CN109606195B - 一种锂电池管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂电池管理系统，包括控制处理模块以及与控制处理模块电连接的信息交互模块、车辆控制模块、电容电源模块、锂电电源模块以及传感检测模块，电容电源模块以及锂电电源模块均与车辆控制模块连接，控制处理模块用于分析处理汽车状态信息以及供电系统信息并发出相应的控制指令，信息交互模块用于实现车主与车机之间的信息交换，车辆控制模块用于保证车辆的正常行驶，电容电源模块用于短时间供应大电流以保护车辆电路的电压电流稳定，锂电电源模块用于车辆正常行驶时的供电，传感检测模块用于检测车辆的温度以及电压电流信息。本发明结构不仅降低了驾驶员的驾驶习惯对汽车锂电池带来的损伤，同时还能够为锂电池提供温度保护。

Description

一种锂电池管理系统

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种锂电池管理系统。

背景技术

“锂电池”，是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。随着科学技术的发展，现在锂电池已经成为了主流。

目前市场上的锂电池组。在电动气车上的管理系统都是以正常电气模式建立。但是在近几年来本公司对所售锂电池的售后进行归纳发现，锂电池的异常状况包括容量减少和损坏。容量减少的原因通过对实验用车和私家车的数据跟踪，发现一般容量减少之外，冬季低温所造成的容量减少（可行车距离减少）还会随着气温的升高而恢复。而驾驶员的快速提速和长时间以远高于最佳行驶速度行驶造成的锂电池组异常升温所造成的容量减少则无法恢复。而同时夏季高温也易造成电池温度异常，存在一定的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种锂电池管理系统，能够降低驾驶员的驾驶习惯对汽车锂电池带来的损伤，同时还能够为锂电池提供温度保护。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：

一种锂电池管理系统，包括控制处理模块以及与所述控制处理模块电连接的信息交互模块、车辆控制模块、电容电源模块、锂电电源模块以及传感检测模块，所述电容电源模块以及所述锂电电源模块均与所述车辆控制模块连接，所述控制处理模块用于分析处理汽车状态信息以及电池供电系统信息并发出相应的控制指令，所述信息交互模块用于实现车主与车机之间的信息交换，所述车辆控制模块用于保证车辆的正常行驶，所述车辆控制模块包括车锁开关、充电口、电源线、远程控制继电器、驱动电机、稳压器、空调以及空调风管，所述车锁开关与所述主控制芯片电连接，所述充电口与所述电容电源模块以及锂电电源模块均电连接，所述远程控制继电器电连接在所述电容电源模块与外部工作电路之间以及锂电电源模块与外部工作电路之间，所述稳压器电连接在外部工作电路的输入侧，所述空调风管出风口设置在锂电电源模块一侧，所述电容电源模块通过超级电容器进行短时间供应大电流以保护车辆电路的电压电流稳定，所述锂电电源模块用于车辆正常行驶时的供电，所述传感检测模块用于检测车辆工作时的温度以及电压电流信息。

优选地，上述锂电池管理系统中，所述控制处理模块包括主控制芯片以及与所述主控制芯片电连接的系统数据存储单元、行车数据存储单元、GPS芯片、车载电源、控制电路数据输出单元、传感器数据输入单元、数据线、数据接口以及内部电源线。

优选地，上述锂电池管理系统中，所述信息交互模块包括与所述主控制芯片电连接的触摸显示屏，所述触摸显示屏上设有用于与所述主控制芯片进行数据交互的数据交互接口。

优选地，上述锂电池管理系统中，所述电容电源模块包括若干组超级电容器组以及并联在所述超级电容组的用于隔离充放电过程的两个反向设置的二极管。

优选地，上述锂电池管理系统中，所述锂电电源模块包括若干个锂电池组。

优选地，上述锂电池管理系统中，所述传感检测模块包括温度传感器、电流电压传感器以及用于向所述主控制芯片传递检测信号的传感器线。

本发明的有益效果是：

本发明设计的一种锂电池管理系统。能够根据电动力车驾驶员的长期行驶习惯进行分析，通过控制电路对锂电池的充电和电力输出进行更好的管理，通过加装超级电容器组来平衡驾驶员的行车习惯对锂电池的损伤，通过使用传感器来监测锂电池的状况，通过使用车载空调对锂电池进行温度控制来保证锂电池的长期安全使用。

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为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的传感器连接结构示意图；

图3为本发明的控制处理模块与信息交互模块连接结构示意图；

图4为本发明的电容电源模块连接结构示意图；

图5为本发明的远程控制继电器连接结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-控制处理模块；2-信息交互模块；3-车辆控制模块；4-电容电源模块；5-锂电电源模块；6-传感检测模块；

101-主控制芯片；102-系统数据存储单元；103-行车数据存储单元；104-GPS芯片；105-车载电源；106-控制电路数据输出单元；107-传感器数据输入单元；108-数据线；109-数据接口；1010-内部电源线；

201-触摸显示屏；202-数据交互接口；

301-车锁开关；302-充电口；303-电源线；304-远程控制继电器；305-驱动电机；306-稳压器；307-空调；308-空调风管；

401-超级电容器组；402-二极管；

501-锂电池组；

601-温度传感器；602-电流电压传感器；603-传感器线。

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。

请参阅图1-5所示，本实施例为一种锂电池管理系统，包括控制处理模块1以及与所述控制处理模块1电连接的信息交互模块2、车辆控制模块3、电容电源模块4、锂电电源模块5以及传感检测模块6，所述电容电源模块4以及所述锂电电源模块5均与所述车辆控制模块3连接，所述电容电源模块4与所述锂电电源模块5电连接，所述控制处理模块1用于分析处理汽车状态信息以及电池供电系统信息并发出相应的控制指令，所述信息交互模块2用于实现车主与车机之间的信息交换，所述车辆控制模块3用于保证车辆的正常行驶，所述电容电源模块4通过超级电容器进行短时间供应大电流以保护车辆电路的电压电流稳定，所述锂电电源模块5用于车辆正常行驶时的供电，所述传感检测模块6用于检测车辆工作时的温度以及电压电流信息。

上述锂电池管理系统中，所述控制处理模块1包括主控制芯片101以及与所述主控制芯片101电连接的系统数据存储单元102、行车数据存储单元103、GPS芯片104、车载电源105、控制电路数据输出单元106、传感器数据输入单元107、数据线108、数据接口109以及内部电源线1010。

在本实施方式中，系统数据存储单元102用于存储车辆状态信息，行车数据存储单元103用于存储车辆长时间行驶的数据信息，在进行位置信息存储的过程中，对于每天的行动轨迹出现较大差异时，在一定时间后进行删除，以减小位置数据信息对行车数据存储单元103存储空间的占用，对于长时间保持一致的车辆行动参数进行保留，以便根据车辆行驶信息进行运动轨迹的预判，GPS芯片104用于实时获取车辆的位置信息，车载电源105作为控制电路的电源，控制电路数据输出单元106用于向车辆控制模块3相关的控制器件发送控制指令，传感器数据输入单元107用于接收传感检测模块6的检测数据，数据接口108采用USB等接口，用于更新地图或备份数据，内部电源线1010用于连接控制处理模块1内部的系统电源电路。

在实际运行过程中，主控制芯片101通过GPS芯片104对行车位置进行对比，再根据行车数据存储单元103内的存储数据进行计算，发现车辆有上坡动作时，用户习惯性加大油门进行上坡，此时，主控制芯片101通过车辆控制模块3控制锂电电源模块5向电容充电模块4进行充电，电容充电模块4充满电后，能够输出较大电流，以满足上坡需要，同时还避免了锂电电源模块5大电流输出的损耗。

上述锂电池管理系统中，所述信息交互模块2包括与所述主控制芯片101电连接的触摸显示屏201，所述触摸显示屏201上设有用于与所述主控制芯片101进行数据交互的数据交互接口202。

在本实施方式中，数据交互接口202与主控制芯片101连接，用于实现触摸显示屏201与主控制芯片101之间的信息交换，触摸显示屏201可实时查看车辆当前的状态信息以及行驶过程信息，同时还兼具娱乐、导航等功能。

上述锂电池管理系统中，所述车辆控制模块3包括车锁开关301、充电口302、电源线303、远程控制继电器304、驱动电机305、稳压器306、空调307以及空调风管308，所述车锁开关301与所述主控制芯片101电连接，所述充电口302与所述电容电源模块4以及锂电电源模块5均电连接，所述远程控制继电器304电连接在所述电容电源模块4与外部工作电路之间以及锂电电源模块5与外部工作电路之间，所述稳压器306电连接在外部工作电路的输入侧，所述空调风管308出风口设置在锂电电源模块5一侧。

本实施方式中，车锁开关301用于车辆总开关的电源控制，充电口302用于为电源模块进行充电，电源线303用于车辆控制模块3电路结构之间的电连接，远程控制继电器304通过对主控制芯片101发送的远程有线数据信号进行每个电源模块输出的控制以及两个电源模块能量交换的控制，驱动电机305用于驱动车辆行驶，稳压器306用于稳定电容电源模块4以及锂电电源模块5的输出电压，保证车辆电路的正常运行，空调307用于车辆温度调节以及锂电电源模块5的温度调节，空调风管308用于将空调307产出的适宜温度的气流输送到锂电电源模块5中，进行锂电电源模块5的温度调节，以便锂电电源模块5处于最佳的工作状态。

在实际运行过程中，电连接在电容电源模块4与稳压器306之间的远程控制继电器304、电连接在锂电电源模块5与稳压器306之间的远程控制继电器304接收到主控制芯片101发送的控制指令时，进行电源模块之间的切换以及充放电过程的切换。

上述锂电池管理系统中，所述电容电源模块4包括若干组超级电容器组401以及并联在所述超级电容器组401上的用于隔离充放电过程的两个反向设置的二极管402。

本实施方式中，利用二极管402的单向导电性进行充放电过程的控制，通过连接在的二极管402与超级电容器组401之间的远程控制继电器304进行控制。

上述锂电池管理系统中，所述锂电电源模块5包括若干个锂电池组501。

上述锂电池管理系统中，所述传感检测模块6包括温度传感器601、电流电压传感器602以及用于向所述主控制芯片101传递检测信号的传感器线603。

本实施方式中，温度传感器601设置在锂电电源模块5内部，用于检测锂电池组501的温度信息，电流电压传感器602用于检测电容电源模块4以及锂电电源模块5的输出电流电压信息。

本发明设计的锂电池管理系统实际运行过程为：

（1）行驶行为控制：主控制芯片101对用户的车辆行动轨迹，行驶习惯进行计算保存，由此保存了足够进行自动控制电路的数据。在行驶过程中，主控制芯片101通过GPS芯片104对行车位置进行对比，再根据存储数据进行计算，发现车辆有可能要上一段几百米的长坡，此时需要进行提速上坡，因此，主控制芯片101通过远程控制继电器304使锂电池组501向超级电容器401组进行充电，电容充电模块4充满电后，能够输出较大电流，以满足上坡需要，同时还避免了锂电电源模块5大电流输出的损耗。另外，主控制芯片101获取用户用车习惯后，能够在车辆行驶前对超级电容器组401进行充电，避免发生电源过充浪费现象。

（2）温度保护控制：当冬天来到，主控制芯片101通过温度传感器601感知锂电池组501处于较低温度时，当时间快要到达用户习惯开车的时间时，系统会启动远程控制继电器304通过充电口302来的电流对超级电容器组401进行充电，同时根据电流电压传感器602反馈的数据计算出充电功率，从而选择是在同时启动307空调还是将401超级电容器组充满后再启动。空调307通过空调风管308将501锂电池组501加热到最佳工作温度后就自动停止，然后主控制芯片101等待用户开车。当用户断开充电口302的电源后进入车辆时，通过车锁开关301控制控制处理模块1中的车载电源控制单元105进行打开整个系统，这时控制处理模块1取消待机状态，进入正常运行状态。触摸屏21也开始启动，车辆所有主动控制单元通电可以工作。

而当处于夏天时，当控制处理模块1通过温度传感器601监测到锂电电源模块5内部温度过高时，就会自动控制空调307进行降温，而当通过电流电压传感器602发现某一组501锂电池组出现问题时，就通过远程控制继电器304断开这一组锂电池，同时通过触摸屏2向用户报警，以免造成更大的损失。

（3）电源切换以及充放电过程切换控制：用户开始开车时，控制处理模块1根据电流电压传感器602反馈的电容电源模块4以及锂电电源模块5的电量，优先使用超级电容器组401的电量，而由于使用了二极管402 ，因此可以将每个超级电容器组401的电量都用完。控制处理模块1根据用户行车习惯，会先使用所有超级电容器组401的一半电量，然后当用户突然加速时就会使用较高的电流，这时如果只用锂电池组501就会使锂电池组501负载过大，造成损伤，而同步连接超级电容器组401，就会使电流更稳定，不会对锂电池造成损伤。

充电流程是断开出电二极管402电路，这样电流只能流入，不能流出。而根据当时的行车功率，通过电流电压传感器602，和501锂电池组的稳定安全输出功率，选择是否同时对所有超级电容器组401进行充电或者单个组进行充电。

充电完成，或者到达上坡点后，控制处理模块1就断开充电电路，等待用户开车上坡的驱动电机305功率达到锂电池组501的稳定安全输出功率的一定值后，就可以打开超级电容器组401的供电电路提供更多的电流，以保证用户加油门时功率需求。

当用户到达目的地时，断开车锁供电后，控制处理模块1根据用户习惯，控制远程控制继电器304将超级电容器组401内部的余电全部反充入锂电池组501内进行保存。（电容的特性之一就是会随着时间而自动消耗电量，造成电量损失。）当用户再次开动车辆时，重复上面控制流程。

本发明设计的一种锂电池管理系统。能够根据电动力车驾驶员的长期行驶习惯进行分析，通过控制电路对锂电池的充电和电力输出进行更好的管理，通过加装超级电容器组来平衡驾驶员的行车习惯对锂电池的损伤，通过使用传感器来监测锂电池的状况，通过使用车载空调对锂电池进行温度控制来保证锂电池的长期安全使用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

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 (5)

1.一种锂电池管理系统，其特征在于：包括控制处理模块（1）以及与所述控制处理模块（1）电连接的信息交互模块（2）、车辆控制模块（3）、电容电源模块（4）、锂电电源模块（5）以及传感检测模块（6），所述电容电源模块（4）以及所述锂电电源模块（5）均与所述车辆控制模块（3）连接，所述控制处理模块（1）用于分析处理汽车状态信息以及电池供电系统信息并发出相应的控制指令，所述控制处理模块（1）包括主控制芯片（101）以及与所述主控制芯片（101）电连接的系统数据存储单元（102）、行车数据存储单元（103）、GPS芯片（104）、车载电源（105）、控制电路数据输出单元（106）、传感器数据输入单元（107）、数据线（108）、数据接口（109）以及内部电源线（1010），所述信息交互模块（2）用于实现车主与车机之间的信息交换，所述车辆控制模块（3）用于保证车辆的正常行驶，所述车辆控制模块（3）包括车锁开关（301）、充电口（302）、电源线（303）、远程控制继电器（304）、驱动电机（305）、稳压器（306）、空调（307）以及空调风管（308），所述车锁开关（301）与所述主控制芯片（101）电连接，所述充电口（302）与所述电容电源模块（4）以及锂电电源模块（5）均电连接，所述远程控制继电器（304）电连接在所述电容电源模块（4）与外部工作电路之间以及锂电电源模块（5）与外部工作电路之间，所述稳压器（306）电连接在外部工作电路的输入侧，所述空调风管（308）出风口设置在锂电电源模块（5）一侧，所述电容电源模块（4）通过超级电容器进行短时间供应大电流以保护车辆电路的电压电流稳定，所述锂电电源模块（5）用于车辆正常行驶时的供电，所述传感检测模块（6）用于检测车辆工作时的温度以及电压电流信息。

2.根据权利要求1所述的锂电池管理系统，其特征在于：所述信息交互模块（2）包括与所述主控制芯片（101）电连接的触摸显示屏（201），所述触摸显示屏（201）上设有用于与所述主控制芯片（101）进行数据交互的数据交互接口（202）。

3.根据权利要求1所述的锂电池管理系统，其特征在于：所述电容电源模块（4）包括若干组超级电容器组（401）以及并联在所述超级电容器组（401）上的用于隔离充放电过程的两个反向设置的二极管（402）。

4.根据权利要求1所述的锂电池管理系统，其特征在于：所述锂电电源模块（5）包括若干个锂电池组（501）。

5.根据权利要求1所述的锂电池管理系统，其特征在于：所述传感检测模块（6）包括温度传感器（601）、电流电压传感器（602）以及用于向所述主控制芯片（101）传递检测信号的传感器线（603）。

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