專利名稱：電動車動力集成數字管理系統的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種動力集成數字管理系統，其主要應用于電動車中電池組、電機以 及充電器三者之間的集成數字管理。
背景技術：
電動車由動力電池、電機、車體、控制器、充電器等組成。目前市場上電動車的生產 更趨于專業(yè)化，車上各個零部件都由專門的專業(yè)廠家來生產，整車廠家除了生產幾種具有 公司特色的零部件外就是一個系統集成。也就是說車上的動力電池、充電器、電機、電機控 制器等都來自不同廠家的產品。一方面由于動力電池本身一致性差等缺點的存在，以及與 之配套使用的不同廠家的充電器性能差異，電池被過充過放現象屢見不鮮。另一方面由于 動力電池與之配套的不同廠家電機控制器、電機性能差異，使同一廠家電動車的運行控制 性能出現波動。由于使用者的參差不齊，電池進行充電時的電壓值離散性較大。因此使串 聯電池組的使用壽命低于理論值。據現有的文獻資料報道，中國專利200610030870. 9公開了一種新型智能電機電 池控制系統。該系統在電動車/電動摩托車/電動自行車的電池組、電機、控制器原有連接 的關系上，增加了電池塊管理系統，并在電機內部設置狀態(tài)監(jiān)視和通訊控制模塊，控制器也 增加了和電池塊管理系統及電機的通訊控制模塊。正因為沒有把電池塊的充電器包括在 內，所以該系統只能對電池及其放電、電機運行進行管理控制，而無法對電池塊的充電進行 管理控制。中國專利03110617公開了電動車輛的能源管理系統，該系統雖然包括了電池塊 的充電器，但該系統只是搜索并監(jiān)視電池組的狀態(tài)、驅動馬達提供適當的動力、顯示系統的 運作狀態(tài)。顯然系統不具有對電池組進行均衡的功能，電池組的“木桶效應”依然存在。除 此之外，單電池管理系統就不計其數，遺憾的是這些系統不是把電池塊及其充電作為一個 系統，就是把電池塊及其放電作為一個系統。沒有正真把電池塊、充電器、電機、電機控制器 作為一個整體系統來研究。傳統電動車的生產是一個系統集成，它把不同生產廠家的自行車零部件整合成一 輛電動車。并沒有把電動自行車當作一個完整的系統來生產。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對現有技術的不足，提供一種電動車動力集成數字管理系統，其將傳統 的、各自相對獨立的充電控制器、電機控制器、電池組整合成一個系統。從系統的角度采用 主從結構進行集散控制管理，由主MCU控制器進行集中管理，從MCU控制器實施分散控制， 主MCU控制器與多個從MCU芯片之間通過總線進行通信聯系。是一個集動力電池充電系統、 動力電池均衡系統、電機控制系統于一體的車載嵌入式智能系統。通過管理避免電池過充 過放，實現電機軟起動、速度軟提升，達到安全運行，延長電池壽命的目的。為實現以上的技術目的，本發(fā)明將采取以下的技術方案—種電動車動力集成數字管理系統，包括由n(n ^ 3)個電池塊串接成的電池組、上位管理機模塊、前端控制模塊、后端控制模塊、電機MCU控制器、電機以及電池信息采 集-電量均衡模塊，其中所述上位管理機模塊，包括主MCU控制器、顯示器、存儲器以及時 鐘芯片；所述前端控制模塊，包括前端MCU控制器以及速度調節(jié)模塊、剎車控制模塊、電笛 控制模塊、前轉向控制模塊、前照燈控制模塊以及通信接口 ；所述后端控制模塊，包括后端 MCU控制器、充電控制器、后轉向燈控制模塊、尾燈控制模塊以及通信接口 ；所述充電控制 器包括AC/DC轉換器、DC/DC轉換器、PWM功率驅動電路、用于分別采集每一電池塊的第一 電壓電流采樣電路以及用于采集電池組溫度信息的溫度測量電路；市電順序經AC/DC轉換 電路、DC/DC轉換器后與電池組連接，所述后端MCU控制器則通過PWM功率驅動電路與DC/ DC轉換器通信連接；所述電機MCU控制器，包括傳感器信號電路、PWM發(fā)生器、脈沖功率放 大器、能量回饋單元、用于分別采集每一電池塊的第二電壓電流采樣電路以及通信接口 ；所 述主MCU控制器通過脈沖功率放大器與電機通信連接；所述電池信息采集-電量均衡模塊， 包括電池信息均衡MCU控制器、用于分別采集每一電池塊的第三電壓電流采樣電路、模擬 量采集輸入端口、脈沖控制互補對稱均衡電路以及通信連接端口，另外，每兩個電池塊之間 皆分別對應配設一個電池信息采集-電量均衡模塊；所述前端MCU控制器、后端MCU控制 器、電機MCU控制器以及電池信息均衡MCU控制器分別與主MCU控制器通信連接；所述前 端MCU控制器的控制端分別與速度調節(jié)模塊、剎車控制模塊、電笛控制模塊、前轉向控制模 塊、前照燈控制模塊信號連接；所述后端MCU控制器的控制端與充電控制器、后轉向燈控制 模塊以及尾燈控制模塊信號連接，而充電控制器的輸出端與電池組連接；所述電機MCU控 制器分別與電池組、電機信號連接；所述電池信息均衡MCU控制器的控制端與脈沖控制互 補對稱均衡電路連接，而脈沖控制互補對稱均衡電路的控制端則與其對應的兩個電池塊連 接；所述主MCU控制器對前端MCU控制器、后端MCU控制器、電機MCU控制器以及電池信息 均衡MCU控制器所采集信息進行集中管理，所述主MCU控制器根據第一電壓電流采樣電路 以及溫度測量電路所反饋的信息，通過后端MCU控制器自動地控制充電控制器的運行；所 述主MCU控制器根據第二電壓電流采樣電路所反饋的信息，通過電機MCU控制器自動地控 制電機的運行；所述主MCU控制器根據第三電壓電流采樣電路所反饋的信息，通過電池信 息均衡MCU控制器自動地對相應的電池塊進行電量均衡處理。所述電池信息采集-電量均衡模塊的脈沖控制互補對稱均衡電路包括PWM脈沖 輸出電路、由Buck-boost變換器和Boost變換器組成的DC/DC變換電路以及電感器，所述 Buck-boost變換器通過電感器與兩塊電池塊相連接；而Boost變換器也通過電感器與前 述兩塊電池塊連接，所述主MCU控制器控制根據電壓采樣電路所采集到的電壓信息，指示 電池信息均衡MCU控制器，控制PWM脈沖輸出電路輸出寬度不同的脈沖信號，以分別控制 Buck-boost變換器的開關管Ql或Boost變換器的開關管Q2的工作狀態(tài)，并通過電感器 將兩塊電池塊中電壓較高電池塊的部分電量轉移到電壓較低的電池塊，MCU控制通過控制 PWM脈沖輸出電路所輸出的脈沖信號來控制開關管Ql或開關管Q2的導通時間，來確定兩塊 電池塊間一次所轉移的電量。所述脈沖控制互補對稱均衡電路的PWM脈沖輸出電路所輸出脈沖信號的占空比D =T0N/TS, D的取值范圍是0. 5 < D < 0. 88，其中，Ton為開關管Ql或開關管Q2的導通時 間，Ts為PWM脈沖輸出電路所輸出脈沖信號的脈沖周期。所述第一電壓電流采樣電路、第二電壓電流采樣電路、第三電壓電流采樣電路皆
5分別通過與電池組內各單塊電池相連的采樣電阻分壓測得電池組的各單塊電池電壓以及 電池組的充電電流。所述充電控制器的DC/DC轉換器為帶隔離的反激式變換器，該帶隔離的反激式變 換器由變壓器、開關管和阻容二極管組成，電池組充電時，所述主MCU控制器根據電壓采樣 電路所采集到的電池塊對應電壓信息以及溫度測量電路所采集到的電池組溫度信息，指示 后端MCU控制器，控制PWM功率驅動電路輸出的PWM信號脈沖寬度，以控制開關管運行，調 節(jié)充電電壓和電流。根據以上的技術方案，可以實現以下的有益效果1.數字管理系統根據采集到的各種信號進行集中管理，如存儲、計算等。為用戶提 供參數設置、系統狀態(tài)、電池電壓、負載電流和電壓、行駛路程累計、剩余電量估計、續(xù)航路 程估計、弱勢電池的識別提示、補充電提醒等信息。2.電池信息采集-電量均衡模塊通過電壓采樣電路以采集電池組的各個對應電 池塊的電壓電流信息，根據各電池塊的荷電狀態(tài)，按照保證電池荷電狀態(tài)一致性的原則，由 智能算法及時進行自動均衡避免因某一弱勢電池的存在，而出現某一電池過充電和影響 單次續(xù)航里程。其根據電感電流不能突變這一基本原理，把電壓偏高電池上的能量搬移到 電壓偏低的電池上，使組中各電池上的能量保持均衡。3.電機控制器同樣根據電池的當前荷電狀態(tài)，智能地控制電機的運行電流，實現 電機的軟起動，速度的軟提升，避免某一電池出現過放電。當電機處在發(fā)電狀態(tài)時，可將電 機所發(fā)出的電回饋給電池組。


圖1是本發(fā)明的結構框圖；圖2是前端控制模塊的原理框圖；圖3是后端控制模塊的原理框圖；圖4是電機控制模塊的原理框圖；圖5是電池信息采集-電量均衡模塊的原理框圖；圖6是充電控制模塊的組成框圖；圖7是后端控制模塊控制的流程圖；圖8是后端控制模塊中充電控制器AC/DC轉換電路的結構框圖；圖9是后端控制模塊中充電控制器DC/DC轉換器的原理圖；圖10是后端控制模塊中充電控制器的PWM功率驅動電路的原理圖；圖11是本發(fā)明對于η塊電池組成的鉛酸電池組進行電量均衡控制的結構示意 圖；圖12是電池信息采集-電量均衡模塊的結構示意圖；圖13是圖12中開關管Ql工作時的等效電路圖；圖14是圖12中開關管Q2工作時的等效電路圖；其中MCUk 中的 k = 3、4、5......η。
具體實施例方式附圖非限制性地公開了本發(fā)明所涉及實施例的結構示意圖，以下將結合附圖詳細 地說明本發(fā)明的技術方案。如圖1至5所示，本發(fā)明所述的電動車動力集成數字管理系統，包括由n(n彡3) 個電池塊串接成的電池組、上位管理機模塊、前端控制模塊、后端控制模塊、電機MCU控制 器、電機以及電池信息采集-電量均衡模塊，其中所述上位管理機模塊，包括主MCU控制 器、顯示器、觸控屏、蜂鳴/語音提示電路、存儲器、時鐘芯片以及通信接口 ；所述前端控制 模塊，包括前端MCU控制器以及速度調節(jié)模塊、剎車控制模塊、電笛控制模塊、前轉向控制 模塊、前照燈控制模塊以及通信接口 ；所述后端控制模塊，包括后端MCU控制器、充電控制 器、后轉向燈控制模塊、尾燈控制模塊以及通信接口 ；所述充電控制器包括AC/DC轉換器、 DC/DC轉換器、PWM功率驅動電路、用于分別采集每一電池塊的第一電壓電流采樣電路以及 用于采集電池組溫度信息的溫度測量電路；市電順序經AC/DC轉換電路、DC/DC轉換器后與 電池組連接，所述后端MCU控制器則通過PWM功率驅動電路與DC/DC轉換器通信連接；所述 電機MCU控制器，包括傳感器信號電路、PWM發(fā)生器、脈沖功率放大器、能量回饋單元、用于 分別采集每一電池塊的第二電壓電流采樣電路以及通信接口 ；所述主MCU控制器通過脈沖 功率放大器與電機通信連接；所述電池信息采集-電量均衡模塊，包括電池信息均衡MCU控 制器、用于分別采集每一電池塊的第三電壓電流采樣電路、模擬量采集輸入端口、脈沖控制 互補對稱均衡電路以及通信連接端口，另外，每兩個電池塊之間皆分別對應配設一個電池 信息采集-電量均衡模塊；所述前端MCU控制器、后端MCU控制器、電機MCU控制器以及電 池信息均衡MCU控制器分別與主MCU控制器通信連接；所述前端MCU控制器的控制端分別 與速度調節(jié)模塊、剎車控制模塊、電笛控制模塊、前轉向控制模塊、前照燈控制模塊信號連 接；所述后端MCU控制器的控制端與充電控制器、后轉向燈控制模塊以及尾燈控制模塊信 號連接，而充電控制器的輸出端與電池組連接；所述電機MCU控制器分別與電池組、電機信 號連接；所述電池信息均衡MCU控制器的控制端與脈沖控制互補對稱均衡電路連接，而脈 沖控制互補對稱均衡電路的控制端則與其對應的兩個電池塊連接；所述主MCU控制器對前 端MCU控制器、后端MCU控制器、電機MCU控制器以及電池信息均衡MCU控制器所采集信息 進行集中管理，所述主MCU控制器根據第一電壓電流采樣電路以及溫度測量電路所反饋的 信息，通過后端MCU控制器自動地控制充電控制器的運行；所述主MCU控制器根據第二電壓 電流采樣電路所反饋的信息，通過電機MCU控制器自動地控制電機的運行；所述主MCU控制 器根據第三電壓電流采樣電路所反饋的信息，通過電池信息均衡MCU控制器自動地對相應 的電池塊進行電量均衡處理。如圖6至10所示，本發(fā)明所述充電控制器包括AC/DC轉換電路、DC/DC轉換器、 PWM功率驅動電路、第一電壓電流采樣電路以及溫度測量電路，市電順序經AC/DC轉換電 路、DC/DC轉換器后與電池組連接，所述后端MCU控制器則通過PWM功率驅動電路與DC/DC 轉換器連接，并與電壓電流采集電路連接；所述主MCU控制器根據第一電壓電流采樣電路 所采集到的電池塊對應電壓電流信息以及溫度測量電路所采集到的電池組溫度信息，指示 后端MCU控制器，控制PWM功率驅動電路輸出脈沖信號，自動調節(jié)DC/DC轉換器對電池組的 充電電壓，直到電池組各組內電池塊電壓皆 > 閥值a時，停止充電。所述電壓采樣電路通過 與電池組內各單塊電池相連的采樣電阻分壓測得電池組的各單塊電池電壓，以及電池組的充電電流。所述充電控制器的DC/DC轉換器為帶隔離的反激式變換器，該帶隔離的反激式 變換器由變壓器、開關管和阻容二極管組成，電池組充電時，所述主MCU控制器根據第一電 壓電流采樣電路所采集到的電池塊對應電壓信息以及溫度測量電路所采集到的電池組溫 度信息，指示后端MCU控制器，控制PWM功率驅動電路輸出的PWM信號脈沖寬度，以控制開 關管運行，調節(jié)充電電壓和電流。具體地說，當未接入市電，且電池組放電時，主MCU控制器 根據第一電壓電流采樣電路所測量的電池組內各電池塊電壓情況，以進行電池組內各電池 塊的剩余電量估計，當電池組內的任一組內電池塊電壓低于其額定值的90%時，在主MCU 控制器的控制下，語音提示電路接通；而當電池組內的任一組內電池塊電壓低于其額定值 的87. 5%時，在主MCU控制器的控制下，語音提示電路以及蜂鳴電路接通，提醒對電池組進 行充電；當接入市電對電池組充電時，給出可充電信號，市電順序經AC/DC轉換電路、DC/DC 轉換器后與電池組連接，主MCU控制器根據溫度測量電路所測量的電池組溫度以及第一電 壓電流采樣電路所采集的電池組各組內電池塊電壓，自動調節(jié)DC/DC轉換器對電池組的充 電電壓和充電電流，直到電池組各組內電池塊電壓皆> 閥值a時，停止充電。所述各個閥值 可根據用戶要求由用戶自己設置，也可根據所充電電池的型號由系統自動設置。還包括溫 度報警電路和風扇電路，電池組放電過程中，當溫度測量電路所測量的電池組溫度> 閥值d 時，在主MCU控制器的控制下，溫度報警電路和風扇電路接通。電池塊充電過程中，當主MCU 控制器接收到的電池組溫度> 閥值b，且電池組的任一組內電池塊電壓> 閥值c時，主MCU 控制器指示后端MCU控制器降低PWM功率驅動電路輸出的PWM信號脈沖寬度，以減小DC/DC 轉換器對電池組的充電電流。使電池組內的組內電池塊在小電流浮充狀態(tài)下進行自均衡， 直到電池組內的所有電池塊的電壓都大于等于閥值1充電器停止充電為止。如圖8所示，所述充電控制器的AC/DC轉換電路由整流電路和濾波電路組成，圖中 交流市電220V經過由二極管組成的橋式全波整流電路，輸出脈動直流電壓，再經過電容濾 波器，輸出約311V的直流電壓。如圖9所示，所述充電控制器的DC/DC電路是由一個帶隔離的反激式變換器，該變 換器是由變壓器、開關管和阻容二極管電路組成的buclcboost電路。圖中開關管Q3由后端 MCU控制器控制PWM功率驅動電路輸出的PWM信號驅動，信號的脈沖寬度則根據被充電池組 內電池的荷電狀態(tài)所要求的充電電壓和電流來決定。充電時，接入市電220V后，交流220V電壓通過交流濾波電路，經二極管橋式整流 器轉換成脈動直流電壓，再經直流濾波輸出較穩(wěn)定的約310V直流電壓。并給前端MCU控制 器一個市電存在可充電信號。其中交流濾波電路一方面濾除市電網中的高頻干擾，另一方 面阻止后級DC/DC變換器產生的高頻脈沖進入電網。如圖11至13所示，本發(fā)明所述電池信息采集-電量均衡模塊，包括電池信息均衡 MCU控制器、用于分別采集每一電池塊的第二電壓電流采樣電路、模擬量采集輸入端口、脈 沖控制互補對稱均衡電路以及通信連接端口，所述脈沖控制互補對稱均衡電路包括PWM脈 沖輸出電路、由Buck-boost變換器和Boost變換器組成的DC/DC變換電路以及電感器，且 Buck-boost變換器通過電感器與所述的兩塊電池BATl和BAT2相連接，其中一塊電池BATl 為Buck-boost變換器的電源，另一塊電池BAT2為Buck-boost變換器負載；而Boost變換 器也通過電感器與兩塊電池BATl和BAT2串聯連接，其中前述第一塊電池BATl為boost變 換器的負載，前述另一塊電池BAT2為boost變換器電源。圖中所述Buck-boost變換器和
8Boost變換器均通過同一電感器分別與相鄰的電池連接；所述主MCU控制器控制根據第二 電壓電流采樣電路所采集到的電壓信息，指示電池信息均衡MCU控制器，控制PWM脈沖輸 出電路輸出寬度不同的脈沖信號，以分別控制Buck-boost變換器的開關管Ql或Boost變 換器的開關管Q2的工作狀態(tài)，并通過電感器將兩塊電池塊中電壓較高電池塊的部分電量 轉移到電壓較低的電池塊，電池信息均衡MCU控制器通過控制PWM脈沖輸出電路所輸出的 脈沖信號來控制開關管Ql或開關管Q2的導通時間，來確定兩塊電池塊間一次所轉移的電 量。所述PWM脈沖輸出電路所輸出脈沖信號的占空比D = T0N/Ts,D的取值范圍是0. 5 < D < 0. 88，其中，Tm為開關管Ql或開關管Q2的導通時間，Ts為PWM脈沖輸出電路所輸出脈 沖信號的脈沖周期。圖11公開了本發(fā)明對于η塊電池組成的鉛酸電池組進行電量均衡控制的結構示 意圖，其基本模塊均衡電路簡單、使用方便、擴展容易。一個基本均衡模塊可以對兩塊電池 進行均衡，三塊電池需要兩個基本均衡模塊，依次類推，理論上η塊電池需要用η-1個均衡 模塊。對3塊及以上電池使用時，基本均衡模塊應采取交聯連接。如圖12所示，Ql為P溝道MOSFET管，Q2為N溝道MOSFET管，Dl和D2為肖特基續(xù) 流管，Ll為儲能電感。C3和C4為隔離電容。input_a* input_b為恒頻PWM脈沖輸入端。 若要求兩塊電池BATl與BAT2的電壓差在規(guī)定的Δυ以內，就會有三種情況出現情況1，兩 塊電池BATl與ΒΑΤ2的電壓差在規(guī)定的AU以內，Ql和Q2都不工作；情況2，當Ubati大于 Ubat2+ Δ U時，則要求Ql工作，在PWM脈沖的控制下把電池BATl上的電量搬一點到電池ΒΑΤ2 上。此時電池BATl就是供電的電源，電池ΒΑΤ2是儲能的負載。此時電路就是一個典型的 Buckboost變換器。Ql在電池信息MCU控制器的控制下工作在開關狀態(tài)，當Ql飽和導通時 BATl通過Ql向電感器Ll提供儲能；當Ql截止時由于電感電流不能突變，電感器Ll中的 儲能通過續(xù)流管D2向ΒΑΤ2充電；情況3，當Ubat2大于Ubati+ Δ U時，則要求Q2工作，在PWM 脈沖的控制下把電池ΒΑΤ2上的電量搬一點到電池BATl上。此時電池ΒΑΤ2就是供電的電 源，電池BATl是儲能的負載。此時電路就是一個典型的boost變換器。Q2在電池信息MCU 控制器的控制下工作在開關狀態(tài)，當Q2飽和導通時BAT2通過Q2向電感器Ll提供儲能；當 Q2截止時由于電感電流不能突變，電感器Ll中的儲能通過續(xù)流管Dl向BATl充電。占空比D的確定設D = T0N/TS為驅動PWM脈沖輸出電路的穩(wěn)態(tài)控制時開關管導 通的占空比，Ton為開關管Ql或開關管Q2的導通時間，Ts為PWM的脈沖周期。根據Ql工作時的簡化電路圖13可知，該電路實際上就是一個典型的Budiboost 變換器。其輸出電壓既可以大于它的輸入電壓，也可以小于它的輸入電壓，是一種升降壓變 換器，且輸出與輸入具有相反的極。因此，可以知道該電路的輸出電壓與輸入電壓的關系 為
權利要求
1.一種電動車動力集成數字管理系統，其特征在于，包括由η >3個電池塊串接成的電 池組、上位管理機模塊、前端控制模塊、后端控制模塊、電機MCU控制器、電機以及電池信息 采集-電量均衡模塊，其中所述上位管理機模塊，包括主MCU控制器、顯示器、存儲器以及時鐘芯片； 所述前端控制模塊，包括前端MCU控制器以及速度調節(jié)模塊、剎車控制模塊、電笛控制 模塊、前轉向控制模塊、前照燈控制模塊以及通信接口 ；所述后端控制模塊，包括后端MCU控制器、充電控制器、后轉向燈控制模塊、尾燈控制 模塊以及通信接口 ；所述充電控制器包括AC/DC轉換器、DC/DC轉換器、PWM功率驅動電路、 用于分別采集每一電池塊的第一電壓電流采樣電路以及用于采集電池組溫度信息的溫度 測量電路；市電順序經AC/DC轉換電路、DC/DC轉換器后與電池組連接，所述后端MCU控制 器則通過PWM功率驅動電路與DC/DC轉換器通信連接；所述電機MCU控制器，包括傳感器信號電路、PWM發(fā)生器、脈沖功率放大器、能量回饋單 元、用于分別采集每一電池塊的第二電壓電流采樣電路以及通信接口 ；所述主MCU控制器 通過脈沖功率放大器與電機通信連接；所述電池信息采集-電量均衡模塊，包括電池信息均衡MCU控制器、用于分別采集每一 電池塊的第三電壓電流采樣電路、模擬量采集輸入端口、脈沖控制互補對稱均衡電路以及 通信連接端口，另外，每兩個電池塊之間皆分別對應配設一個電池信息采集-電量均衡模 塊；所述前端MCU控制器、后端MCU控制器、電機MCU控制器以及電池信息均衡MCU控制器 分別與主MCU控制器通信連接；所述前端MCU控制器的控制端分別與速度調節(jié)模塊、剎車控 制模塊、電笛控制模塊、前轉向控制模塊、前照燈控制模塊信號連接；所述后端MCU控制器 的控制端與充電控制器、后轉向燈控制模塊以及尾燈控制模塊信號連接，而充電控制器的 輸出端與電池組連接；所述電機MCU控制器分別與電池組、電機信號連接；所述電池信息均 衡MCU控制器的控制端與脈沖控制互補對稱均衡電路連接，而脈沖控制互補對稱均衡電路 的控制端則與其對應的兩個電池塊連接；所述主MCU控制器對前端MCU控制器、后端MCU控制器、電機MCU控制器以及電池信息 均衡MCU控制器所采集信息進行集中管理，所述主MCU控制器根據第一電壓電流采樣電路 以及溫度測量電路所反饋的信息，通過后端MCU控制器自動地控制充電控制器的運行；所 述主MCU控制器根據第二電壓電流采樣電路所反饋的信息，通過電機MCU控制器自動地控 制電機的運行；所述主MCU控制器根據第三電壓電流采樣電路所反饋的信息，通過電池信 息均衡MCU控制器自動地對相應的電池塊進行電量均衡處理。
2.根據權利要求1所述電動車動力集成數字管理系統，其特征在于，所述電池信息采 集-電量均衡模塊的脈沖控制互補對稱均衡電路包括PWM脈沖輸出電路、由Buck-boost變 換器和Boost變換器組成的DC/DC變換電路以及電感器，所述Buck-boost變換器通過電感 器與兩塊電池塊相連接；而Boost變換器也通過電感器與前述兩塊電池塊連接，所述主MCU 控制器控制根據電壓采樣電路所采集到的電壓信息，指示電池信息均衡MCU控制器，控制 PWM脈沖輸出電路輸出寬度不同的脈沖信號，以分別控制Buck-boost變換器的開關管Ql或 Boost變換器的開關管Q2的工作狀態(tài)，并通過電感器將兩塊電池塊中電壓較高電池塊的部 分電量轉移到電壓較低的電池塊，MCU控制通過控制PWM脈沖輸出電路所輸出的脈沖信號來控制開關管Ql或開關管Q2的導通時間，來確定兩塊電池塊間一次所轉移的電量。
3.根據權利要求2所述電動車動力集成數字管理系統，其特征在于，所述脈沖控制互 補對稱均衡電路的PWM脈沖輸出電路所輸出脈沖信號的占空比D = TM/TS，D的取值范圍是 0. 5 < D < 0. 88，其中，Tw為開關管Ql或開關管Q2的導通時間，Ts為PWM脈沖輸出電路所 輸出脈沖信號的脈沖周期。
4.根據權利要求1所述電動車動力集成數字管理系統，其特征在于，所述第一電壓電 流采樣電路、第二電壓電流采樣電路、第三電壓電流采樣電路皆分別通過與電池組內各單 塊電池相連的采樣電阻分壓測得電池組的各單塊電池電壓以及電池組的充電電流。
5.根據權利要求1所述電動車動力集成數字管理系統，其特征在于，所述充電控制器 的DC/DC轉換器為帶隔離的反激式變換器，該帶隔離的反激式變換器由變壓器、開關管Q3 和阻容二極管組成，電池組充電時，所述主MCU控制器根據電壓采樣電路所采集到的電池 塊對應電壓信息以及溫度測量電路所采集到的電池組溫度信息，指示后端MCU控制器，控 制PWM功率驅動電路輸出的PWM信號脈沖寬度，以控制開關管Q3運行，調節(jié)充電電壓和電 流。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電動車動力集成數字管理系統，包括由n≥3個電池塊串接成的電池組、電機、電機MCU控制器、上位管理機模塊、前端控制模塊、后端控制模塊以及電池信息采集-電量均衡模塊，其將傳統的、各自相對獨立的充電控制器、電機控制器、電池組整合成一個系統。從系統的角度采用主從結構進行集散控制管理，由主MCU控制器進行集中管理，從MCU控制器實施分散控制，主MCU控制器與多個從MCU控制器之間通過總線進行通信聯系。是一個集動力電池充電系統、動力電池均衡系統、電機控制系統于一體的車載嵌入式智能系統。通過管理避免電池過充過放，實現電機軟起動、速度軟提升，達到安全運行，延長電池壽命的目的。
文檔編號B60R16/02GK102114788SQ201010612338
公開日2011年7月6日 申請日期2010年12月28日 優(yōu)先權日2010年12月28日
發(fā)明者張其努, 賈利忠, 陳潔 申請人:吳江合美新能源科技有限公司