CN108032744A - 一种适用于高温工作的电池管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于高温工作的电池管理系统，包括主机控制模块、充放电控制模块、蓄电池检控模块和相变循环模块，所述蓄电池检控模块是由传感器模块、电流电压检测模块以及蓄电池组模块组成，并通过CAN总线实时向主机控制模块传送检测信息，所述蓄电池组模块包括若干个单体电池和辅电池组，所述相变循环模块包括帕尔贴组件，以及连通帕尔贴组件的循环管，所述循环管末端连接有散热集成组件，所述散热集成组件和汽车的散热器连接在一起，所述帕尔贴组件电性连接在辅电池组上，通过蓄电池检控模块和相变循环模块的联合控制，并配合充放电控制模块的主动干涉调节，避免了汽车电池组电解容量减小，从而延长电池的使用寿命。

Description

一种适用于高温工作的电池管理系统
技术领域
本发明涉及电池管理技术领域，具体为一种适用于高温工作的电池管理系统。
背景技术
汽车的发展推动了现代社会的进步，促进了地区之间人和物的交流并提高了人们的舒适度，但同时也带来了能源消耗和环境污染等问题。由于传统汽车消耗的能源主要是石油，全球石油资源仅能供人类使用60年左右，这将严重制约世界经济的可持续发展，以电动汽车为代表的新能源汽车将是解决汽车工业可持续发展问题的重要途径，与传统汽车相比，电动汽车具有清洁环保、能量利用率高等优点，它的广泛利用将是缓解能源短缺和环境污染的最为可行的方法，动力电池作为电动汽车的主要储能元件，是电动汽车的关键部件，其直接影响着电动汽车产业化的进程，电池组中温度分布不均匀会导致动力电池容量分布不均衡，最终使电池组整体性能下降，寿命缩短。通过热管理，使电池组工作在合适的温度范围，从而使其性能达到最优寿命，并能排除因热失控而引起的潜在危险。
申请号为201320855512.7的一种电动汽车的电池管理系统提供的技术解决方案是通过和电池仓连接的温度检测装置，并通过制冷循环通道和电动汽车的电池仓相连，利用主控装置控制循环通道在温度检测装置的数值达到一定程度时气动，实现高温情况下的电池管理，该方案的技术解决方式过于简单，制冷通道在工作的同时增加了汽车电池的充放电负担，加剧了蓄电池的消耗，同时由于蓄电池在充放电时各区域的温度不均匀使得温度检测不精确，再启动制冷系统使得温度不均匀加剧，不能有效的改变蓄电池的高温工作状态。
发明内容
为了克服现有技术方案的不足,本发明提供一种适用于高温工作的电池管理系统，通过蓄电池检控模块和相变循环模块的联合控制，并配合充放电控制模块的主动干涉调节，从而使得蓄电池组模块的单体电池恩能够保持良好的充放电温度，同时辅电池组进行的电池消耗，避免了汽车电池组电解容量减小，从而延长电池的使用寿命，能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：一种适用于高温工作的电池管理系统，包括主机控制模块、充放电控制模块、蓄电池检控模块和相变循环模块，所述蓄电池检控模块是由传感器模块、电流电压检测模块以及蓄电池组模块组成，并通过CAN总线实时向主机控制模块传送检测信息，所述蓄电池组模块包括若干个单体电池和辅电池组，所述相变循环模块包括帕尔贴组件，以及连通帕尔贴组件的循环管，且所述帕尔贴组件安装在单体电池表面，所述循环管末端连接有散热集成组件，所述散热集成组件和汽车的散热器连接在一起，所述帕尔贴组件电性连接在辅电池组上。
作为本发明一种优选的技术方案，所述充放电控制模块包括均衡电路模块、保护模块、功率管理模块、自检模块，功率管理模块将主机控制模块和自检模块的检测数据进行对比分析，同时功率管理模块将蓄电池组模块的检测温度与其设定的停机温度相比较，将执行信号传递至均衡电路模块和保护模块，调节充电电压保持在适当的范围，功率管理模块在停机温度的设定下调节蓄电池的最大放电功率。
作为本发明一种优选的技术方案，所述主机控制模块将蓄电池检控模块的检测数据收集计算后，通过电信号传至相变循环模块中的单片机控制器，并通过单片机控制器驱动帕尔贴组件和散热集成组件的工作。
作为本发明一种优选的技术方案，所述辅电池组和蓄电池组模块共用一套充放电控制模块，且所述辅电池组设置有独立的开关控制器。
作为本发明一种优选的技术方案，所述循环管上设置有内循环管，且所述内循环管通过电磁控制器控制其关断。
作为本发明一种优选的技术方案，所述蓄电池检控模块内部还包括预警模块，所述预警模块将在蓄电池充放电温度达其模块内部设置的起始温度和小于停机温度之间进行预警提示，并将信号传至主机控制模块，并在温度超过停机温度时通过执行模块气动二级保护电路。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过蓄电池检控模块和相变循环模块的联合控制，并配合充放电控制模块的主动干涉调节，从而使得蓄电池组模块的单体电池恩能够保持良好的充放电温度，所述主机控制模块将蓄电池检控模块的检测数据收集计算后，通过电信号传至相变循环模块中的单片机控制器，并通过单片机控制器驱动帕尔贴组件和散热集成组件的工作，当单片机控制器接收来自主机控制模块的处理信号时，帕尔贴组件通过辅电池组的供电开始工作，单体电池产生的热量通过帕尔贴组件进行转换，并通过循环管的换热，将热量传递出去，从而降低单体电池的热量和电池附近的温度，同时通过和汽车散热器连接的散热集成组件，通过内部的自带风扇制冷换热，避免了通过使用空调制冷系统使得汽车本身的系统负荷增加，造成的蓄电池损耗，同时辅电池组进行的电池消耗，避免了过量的汽车电池组电解容量减小，从而延长电池的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的整体结构框图；
图2为本发明的蓄电池组模块结构示意图。
图中：1-主机控制模块；2-充放电控制模块；3-蓄电池检控模块；4-相变循环模块；5-传感器模块；6-电流电压检测模块；7-蓄电池组模块；8-单体电池；9-辅电池组；10-帕尔贴组件；11-循环管；12-散热集成组件；13-单片机控制器；14-开关控制器；15-内循环管；16-电磁控制器；17-二级保护电路；18-预警模块；
201-均衡电路模块；202-保护模块；203-功率管理模块；204-自检模块；
301-内温传感器；302-外温传感器。
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。
以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向和位置用语，例如「上」、「中」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向和位置。因此，使用的方向和位置用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
实施例：
如图1和图2所示，本发明提供了一种适用于高温工作的电池管理系统，包括主机控制模块1、充放电控制模块2、蓄电池检控模块3和相变循环模块4，所述蓄电池检控模块3是由传感器模块5、电流电压检测模块6以及蓄电池组模块7组成，并通过CAN总线实时向主机控制模块1传送检测信息，所述蓄电池组模块7包括若干个单体电池8和辅电池组9，所述相变循环模块4包括帕尔贴组件10，以及连通帕尔贴组件10的循环管11，且所述帕尔贴组件10安装在单体电池8表面，所述循环管11末端连接有散热集成组件12，所述散热集成组件12和汽车的散热器连接在一起，所述帕尔贴组件10电性连接在辅电池组9上，
所述充放电控制模块2包括均衡电路模块201、保护模块202、功率管理模块203、自检模块204，功率管理模块203将主机控制模块1和自检模块204的检测数据进行对比分析，同时功率管理模块203将蓄电池组模块7的检测温度与其设定的停机温度相比较，将执行信号传递至均衡电路模块201和保护模块202，调节充电电压保持在适当的范围，功率管理模块203在停机温度的设定下调节蓄电池的最大放电功率；
所述主机控制模块1将蓄电池检控模块3的检测数据收集计算后，通过电信号传至相变循环模块4中的单片机控制器13，并通过单片机控制器13驱动帕尔贴组件10和散热集成组件12的工作，当单片机控制器13接收来自主机控制模块的处理信号时，帕尔贴组件10通过辅电池组9的供电开始工作，单体电池8产生的热量通过帕尔贴组件进行转换，并通过循环管11的换热，将热量传递出去，从而降低单体电池8的热量和电池附近的温度，同时通过和汽车散热器连接的散热集成组件，通过内部的自带风扇制冷换热，避免了通过使用空调制冷系统使得汽车本身的系统负荷增加，造成的蓄电池损耗；在较低温度时，可通过预先对辅电池组9进行充电放电操作，从而使得蓄电池组模块7达到一定成都再启动，从而减小了单体电池8内部电解液的损耗，延长电池的使用寿命；
所述辅电池组9和蓄电池组模块7共用一套充放电控制模块2，且所述辅电池组9设置有独立的开关控制器14，通过独立的开关控制器14能够将辅电池组9在充电完成时电路关断，同时将多余的电压卸去，避免辅电池组9的充电电压增加到单体电池8上，造成蓄电池组模块7的充电放电不稳定；
所述蓄电池检控模块3内部还包括预警模块18，所述预警模块18将在蓄电池充放电温度达其模块内部设置的起始温度和小于停机温度之间进行预警提示，并将信号传至主机控制模块1，并在温度超过停机温度时通过执行模块气动二级保护电路17；
值得补充的是，基于低功耗的考虑，设计中采用了低功耗器件，如主机控制模块1的处理器采用MSP430FG439低功耗单片机，电压基准采用REF3325，该基准电源的功耗极低仅3.9μA，运放用了工作电流仅1.5μA的LT1495，主机控制模块的处理器自带的数字电位器采用了静态电流低至50nA的AD5165等，对工作电流较大的间歇性工作电路增加了电源管理电路，以降低能耗。
传感器模块5的通过周期采集各组电芯的电压，处理器根据电压大小给保护执行电路发出指令，执行相应的保护动作，均衡电路用单片机和三极管实现，代替了均衡专用芯片，系统会把电压电流和温度的最值、电池已使用的时间、剩余电量和其他异常信息记录在存储设备内，主机控制模块1的处理器提供了TTL通信接口，现场的计算机可以通过一个TTLRS232转换模块读取存储设备中的日志，充电过程中为了防止MCU死机等异常而出现保护失效，从而使得预警模块18工作，增加了二级保护电路17，若电压超出停机温度，将会启动二级保护电路17，熔断三端保险丝，阻止事故的发生；
所述循环管11上设置有内循环管15，且所述内循环管15通过电磁控制器16控制其关断，在高温环境下，内循环管15成关闭状态，在相变循环模块4使得单体电池8保持在适当的温度时，通过电磁控制器打开内循环管15，将部分循环冷却剂分流循环，从而能够使得进入散热集成组件和循环管的温度较高，保持换热的动态平衡，有利于保持蓄电池组模块7在适合的温度下进行充放电；
所述传感器模块3包括内温传感器301和外温传感器302，且所述内温传感器301均匀设置在单体电池8内部电解液中，通过在单体电池的电解液中均匀设置的传感器能够很好地通过内温传感器301进行实时的温度检测，且检测的更加均匀全面。
综上所述，本发明的主要特点在于：本发明通过蓄电池检控模块和相变循环模块的联合控制，并配合充放电控制模块的主动干涉调节，从而使得蓄电池组模块的单体电池恩能够保持良好的充放电温度，同时辅电池组进行的电池消耗，避免了汽车电池组电解容量减小，从而延长电池的使用寿命。
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 (7)

1.一种适用于高温工作的电池管理系统，其特征在于：包括主机控制模块(1)、充放电控制模块(2)、蓄电池检控模块(3)和相变循环模块(4)，所述蓄电池检控模块(3)是由传感器模块(5)、电流电压检测模块(6)以及蓄电池组模块(7)组成，并通过CAN总线实时向主机控制模块(1)传送检测信息，所述蓄电池组模块(7)包括若干个单体电池(8)和辅电池组(9)，所述相变循环模块(4)包括帕尔贴组件(10)，以及连通帕尔贴组件(10)的循环管(11)，且所述帕尔贴组件(10)安装在单体电池(8)表面，所述循环管(11)末端连接有散热集成组件(12)，所述散热集成组件(12)和汽车的散热器连接在一起，所述帕尔贴组件(10)电性连接在辅电池组(9)上。
2.根据权利要求1所述的一种适用于高温工作的电池管理系统，其特征在于：所述充放电控制模块(2)包括均衡电路模块(201)、保护模块(202)、功率管理模块(203)、自检模块(204)，功率管理模块(203)将主机控制模块(1)和自检模块(204)的检测数据进行对比分析，同时功率管理模块(203)将蓄电池组模块(7)的检测温度与其设定的停机温度相比较，将执行信号传递至均衡电路模块(201)和保护模块(202)，调节充电电压保持在适当的范围，功率管理模块(203)在停机温度的设定下调节蓄电池的最大放电功率。
3.根据权利要求1所述的一种适用于高温工作的电池管理系统，其特征在于：所述主机控制模块(1)将蓄电池检控模块(3)的检测数据收集计算后，通过电信号传至相变循环模块(4)中的单片机控制器(13)，并通过单片机控制器(13)驱动帕尔贴组件(10)和散热集成组件(12)的工作。
4.根据权利要求1所述的一种适用于高温工作的电池管理系统，其特征在于：所述辅电池组(9)和蓄电池组模块(7)共用一套充放电控制模块(2)，且所述辅电池组(9)设置有独立的开关控制器(14)。
5.根据权利要求1所述的一种适用于高温工作的电池管理系统，其特征在于：所述循环管(11)上设置有内循环管(15)，且所述内循环管(15)通过电磁控制器(16)控制其关断。
6.根据权利要求1所述的一种适用于高温工作的电池管理系统，其特征在于：所述蓄电池检控模块(3)内部还包括预警模块(18)，所述预警模块(18)将在蓄电池充放电温度达其模块内部设置的起始温度和小于停机温度之间进行预警提示，并将信号传至主机控制模块(1)，并在温度超过停机温度时通过执行模块气动二级保护电路(17)。
7.根据权利要求1所述的一种适用于高温工作的电池管理系统，其特征在于：所述传感器模块(5)包括内温传感器(301)和外温传感器(302)，且所述内温传感器(301)均匀设置在单体电池(8)内部电解液中。
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