CN207535711U - 一种用于电动汽车的双向可变均衡电流电池管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于电动汽车的双向可变均衡电流电池管理系统，其技术特点是：包括采集模块、中央控制单元、高压控制单元、漏电检测电路、烟雾检测电路及总电流采集电路；采集模块与动力电池组相连接用于采集电池的电压、温度信息并通过变压器隔离方式与中央控制单元相连接，总电流采集电路与动力电池组相连接并将采集的动力电池总电流传送给中央控制单元，中央控制单元与漏电检测电路、烟雾检测电路、PC监控上位机、整车控制器、充电机及高压控制单元相连接，高压控制单元与电机控制器相连接。本实用新型可根据单体电池检测结果调整均衡充放方向以及均衡电流大小，增强通信的抗干扰能力，提高电动汽车动力电池的稳定性和电池能量的利用率。

Description

一种用于电动汽车的双向可变均衡电流电池管理系统

技术领域

本实用新型属于电动汽车电池管理技术领域，尤其是一种用于电动汽车的双向可变均衡电流电池管理系统。

背景技术

目前电动汽车的发展迅猛，电动汽车安全以及各零部件稳定可靠性成为电动汽车的发展关注的重点，特别电动汽车的电池管理系统已经成为电动汽车发展重点关注的关键技术之一。由于目前电动汽车重点零部件动力电池存在续航能力差以及出厂一致性差等问题，而电动汽车车内电磁环境复杂，因此动力电池的稳定和续航能力，逐步成为电动汽车发展的难题，阻碍了电动汽车的市场推广。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于电动汽车的双向可变均衡电流电池管理系统，解决电动汽车动力电池续稳定性及航能力差的问题。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种用于电动汽车的双向可变均衡电流电池管理系统，包括采集模块、中央控制单元、高压控制单元、漏电检测电路、烟雾检测电路及总电流采集电路；所述采集模块与动力电池组相连接用于采集电池的电压、温度信息并通过变压器隔离方式与中央控制单元相连接，所述总电流采集电路与动力电池组相连接并将采集的动力电池总电流传送给中央控制单元，所述中央控制单元与漏电检测电路、烟雾检测电路、PC监控上位机、整车控制器、充电机及高压控制单元相连接，所述高压控制单元与电机控制器相连接。

所述采集模块包括电压采集模块、均衡系统、温度采集系统；所述电压采集模块连接隔离SPI模块并通过SPI通信接口与中央控制单元相连接；所述电压采集模块采用单体电池电压检测电路，每个单体电池电压检测电路的前端调理电路由RC电路组成，并连接动力电池单体电池，每个单体电池电压检测电路输出连接均衡系统，各个单体电池电压检测电路之间采用二线隔离式SPI方式进行通信；所述均衡系统通过ADC模块与中央控制单元相连接；所述温度采集系统设有3个温度采集传感器，温度采集传感器采集的温度信息传送给中央控制单元

所述均衡系统采用双向可变电流均衡电路

本实用新型的优点和积极效果是：

1、本实用新型可根据单体电池检测结果适当调整均衡充放方向以及均衡电流大小，增强通信的抗干扰能力，提高电动汽车动力电池的稳定性和电池能量的利用率，解决当前电动动力电池出厂一致性差以及续航能力差问题。

2、本实用新型的双向可变电流均衡电路能够利用变压器储能原理实现能量双向转移功能，均衡电路结构中可变电流DCDC为能量转移的承载体，多路开关为能量转移的桥梁。当单体电池电压高时，对应的多路开关导通，将单体电池多余能量向相邻的12节能量转移；单体电池电压低时，对应的多路开关导通，相邻的12节电池的能量向该节电池转移能量，能量转移效率到92％。

3、本实用新型采用二线隔离式的SPI通信，1Mbps隔离式串行通信，采用单根双绞线，可长达100米，低EMI敏感度和辐射，改善电池管理系统的可靠性和结构优化。

附图说明

图1是本实用新型的系统连接示意图；

图2是采集模块的部分电路图；

图3是二线隔离式SPI通信电路图；

图4是均衡系统电路示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述：

一种用于电动汽车的双向可变均衡电流电池管理系统，如图1所示，包括采集模块、中央控制单元、高压控制单元、漏电检测电路、烟雾检测电路及总电流采集电路。所述采集模块与动力电池组相连接用于采集电池的电压、温度信息并通过变压器隔离方式与中央控制单元相连接，所述总电流采集电路与动力电池组相连接并将采集的动力电池总电流传送给中央控制单元，所述中央控制单元与漏电检测电路、烟雾检测电路、PC监控上位机、整车控制器、充电机及高压控制单元相连接，所述高压控制单元与电机控制器相连接。下面对系统中的各个部分分别进行说明：

所述中央控制单元以飞思卡尔单片机EP100作为主控芯片，负责收集采集模块信息、漏电和烟雾检测信息，并与整车控制器、充电机和PC监控软件互通信息，同时根据上述信息直接控制高压控制单元，实现对动力电池的保护功能。所述高压控制单元用于控制动力电池与电机控制器之间的主继电器。所述漏电检测电路用于实时检测电动汽车的漏电情况，确保用户的行车安全，所述烟雾检测电路用于实时检测电动汽车是否存在烟雾。所述总电流采集电路采用电流传感器实时采集电池的电流并传送给中央控制单元。高压控制电路、漏电检测电路及烟雾检测电路有效保证了动力电池的使用安全及电动汽车的行车安全。

所述采集模块包括电压采集模块、均衡系统、温度采集系统。如图2所示，电压采集模块连接隔离SPI模块并通过SPI通信接口与中央控制单元相连接，均衡系统通过ADC模块与中央控制单元相连接。所述电压采集模块采用单体电池电压检测电路实现对单体电压的实时检测功能，保证电池的安全运行，每个单体电池电压检测电路的前端调理电路主要由RC电路组成，并连接动力电池单体电池，输出连接均衡系统，实时监测单体电池电压功能，电池电压总测量误差＜3mV。所述均衡系统采用双向可变电流均衡电路(图2中可变电流双向DCDC)实现，可以保证整个动力电池的一致性，可实现能量转移，提高电池使用效率，延长续航里程。所述温度采集系统带有3个温度采集传感器，精度＜±1℃，温度采集传感器采集的温度信息传送给中央控制单元。各个采集模块之间采用二线隔离式SPI方式进行，并将采集的电压信号和温度信号经隔离SPI模块通过二线隔离式的SPI传送给中央控制单元，如图3所示。采集模块与中央控制单元采用二线SPI通信，能够有效地实现子系统之间的通信，受电动汽车复杂的电磁环境干扰少，抗干扰能力强。

如图4所示，所述均衡系统采用双向可变电流均衡电路，该双向可变电流均衡电路由二个均衡控制模块及多路MOS开关、双向DCDC构成。均衡系统集成了栅极驱动电路、高精度电池感测电路、故障检测电路和内带看门狗定时器的坚固型串行接口。每个均衡系统可均衡连接电池，均衡系统之间通过级联方式通信，并提供在个别电池与一个较大的相邻电池组之间实施双向电荷转移的方法。以CELL1为例，电压过高，GP1发出信号使与其连接的S1管导通，CELL1放电对变压器初级储能，当I1P检测到峰值电流高于2A，S1管关断，然后G1S发出信号使与其连接的S2管导通，变压器次级对CELL1-CELL12电池组充电，I1S可检测电流为0时，S2管关断，持续此过程直到电池电压恢复正常；充电时，CELL1-CELL12电池组对CELL1充电，S2管导通，变压器次级储能，I1S检测到电流大于1A时，S2管关断，S1导通，变压器初级释放能量对CELL1充电，I1P检测到电流为1A，S1关断，此过程持续直到电池电压恢复正常。均衡系统采用交叉式均衡，均衡系统之间能量传递交叉，可大大提高整个电池组的每节电池的均衡程度，同时均衡系统的效率达到92％以上。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。

Claims (3)

1.一种用于电动汽车的双向可变均衡电流电池管理系统，其特征在于：包括采集模块、中央控制单元、高压控制单元、漏电检测电路、烟雾检测电路及总电流采集电路；所述采集模块与动力电池组相连接用于采集电池的电压、温度信息并通过变压器隔离方式与中央控制单元相连接，所述总电流采集电路与动力电池组相连接并将采集的动力电池总电流传送给中央控制单元，所述中央控制单元与漏电检测电路、烟雾检测电路、PC监控上位机、整车控制器、充电机及高压控制单元相连接，所述高压控制单元与电机控制器相连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车的双向可变均衡电流电池管理系统，其特征在于：所述采集模块包括电压采集模块、均衡系统、温度采集系统；所述电压采集模块连接隔离SPI模块并通过SPI通信接口与中央控制单元相连接；所述电压采集模块采用单体电池电压检测电路，每个单体电池电压检测电路的前端调理电路由RC电路组成，并连接动力电池单体电池，每个单体电池电压检测电路输出连接均衡系统，各个单体电池电压检测电路之间采用二线隔离式SPI方式进行通信；所述均衡系统通过ADC模块与中央控制单元相连接；所述温度采集系统设有3个温度采集传感器，温度采集传感器采集的温度信息传送给中央控制单元。

3.根据权利要求2所述的一种用于电动汽车的双向可变均衡电流电池管理系统，其特征在于：所述均衡系统采用双向可变电流均衡电路。