电动汽车锂电池管理装置及控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电动汽车电池管理技术领域，尤其是涉及一种可有效降低电池管理成 本、检测精度高、安全性好的电动汽车锂电池管理装置及控制方法。
【背景技术】
[0002] 每一台配备锂电池的电动汽车都需配备BMS电池管理系统，通常的多电芯串联锂 电池组的BMS系统是由多个从处理器和一个主处理器组成，每个由串联电芯构成的锂电池 组需要与一个从处理器连接，锂电池组越多需要的从处理器越多，BMS系统成本也越高；如 果要将每一个电芯的电压均检测出来，则需更多的从处理器。
[0003] 如何在提高BMS系统的性能的同时减少成本的增加，是汽车及电池生产企业迫切 需要解决的技术难题。
[0004] 中国专利授权公开号:CN105006851A，授权公开日2015年10月28日，公开了一种锂 电池管理系统，包括用于提供动力的由若干锂电芯组成的电池组；以及用于控制所述电池 组输出电流导通或断开的电池包输出开关，且所述电池包输出开关为常开型开关；以及用 于控制所述电池包输出开关开启或闭合的电池管理系统控制单元；以及与所述电池包输出 开关并联设置的输出电阻。该发明的不足之处是，无法检测每个电芯的电压。
【发明内容】
[0005] 本发明的发明目的是为了克服现有技术中的BMS系统无法检测单个电芯、成本高 的不足，提供了一种可有效降低电池管理成本、检测精度高、安全性好的电动汽车锂电池管 理装置及控制方法。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0007] -种电动汽车锂电池管理装置，包括主处理器、存储器、显示器、m个依次串联的锂 电池组、nl个数据选择器和从处理器;每个锂电池组均包括nl个串联的电芯，每个锂电池组 的nl个电芯分别与nl个数据选择器电连接，nl个数据选择器、从处理器和主处理器依次电 连接，充电机通过充电继电器与m个锂电池组电连接，电动汽车的电机通过放电继电器与m 个锂电池组电连接，存储器、显示器、充电继电器和放电继电器均与主处理器电连接。
[0008] 通常的多电芯串联锂电池组的BMS系统是由多个从处理器和一个主处理器组成， 每个由串联电芯构成的锂电池组需要与一个从处理器连接，锂电池组越多需要的从处理器 越多，BMS系统成本也越高。
[0009] 本发明包括主处理器、存储器、显示器、m个依次串联的锂电池组、nl个数据选择器 和从处理器，减少了从处理器的使用量，从处理器可以读取任何一个电芯的电压，主处理器 将每个电芯的检测电压A与标准电压区间[A 1, A2]相比较，并根据判断结果控制充电继电器 和放电继电器的通断，从而有效防止各个锂电池组过充电及过放电，保证了各个锂电池组 的安全，提高了各个锂电池组的使用寿命。
[0010] 本发明可检测每个电芯的电压值，精确获得每个电芯的电压变化状态，并根据每 个电芯的电压精确进行充放电控制，可有效降低电池管理成本、提高检测精度、安全性和经 济性好。
[0011] 作为优选，还包括设于每个锂电池组上的第一温度传感器，各个第一温度传感器 均与主处理器电连接。
[0012] 作为优选，还包括用于检测环境温度的第二温度传感器和报警器，第二温度传感 器和报警器均与主处理器电连接。
[0013] 作为优选，还包括用于给各个锂电池组降温的风机，风机与主处理器电连接。
[0014] 作为优选，每个锂电池组均包括壳体，壳体上设有分别与nl个电芯连接的电压接 口，各个电压接口分别与nl个数据选择器电连接。
[0015] 一种电动汽车锂电池管理装置的控制方法，包括如下步骤：
[0016] (6-1)存储器中设有每个电芯的标准电压区间[AhA2],主处理器向从处理器发出 每隔时间T循环检测各个锂电池组中的电芯的电压的命令；
[0017] 将每个锂电池组中的电芯按照串联顺序依次编号为1，…，nl，将各个数据选择器 分别编号为1，…，nl;将各个锂电池组中编号为kl的电芯均与编号为kl的数据选择器连接， kl e [ I，n]，使充电继电器和放电继电器吸合；
[0018] (6-2)从处理器在时间T内依次读取第1至nl个数据选择器采集的nl Xm个电芯的 电压数据；
[0019] (6-3)主处理器将每个电芯的检测电压A与标准电压区间[A1, A2]相比较：
[0020] 当任一个电芯的检测电压A>A2，主处理器控制充电继电器断开；
[0021] 当任一个电芯的检测电压A<Ai，主处理器控制放电继电器断开；
[0022] (6-4)当任一个电芯均满足检测电压Ae [A1,A2]时，主处理器控
[0023] 制充电继电器和放电继电器均吸合。
[0024] 作为优选，还包括设于每个锂电池组上的第一温度传感器，各个第一温度传感器 均与主处理器电连接，还包括如下步骤：
[0025] 存储器中设有标准温度区间各个第一温度传感器分别检测各个锂电池组 的温度；
[0026] 主处理器将每个锂电池组的检测温度B与标准温度区间[B1, B2]相比较：
[0027] 当任一个锂电池组的检测电压B>B2，主处理器控制放电继电器断开；
[0028] 当任一个锂电池组的检测电压B<Bi，主处理器控制充电继电器断开。
[0029] 当任一锂电池组均满足检测温度Be [B1,B2]时，主处理器控制充电继电器和放电 继电器均吸合。
[0030] 作为优选，还包括用于检测环境温度的第二温度传感器和报警器，第二温度传感 器和报警器均与主处理器电连接，还包括如下步骤：
[0031] (8-1)第二温度传感器检测并得到环境温度信号cl(t)，存储器中设有标准温度值 c2,主处理器计算各个第一温度传感器的温度信号的平均值c3(t)，主处理器利用下述公式 计算采集的温度信号u(t):
[0032] 11(1:)=〇3(1:)2+(〇3(1:)-(31(1:))2+(〇3(1:)-〇2) 2，设定;[的初始值为1，设定」_的初始值 为1，存储器中设有故障阈值E;
[0033] (8-2)计算u(t)的局部极大值并通过三次样条插值获得上包络线Uup(t);
[0034] (8-3)计算信号u(t)的局部极小值并通过三次样条插值获得下包络线
[0035] (8-4)定义平均包络1111(1:) = [11111)(1:)+111。》(1:)]/2;
[0036] (8-5)利用公式hj(t)=u(t)-mj(t)计算差值hj(t);
[0037] (8-6)若hj(t)不满足頂F筛分停止条件，使u(t) = hj(t)，j值增加1，返回步骤(8-2) 对hj(t)继续进行分解；当hj(t)满足頂F筛分停止条件，则得到u(t)信号的第1个頂F分量C 1 (t)=hj(t)；
[0038] (8-7)利用公式1^(1:)=11(1:)-(^(1:)计算剩余分量；1^(1:):
[0039] (8-8)当ri(t)不满足分解停止条件时，使u(t) =ri(t)，使i值增加1，返回步骤(8-2)对ri (t)继续分解;当满足筛分停止条件时，设n = i，得到η个IMF分量Ci (t)和1个剩余分量 rn(t)，u(t)则可以表示为
抽取ci(t)的N个抽样值ci(k)，k= 1，2,...， N；
[0040] (8-9)利用公式
计算u(t)的各个分量能量，比较u(t)的各分量能量 Emax，选取EhE2,. . . 4"中最大值Emax，当Emax>E时，表明各个锂电池组温度过高，主处理器控 制报警器发出报警信息；
[0041]其中，（8 - 6 )、（ 8 - 8 )的筛分停止条件采用仿柯西收敛准则，
当SD< ε时筛分停止，ε通常介于0.2与0.3之间；分解停 止条件为剩余信号n(t)变为单调函数。
[0042] 作为优选，还包括用于给各个锂电池组降温的风机，风机与主处理器电连接，还包 括如下步骤：
[0043] 当Emax>E时，主处理器控制风机工作，为各个锂电池组降温。
[0044 ] 作为优选，步骤(6-2)和(6-3)之间还包括如下步骤：
[0045] 主处理器将每个锂电池组的电芯的电压相加，得到每个锂电池组的电压U分;将各 个锂电池组的电压相加得到总电压U总；
[0046] 主处理器控制显示器显示每个锂电池组的电压U分和总电压U总。
[0047] 因此，本发明具有如下有益效果:可检测每个电芯的电压值，精确获得每个电芯的 电压变化状态，并根据每个电芯的电压精确进行充放电控制，可有效降低电池管理成本、提 高检测精度、安全性和经济性好。
【附图说明】
[0048]图1是本发明的一种原理框图；
[0049]图2是本发明的一种流程图。
[0050] 图中：主处理器1、存储器2、显示器3、锂电池组4、数据选择器5、从处理器6、电芯7、 充电机9、充电继电器10、电机11、放电继电器12、第一温度传感器13、第二温度传感器14、报 警器15、风机16。
【具体实施方式】
[0051 ]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步的描述。
[0052] 实施例1
[0053] 如图1所示的实施例是一种电动汽车锂电池管理装置，包括主处理器1、存储器2、 显示器3、4个依次串联的锂电池组4、13个数据选择器5和从处理器6;每个锂电池组均包括 13个串联的电芯7，每个锂电池组的13个电芯的正极分别与13个数据选择器电连接，13个数 据选择器、从处理器和主处理器依次电连接，充电机9通过充电继电器10与4个锂电池组电 连接，电动汽车的电机11通过放电继电器12与4个锂电池组电连接，存储器、显示器、充电继 电器和放电继电器均与主处理器电连接。
[0054] 还包括设于每个锂电池组上的第一温度传感器13,各个第一温度传感器均与主处 理器电连接。每个锂电池组均包括壳体，壳体上设有分别与13个电芯连接的电压接口，各个 电压接口分别与13个数据选择器电连接。
[0055] 如图2所示，一种电动汽车锂电池管理装置的控制方法，包括如下步骤：
[0056 ] 步骤100，检测各个锂电池组中的电芯的电压
[0057] 存储器中设有每个电芯的标准电压区间[A^A2],主处理器向从处理器发出每隔时 间T循环检测各个锂电池组中的电芯的电压的命令；
[0058]将每个锂电池组中的电芯按照串联顺序依次编号为1，…，13,将各个数据选择器 分别编号为1，…，13;将各个锂电池组中编号为kl的电芯均与编号为kl的数据选择器连接， kle[l，13]，使充电继电器和放电继电器吸合；
[0059] 步骤200,读取各个电芯的电压
[0060]从处理器在时间T = 20ms内依次读取第1至13个数据选择器采集的13X4个电芯的 电压数据；
[0061] 步骤300,根据电芯检测电压控制充电继