CN202080145U - 电池管理系统 - Google Patents

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于铭汉
夏彩萍
陈瀚
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Abstract

本实用新型公开了一种电池管理系统，涉及电动汽车技术领域。该系统包括：电池信息检测装置，与汽车动力电池组的各电池单体以及中央处理装置连接，用于检测各电池单体的电压、电流、以及温度信息，并将检测到的信息传送至中央处理装置；中央处理装置，用于根据电池信息检测装置传送的各电池单体的电压，计算所有电压的平均电压值，并将平均电压值传送至比较器充电平衡装置；比较器充电平衡装置，用于将各电池单体的电压与平均电压值相比较，将高于平均电压值的电池单体接通分流电阻。本系统采用比较器充电平衡装置同时控制多个电池单体，解决了需要多路变压器带来的系统体积和成本问题，有利于简化电池平衡计算与电池电量系统级芯片分析。

Description

电池管理系统
技术领域
本实用新型涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种电动汽车动力电池管理系统。
背景技术
随着社会的发展以及能源、环保等问题的日益突出，纯电动汽车以其零排放、噪声低等优点越来越受到世界各国的重视，被称作绿色环保车。作为发展电动车的关键技术之一的电池管理系统(BatteryManagement System，BMS)，是电动车产业化的关键。
现有的电动汽车的BMS采用多路变压器对动力电池组进行充放电，体积庞大、造价偏高，且对单体电池电压的采集精度不高，电路存在变压器等能量器件产生的纹波干扰等问题。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
本实用新型要解决的技术问题是：提供一种体积小、成本低的电池管理系统。
(二)技术方案
为解决上述问题，本实用新型提供了一种电池管理系统，该系统包括：电池信息检测装置，与汽车动力电池组的各电池单体以及中央处理装置连接，用于检测各电池单体的电压、电流、以及温度信息，并将检测到的信息传送至所述中央处理装置；中央处理装置，与所述电池信息检测装置连接，用于根据所述电池信息检测装置传送的各电池单体的电压，计算所有电压的平均电压值，并将所述平均电压值传送至比较器充电平衡装置；比较器充电平衡装置，与所述中央处理装置以及汽车动力电池组的各电池单体连接，用于将所述各电池单体的电压与所述平均电压值相比较，将高于所述平均电压值的电池单体接通分流电阻。
其中，该系统还包括：供电装置，与所述中央处理装置以及比较器充电平衡装置均相连，用于为所述中央处理装置以及比较器充电平衡装置供电。
其中，所述电池信息检测装置进一步包括：电压检测器，与所述汽车动力电池组的各电池单体连接以及所述中央处理装置连接，用于检测各电池单体的电压，并将检测到的电压信息传送至所述中央处理装置。
其中，所述电池信息检测装置进一步包括：电流检测器，与所述汽车动力电池组的各电池单体连接以及所述中央处理装置连接，用于检测各电池单体的电流，并将检测到的电流信息传送至所述中央处理装置；所述中央处理装置还用于根据所述电流检测器传送的电流信息，计算所述汽车动力电池组的荷电状态；该装置还包括：电池状态监控器，与所述中央处理装置连接，用于显示所述汽车动力电池组的荷电状态。
其中，所述电池信息检测装置进一步包括：温度检测装置，与所述汽车动力电池组的各电池单体连接以及所述中央处理装置连接，用于检测各电池单体的温度，并将检测到的温度信息传送至所述中央处理装置；所述中央处理装置还用于将所述温度检测器传送的各电池单体的温度与设定的门限温度比较，并在电池单体的温度高于设定的门限温度时，进行提示。
其中，该系统还包括：报警装置，与所述中央处理装置相连，用于在电池单体的温度高于设定的门限温度时，执行报警操作。
其中，所述供电装置与汽车电瓶相连，由所述汽车电瓶供电。
其中，所述电池信息检测装置进一步包括：模数采集芯片，用于采集各电池单体的电压、电流、以及温度信号，对采集到的信号进行模数转换，并将转换得到的信息传送至所述中央处理装置。
其中，所述中央处理装置进一步包括：CAN总线通信装置，用于与系统外部通信，实现系统的标定以及数据的传输。
其中，所述供电装置与所述中央处理装置以及所述比较器充电平衡装置之间均设置有DC-DC电源隔离器；所述中央处理装置的输入以及输出接口均设置光电隔离器。
(三)有益效果
本实用新型基于比较器原理实现动力电池的平衡管理，直接检测及管理电动汽车的动力电池运行的全过程，包括电池电压测量、电流测量、电量估计、单体电池间的均衡、电池故障诊断，能可靠的控制电动汽车动力电池充电的电量，且系统体积小、造价低、抗电磁干扰能力强。
附图说明
图1为依照本实用新型一种实施方式的电池管理系统结构框图；
图2为依照本实用新型一种实施方式的电池管理系统中供电装置的详细结构框图；；
图3为实施例1的电池管理系统结构框；
图4为实施例3的电池管理系统结构框；
图5为实施例3的电池管理系统对汽车动力电池组进行管理的方法原理图。
具体实施方式
本实用新型提出的电池管理系统，结合附图及实施例详细说明如下。
如图1所示，依照本实用新型一种实施方式的电池管理系统20包括：
电池信息检测装置21，与电动汽车动力电池组10的各电池单体以及中央处理装置22连接，用于检测各电池单体的电压、电流、以及温度信息，并将检测到的信息传送至中央处理装置22。
中央处理装置22，与电池信息检测装置21连接，用于根据电池信息检测装置21传送的各电池单体的电压，计算所有电压的平均电压值，并将该平均电压值传送至比较器充电平衡装置23。
比较器充电平衡装置23，与中央处理装置22以及电动汽车动力电池组10的各电池单体连接，用于利用比较器的基本功能，将各电池单体的电压与该平均电压值相比较，将高于该平均电压值的电池单体接通分流电阻，降低充电电流，达到整体的充电平衡。
供电装置24，与中央处理装置22以及比较器充电平衡装置23均相连，用于为中央处理装置22以及比较器充电平衡装置23供电。如图2所示，该供电装置24由电动汽车电瓶供电，即电动汽车电瓶给本实用新型的汽车动力电池管理系统供电。此外，电动汽车动力电池组10也可通过逆变器与该电瓶连接，即给该电瓶充电，这样形成一个循环的供电体系。
该电池信息检测装置21可以包括模数(AD)采集芯片，用于差分采集各电池单体的电压、电流、以及温度信号，对采集到的信号进行A/D转换，并将转换得到的信息经滤波后传送至中央处理装置22。
中央处理装置22进一步包括：CAN总线通信装置，用于与系统外部通信，实现系统的标定以及数据的传输等功能。
此外，由于电动汽车用电环境非常复杂，驱动电机和充电机都会产生很强的电磁干扰，从而影响信号在线检测与控制系统的正常工作，为了减小电磁干扰，供电装置21与中央处理装置22以及比较器充电平衡装置23之间均设置有DC-DC电源隔离器；中央处理装置22的输入以及输出接口均设置光电隔离器。
优选地，本实施方式的电池信息检测装置21进一步包括：电压检测器，与电动汽车动力电池组10的各电池单体连接以及中央处理装置22连接，用于检测各电池单体的电压，并将检测到的电压信息传送至中央处理装置22。
实施例1
如图3所示，与电池管理系统20相比，本实施例的电池管理系统20’的电池信息检测装置21进一步包括：
电流检测器，与电动汽车动力电池组10的各电池单体连接以及中央处理装置22连接，用于检测各电池单体的电流，并将检测到的电流信息传送至中央处理装置22。
相应的，本实施例的系统的中央处理装置22还用于根据电流检测器传送的电流信息，计算电动汽车动力电池组10的荷电状态。
本实施例的系统还包括：
电池状态监控装置25，与中央处理装置22连接，用于显示电动汽车动力电池组10的荷电状态。
实施例2
与电池管理系统20相比，本实施例的电池管理系统20”的电池信息检测装置21进一步包括：
温度检测器，与电动汽车动力电池组10的各电池单体连接以及中央处理装置22连接，用于检测各电池单体的温度，并将检测到的温度信息传送至中央处理装置22。
相应地，本实施例的系统的中央处理装置22还用于将温度检测器传送的各电池单体的温度与设定的门限温度比较，并在电池单体的温度高于设定的门限温度时，进行提示。
实施例3
如图4所示，与电池管理系统20”相比，本实施例的电池管理系统还包括：
报警装置26，与中央处理装置22相连，用于在电池单体的温度高于设定的门限温度时，执行报警操作。
如图5所示，依照实施例3的电池管理系统的对汽车动力电池组进行管理以实现充放电平衡的过程如下：
S1：电池信息检测装置21采集汽车动力电池组10内各电池单体的电压；
S2：中央处理装置22计算出所有电池单体的平均电压，并输出给比较器充电平衡装置23，通过比较电池单体电压与该平均电压，找出高于平均电压的电池单体并接通分流电阻，降低该电池单体的充电电流，由此完成电池的充电平衡；
S3：判断汽车动力电池组10的平均电池电压与电池单体的最高电压是否小于0.05V，若是，则结束，否则返回执行步骤S2。
此外，步骤S1进一步包括步骤：
S1.1：电池信息检测装置21采集动力电池组10内各电池单体的电流以及温度；
相应地，此时步骤S2进一步包括：
S2.1：中央处理装置22每隔一预定时间计算一次剩余电池电量，并通过电池状态监控装置25显示出来；每隔一预定时间与一预设的门限温度进行比较，若高于该门限温度则通过报警装置26进行报警。
具体来说，纯电动车辆点火后，电池管理系统启动，由蓄电池(电瓶)给本实用新型的汽车动力电池管理系统供电，开始采集汽车动力电池组内各电池单体的电压、温度、电流等状态，差分采集电压后通过AD转换芯片进行A/D转换并将处理结果送到中央处理装置，中央处理模块计算出平均电池电压，并将平均电压通过DA转换输出给比较器充电平衡装置，利用比较器的基本功能对电池单体电压及平均电压进行比较，高于平均电压的电池单体接通分流电阻，降低充电电流，以实现电池组的充电平衡。当电池组的平均电池电压与电池单体的最高电压接近时停止平衡工作。同时每秒计算一次汽车动力电池组的剩余电池电量以及电池异常状态检测等工作，并将所有数据通过CAN总线按照协议发出。
本实用新型的系统采用比较器充电平衡装置同时控制多个电池单体，很好地解决了需要多路变压器带来的系统体积和成本问题，有利于简化电池平衡计算与电池电量系统级芯片分析。
以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种电池管理系统，其特征在于，该系统包括：
电池信息检测装置，与汽车动力电池组的各电池单体以及中央处理装置连接，用于检测各电池单体的电压、电流、以及温度信息，并将检测到的信息传送至所述中央处理装置；
中央处理装置，与所述电池信息检测装置连接，用于根据所述电池信息检测装置传送的各电池单体的电压，计算所有电压的平均电压值，并将所述平均电压值传送至比较器充电平衡装置；
比较器充电平衡装置，与所述中央处理装置以及汽车动力电池组的各电池单体连接，用于将所述各电池单体的电压与所述平均电压值相比较，将高于所述平均电压值的电池单体接通分流电阻。
2.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，该系统还包括：
供电装置，与所述中央处理装置以及比较器充电平衡装置均相连，用于为所述中央处理装置以及比较器充电平衡装置供电。
3.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池信息检测装置进一步包括：
电压检测器，与所述汽车动力电池组的各电池单体连接以及所述中央处理装置连接，用于检测各电池单体的电压，并将检测到的电压信息传送至所述中央处理装置。
4.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池信息检测装置进一步包括：
电流检测器，与所述汽车动力电池组的各电池单体连接以及所述中央处理装置连接，用于检测各电池单体的电流，并将检测到的电流信息传送至所述中央处理装置；
所述中央处理装置还用于根据所述电流检测器传送的电流信息，计算所述汽车动力电池组的荷电状态；
该装置还包括：
电池状态监控器，与所述中央处理装置连接，用于显示所述汽车动力电池组的荷电状态。
5.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池信息检测装置进一步包括：
温度检测装置，与所述汽车动力电池组的各电池单体连接以及所述中央处理装置连接，用于检测各电池单体的温度，并将检测到的温度信息传送至所述中央处理装置；
所述中央处理装置还用于将所述温度检测器传送的各电池单体的温度与设定的门限温度比较，并在电池单体的温度高于设定的门限温度时，进行提示。
6.如权利要求5所述的电池管理系统，其特征在于，该系统还包括：
报警装置，与所述中央处理装置相连，用于在电池单体的温度高于设定的门限温度时，执行报警操作。
7.如权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于，所述供电装置与汽车电瓶相连，由所述汽车电瓶供电。
8.如权利要求1-7任一项所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池信息检测装置进一步包括：
模数采集芯片，用于采集各电池单体的电压、电流、以及温度信号，对采集到的信号进行模数转换，并将转换得到的信息传送至所述中央处理装置。
9.如权利要求8所述的电池管理系统，其特征在于，所述中央处理装置进一步包括：
CAN总线通信装置，用于与系统外部通信，实现系统的标定以及数据的传输。
10.如权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于，所述供电装置与所述中央处理装置以及所述比较器充电平衡装置之间均设置有DC-DC电源隔离器；所述中央处理装置的输入以及输出接口均设置光电隔离器。
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