时通过实时检测锂电池组和蓄能模块的电量进行电力的充电放电的合理分配，对整个电池组起到良好的保护作用，从而延长整体的使用寿命，有效的解决背景技术提出的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种提高电池续航的电池管理系统，包括处理模块、电池监测模块、蓄能模块以及锂电池组，所述锂电池组由若干个串联连接的锂电池组成，所述电池监测模块包括若干个用于检测锂电池组的单个电池电流的电流传感器以及若干个用于检测锂电池组的单个电池电压的电压传感器，所述电流传感器、电压传感器均通过信号转换器进行信号转换，所述信号转换器输出端连接有高频滤波器，所述高频滤波器输出端和处理模块电性连接；

所述蓄能模块输出端通过第一放电电路与处理模块电性连接进行供电，且所述蓄能模块通过第一充电电路进行充电，所述锂电池组通过第二充电电路进行充电，锂电池组通过第二放电电路进行放电，所述第一充电电路和第二充电电路内部均安装有用于导通控制的MOS开关管，且所述MOS开关管均通过处理模块进行控制。

作为本发明一种优选的技术方案，所述处理模块包括微处理器MC9S08DZ60、数据存储器和信息交互单元，所述微处理器MC9S08DZ60通过开关控制电路与MOS开关管电性连接，所述数据存储器连接在微处理器MC9S08DZ60输出端进行数据存储，所述信息交互单元电性连接在微处理器MC9S08DZ60输出端。

作为本发明一种优选的技术方案，所述信息交互单元包括液晶显示屏、信号发射器和报警器，所述报警器、液晶显示屏均和微处理器MC9S08DZ60输出端电性连接，所述信号发射器通过数模转换器与微处理器MC9S08DZ60电性连接。

作为本发明一种优选的技术方案，所述蓄能模块包括供电蓄电池、电量传感器和MC9S12XEP100处理器，所述电量传感器和供电蓄电池电性连接进行电量检测，所述电量传感器检测的数据经过信号放大器放大处理之后传输到MC9S12XEP100处理器，且所述MC9S12XEP100处理器输出端和微处理器MC9S08DZ60输入端电性连接。

作为本发明一种优选的技术方案，所述锂电池组和蓄能模块均通过温度检测模块进行温度检测控制，所述温度检测模块和处理模块电性连接进行数据传输。

作为本发明一种优选的技术方案，所述温度检测模块由若干个温度传感器组成，且所述锂电池组和蓄能模块均通过安全电路进行保护。

作为本发明一种优选的技术方案，所述锂电池组外部设置有均衡电路，所述均衡电路包括充电均衡电路和放电均衡电路。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明采用蓄能模块为处理模块进行供电，同时锂电池组通过放电电路向外部进行供电，从而使得锂电池组和蓄能模块可以独立的供电，充分利用锂电池组的电力为电动汽车进行供电，避免锂电池组产生不必要的功耗，提高锂电池组的电力利用率，从而有效提高电池的续航能力。

(2)本发明利用电池监测模块对锂电池组的电力情况进行实时检测，同时利用电量传感器对蓄能模块的供电蓄电池进行电量的实时监控，利用处理模块进行分析处理，在保证电量合理分配的同时，同时使得锂电池组和蓄能模块在充电时有序进行，不仅提高了充电效率，而且在充电时起到了良好的保护作用，有效避免过充的情况产生，通过保护锂电池组，延长了整体的使用寿命，保证锂电池组处于稳定的工作环境，使得锂电池组始终处于高性能状态，从而提高续航能力。

附图说明

图1为本发明的整体流程示意图。

图中：1-处理模块；2-电池监测模块；3-蓄能模块；4-锂电池组；5-第一放电电路；6-第一充电电路；7-第二充电电路；8-MOS开关管；9-温度检测模块；10-安全电路；11-均衡电路；12-第二放电电路；

101-微处理器MC9S08DZ60；102-数据存储器；103-信息交互单元；104-开关控制电路；105-液晶显示屏；106-信号发射器；107-报警器；108-数模转换器；

201-电流传感器；202-电压传感器；203-高频滤波器；204-信号转换器；

301-供电蓄电池；302-电量传感器；303-MC9S12XEP100处理器；304-信号放大器。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

如图1所示，本发明提供了一种提高电池续航的电池管理系统，包括处理模块1、电池监测模块2、蓄能模块3以及锂电池组4，所述锂电池组4由若干个串联连接的锂电池组成，所述电池监测模块2包括若干个用于检测锂电池组4的单个电池电流的电流传感器201以及若干个用于检测锂电池组4的单个电池电压的电压传感器202，所述电流传感器201、电压传感器202均通过信号转换器204进行信号转换，所述信号转换器204输出端连接有高频滤波器203，所述高频滤波器203输出端和处理模块1电性连接，通过电流传感器201、电压传感器202直接检测锂电池组4内部各个单独的锂电池的电流和电压情况，通过信号转换器204、高频滤波器203处理之后直接传输到处理模块1进行处理，便于实时了解到锂电池组4内部的锂电池的工作情况，方便进行及时处理。

所述蓄能模块3输出端通过第一放电电路5与处理模块1电性连接进行供电，通过蓄能模块3为处理模块1进行供电，从而避免锂电池组4产生不必要的多余功耗，提高锂电池组4的电力利用率，从而起到提高续航的作用。

且所述蓄能模块3通过第一充电电路6进行充电，所述锂电池组4通过第二充电电路7进行充电，所述第一充电电路6和第二充电电路7内部均安装有用于导通控制的MOS开关管8，且所述MOS开关管8均通过处理模块1进行控制，同时蓄能模块3通过第一充电电路6进行充电，所述锂电池组4通过第二充电电路7进行充电，同时利用第一充电电路6和第二充电电路7内部的MOS开关管8进行导通控制，且第一充电电路6和第二充电电路7输入端之间导通连接并和外部电源充电，在具体充电时，通过处理模块1对第一充电电路6和第二充电电路7的MOS开关管8进行独立控制，从而对充电过程实现有序控制，对锂电池组4和蓄能模块3进行保护。

锂电池组4通过第二放电电路12进行放电，锂电池组4利用第二放电电路12为整个电动汽车供电。

所述处理模块1包括微处理器MC9S08DZ60101、数据存储器102和信息交互单元103，所述微处理器MC9S08DZ60101通过开关控制电路104与MOS开关管8电性连接，所述数据存储器102连接在微处理器MC9S08DZ60101输出端进行数据存储，所述信息交互单元103电性连接在微处理器MC9S08DZ60101输出端，同时处理模块1通过微处理器MC9S08DZ60101处理来自外部的数据，且微处理器MC9S08DZ60101通过开关控制电路104控制MOS开关管8的导通和关断，根据锂电池组4和蓄能模块3的电力情况，选择性的打开对应的MOS开关管8，即可实现充电的有序控制。

所述蓄能模块3包括供电蓄电池301、电量传感器302和MC9S12XEP100处理器303，所述电量传感器302和供电蓄电池301电性连接进行电量检测，所述电量传感器302检测的数据经过信号放大器304放大处理之后传输到MC9S12XEP100处理器303，且所述MC9S12XEP100处理器303输出端和微处理器MC9S08DZ60101输入端电性连接，利用电量传感器302检测供电蓄电池301的电力情况，同时MC9S12XEP100处理器303接收信号放大器304放大的信号并传输到微处理器MC9S08DZ60101进行处理，从而将蓄能模块3的电力数据实时反馈到处理模块1进行分析处理。

在进行充电时，当供电蓄电池301和锂电池组4都处于较低电量时，锂电池组4的第二充电电路7中的MOS开关管8导通，而供电蓄电池301的第一充电电路6的MOS开关管8断开，使得外部的供电电源只为锂电池组4供电完成充电，当锂电池组4内部的电量充满之后，锂电池组4停止充电，锂电池组4的第二充电电路7中的MOS开关管8断开，而供电蓄电池301的第一充电电路6的MOS开关管8导通，使得供电蓄电池301进行充电，同时当供电蓄电池301完成充电时，微处理器MC9S08DZ6010同时控制第二充电电路7和第一充电电路6的MOS开关管8断开，停止充电，从而有效避免过充产生的危险，起到良好的保护作用，保证整个锂电池组4始终处于稳定的工作环境，使得锂电池组始终处于高性能状态，从而提高续航能力。

所述信息交互单元103包括液晶显示屏105、信号发射器106和报警器107，所述报警器107、液晶显示屏105均和微处理器MC9S08DZ60101输出端电性连接，所述信号发射器106通过数模转换器108与微处理器MC9S08DZ60101电性连接，同时利用信息交互单元103和外部进行数据交互，利用液晶显示屏105展示所检测到的数据，同时数模转换器108将信号转换为模拟信号，通过信号发射器106发射到外部，实现信号的远程传输，同时当微处理器MC9S08DZ60101电性连接检测到意外情况时，报警器107及时报警。

所述锂电池组4和蓄能模块3均通过温度检测模块9进行温度检测控制，所述温度检测模块9和处理模块1电性连接进行数据传输，所述温度检测模块9由若干个温度传感器组成，通过温度检测模块9的若干个温度传感器对锂电池组4和蓄能模块3进行温度检测，避免产生高温危险，且所述锂电池组4和蓄能模块3均通过安全电路10进行保护，利用安全电路10进行安全保护，防止发生漏电、短路、过压、欠压等情况。

所述锂电池组4外部设置有均衡电路11，所述均衡电路11包括充电均衡电路和放电均衡电路，通过继电器控制与单体电池两极相连接；继电器受BMU上单片机控制开合,另外，通过DC/DC电路使能端控制继电器的零电流切换，避免在切换时造成冲击,放电均衡电路采用外接MOS开关管串联放电电阻方式，MOS开关管由LTC6802控制通断，电池对应的MOS开关管打开时，电池通过外接放电电阻放电，放电电流达150mA，均衡电路工作时，充电均衡同时只能给一路电池补电，而放电均衡可以多路同时进行。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (3)

1.一种提高电池续航的电池管理系统，其特征在于：包括处理模块(1)、电池监测模块(2)、蓄能模块(3)以及锂电池组(4)，所述锂电池组(4)由若干个串联连接的锂电池组成，所述电池监测模块(2)包括若干个用于检测锂电池组(4)的单个电池电流的电流传感器(201)以及若干个用于检测锂电池组(4)的单个电池电压的电压传感器(202)，所述电流传感器(201)、电压传感器(202)均通过信号转换器(204)进行信号转换，所述信号转换器(204)输出端连接有高频滤波器(203)，所述高频滤波器(203)输出端和处理模块(1)电性连接；

所述蓄能模块(3)输出端通过第一放电电路(5)与处理模块(1)电性连接进行供电，且所述蓄能模块(3)通过第一充电电路(6)进行充电，所述锂电池组(4)通过第二充电电路(7)进行充电，锂电池组(4)通过第二放电电路(12)进行放电，所述第一充电电路(6)和第二充电电路(7)内部均安装有用于导通控制的MOS开关管(8)，且所述MOS开关管(8)均通过处理模块(1)进行控制，所述蓄能模块(3)同时利用第一充电电路(6)和第二充电电路(7)内部的MOS开关管(8)进行导通控制，且第一充电电路(6)和第二充电电路(7)输入端之间导通连接并和外部电源充电，在具体充电时，通过处理模块(1)对第一充电电路(6)和第二充电电路(7)的MOS开关管(8)进行独立控制，从而对充电过程实现有序控制，对锂电池组(4)和蓄能模块(3)进行保护；

所述处理模块(1)包括微处理器MC9S08DZ60(101)、数据存储器(102)和信息交互单元(103)，所述微处理器MC9S08DZ60(101)通过开关控制电路(104)与MOS开关管(8)电性连接，所述数据存储器(102)连接在微处理器MC9S08DZ60(101)输出端进行数据存储，所述信息交互单元(103)电性连接在微处理器MC9S08DZ60(101)输出端，同时处理模块(1)通过微处理器MC9S08DZ60( 101) 处理来自外部的数据，且微处理器MC9S08DZ60( 101) 通过开关控制电路(104)控制MOS开关管(8)的导通和关断，根据锂电池组(4)和蓄能模块(3)的电力情况，选择性的打开对应的MOS开关管(8)，即可实现充电的有序控制；

所述信息交互单元(103)包括液晶显示屏(105)、信号发射器(106)和报警器(107)，所述报警器(107)、液晶显示屏(105)均和微处理器MC9S08DZ60(101)输出端电性连接，所述信号发射器(106)通过数模转换器(108)与微处理器MC9S08DZ60(101)电性连接；

所述蓄能模块(3)包括供电蓄电池(301)、电量传感器(302)和MC9S12XEP100处理器(303)，所述电量传感器(302)和供电蓄电池(301)电性连接进行电量检测，所述电量传感器(302)检测的数据经过信号放大器(304)放大处理之后传输到MC9S12XEP100处理器(303)，且所述MC9S12XEP100处理器(303)输出端和微处理器MC9S08DZ60(101)输入端电性连接,利用电量传感器(302)检测供电蓄电池(301)的电力情况，同时MC9S12XEP100处理器(303)接收信号放大器(304)放大的信号并传输到微处理器MC9S08DZ60( 101) 进行处理，从而将蓄能模块(3)的电力数据实时反馈到处理模块(1)进行分析处理；

所述锂电池组(4)和蓄能模块(3)均通过温度检测模块(9)进行温度检测控制，所述温度检测模块(9)和处理模块(1)电性连接进行数据传输；

在进行充电时，当供电蓄电池(301)和锂电池组(4)都处于较低电量时，锂电池组(4)的第二充电电路(7)中的MOS开关管(8)导通，而供电蓄电池( 301) 的第一充电电路(6)的MOS开关管(8)断开，使得外部的供电电源只为锂电池组(4)供电完成充电，当锂电池组(4)内部的电量充满之后，锂电池组(4)停止充电，锂电池组(4)的第二充电电路(7)中的MOS开关管(8)断开，而供电蓄电池(301)的第一充电电路(6)的MOS开关管(8)导通，使得供电蓄电池(301)进行充电，同时当供电蓄电池(301)完成充电时，微处理器MC9S08DZ60( 101) 同时控制第二充电电路(7)和第一充电电路(6)的MOS开关管(8)断开，停止充电。

2.根据权利要求1所述的一种提高电池续航的电池管理系统，其特征在于：所述温度检测模块(9)由若干个温度传感器组成，且所述锂电池组(4)和蓄能模块(3)均通过安全电路(10)进行保护。

3.根据权利要求1所述的一种提高电池续航的电池管理系统，其特征在于：所述锂电池组(4)外部设置有均衡电路(11)，所述均衡电路(11)包括充电均衡电路和放电均衡电路。

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