專利名稱：一種用于電動汽車的鋰電池管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
—種用于電動汽車的鋰電池管理系統(tǒng)技術(shù)領域[0001]本實用新型涉及電動汽車能量管理系統(tǒng)，特別涉及一種用于電動汽車的鋰電池管理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
[0002]近年來，不可再生資源短缺的威脅和環(huán)境保護呼聲的不斷升溫，促使人們尋找新的清潔替代能源。作為大眾交通工具的汽車，是實現(xiàn)節(jié)能減排、保護環(huán)境的重要突破口，原先以石油為能量來源的汽車將向以清潔能源為能量來源的汽車方向轉(zhuǎn)變，以鋰動力電池為主要能源的電動汽車逐步成為發(fā)展的主流方向，電池管理系統(tǒng)是電動汽車中關鍵的零部件，是電池和整車之間的聯(lián)接紐帶。電池管理系統(tǒng)主要是通過實時監(jiān)測電池參數(shù)(包括電壓、電流、溫度等)判斷出電池的狀態(tài)，并根據(jù)此時狀態(tài)給出電池的使用策略，對電池進行優(yōu)化的使用，電池管理系統(tǒng)既能防止濫用現(xiàn)象的出現(xiàn)，保障其安全有效地使用，又能最大限度地發(fā)揮電池的性能，提高能源利用效率，降低了汽車尾氣排放量。[0003]一套完整的電池能源管理系統(tǒng)應該包括以下幾個部分:(I)主充電系統(tǒng)；(2)均衡管理系統(tǒng)；(3)電池狀態(tài)檢測系統(tǒng)；(4)電池保護系統(tǒng)；(5)溫度管理系統(tǒng)；(6)通信系統(tǒng)；由于技術(shù)與成本等問題，目前主流的能源管理系統(tǒng)存在諸多缺點，主要表現(xiàn)在均衡效果不佳、設計過于復雜、繁瑣、整機效率較低等問題上。實用新型內(nèi)容[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種設計簡單、能耗低、效率高的用于電動汽車的鋰電池管理系統(tǒng)。[0005]本實用新型解決上述問題的技術(shù)方案是:一種用于電動汽車的鋰電池管理系統(tǒng)，其包括主控模塊、無線藍牙模塊、第一 DSP模塊、第一分鋰電池組、充放電電子開關以及電流采集模塊，所述無線藍牙模塊與主控模塊連接，所述主控模塊與第一 DSP模塊相連接，第一 DSP模塊與第一分鋰電池組連接，所述充放電電子開關與第一 DSP模塊、第一分鋰電池組連接，所述電流采集模塊與第一 DSP模塊、第一分鋰電池組連接。[0006]上述用于電動汽車的鋰電池管理系統(tǒng)還包括第二 DSP模塊以及第二分鋰電池組，所述第二 DSP模塊與主控模塊、第二分鋰電池組連接，所述第二分鋰電池組與第一分鋰電池組、電流采集模塊連接。[0007]上述用于電動汽車的鋰電池管理系統(tǒng)還包括多個DSP模塊和對應的分鋰電池組，所述DSP模塊連接主控模塊，每一個DSP模塊與其相對應的分鋰電池組連接，多個分鋰電池組串接組成總鋰電池組，充放電電子開關、電流采集模塊與所述總鋰電池組連接。[0008]本實用新型的有益效果在于:本實用新型能夠管理由多個鋰電池串聯(lián)而成的若干分鋰電池組，采集各鋰電池單體電壓、溫度，并在總鋰電池組充電過程進行單體鋰電池均衡控制，保證總鋰電池組的一致性，提高各鋰電池組的安全性能和使用壽命，具有設計簡單、能耗低、效率高的優(yōu)點。


[0009]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。[0010]圖2是本實用新型中的DSP模塊功能框圖。[0011]圖3是本實用新型中的主控模塊功能框圖。[0012]圖4是本實用新型中的無線藍牙模塊與汽車4S店PC機電池管理系統(tǒng)軟件的連接應用示意圖。[0013]圖5是本實用新型的DSP模塊中雙向電流檢測模塊原理圖。[0014]圖6是本實用新型的DSP模塊中其中一個電池電壓檢測原理圖。[0015]圖7是本實用新型的DSP模塊中其中一個電池均衡單元原理圖。[0016]圖8是本實用新型的DSP模塊中其中一個電池均衡開關控制光電隔離驅(qū)動原理圖。
具體實施方式
[0017]
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。[0018]如圖1所示，本實用新型包括主控模塊30、無線藍牙模塊70、9個DSP模塊和每個DSP模塊所對應的I個分鋰電池組、充放電電子開關50和電流采集模塊60，所述無線藍牙模塊70與所述主控模塊30通過UART連接，所述各DSP模塊與所述主控模塊30通過RS-485總線40連接，所述分鋰電池組與對應的DSP模塊連接，各分鋰電池組串接組成總鋰電池組，所述充放電電子開關50與所述總鋰電池組、第一 DSP模塊連接，電流采集模塊60與所述總鋰電池組、第九DSP模塊連接。[0019]由圖1可以看出，鋰電池管理系統(tǒng)中的分鋰電池組分為9個，每個分鋰電池組由10個單體鋰電池BT組成，并由一塊對應的DSP模塊負責管理，9個DSP模塊通過RS-485總線40將90個單體鋰電池BT1—BT90的電壓、溫度數(shù)據(jù)傳送至主控模塊30，主控模塊30通過均衡算法決定哪些單體鋰電池需要進行均衡之后，通過RS-485總線40發(fā)送命令給相應的DSP模塊，實現(xiàn)鋰電池的均衡。[0020]如圖2所示，DSP模塊包括均衡電路、單體電壓采集電路、單體溫度采集電路和RS-485總線接口電路，DSP模塊的功能包括:單體電壓采集201，均衡開關控制202，單體溫度采集203，數(shù)據(jù)通信204，充放電電流采集205。[0021]如圖3所示，主控模塊30的功能包括:總電壓計算301，SOC與SOH估算302，故障診斷與處理303，數(shù)據(jù)匯總上傳304，數(shù)據(jù)顯示與報警305。[0022]本實用新型中的無線藍牙模塊與汽車4S店PC機電池管理系統(tǒng)軟件的連接應用如圖4所示，本實用新型電動汽車的鋰電池能源管理系統(tǒng)401可以通過藍牙無線通訊與汽車4S店PC機電池管理系統(tǒng)軟件403連接，將電池參數(shù)傳送至電池管理系統(tǒng)軟件。汽車4S店PC機需要有一個無線藍牙接收設備402。汽車4S店PC機電池管理系統(tǒng)軟件403主要包括以下功能:數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲、故障顯示、電池性能分析、參數(shù)設定等。[0023]如圖5所示，雙向電流檢測模塊的主要原理是，通過將電流檢測電阻501串聯(lián)在電源正端與分鋰電池組之間，然后將其兩端的電壓通過精密電阻502、503分壓，再經(jīng)過電壓跟隨器504、差分放大器505得到電流檢測電阻501兩端的電壓差信號，將此電壓差信號經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換得到數(shù)字量，再通過編程計算得出實際電流的大小。由于本系統(tǒng)中為了節(jié)省成本，運放是采用單電源供電，電池組在充電與放電兩種不同狀態(tài)下，電流檢測電阻501兩邊的電壓差的方向不同，有正負之分，所以必須將差分電壓加上一個固定的參考電壓VREF506,使得進入AD轉(zhuǎn)換器的信號都是一個正的型號。[0024]圖6示出了根據(jù)本實用新型實施例DSP模塊中的其中一個電池電壓檢測原理圖。傳統(tǒng)的電池組電壓檢測是通過電阻分壓實現(xiàn)的，由于串聯(lián)電池組的共模電壓越高，分壓電阻的阻值差異就越大，電阻的溫漂所產(chǎn)生的誤差也就越大，所以這種方法的精度有限。本實用新型采用如圖6所示電路，串聯(lián)電池組的單體電池的正極通過電阻601接到運算放大器606的負輸入端，負極通過電阻602接到運算放大器606的正輸入端，運算放大器606的輸出端接P溝道MOS管603的G極，P溝道MOS管603的S極反饋到運算放大器606的負輸入端，P溝道MOS管603的D極接電阻604，電阻604的另一端接地。本實用新型實施例中用的電阻601與電阻602的阻值相等，通過計算很容易得出電池電壓檢測的輸出電壓Vout與單體電池電壓Vbat的為:Vout =( R45/R39)*Vbat，設計中取電阻604/電阻601的值為2/3，由于電阻604和電阻601的阻值相差不大，因此使用如圖6所示電池電壓檢測電路，電阻的溫漂對輸出電壓影響不大。[0025]圖7示出了根據(jù)本實用新型實施例DSP模塊中的其中一個電池均衡單元原理圖。如圖7所示，電池組的某一電池的正極Vn+1與P溝道功率MOS管703的S極相連，P溝道功率MOS管703的D極與均衡電阻705相連，均衡電阻705的另一端接相應電池的負極Vn，在充電過程中，當檢測到某一個單體電池的電壓高于平均值0.05V時，就開通功率MOS管703，分流使得該節(jié)電池的充電速度減慢，當該節(jié)的電壓為平均值時就關斷功率MOS管703，具體控制算法由DSP芯片實現(xiàn)。[0026]圖8示出了根據(jù)本實用新型實施例DSP模塊中的其中一個電池均衡開關控制光電隔離驅(qū)動原理圖。如圖8所示，該電路是圖7中功率MOS管703的光電隔離驅(qū)動電路，圖中Cn+1信號是由DSP芯片的I/O引腳引出的，接光耦合器802的2腳，光耦合器802的I腳通過一電阻R67接電源，光耦合器802的3腳接電池的負極804，光耦合器802的4腳通過限流電阻R70接驅(qū)動圖7中功率MOS管805，光耦合器802的4腳通過一上拉電阻R64接電池的正極803。[0027]從以上的描述中，可以看出，本實用新型上述的實施例實現(xiàn)了如下技術(shù)效果:本實用新型設計了一種簡單、低能耗、效率高的用于電動汽車的鋰電池管理系統(tǒng)，解決目前主流的能源管理系統(tǒng)存在的均衡效果不佳、設計過于復雜、繁瑣、整機效率較低等問題。[0028]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用于電動汽車的鋰電池管理系統(tǒng)，其特征在于:包括主控模塊、無線藍牙模塊、第一 DSP模塊、第一分鋰電池組、充放電電子開關以及電流采集模塊，所述無線藍牙模塊與主控模塊連接，所述主控模塊與第一 DSP模塊相連接，第一 DSP模塊與第一分鋰電池組連接，所述充放電電子開關與第一 DSP模塊、第一分鋰電池組連接，所述電流采集模塊與第一DSP模塊、第一分鋰電池組連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于電動汽車的鋰電池管理系統(tǒng)，其特征在于:還包括第二 DSP模塊以及第二分鋰電池組，所述第二 DSP模塊與主控模塊、第二分鋰電池組連接，所述第二分鋰電池組與第一分鋰電池組、電流采集模塊連接。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用于電動汽車的鋰電池管理系統(tǒng)，其特征在于:還包括多個DSP模塊和對應的分鋰電池組，所述DSP模塊連接主控模塊，每一個DSP模塊與其相對應的分鋰電池組連接，多個分鋰電池組串接組成總鋰電池組，充放電電子開關、電流采集模塊與所述總鋰 電池組連接。
專利摘要本實用新型公開了一種用于電動汽車的鋰電池管理系統(tǒng)，其包括主控模塊、無線藍牙模塊、多個DSP模塊和對應的分鋰電池組、充放電電子開關以及電流采集模塊，所述無線藍牙模塊與主控模塊通過UART連接，所述DSP模塊通過RS-485總線連接主控模塊，每一個DSP模塊與其相對應的分鋰電池組連接，多個分鋰電池組串接組成總鋰電池組，充放電電子開關、電流采集模塊與所述總鋰電池組連接。本實用新型具有設計簡單、能耗低、效率高的優(yōu)點，解決了目前汽車能源管理系統(tǒng)存在的均衡效果不佳、設計過于復雜、繁瑣、整機效率較低的問題。
文檔編號H02J7/00GK203086217SQ201320098369
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月5日
發(fā)明者黃運生, 吳國良, 段鑫, 孫雨, 蔣湘君 申請人:湖南開啟時代電子信息技術(shù)有限公司