CN205381155U - 电动汽车动力电池管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种电动汽车动力电池管理系统，包括用于检测动力电池状态的检测模块、与所述检测模块输出端连接的处理模块、与所述处理模块连接的提示模块以及与所述处理模块连接的动力电池保护单元，所述提示模块设置在驾驶室；能够对动力电池的状态进行准确监控，在车辆行驶过程中根据监控的状态控制动力电池的工作状况以及对驾驶员进行提示，从而确保动力电池的安全使用，有效延长动力电池的使用寿命。

Description

电动汽车动力电池管理系统

技术领域

本实用新型涉及一种动力电池管理系统，尤其涉及一种电动汽车动力电池管理系统。

背景技术

随着矿物能源的日益枯竭以及人类社会对环境的要求日益提高，电动汽车由于其能源的清洁性和可再生性受到广泛的青睐，但是，电动汽车在使用中，作为动力能源的提供者的动力电池是电动汽车的发展瓶颈，由于电动汽车的空间等原因，动力电池不可能无限做大，因此，人们逐渐关注到对于动力电池的管理上，通过对动力电池的合理管理以提升电动汽车的续航能力以及使用的安全性，然而，现有的动力电池管理系统仍然存在如下问题：使用者通过电动汽车的整车控制器仅仅能够了解动力电池的剩余电量，但是对于动力电池在车辆行驶过程中的状态却不太了解，往往容易造成过热、各动力电池包的电量不均衡等，都将严重影响动力电池的使用寿命，并且由于人为的疏忽，往往在停车后忘记查看动力电池电量，从而忘记充电，也将会造成后续的使用过程中续航能力不够。

因此，需要提出一种新的电动汽车动力电池的管理系统，能够对动力电池的状态进行准确监控，在车辆行驶过程中根据监控的状态控制动力电池的工作状况以及对驾驶员进行提示，从而确保动力电池的安全使用，有效延长动力电池的使用寿命。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种电动汽车动力电池管理系统，能够对动力电池的状态进行准确监控，在车辆行驶过程中根据监控的状态控制动力电池的工作状况以及对驾驶员进行提示，从而确保动力电池的安全使用，有效延长动力电池的使用寿命。

本实用新型提供的一种电动汽车动力电池管理系统，包括用于检测电动汽车的动力电池状态的检测模块、与所述检测模块输出端连接的处理模块、与所述处理模块连接的提示模块以及与所述处理模块连接的动力电池保护单元，所述提示模块设置在驾驶室；

所述检测模块至少包括隔离电压检测电路、隔离电流检测电路、用于检测动力电池温度的电池温度传感器以及用于检测动力电池环境温度的环境温度传感器；

所述处理模块包括预处理电路、电量计量芯片、中央处理电路以及与所述中央处理电路连接的控制输出电路，所述预处理电路的输出端与电量计量芯片和中央处理电路连接，所述电量计量芯片与中央处理电路通信连接，所述中央处理电路输出端与提示模块连接，所述中央处理电路的控制输出端与控制输出电路连接，所述中央处理电路还与整车控制器连接；

所述动力电池保护单元包括动力电池冷却模块、动力电池加热模块以及功率限定输出模块，所述动力电池冷却模块与控制输出电路连接，所述动力电池加热模块与控制输出电路连接，所述功率限定输出模块的输入端与控制输出电路连接，功率限定输出模块的输出端与电动汽车的动力电机连接；

所述控制输出电路包括电阻R1、三极管Q1、电阻R2、电容C1、二极管D1、稳压管DW1、三极管Q2、电阻R3以及继电器J1；

所述电阻R1的一端作为控制输出电路的输入端与中央处理电路连接，所述电阻R1的另一端与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的集电极通过电阻R2连接电源VCC，所述三极管Q1的发射极通过电容C1接地，所述三极管Q1的发射极与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的基极与稳压管DW1的负极连接，稳压管DW1的正极接地，所述三极管Q2的发射极通过电阻R3接地，三极管Q2的集电极通过继电器J1的线圈与电源VCC连接，继电器J1的开关连接于动力电池保护单元的输入端与保护动作命令输出端之间。

进一步，所述检测模块还包括油门位置传感器，所述油门位置传感器的输出端与预处理电路连接。

进一步，所述预处理电路包括依次连接的放大电路、滤波电路以及模数转换电路，所述放大电路的输入端与检测模块的输出端，模数转换电路的输出端与中央处理电路和电量计量芯片连接。

进一步，所述提示模块包括语音提示器和显示器，所述语音提示和显示器均与所述中央处理电路连接。

本实用新型的有益效果：本实用新型的电动汽车动力电池管理系统，能够对动力电池的状态进行准确监控，在车辆行驶过程中根据监控的状态控制动力电池的工作状况以及对驾驶员进行提示，从而确保动力电池的安全使用，有效延长动力电池的使用寿命，并且能够有效延长电动汽车的续航能力。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的原理框图。

图2为本实用新型的控制输出电路的原理图。

图3为本实用新型的隔离电压检测电路原路图。

具体实施方式

图1为本实用新型的原理框图，图2为本实用新型的控制输出电路的原理图，图3为本实用新型的隔离电压检测电路原路图，如图所示，本实用新型提供的一种电动汽车动力电池管理系统，包括用于检测电动汽车的动力电池状态的检测模块、与所述检测模块输出端连接的处理模块、与所述处理模块连接的提示模块以及与所述处理模块连接的动力电池保护单元，所述提示模块设置在驾驶室；

所述检测模块至少包括隔离电压检测电路、隔离电流检测电路、用于检测动力电池温度的电池温度传感器以及用于检测动力电池环境温度的环境温度传感器，所述隔离电压检测电路为基于线性光耦TIL300的电压检测电路，由于光耦的隔离作用，能够有效避免动力电池的高压对本实用新型的影响，所述隔离电流检测电路为MAX472采集芯片和HCNR201隔离芯片的组成的采集电路，隔离电压检测电路和隔离电流检测电路均为现有技术，在此不加以赘述；

所述处理模块包括预处理电路、电量计量芯片、中央处理电路以及与所述中央处理电路连接的控制输出电路，所述预处理电路的输出端与电量计量芯片和中央处理电路连接，所述电量计量芯片与中央处理电路通信连接，所述中央处理电路输出端与提示模块连接，所述中央处理电路的控制输出端与控制输出电路连接，所述中央处理电路还与整车控制器连接，所述电量计量芯片为现有的芯片，所述中央处理电路采用现有的AVR单片机或者ARM单片机；

所述动力电池保护单元包括动力电池冷却模块、动力电池加热模块以及功率限定输出模块，所述动力电池冷却模块与控制输出电路连接，所述动力电池加热模块与控制输出电路连接，所述功率限定输出模块的输入端与控制输出电路连接，功率限定输出模块的输出端与电动汽车的动力电机连接，其中，动力电池冷却模块采用现有的水冷和风冷的结合结构，当动力电池温度高于设定的第一温度阈值时，采用水冷方式，当动力电池温度高于第二温度阈值时(第一温度阈值小于第二温度阈值)，采用水冷和风冷共同作用的方式，也即是说，控制输出电路对于动力电池冷却模块的控制，主要用于控制风冷装置的动作与停止，动力电池加热模块为现有技术；

所述控制输出电路包括电阻R1、三极管Q1、电阻R2、电容C1、二极管D1、稳压管DW1、三极管Q2、电阻R3以及继电器J1；

所述电阻R1的一端作为控制输出电路的输入端与中央处理电路连接，所述电阻R1的另一端与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的集电极通过电阻R2连接电源VCC，所述三极管Q1的发射极通过电容C1接地，所述三极管Q1的发射极与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的基极与稳压管DW1的负极连接，稳压管DW1的正极接地，所述三极管Q2的发射极通过电阻R3接地，三极管Q2的集电极通过继电器J1的线圈与电源VCC连接，继电器J1的开关连接于动力电池保护单元的输入端与保护动作命令输出端之间，当需要继电器J1所在供电回路导通时，中央处理电路输出高电平，三极管Q1导通，电容C1充电，在电容C1充电过程中，相当于延时控制，比如电池温度高于第一温度阈值时即可对电容C1进行充电，此时中央处理电路同时输出告警指令，如果驾驶员在此过程中没有响应的操作，比如停车或者关掉比如空调等负荷，那么动力电池的温度继续上升，电容C1持续充电，当电容C1两端的电压达到三极管Q2的导通电压时，继电器J1动作，使风冷打开，并且中央处理电路输出更加急促等方式的提示音，提示司机进行相应的处理或者中央处理电路向整车控制器输出立即空调等非必要用电设备(车载空调与风冷装置并不是相同设备)，待动力电池冷却，当动力电池的温度回落到第一温度阈值时，则中央处理电路输出低电平，三极管Q1截止，由于电容C1的电压作用，风冷装置会继续工作一段时间，直到电容C1的电压低于三极管Q2的导通电压，从而有效保证了动力电池快速降到第一温度阈值以下，当然，控制输出电路应用到不同的控制回路中，电容C1的容量可以选择不同，从而达到相对应的控制目的，通过上述结构，能够对动力电池的状态进行准确监控，在车辆行驶过程中根据监控的状态控制动力电池的工作状况以及对驾驶员进行提示，从而确保动力电池的安全使用，有效延长动力电池的使用寿命，并且能够有效延长电动汽车的续航能力。

本实施例中，所述检测模块还包括油门位置传感器，所述油门位置传感器的输出端与预处理电路连接。

本实施例中，所述预处理电路包括依次连接的放大电路、滤波电路以及模数转换电路，所述放大电路的输入端与检测模块的输出端，模数转换电路的输出端与中央处理电路和电量计量芯片连接。

本实施例中，所述提示模块包括语音提示器和显示器，所述语音提示和显示器均与所述中央处理电路连接。

以下对本实用新型的工作原理作进一步介绍：

隔离电压检测电路和隔离电流检测电路检测为多个，分别各动力电池包(即单体动力电池)以及整体动力电池的电压和电流(包括充电和放电)，通过电量计量芯片实时计算当前动力电池的剩余电量以及各动力电池包的剩余电量，如果动力电池的剩余电量低于设定的电量，则由中央处理电路输出告警命令到提示模块，通过语音提示器和显示器显示，并且显示器将各动力电池包的剩余电量和充放电的状态显示，当某个动力电池包的电量与其他动力电池包的剩余电量或者电压的差值大于设定的差额限值，则通过提示模块进行告警；

电池温度传感器检测到动力电池温度高于第二温度阈值时，则由中央处理电路输出控制命令，控制输出电路控制风冷装置与电源之间的供电回路导通，风冷和水冷共同对动力电池进行散热，并中央处理电路通过提示电路提示当前动力电池的温度状态，驾驶员可以根据实际状况选择停车，由风冷和水冷装置对动力电池进行散热，当然，由于电动汽车的各设备电源均由动力电池提供，一般情况下，停车后能够有效减少动力电池的负荷，利于在短时间内动力电池的温度降低到设定限度以下，当动力电池的温度降下来后，中央处理电路立即停止风冷装置和水冷装置；环境温度传感器一般来说在冬天使用，由于动力电池的工作温度需要在规定的范围内，太低或者太高都会影响到动力电池的性能及寿命，因此，当环境温度过低时，则中央处理电路控制控制加热装置将动力电池的环境温度提高最低工作温度范围，然后启动电动汽车，从而能够有效保证动力电池的性能及寿命。

在行驶过程中，如果空调等非要用电设备并没有开启，如果动力电池的温度仍然较高，那么中央处理电路控制功率限定输出电路启动，也就是说应用在此处的继电器为具有两个静触点的双位置继电器(需要说明的是，应用在动力电池加热模块和动力电池冷却模块的继电器为常开型继电器)，一种一个静触点与动力电机直接电连接，另一个静触点通过功率限定输出电路与动力电机连接，正常状态下，动力电池直接向动力电机供电，当动力电池温度过高时，功率限定输出电路投入工作后，限制动力电池的输出，从而强制降低动力电池的负荷，功率限定输出电路即现有的限流电路，即降低动力电池的电流输出；功率限定输出电路的作用与中央处理电路通过整车控制器关闭空调等非必要用电设备降温方式是不同的，原理如下：功率限定输出电路实在车辆平稳行驶状态下，在不影响车辆的动力情况下使用，当然，在此状况下，如果车载的非必要用电设备仍在工作，会影响到动力性，此时司机可以关掉非必要用电设备，以保证动力以及续航能力，而当车辆需要超车、爬坡状态下，中央处理电路通过整车控制器直接关掉车载非必要用电设备，而此时功率限定输出电路并不参与工作，其判断的依据则为油门位置传感器输出的油门位置信号，中央处理电路通过该位置信号判断此时在加速、爬坡还是平稳行驶状态。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种电动汽车动力电池管理系统，其特征在于：包括用于检测动力电池状态的检测模块、与所述检测模块输出端连接的处理模块、与所述处理模块连接的提示模块以及与所述处理模块连接的动力电池保护单元，所述提示模块设置在驾驶室；

所述检测模块至少包括隔离电压检测电路、隔离电流检测电路、用于检测动力电池温度的电池温度传感器以及用于检测动力电池环境温度的环境温度传感器；

所述处理模块包括预处理电路、电量计量芯片、中央处理电路以及与所述中央处理电路连接的控制输出电路，所述预处理电路的输出端与电量计量芯片和中央处理电路连接，所述电量计量芯片与中央处理电路通信连接，所述中央处理电路输出端与提示模块连接，所述中央处理电路的控制输出端与控制输出电路连接，所述中央处理电路还与整车控制器连接；

所述动力电池保护单元包括动力电池冷却模块、动力电池加热模块以及功率限定输出模块，所述动力电池冷却模块与控制输出电路连接，所述动力电池加热模块与控制输出电路连接，所述功率限定输出模块的输入端与控制输出电路连接，功率限定输出模块的输出端与电动汽车的电机连接；

所述控制输出电路包括电阻R1、三极管Q1、电阻R2、电容C1、二极管D1、稳压管DW1、三极管Q2、电阻R3以及继电器J1；

所述电阻R1的一端作为控制输出电路的输入端与中央处理电路连接，所述电阻R1的另一端与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的集电极通过电阻R2连接电源VCC，所述三极管Q1的发射极通过电容C1接地，所述三极管Q1的发射极与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的基极与稳压管DW1的负极连接，稳压管DW1的正极接地，所述三极管Q2的发射极通过电阻R3接地，三极管Q2的集电极通过继电器J1的线圈与电源VCC连接，继电器J1的开关连接于动力电池保护单元的输入端与保护动作命令输出端之间。

2.根据权利要求1所述电动汽车动力电池管理系统，其特征在于：所述检测模块还包括油门位置传感器，所述油门位置传感器的输出端与预处理电路连接。

3.根据权利要求1或2所述电动汽车动力电池管理系统，其特征在于：所述预处理电路包括依次连接的放大电路、滤波电路以及模数转换电路，所述放大电路的输入端与检测模块的输出端连接，模数转换电路的输出端与中央处理电路和电量计量芯片连接。

4.根据权利要求1所述电动汽车动力电池管理系统，其特征在于：所述提示模块包括语音提示器和显示器，所述语音提示和显示器均与所述中央处理电路连接。