專利名稱：用于混合動(dòng)力汽車的分步式電池控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車或混合動(dòng)力汽車電池控制系統(tǒng)，對(duì)電池組的電壓、溫度等信號(hào)實(shí)施實(shí)時(shí)采集與處理。
背景技術(shù)：
混合動(dòng)力汽車或純電動(dòng)汽車采用的動(dòng)力電池由多個(gè)電池單體串聯(lián)組成。在電池的使用過(guò)程中，電池控制或稱控制系統(tǒng)必須實(shí)時(shí)采集電池單體的電壓、溫度。傳統(tǒng)的做法是采用集中控制方法，即電池控制系統(tǒng)通過(guò)多根信號(hào)線束獲取電池單體的電壓及溫度值，隨著電池單體數(shù)量的增加，需要電池控制器提供更多的接口資源，同時(shí)增加了大量的線束，也增加了電池單體故障診斷的難度。
混合動(dòng)力電池一般采用鎳氫電池和鋰離子電池，鎳氫電池應(yīng)用更廣，主要優(yōu)勢(shì)是價(jià)格低、安全性高、技術(shù)成熟；而鋰離子電池主要用于筆記本電腦或手機(jī)等較好的環(huán)境，用于混合動(dòng)力車輛必須提高鋰離子電池的安全性和經(jīng)濟(jì)性，為提高鋰離子電池的安全性，要求電池單體電壓和溫度必須保持嚴(yán)格的一致性，采用集中控制方法對(duì)車用鋰離子電池實(shí)施管理在技術(shù)上難以保證，現(xiàn)有的鎳氫電池控制系統(tǒng)采用集中式方案，如

圖1所示，集中式方案是指采用一塊控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)多路信號(hào)的采集和電池性能預(yù)測(cè)及控制，集中式電池控制控制器采用掃描式的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)多路模擬信號(hào)的AD信號(hào)處理，不能在同一時(shí)刻，實(shí)現(xiàn)多路電壓信號(hào)的采集，當(dāng)電壓變化波動(dòng)較快時(shí)，電池采集信號(hào)將出現(xiàn)較大的不一致性，影響對(duì)電池性能一致性的預(yù)測(cè)。
電池充放電過(guò)程中，電池控制系統(tǒng)需要采集電池單體的電壓及電池組的溫度，以監(jiān)測(cè)電池單體均衡性，預(yù)測(cè)電池性能和電池容量，如果這些模擬信號(hào)都輸入給電池控制控制器，將消耗電池控制控制器的許多硬件資源，增加控制芯片的負(fù)荷。當(dāng)某個(gè)電池出現(xiàn)故障時(shí)，也不易于維護(hù)人員的定位查找；圖1是現(xiàn)集中式電池控制系統(tǒng)，電池管理控制器與電池單體信號(hào)連接圖，如圖1所示，集中式電池控制系統(tǒng)電氣接口需要大量的連接用線束，設(shè)置過(guò)多的電壓信號(hào)采集線束2和溫度信號(hào)采集線束1，不僅增加了電池維護(hù)的難度，而且增加了電池風(fēng)道設(shè)計(jì)的難度，由于線束增加會(huì)占用風(fēng)道的空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種用于混合動(dòng)力汽車的分步式電池控制系統(tǒng)，通過(guò)采用多個(gè)電池采集模塊，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電池組的電壓、溫度等信號(hào)的實(shí)時(shí)采集并將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)給電池控制模塊，提高電池工作的安全性和可靠性。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的用于混合動(dòng)力汽車的分步式電池控制系統(tǒng)包括電池控制模塊和電池信號(hào)采集模塊，電池信號(hào)采集模塊實(shí)施電池單體的電壓和溫度信號(hào)的采集和數(shù)據(jù)處理，處理后數(shù)據(jù)發(fā)給電池電池控制模塊。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的分布式電池控制系統(tǒng)，減少了電池單體與電池控制控制器的連接線束，每個(gè)采集模塊負(fù)責(zé)一組電池單體溫度和電壓的采集和數(shù)據(jù)處理，并將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)給電池控制模塊。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的分布式電池控制系統(tǒng)，能全面準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)電池單體的溫度及電壓，當(dāng)監(jiān)測(cè)到某個(gè)電池單體溫度或電壓與其它單體的溫度或電壓出現(xiàn)明顯的不一致時(shí)，電池控制模塊會(huì)報(bào)告此電池單體的序列號(hào)和故障碼，方便操作者及時(shí)發(fā)現(xiàn)電池單體的故障。各電池采集模塊通過(guò)內(nèi)部總線將電池?cái)?shù)據(jù)發(fā)給電池控制控制器，不僅減少了大量的線束，降低了電池控制系統(tǒng)中央處理器的工作負(fù)荷。
附圖概述圖1是現(xiàn)有技術(shù)中集中式電池控制系統(tǒng)的電池控制控制器與電池單體信號(hào)連接圖。
圖2是本發(fā)明的控制系統(tǒng)框圖；圖3是本發(fā)明的電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)表；圖4是電池組電壓與時(shí)間的變化曲線圖。
具體實(shí)施例方式
如圖2所示，本發(fā)明設(shè)計(jì)的分布式電池控制系統(tǒng)由1個(gè)電池控制模塊10和若干個(gè)電池信號(hào)采集模塊20組成，電池控制模塊10可視為電池本體和整車控制器的接口，具有控制電池充放電工作、監(jiān)測(cè)電池狀態(tài)、與整車控制器通訊等功能。電池信號(hào)采集模塊20實(shí)施電池單體30的電壓和溫度信號(hào)的采集和數(shù)據(jù)處理，處理后數(shù)據(jù)發(fā)給電池電池控制模塊10。
電池控制系統(tǒng)需要采集單體電池電壓、電池組溫度、總線電壓、總線電流和風(fēng)道的進(jìn)、出口溫度等相關(guān)信號(hào)。
本發(fā)明中的電池控制模塊10實(shí)施高壓總線預(yù)充電控制、實(shí)施高壓總線電壓和電流監(jiān)測(cè)、高壓總線和車輛底盤(pán)絕緣監(jiān)測(cè)、與信號(hào)采集模塊的內(nèi)部總線通訊、與整車控制器的CAN總線通訊、故障診斷和報(bào)告以及預(yù)測(cè)電池荷電狀態(tài)與功能狀態(tài)及充放電可用功率。電池信號(hào)采集模塊20采集電池單體的電壓、電池包的溫度同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并與電池控制模塊10通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的分布式電池控制系統(tǒng)，減少了電池單體與電池控制控制器的連接線束，每個(gè)電池信號(hào)采集模塊20負(fù)責(zé)一組電池單體30溫度和電壓的采集和數(shù)據(jù)處理，并將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)給電池控制模塊。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的分布式電池控制系統(tǒng)，能全面準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)電池單體30的溫度及電壓，當(dāng)監(jiān)測(cè)到某個(gè)電池單體溫度或電壓與其它單體的溫度或電壓出現(xiàn)明顯的不一致時(shí)，電池控制模塊10會(huì)報(bào)告此電池單體的序列號(hào)和故障碼，方便操作者及時(shí)發(fā)現(xiàn)電池單體的故障。
本發(fā)明中使用內(nèi)部總線實(shí)現(xiàn)電池控制模塊和信號(hào)采集模塊的通訊，這種設(shè)計(jì)方式減少了電池控制模塊的接口和硬件資源。尤其是減少了電池控制模塊硬件接口資源，降低了電池控制控制器處理模數(shù)信號(hào)轉(zhuǎn)換的負(fù)荷。
本發(fā)明對(duì)多路電壓信號(hào)的同時(shí)采樣，對(duì)各路電壓信號(hào)的同時(shí)采樣可提供電池控制系統(tǒng)預(yù)測(cè)電池性能的準(zhǔn)確度。
圖2中給出了分布式電池控制系統(tǒng)電池組、電池信號(hào)采集模塊20及電池控制模塊10的連接關(guān)系。
動(dòng)力電池包由若干個(gè)電池組串聯(lián)組成，電池組由若干個(gè)電池單體30串聯(lián)組成，一個(gè)電池信號(hào)采集模塊20采集一組電池單體30的溫度和單體電壓，這些采集到的數(shù)據(jù)在經(jīng)過(guò)信號(hào)采集模塊處理后，通過(guò)內(nèi)部總線發(fā)給電池控制模塊。
電池信號(hào)采集模塊20定義了各電池單體的序列號(hào)，以故障碼的方式定義了以下幾種故障000正常狀態(tài)；001與其它電池單體相比，此電池單體電壓明顯偏高；010與其它電池單體相比，此電池單體電壓明顯偏低；011與其它電池單體相比，此電池單體溫度明顯偏低；100與其它電池單體相比，此電池單體溫度明顯偏高；結(jié)合圖3，電池信號(hào)采集模塊20比較各電池單體30的溫度及電壓，并將故障碼寫(xiě)入電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)表里，將包含電池狀態(tài)的監(jiān)測(cè)表發(fā)給電池控制模塊10。
如圖4所示，當(dāng)電壓變化較快時(shí)，如果采集系統(tǒng)不是在同一時(shí)刻采集電壓信號(hào)，將不能正確地判斷電池組電壓的一致性，從而出現(xiàn)預(yù)測(cè)電池性能的故障。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的方案采用了故障監(jiān)測(cè)表實(shí)現(xiàn)了對(duì)各電池單體30狀態(tài)的定義，當(dāng)某個(gè)電池單體30出現(xiàn)故障時(shí)，電池信號(hào)采集模塊20會(huì)將此電池單體30的序列號(hào)和狀態(tài)碼發(fā)給整車控制器或在車載顯示屏上顯示，便于操作者盡快發(fā)現(xiàn)故障、及時(shí)維護(hù)電池。
本發(fā)明提高了電池控制系統(tǒng)預(yù)測(cè)電池單體一致性的準(zhǔn)確度，采用分布式方案實(shí)現(xiàn)了在同一時(shí)刻對(duì)各路電壓信號(hào)的采集。
權(quán)利要求
1.一種用于混合動(dòng)力汽車的分步式電池控制系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)包括電池控制模塊(10)和電池信號(hào)采集模塊(20)，電池信號(hào)采集模塊(20)實(shí)施電池單體(30)的電壓和溫度信號(hào)的采集和數(shù)據(jù)處理，處理后數(shù)據(jù)發(fā)給電池電池控制模塊(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于混合動(dòng)力汽車的分步式電池控制系統(tǒng)，其特征在于所述的每個(gè)電池信號(hào)采集模塊(20)采集一組電池單體(30)的溫度和電壓信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于混合動(dòng)力汽車的分步式電池控制系統(tǒng)，其特征在于所述的電池電池控制模塊(10)和電池信號(hào)采集模塊(20)之間通過(guò)內(nèi)部can總線連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于混合動(dòng)力汽車的分步式電池控制系統(tǒng)，其特征在于所述的電池信號(hào)采集模塊(20)對(duì)各電池單體(30)實(shí)施序列定義并對(duì)其作如下處理正常狀態(tài)；與其它電池單體相比，此電池單體電壓明顯偏高；與其它電池單體相比，此電池單體電壓明顯偏低；與其它電池單體相比，此電池單體溫度明顯偏低；與其它電池單體相比，此電池單體溫度明顯偏高；電池采集模塊比較各電池單體的溫度及電壓，并將故障碼寫(xiě)入電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)表里，將包含電池狀態(tài)的監(jiān)測(cè)表發(fā)給電池控制模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于混合動(dòng)力汽車的分步式電池控制系統(tǒng)，系統(tǒng)包括電池控制模塊和電池信號(hào)采集模塊，電池信號(hào)采集模塊實(shí)施電池單體的電壓和溫度信號(hào)的采集和數(shù)據(jù)處理，處理后數(shù)據(jù)發(fā)給電池電池控制模塊，本發(fā)明減少了電池單體與電池控制控制器的連接線束，能全面準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)電池單體的溫度及電壓，降低了電池控制系統(tǒng)中央處理器的工作負(fù)荷。
文檔編號(hào)B60L11/18GK101093902SQ20071002914
公開(kāi)日2007年12月26日 申請(qǐng)日期2007年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月12日
發(fā)明者馬建新 申請(qǐng)人:奇瑞汽車有限公司