CN201910474U - 一种电池管理系统、电动车 - Google Patents

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吴义勇
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Abstract

本实用新型适用于电池领域，提供了一种电池管理系统以及采用该系统的电动车，所述系统包括：多个电池组，检测多个电池组的电池数据的多个从控子模块、所述多个从控子模块与所述多个电池组一一对应连接，以及对电池组进行均衡管理和利用卡尔曼滤波器进行荷电状态估计的主控制器，所述多个从控子模块均连接到所述主控制器。在本实用新型的实施例中，通过每个从控子模块采集对应电池组的电压、电流和温度的值，主控制器根据上述值，利用卡尔曼滤波器，估算出荷电状态。本实用新型的实施例相比以往的电池管理系统，提高了荷电状态估算的准确度。

Description

一种电池管理系统、电动车
技术领域
本实用新型属于电池领域，尤其涉及一种电池管理系统以及采用该系统的电动车。
背景技术
使用汽油或柴油的内燃机车辆导致了全世界范围内的严重空气污染。面对环境污染、全球变暖，能源短缺等各种问题，各国政府，企业投入了大量人力和物力对低排放甚至零排放的电动车进行研究和开发。
我国已经初步建立了电动汽车产业。形成了以纯电动车、混合动力电动车、燃料电池电动车三种车型为目标，以多种能源动力总成、驱动电机、动力蓄电池系统为三大关键技术的研发体系。并在2008年奥运会和2010年的世界博览会成功使用零排放的电动大巴作为交通工具接送游客，展现了我国在电动车领域的丰硕成果。
制约电动汽车产业发展的首要问题还是储能动力电池及其应用技术。其难点在于如何延长储能动力电池的使用寿命、提高电池的比能量和使用可靠性。常用的储能动力电池有铅酸电池，镍氢电池和锂离子电池，他们具有容量大、体积小、动力性好的特点。
在电动车的使用过程中，电池的过充、过放、过流以及不均衡性都将造成电池性能的降低甚至损坏电池。因而设计出能根据电池的特性，安全有效的保障电池的系统，即电池管理系统BMS(Battery Management System)成为关键。BMS一方面负责实时地检测电池箱体内的温度、电池电压等数据，另一方面实时估算当前的电池荷电状态 (State of Charge，SOC)，以及对各单体电池进行电压均衡，判断是否有故障发生并发送报警信号。
SOC估算的准确性已经成为电动车研发的瓶颈之一。SOC的主要影响因素有开路电压、充放电电流、电池内阻、电解液温度、极化效应、自放电及电池的循环寿命等。现有的电池管理系统主要利用主控芯片及电压采集模块来估计荷电状态，这种电池管理系统对荷电状态的估计往往不准。
实用新型内容
本实用新型实施例的目的在于提供一种电池管理系统，旨在提高SOC估算的准确度的问题。
本实用新型实施例是这样实现的，一种电池管理系统，所述系统包括：
多个电池组，检测多个电池组的电池数据的多个从控子模块、所述多个从控子模块与所述多个电池组一一对应连接，以及对电池组进行均衡管理和利用卡尔曼滤波器进行荷电状态估计的主控制器，所述多个从控子模块均连接到所述主控制器。
进一步地，每个电池组和其对应的从控子模块共同放置于一个电池箱体中。
进一步地，所述从控子模块包括：
从控芯片，分别与所述从控芯片相连的第二电源转换模块、第二硬件看门狗模块、第二系统时钟模块、第二存储模块、第二CAN通信模块，采集对应电池组的温度数据的温度检测模块、采集对应电池组每节单体电池的电压数据的电压检测模块、均衡模块。
进一步地，所述主控制器包括主控芯片，分别与主控芯片相连的第一硬件看门狗模块、第一系统时钟模块、第一存储模块、第一电源转换模块、第一CAN通信模块，电流检测模块、绝缘检测模块。
本实用新型的另一目的在于一种电动车，所述电动车采用上述的电池管理系统。
在本实用新型的实施例中，通过每个从控子模块采集对应电池组的电压、电流和温度的值，主控制器根据上述值，利用卡尔曼滤波器，估算出荷电状态。本实用新型采用主控制器、从控子模块的结构，使得采集到的温度、电流、电压等参数更加准确，相比以往的电池管理系统，提高了荷电状态估算的准确度。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的电池管理系统的方框结构原理图；
图2是本实用新型实施例提供的主控制器的结构原理图；
图3是本实用新型实施例提供的从控子模块的结构原理图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
图1示出了本实用新型实施例提供的电池管理系统的方框结构原理，该电池管理系统包括主控制器10、多个从控子模块20、多个电池组30以及一些外围模块（例如，外部检测模块、车载显示器、电机控制模块、整车控制模块）。图中以6个从控子模块20、6个电池组30为例。
每一从控子模块20均与一个电池组30相连。该多个从控子模块20通过内部CAN总线（Controller Area Network，控制器局域网络）连接到该主控制器10。
该电池组30为电动车提供动力。该从控子模块20用于检测对应电池组30的电池数据并发送所检测的电池数据到该主控制器10，该主控制器10根据接收到的电池数据，通过从控子模块20对对应电池组30进行均衡管理。
作为本实用新型的实施例，该从控子模块20可以与对应电池组30组成一个电池箱体。该电池箱体可以起到保护电池和从控子模块20的作用。在本实用新型的实施例中，每个电池组可以由依次串联的多个单体电池组成。该从控子模块20监测和采集该电池组30的每一个电池的电压和温度。其中，温度的采样点为电池箱体内部选取的具有代表性的多个点。
图2示出了主控制器10的结构，该主控制器包括一主控芯片110、第一系统时钟芯片120、电流检测模块130、绝缘检测模块140、第一存储模块150、第一电源转换模块160、第一硬件看门狗模块170、第一CAN通信模块180。第一电源转换模块160用于将车载直流电源转换成5V电压以对整个主控制器10供电。该第一硬件看门狗模块170为一个定时器电路，其作用为当主控制器10出现故障时，看门狗定时器溢出产生复位信号并重启主控制器10。该第一系统时钟芯片120用于记录数据产生的时间，并且在系统长期静置情况下可对系统估算电池的自放电提供依据。该第一存储模块150用于分别记录系统参数和运行参数。该电流检测模块130用于电流值的采集。该绝缘检测模块140作用为检测电池与车底盘之间的绝缘电阻。该第一CAN通信模块180有3路，一路用于和整车控制器、电机控制模块通信，一路用于和外部检测模块、车载仪器仪表等通信，还有一路用于和从控子模块20通信（参阅图1）。
请参阅图3，为从控子模块20的结构原理。该从控子模块20包括从控芯片210、均衡模块220、第二系统时钟模块230、电压检测模块240、温度检测模块250、第二存储模块260、第二电源转换模块270、第二硬件看门狗模块280、第二CAN通信模块290。该第二电源转换模块270将主控制器10接出的车载直流电源转换成5V电压以对整个从控子模块20进行供电。该第二硬件看门狗模块280为一个定时器电路，其作用为当从控子模块20出现故障时，看门狗定时器溢出产生复位信号并重启从控子模块20。该第二系统时钟模块230记录数据产生的时间，并且在系统长期静置情况下可对系统估算电池的自放电提供依据。该第二存储模块260储存系统参数。该温度检测模块250采集电池箱体内的多处设定点的温度。该电压检测模块240采集电池箱内每节单体电池的电压数据。当电池组中各电池单体电压差达到预设定的均衡控制范围时，该均衡模块220对单体电池进行均衡操作。
综上所述，通过对每个电池组均配备一个从控子模块，每个从控子模块对相应的电池组进行数据采集（温度、电压等），并且主控制器根据电池数据，估算出荷电状态。相比以往单一的采集方式，本实用新型所采用的结构采集的数据更加准确，提高了估算结果的精确度。并且，通过将从控子模块与电池组放在一个箱体内时，不仅利用保护这两个模块，而且损坏更换时较为方便，且此时测得的电池组温度更加准确。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电池管理系统，其特征在于，所述系统包括：
多个电池组，检测多个电池组的电池数据的多个从控子模块、所述多个从控子模块与所述多个电池组一一对应连接，以及对电池组进行均衡管理和利用卡尔曼滤波器进行荷电状态估计的主控制器，所述多个从控子模块均连接到所述主控制器。
2.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，每个电池组和其对应的从控子模块共同放置于一个电池箱体中。
3.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述从控子模块包括：
从控芯片，分别与所述从控芯片相连的第二电源转换模块、第二硬件看门狗模块、第二系统时钟模块、第二存储模块、第二CAN通信模块，采集对应电池组的温度数据的温度检测模块、采集对应电池组每节单体电池的电压数据的电压检测模块、均衡模块。
4.根据权利要求3所述的电池管理系统，其特征在于，所述主控制器包括主控芯片，分别与主控芯片相连的第一硬件看门狗模块、第一系统时钟模块、第一存储模块、第一电源转换模块、第一CAN通信模块，电流检测模块、绝缘检测模块。
5.一种电动车，其特征在于，所述电动车采用权利要求1-4中任一项所述的电池管理系统。
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