CN1625014A - 电动汽车动力电源管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车动力电源管理系统，包括电池监测/控制电路和充放电电路，且二者均与蓄电池连接。所述的电池监测/控制电路可实时监测蓄电池的电压、充放电电流及温度等参数，进而依据这些参数对充放电电路作出适当的保护控制命令。所述的充放电电路具有串联与均衡相结合的充放电电路，依据电池监测/控制电路由采样的电池状态数据自动判断而作出的选择控制命令，对蓄电池进行串联充电或均衡充电。另外，电池检测/控制电路还通过CAN通讯总线与整车管理系统ECU连接，并可在仪表盘上显示蓄电池的状态信息。

Description

电动汽车动力电源管理系统
【技术领域】
本发明涉及一种电动汽车动力电源管理系统。
【背景技术】
随着社会经济的发展，燃油汽车所带来的能源与环保问题已逐渐引起世界各国的广泛关注。因自然资源尤其是石油资源的日益匮乏，以及汽车废气的排放而造成的环境污染，各国均有计划的发展电动汽车以寻求新的能源供应，同样，我国也将发展电动汽车作为国家能源战略的一个重要方面，并已列为国家863计划重点项目。
近几年，电动汽车技术取得了较大进步，如一般采用蓄电池(铅酸/镍氢/镍铬池等)进行供电，目前已发展出使用比能量更大的锂离子二次电池，以提供充足的能源以达到基本合理的行驶里程需要，但距全面实用推广仍然存在诸多方面的问题，其中电动汽车驱动力能源方面亟待提高：对于蓄电池而言，一般要求其使用寿命长、可靠性高并且安全性能好，为此，在正常使用过程中，为避免蓄电池的过充电及过放电等情况的发生，为延长蓄电池的使用寿命，降低维修成本，需要通过适当的控制以管理蓄电池的充放电作业，然而现有的技术在这方面还不能令人满意。此外，电动汽车动力电源二次充电时间要求不能太长(一般在6个小时以内可以接受)。为减少蓄电池的充放电时间，一般采用大电流充放电的方式，但这样易造成电池性能降低甚至损坏，产生一些不安全的隐患，为此有必要对蓄电池的充放电电路进行改进。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是，提供一种可对蓄电池进行实时监测，并对充放电电路能够进行适当控制的电动汽车动力电源管理系统。
本发明所要解决的另一个技术问题是，提供一种可选择性的进行快速充电的电动汽车动力电源管理系统。
为解决上述技术问题，本发明电动汽车动力电源管理系统，包括电池监测/控制电路和充放电电路，且二者均与蓄电池连接。该电池监测/控制电路可实时监测蓄电池的电压、充放电电流及温度等参数，进而依据这些参数对充放电电路作出适当的保护控制命令。
作为对上述技术方案的改进，所述的充放电电路具有串联与均衡相结合的充放电电路，依据电池监测/控制电路由采样的电池状态数据自动判断而作出的选择控制命令，对蓄电池进行串联充电或均衡充电。
另外，电池检测/控制电路还通过CAN通讯总线与整车管理系统ECU连接，并可在仪表盘上显示蓄电池的状态信息。
所述的蓄电池优选比能量较大的锂离子二次电池，且通过将多个电池串接在一起而组成电池组。
所述的电池监测/控制电路可以包括：主控芯片CPU，采样电路，主接触器，其中，采样电路包括电池电压采样电路、电池温度采样电路和电池电流采样电路、而主接触器则包括充放电控制接口及充电档位选择控制接口。
所述的电池监测/控制电路还可以包括外部数据存储器及程序存储器以扩展数据存储功能。
本发明电动汽车动力电源管理系统具有以下优点：
1.电池监测/控制电路可对电池及电池组的电压、温度、充电电流、放电电流等参数进行实时监控，并对充放电电路作出适当的控制，以防止过充、过放，保证电池的使用安全，有效的提高电池的使用寿命。
2.充放电电路采用串联充电与均衡充电相结合的双充电方式，可有效缩短二次充电时间，据可靠性分析，30分钟可达到50-60％，6小时可达98％。
3.电池监测/控制电路具有CAN通信功能，能及时的将电池状态参数传输到主控ECU，并在显示仪表盘显示相应的信息。
【附图说明】
下面参照附图结合实例对本发明作进一步详细的说明：
图1为本发明电动汽车动力电源管理系统的原理方块图；
图2为本发明电动汽车动力电源管理系统中电池监测/控制电路的原理方块图。
【元件符号说明】
电动汽车动力电源管理系统             1
蓄电池                               2
电池监测/控制电路                 3
充放电电路                        4
CAN通讯总线                       5
整车管理系统ECU                   6
仪表盘                            7
主控芯片CPU                       31
采样通道                          32
主接触器                          33
数据存储器                        34
程序存储器                        35
【具体实施方式】
请参阅图1，本发明电动汽车动力电源管理系统1包括：一电池监测/控制电路3和一充放电电路4，且二者均与蓄电池2连接，其中，电池监测/控制电路3可实时监测蓄电池2的电压、充放电电流及温度等参数，进而依据这些参数对充放电电路4作出适当的保护控制命令；而充放电电路4亦依据电池监测/控制电路3由采样的电池状态数据自动判断而作出的选择控制命令，对蓄电池2进行串联充电或均衡充电。另外，电池检测/控制电路3还通过CAN通讯总线5与整车管理系统ECU6连接，并可在仪表盘7上显示蓄电池2的状态信息。
蓄电池2采用比能量较大的锂离子二次电池作为动力电源，同时，通过将多个电池串接在一起而组成电池组。
电池监测/控制电路3的原理方块图如图2所示，其包括主控芯片CPU31，采样通道32，主接触器33，其中，主控芯片CPU31是采用16位单片机80C196KC；采样通道32则包括对电池电压进行采样的光MOS继电器阵列、对电池温度进行采样的光MOS继电器阵列、对电池电流进行采样的霍尔元件、以及差动放大、低通滤波、隔音放大、数模转换、光电隔离等电路组成；而主接触器33则包括充放电控制接口及充电档位选择控制接口，另外，该电池监测/控制电路3还设有外部数据存储器34及程序存储器35以扩展数据存储功能。
在该电路的正常工作中，通过采样通道32中各电路对电池相关参数的数据采样，由主控芯片CPU31作出判断。如果发生过流、过放、过压和温度超标时，其控制主接触器33，将向蓄电池2充放电的充放电电路4切断，同时，通过CAN通讯总线5发给整车管理系统ECU6，并在仪表盘7上显示告警提示。当被保护电池的保护因素消失，则保护功能自动取消。
充放电电路4包括有两种充电方式，即串联充电方式和均衡充电方式，其中，串联充电方式中还包括大小两种充电档位。在其工作时，这两种充电方式相结合，既可以有效的缩短充电时间，又可以保证每节电池的完全充电。
当系统充电时，电池监测/控制电路3根据采样的电池状态数据自动判断选择不同的充电方式(串联充电/均衡充电)以及串联充电时充电挡位的切换(电流档位由大到小)。其中，串联充电由设置的各充电站实现大电流(1C)快速充电。均衡充电是对单节电池独立充电，起初以较大电流恒流充电，电池电压达到4.2V以后，再以固定电压恒压充电直至电池完全充满(电流低于C/20即认为充满)。这种充电方式因功率小，重量轻，可方便的插接在市电网上(220V/50HZ)直接充电，又可以作为串联充电的有效补充。
由于电池监测/控制电路3在蓄电池2的充放电过程中是实时监测的，所以其还具有以下功能：
1.对电池的容量预测
根据对电池容量的监测，可实时得出电池组的剩余容量并显示在仪表盘7上，同时还可以显示容量底限需充电的提示；
2.对电池的自检功能
通过电压、电流、温度等数据参数，能分析电池是否正常工作，并能自动进行系统自检，如有故障，发出故障信号，并切断动力电源开关。
3.故障预警
在电池使用过程中，随时记录电池使用参数，通过一定的数学模型并判断电池的有效性，若发现系统中有电池失效或是将要失效或是与其它电池不一致性增大，则通过CAN通讯总线5传送到整车主控ECU6，并在显示仪表盘7显示故障。
4. 外电路故障保护
当外部电路出现严重故障或失效时，系统能产生安全保护，使电池不致过放、过充、短路等。
本系统采用了两套独立的保护电路(硬件保护/软件保护)进行双重保护，确保了系统的安全性。而且，本系统能满足车载状况的使用条件，包括振动、电子干扰、高低温的变化等。
上述实施例只是体现本发明技术方案的优选方案，本技术领域的技术人员对其中的某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1，一种电动汽车动力电源管理系统，包括一可对蓄电池进行充放电的充放电电路，其特征在于：还包括一电池监测/控制电路，所述的电池监测/控制电路分别连接蓄电池与充放电电路，所述的电池监测/控制电路可实时监测蓄电池的电压、充放电电流及温度等参数，进而依据这些参数对充放电电路作出保护控制命令。
2，如权力要求1所述的电动汽车动力电源管理系统，其特征在于：所述的充放电电路具有串联与均衡相结合的充放电电路，依据电池监测/控制电路由采样的电池状态数据自动判断而作出的选择控制命令，对蓄电池进行串联充电或均衡充电。
3，如权力要求2所述的电动汽车动力电源管理系统，其特征在于：所述的串联充电电路中还包括大小两种充电档位；所述的电池监测/控制电路根据采样的电池状态数据自动判断串联充电时充电挡位由大到小的切换。
4，如权力要求1所述的电动汽车动力电源管理系统，其特征在于：所述的电池监测/控制电路包括：主控芯片CPU，采样电路，主接触器，其中，采样电路包括电池电压采样电路、电池温度采样电路和电池电流采样电路、而主接触器则包括充放电控制接口及充电档位选择控制接口。
5，如权力要求1或4所述的电动汽车动力电源管理系统，其特征在于：所述的电池监测/控制电路还包括外部数据存储器及程序存储器以扩展数据存储功能。
6，如权力要求1所述的电动汽车动力电源管理系统，其特征在于：所述的电池检测/控制电路还通过CAN通讯总线与整车管理系统ECU连接，并可在仪表盘上显示蓄电池的状态信息。
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