CN207535719U - 一种电动汽车电池管理采集均衡装置 - Google Patents

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陈龙祥
梅雪竹
黄艺颖
黄东晓
李洪国
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    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles

Abstract

本实用新型公开了一种电动汽车电池管理采集均衡装置，其包括锂电池组、采集均衡模块、辅助监控模块、数字隔离模块、DC/DC电源模块和主控制器，本实用新型的电动汽车电池管理采集均衡装置，可采集锂电池组的基本状态参数信息，比如电压、温度的采集，并通过与主控制器通信，实现锂电池组各单体电池间的均衡管理功能，异常状态报警等功能，为电池管理系统提供了可靠、安全的多功能数据采集及均衡管理、故障报警等功能，使得电动汽车的电池系统时刻处于稳定、安全、可靠的工作状态，对电池管理系统的进一步发展具有极大的推动作用和应用价值。

Description

一种电动汽车电池管理采集均衡装置
技术领域
本实用新型属于电动汽车电池管理技术领域，尤其涉及一种电动汽车电池管理采集均衡装置。
背景技术
随着经济和科技的不断发展，人们对能源的消耗越来越大，而全球环境问题与能源问题的凸显，节能越来越受到国家与社会的重视，而我国在《中国制造2025》文件中提出的“节能与新能源汽车”作为重点发展领域，由此我国的电动汽车产业由起步阶段进入加速阶段。而电动汽车的电池管理系统通常被业内称为电动汽车电池的“大脑”，与动力电池组、整车控制系统共同构成新能源汽车的三大核心技术。
电池管理系统是确保的动力电源系统能够正常工作，并保证电动汽车安全、提高电池寿命的一项关键技术，而电池系统的状态参数采集、锂电池组单体间的均衡管理是电池管理系统的核心部分，目前市面上还没有成熟的采集均衡装置。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种电动汽车电池管理采集均衡装置，其可为电动汽车电池管理系统提供一个可靠、安全的多功能数据采集及均衡管理装置。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种电动汽车电池管理采集均衡装置，包括锂电池组、采集均衡模块、辅助监控模块、数字隔离模块、DC/DC电源模块、主控制器；
由DC/DC电源模块的输入端连接于锂电池组的输出端，DC/DC电源模块的输出端分别连接至数字隔离模块和主控制器的电源输入端，为数字隔离模块和主控制器提供工作电源；
采集均衡模块分别连接到锂电池组的端口和辅助监控模块的通信端口，用以实现锂电池组各单体电池的电压采集和温度采集，以及各单体电池间的均衡管理；
辅助监控模块分别连接到采集均衡模块的通信端口和数字隔离模块的通信端口，用以实现判断各单体电池是否存在过压、欠压和过温状态，并将异常信号发送给主控制器，从而达到故障报警的作用；
数字隔离模块分别连接到辅助监控模块的通信端口和主控制器的通信端口，用以实现与采集均衡模块和辅助监控模块的高低压隔离，并减少采集均衡模块和辅助监控模块与主控制器的通信干扰，保证信号的稳定性；
主控制器连接到数字隔离模块的通信端口，用以实现对锂电池组各单体电池的电压和温度的实时采集，并对采集的信息进行处理，从而完成充放电管理、均衡管理和故障处理。
所述采集均衡模块的芯片采用美国ADALOG DEVICES的AD7280A芯片。
所述辅助监控模块的芯片采用美国ADALOG DEVICES的AD8280芯片。
所述数字隔离模块的芯片采用美国凌力尔特公司的LTM2886工业级隔离芯片。
所述主控制器的芯片采用意法半导体公司的超高性能STM32F765芯片。
所述DC/DC电源模块采用金升阳公司的专用URB_YMD-6WR3DC/DC模块。
采用上述方案后，本实用新型的一种电动汽车电池管理采集均衡装置，一方面可采集锂电池组的基本状态参数信息，比如说电压、温度的采集，另一方面通过与主控制器通信，实现锂电池组各单体电池间的均衡管理功能，异常状态报警等功能，为电池管理系统提供了可靠、安全的多功能数据采集及均衡管理、故障报警等功能，使得电动汽车的电池系统时刻处于稳定、安全、可靠的工作状态，对电池管理系统的进一步发展具有极大的推动作用和应用价值。
附图说明
图1是本实用新型的电路原理框图；
图2是本实用新型中采集均衡模块的电压采集和均衡管理部分的电路原理图；
图3是本实用新型中采集均衡模块的温度采集部分的电路原理图；
图4是本实用新型中辅助监控模块的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的一种电动汽车电池管理采集均衡装置的具体实施方式作详细描述。
如图1所示，一种电动汽车电池管理采集均衡装置，包括锂电池组、采集均衡模块、辅助监控模块、数字隔离模块、DC/DC电源模块和主控制器；
锂电池组分别连接到采集均衡模块的输入输出端和DC/DC模块的输入端，为电动汽车提供能量的来源，锂电池组可选用目前电动汽车最常用的磷酸铁锂电池、锰酸锂电池、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂等；
采集均衡模块分别连接到锂电池组的端口和辅助监控模块的通信端口，采集均衡模块用以实现锂电池组各单体电池的电压采集和温度采集，以及锂电池组各单体电池间的均衡管理。采集均衡模块的芯片采用美国ADALOG DEVICES(亚德诺半导体)的AD7280A芯片，可采集6个单体电池的电压、温度，并带有6个均衡功能的输出接口，用来控制外部开关管进行均衡管理。
如图2所示，AD7280A芯片具有6个电压输入通道，每个电压通道允许的输入电压范围为1V-5V，共模电压范围为0.5V-27.5V，测量电压精度达到±1.6mV，并且内置12位ADC，转换时间仅为1us/通道，与单体电池的电压输入端串联的电阻R1、R2、R5、R6阻值均为10kΩ，相邻差分输入端的电容C1、C2的容量均为100nF，电阻R1、电阻R2和电容C1，以及电阻R5、电阻R6和电容C2分别构成低通滤波器，降低采样时的干扰。
AD7280A还具有6个均衡输出通道，对各单体电池进行均衡管理，通过比较采集到的各单体电池的电压值，找出电压值最低的单体电池，并将其他单体电池与此单体电池进行电压对比，若超出设置的区间值则进行均衡管理模式，被均衡的单体电池分别并联到电阻R4、电阻R8这样阻值为34Ω的功耗型电阻，进行电量消耗，降低电压，最终达到各单体电池电压均衡一致的目的，MOS管Q1和MOS管Q2采用美国IR公司型号为IRFR120N的MOS管设计，具有开关速度快、功耗低的特点，电阻R3和电阻R7均是阻值为10kΩ的宝华电阻，用以防止MOS管被击穿时，电流过大对AD7280芯片造成损坏。
如图3所示，AD7280A还提供有6个辅助ADC通道，在此用来设计为锂电池组的各单体电池的温度采集功能，通过采用热敏电阻设计温度采样电路，将热敏电阻RT1-RT6的电阻值分别转换为电压值发送到辅助ADC通道，电阻R11-R16均采用高精度的电阻，精度达到0.5％，阻值均为10kΩ，电阻R17-R22均是阻值为0Ω的电阻，与电容值为0.1uF的去耦电容C11-C16组成滤波电路，对采集到的电压信号进行滤波处理，降低电磁干扰。
如图4所示，辅助监控模块的芯片采用美国ADALOG DEVICES的AD8280芯片，通过设置该芯片的引脚CV、UV、OT的输入电压值，就可以设置采样系统的过压、欠压、过温等阀值，通过芯片的内部比较器进行比较，就可以得到单体电池是否过压、欠压、过温等状态，并发出报警信号，其中电容C21为去耦电容，电容值为2.2uF，用来降低系统的干扰，电容C22-C24均为0.1uF的去耦电容，用来保证输出电压的稳定，电阻R24-R29均为实现设置过压、欠压、过温等功能的电阻，其阻值的确定需根据电动汽车实际使用的锂电池类型来确定。
数字隔离模块分别连接到辅助监控模块的通信端口和主控制器的通信端口，实现与采集均衡模块和辅助监控模块的高低压隔离，并减少采集均衡模块和辅助监控模块与主控制器的通信干扰，保证信号的稳定性，数字隔离模块的芯片采用美国凌力尔特公司的LTM2886工业级隔离芯片，实现对所有信号进行数字隔离。
主控制器连接到数字隔离模块的通信端口，实现对电池电压、温度等参数的实时采集，并对采集的信息进行处理，从而完成充放电管理、均衡管理、故障处理等功能，主控制器的芯片采用意法半导体公司的超高性能STM32F765芯片，处理器频率下性能可达到1082CoreMark/462DMIPS，并且具有高能效的特点，停止模式下，仅有100μA的典型电流消耗。
DC/DC电源模块分别与锂电池组的输出端、数字隔离模块的电源输入端和主控制器的电源输入端相连，实现3.3V直流电输出，供给数字隔离模块和主控制器使用，DC/DC电源模块采用金升阳公司的专用URB_YMD-6WR3DC/DC模块设计，最大功率可达到6W，并具有电路保护功能、良好的EMI滤波特性以及高的隔离电压特性，很好的满足了使用需求。
以上所述实施例对本实用新型的实施方式做了进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，而且性质或用途相同，这些都属于实用新型专利的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种电动汽车电池管理采集均衡装置，其特征在于：包括锂电池组、采集均衡模块、辅助监控模块、数字隔离模块、DC/DC电源模块、主控制器；
由DC/DC电源模块的输入端连接于锂电池组的输出端，DC/DC电源模块的输出端分别连接至数字隔离模块和主控制器的电源输入端，为数字隔离模块和主控制器提供工作电源；
采集均衡模块分别连接到锂电池组的端口和辅助监控模块的通信端口，用以实现锂电池组各单体电池的电压采集和温度采集，以及各单体电池间的均衡管理；
辅助监控模块分别连接到采集均衡模块的通信端口和数字隔离模块的通信端口，用以实现判断各单体电池是否存在过压、欠压和过温状态，并将异常信号发送给主控制器，从而达到故障报警的作用；
数字隔离模块分别连接到辅助监控模块的通信端口和主控制器的通信端口，用以实现与采集均衡模块和辅助监控模块的高低压隔离，并减少采集均衡模块和辅助监控模块与主控制器的通信干扰，保证信号的稳定性；
主控制器连接到数字隔离模块的通信端口，用以实现对锂电池组各单体电池的电压和温度的实时采集，并对采集的信息进行处理，从而完成充放电管理、均衡管理和故障处理。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车电池管理采集均衡装置，其特征在于：所述采集均衡模块的芯片采用美国ADALOG DEVICES的AD7280A芯片。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车电池管理采集均衡装置，其特征在于：所述辅助监控模块的芯片采用美国ADALOG DEVICES的AD8280芯片。
4.根据权利要求1所述的一种电动汽车电池管理采集均衡装置，其特征在于：所述数字隔离模块的芯片采用美国凌力尔特公司的LTM2886工业级隔离芯片。
5.根据权利要求1所述的一种电动汽车电池管理采集均衡装置，其特征在于：所述主控制器的芯片采用意法半导体公司的超高性能STM32F765芯片。
6.根据权利要求1所述的一种电动汽车电池管理采集均衡装置，其特征在于：所述DC/DC电源模块采用金升阳公司的专用URB_YMD-6WR3DC/DC模块。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022143624A1 (zh) * 2020-12-28 2022-07-07 中国第一汽车股份有限公司 电池管理系统、方法、车辆及存储介质

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