一种电动汽车电池管理系统的制作方法

本实用新型属于电池管理技术领域，具体涉及一种电动汽车电池管理系统。

背景技术：

汽车保有量持续增加，石油等不可再生资源日趋减少，在倡导绿色出行的今天，开发新能源汽车，尤其是电动汽车，成了各大汽车生产商的共识和风向标，许多国家更是将动力电池的研究上升到了国家能源战略的层次。锂离子电池与其他动力电池相比优点众多，这也是电动汽车逐渐选用锂离子电池作为动力电池的原因。

由于锂离子电池在各类手机等各类电子产品中的广泛应用，推动了中国锂电池制造业的不断发展，在锂电池的生产制造方面基本上已经赶上国际步伐。单体电池的电压和能量不可能在短时间内有很大的提升，因此，现有方案一般是将单体电池串联成组来提供电能，该方式能够克服单体电池电压和能量不够的缺点，为电动汽车提供合适的工作电压和功率输出。但是由于电池在批量生产过程中电压、内阻、容量等方面存在不一致性，因此当单体电池串接成电池组时，需要对电池组进行有效的管理，解决电池组的不一致问题，这对延长电池组的使用寿命具有重要意义。解决电池组的一致性问题，主要是根据电池管理系统实时监测到的锂电池组工作时的各项参数，然后对采集的参数进行辨识，并通过有效均衡控制算法实现的。随着锂离子电池的在电动汽车行业的广泛使用，设计出合理的电池管理系统对电动汽车的性能也有十分重要的影响。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种电动汽车电池管理系统，结构简单、设计合理，采用分布式电池管理结构，对电池组中的每节电池进行独立管理，实时监测电池组中每节电池的电压、电流和温度，防止每节电池的过充和过放，提高了管理系统的安全性和可靠性，延长电池组的使用寿命，实现对电池组的有效管理，使用操作方便，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种电动汽车电池管理系统，其特征在于：包括控制器和多个用于对电动汽车电池组中的每节电池进行独立管理的管理模块，所述管理模块包括用于监测电动汽车电池组中每节电池电压的电池监测器和与所述控制器输出端相接的用于控制所述电动汽车电池组中每节电池充放电回路通断的继电器控制回路，所述控制器和电池监测器之间接有通讯隔离电路，所述电池监测器的输入端接有用于监测所述电动汽车电池组中每节电池温度的温度监测电路，所述电池监测器的输出端接有用于对所述电动汽车电池组中每节电池进行均衡控制的均衡电路，所述控制器的输入端接有用于检测所述电动汽车电池组中总线电流的电流采集电路，所述控制器的输出端接有上位机、存储器和报警电路。

上述的一种电动汽车电池管理系统，其特征在于：所述通讯隔离电路包括电感L1、电感L2、电感L3和电感L4，所述电池监测器为芯片LTC6803，所述芯片LTC6803的SCLK引脚经电感L1与所述控制器相接，所述芯片LTC6803的SCKI引脚经电感L2与所述控制器相接，所述芯片LTC6803的SDO引脚经电感L3与所述控制器相接，所述芯片LTC6803的CSBI引脚经电感L4与所述控制器相接。

上述的一种电动汽车电池管理系统，其特征在于：所述温度监测电路包括型号均为LT6004LMSB的放大器U1和放大器U2，所述放大器U1的同相输入端与电容C1的一端相接，所述电容C1的另一端分两路，一路经电容C2与电源端VREF相接，另一路接地，所述放大器U1的反向输入端分两路，一路与放大器U1的输出端相接，另一路与热敏电阻R1的一端相接，所述热敏电阻R1的另一端与电池监测器相接；所述放大器U2的同相输入端与电源端VREF相接，所述放大器U2的反向输入端分两路，一路与放大器U2的输出端相接，另一路与热敏电阻R2的一端相接，所述热敏电阻R2的另一端与电池监测器相接。

上述的一种电动汽车电池管理系统，其特征在于：所述电流采集电路包括芯片ACS712，所述芯片ACS712的VIOUT引脚与所述控制器相接。

上述的一种电动汽车电池管理系统，其特征在于：所述继电器控制回路包括继电器K1，所述继电器K1的接线1端与三极管Q1的集电极相接，所述继电器K1的接线2端与5V电源端相接，所述继电器K1的一个静触点与充电回路相接，所述继电器K1的另一个静触点与充电回路相接，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1基极经电阻R3与所述控制器相接。

上述的一种电动汽车电池管理系统，其特征在于：所述控制器为STM32系列芯片。

上述的一种电动汽车电池管理系统，其特征在于：所述控制器的输出端还接有散热装置。

上述的一种电动汽车电池管理系统，其特征在于：所述散热装置为风扇

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型的结构简单、设计合理，实现及使用操作方便。

2、本实用新型采用分布式电池管理结构，对电池组中的每节电池进行独立管理，通过电池监测器和电流监测电路实时监测电池组中每节电池的电压和电流，并通过继电器控制电路防止每节电池的过充和过放，实现对电池组的均衡有效管理，解决了电池组不一致的问题，对延长电池组的使用寿命具有重要意义。

3、本实用新型通过温度监测电路实时监测电池组中每节电池的温度，防止温度过高对电池造成危害，而产生其他危险，提高了管理系统的安全性和可靠性，实用性强，便于推广使用。

综上所述，本实用新型结构简单、设计合理，采用分布式电池管理结构，对电动汽车电池组中的每节电池进行独立管理，实时监测电动汽车电池组中每节电池的电压、电流和温度，防止每节电池的过充和过放，提高了管理系统的安全性和可靠性，延长电池组的使用寿命，实现对电池组的有效管理，使用操作方便，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图。

图2为本实用新型电池监测器和控制器的电路连接关系图。

图3为本实用新型温度监测电路的电路原理图。

图4为本实用新型电流采集电路的电路原理图。

图5为本实用新型继电器控制回路的电路原理图。

附图标记说明:

1—控制器； 2—管理模块； 3—电流采集电路；

4—温度监测电路； 5—电池监测器； 6—通讯隔离电路；

7—均衡电路； 8—继电器控制回路； 9—上位机；

10—存储器； 11—报警电路； 12—散热装置。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括控制器1和多个用于对电动汽车电池组中的每节电池进行独立管理的管理模块2，所述管理模块2包括用于监测电动汽车电池组中每节电池电压的电池监测器5和与所述控制器1输出端相接的用于控制所述电动汽车电池组中每节电池充放电回路通断的继电器控制回路8，所述控制器1和电池监测器5之间接有通讯隔离电路6，所述电池监测器5的输入端接有用于监测所述电动汽车电池组中每节电池温度的温度监测电路4，所述电池监测器5的输出端接有用于对所述电动汽车电池组中每节电池进行均衡控制的均衡电路7，所述控制器1的输入端接有用于检测所述电动汽车电池组中总线电流的电流采集电路3，所述控制器1的输出端接有上位机9、存储器10和报警电路11。

通过管理模块2对电动汽车电池组中的每节电池进行独立管理，根据电动汽车电池组中电池的个数设置管理模块2的个数。电池监测器5实时监测电动汽车电池组中每节电池的电压，防止电池过充和过放，通过温度监测电路4实时监测电动汽车电池组中每节电池的温度，防止温度过高对电池造成危害，而产生其他危险，对电动汽车电池组进行有效监测，通过继电器控制电路3在电动汽车电池组中每节电池的出现过充或过放时及时切断充电回路或放电回路；通过电流监测电路3实时监测电动汽车电池组的总线电流，实现对电动汽车电池组的有效管理，解决了电池组不一致的问题，对延长电池组的使用寿命具有重要意义。

本实施例中，所述控制器1为STM32系列芯片。

实际使用时，电池管理系统需要处理的数据多，要求控制器1具有一定的数据处理能力：控制器1需要作为主机与电池监测器5进行SPI通信，以保证SPI通信时收发的数据以及发送给电池监测器5的命令无误；需要能通过串口把大量的数据及时发送至上位机9进行显示；控制器1需要通过串口把大量的数据及时发送给存储器10进行存储；控制器1需要处理的指令较多，要求控制器1具有较高的工作频率，因此，如图2所示，控制器1采用芯片STM32F103VCT6。

如图2所示，本实施例中，所述通讯隔离电路6包括电感L1、电感L2、电感L3和电感L4，所述电池监测器5为芯片LTC6803，所述芯片LTC6803的SCLK引脚经电感L1与芯片STM32F103VCT6的SCK引脚相接，所述芯片LTC6803的SCKI引脚经电感L2与芯片STM32F103VCT6的MOSI引脚相接，所述芯片LTC6803的SDO引脚经电感L3与芯片STM32F103VCT6的MISO引脚相接，所述芯片LTC6803的CSBI引脚经电感L4与芯片STM32F103VCT6的CS引脚相接。

实际使用时，芯片LTC6803的C1引脚～C12引脚均与电动汽车电池组中每节电池的正极相接，用于监测每节电池的电压，每个芯片LTC6803都能测量多达12个串联连接的独立电池单元；芯片LTC6803的专有设计使多个芯片LTC6803能串联叠置，芯片LTC6803的CSBO引脚、SDOI引脚和SCKO引脚用于与下层芯片LTC6803串行通信；芯片LTC6803的SCLK引脚、SCKI引脚、SDO引脚和CSBI引脚用于与芯片STM32F103VCT6进行SPI通信。

如图3所示，本实施例中，所述温度监测电路4包括型号均为LT6004LMSB的放大器U1和放大器U2，所述放大器U1的同相输入端与电容C1的一端相接，所述电容C1的另一端分两路，一路经电容C2与电源端VREF相接，另一路接地，所述放大器U1的反向输入端分两路，一路与放大器U1的输出端相接，另一路与热敏电阻R1的一端相接，所述热敏电阻R1的另一端与芯片LTC6803的VTEMP1引脚相接；所述放大器U2的同相输入端与电源端VREF相接，所述放大器U2的反向输入端分两路，一路与放大器U2的输出端相接，另一路与热敏电阻R2的一端相接，所述热敏电阻R2的另一端与芯片LTC6803的VTEMP2引脚相接。

实际使用时，芯片LTC6803具有两个ADC输入通道：VTEMP1引脚和VTEMP2引脚，用于监视热敏电阻R1和热敏电阻R2，以此读取外部电压信息，防止电池及芯片LTC6803的损坏。

如图4所示，本实施例中，所述电流采集电路3包括芯片ACS712，所述芯片ACS712的VIOUT引脚与芯片STM32F103VCT6的PA0引脚相接。

实际使用时，芯片ACS712由一个线性的霍尔传感器电路构成，准确度高，信号放大过程中偏置低，芯片ACS712的最大可检测电流为60A，可满足电动车电池组的电流检测需求，芯片ACS712将电动汽车电池组中的电流数据传输给控制器1。

如图5所示，本实施例中，所述继电器控制回路8包括继电器K1，所述继电器K1的接线1端与三极管Q1的集电极相接，所述继电器K1的接线2端与5V电源端相接，所述继电器K1的一个静触点与充电回路相接，所述继电器K1的另一个静触点与充电回路相接，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1基极经电阻R3与芯片STM32F103VCT6的PA8引脚相接。

实际使用时，电动汽车电池组充电时，在检测到某节电池的电压高于4.2V时，要及时断开充电回路；电动汽车电池组放电时，当某节电池的电压低于3.0V时，要断开放电回路，停止放电。三极管Q1的基极与芯片STM32F103VCT6的PA8引脚相接，以三极管Q1作为开关，通过控制继电器K1线圈是否接入电源，来控制充电回路与放电回路的接通与关断。

如图1所示，本实施例中，所述控制器1的输出端还接有散热装置12。

实际使用时，当电动汽车电池组的温度过高时，控制器1发出控制命令，打开散热装置12进行散热，以防止电动汽车电池组及芯片LTC6803的损坏。

本实施例中，所述散热装置12为风扇。

具体实施时，通过电池监测器5实时监测电动汽车电池组中每节电池的电压，防止电池过充和过放，通过电流监测电路3实时监测电动汽车电池组中每节电池的电流，通过温度监测电路4实时监测电动汽车电池组中每节电池的温度，当监测到的温度大于设定温度时，控制器1同时发出控制信号给报警电路11和散热装置12，报警电路11用于提醒工作人员及时采取其他有效措施，防止温度过高对电池造成危害，而产生其他危险，对电动汽车电池组进行有效监测，均衡电路7对电动汽车电池组中每节电池进行均衡控制，通过控制开关，将荷电状态较多的独立电池单元的能量耗掉，直到与电动汽车电池组内其他独立电池单元达到均衡，防止独立电池单元之间的电池容量、内阻、开路电压的差异影响电动汽车电池组的使用寿命，通过继电器控制电路3在电动汽车电池组中每节电池的出现过充或过放时及时切断充电回路或放电回路，实现对电动汽车电池组的有效管理，解决了电池组不一致的问题，对延长电池组的使用寿命具有重要意义。控制器1将电动汽车电池组的电压、电流、温度信号同时发送给上位机9和存储器10，上位机9将电压、电流、温度信号显示出来，方便工作人员实时查看，存储器10将电压、电流、温度信号存储起来，方便工作人员调用查看。

以上所述，仅是本实用新型的实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。