专利名称：一种采用能量及数据双重总线的电池管理系统的制作方法
一种采用能量及数据双重总线的电池管理系统本发明涉及电动汽车动力锂电池管理系统领域，特别是一种采用能量及数据双重总线的电池管理系统。目前，电动汽车使用的锂电池都是采用多节串联组成电池组进行供电，并且电池箱一般由多组电池组组成。现有电池管理系统的结构由于采用技术手段的不同，一般需要根据实际情况而设计，设计安装好后更改比较麻烦，不具有能量及数据双重总线结构的电池管理系统,其没有一个统一的接入标准和好的技术方案，若要在原有基础上添加新的电池组以及能量均衡模块时比较麻烦，需要重新添加能量均衡模块的所有单元电路以及布置其与控制器的连接电路，甚至要调整能量均衡模块之间的连接关系和控制过程，这不便于实际的应用，而且在现有的技术方案中，能量均衡一般只能对同一电池组内的单体电池间进行均衡，或电池组内单体电池均衡一般是相邻单体电池间才能进行能量均衡，没有直接的实现任意两点进行能量均衡的简易技术方案，使得均衡速度比较低，并随着单体电池个数的增加使得整体电路越来越复杂。因此，有必要解决如上问题。本发明克服了上述技术的不足，提供了一种采用能量及数据双重总线的电池管理系统，其通过能量总线作为能量均衡时所有单体电池的能量中转，以便于实现电池箱内任意两个单体电池的点对点均衡，并且主控制器通过数据总线与各控制装置连接，实现电池管理系统的数据传输，从而整个电池箱只需采用一个主控制器就能精确的实现单体电池点到点的均衡，提高了均衡速度，并且节省了均衡控制器的成本。为实现上述目的，本发明采用了下列技术方案一种采用能量及数据双重总线的电池管理系统，包括有主控制器10和若干个用于对系统中各单体电池进行能量均衡控制的单片机1，所述单片机5上连接有用于对单体电池进行电压检测的电压采集模块I和用于对单体电池进行能量均衡的能量均衡驱动模块2，所述电池管理系统还包括有在单体电池之间进行能量均衡时作为能量中转存储的能量总线3，所述每个单体电池都通过对应的能量均衡驱动模块2与能量总线3连接，所述主控制器10上设有数据总线11，所述各单片机I都通过数据总线11与主控制器10连接。所述电压采集模块I包括有并联在单体电池两端的滤波电路11、电压采集电路12、参考电位电路13，所述电压采集电路2电压采样输出端、参考电位电路13参考电位输出端分别与单片机I连接。所述能量总线3采用若干个并联的电解电容组成。所述能量均衡驱动模块2包括有用于单体电池与能量总线3进行能量交换的反激变压器20，所述反激变压器20初级绕组与单体电池之间连接有用于控制两者连通形成回路以进行能量传递的初级可控开关电路21，反激变压器20次级绕组与能量总线3之间连接有用于控制两者连通形成回路以进行能量传递的次级可控开关电路22，所述初级可控开关电路21、次级可控开关电路22分别与单片机I连接。本发明的有益效果是1、通过数据总线和电源总线将各电池组及电池组内单体电池进行连接，采用总线的好处是兼容性和扩展性好，可以实现不同电池组间单体电池能量的均衡，也可实现组内单体电池间的均衡，也就是电池箱内任意两节单体电池进行点对点的均衡。2、通过主控制器实现精确的单体电池点到点均衡，不需要在各电池组中分别设置多个能量中转存储器，也不需要在各能量中转存储器之间进行能量交换，其控制简单容易实现，减小了均衡的多次中转步骤和控制过程，从而提高了电池能量均衡的速度，以及减少了能量均衡时的损耗。3、整个电池箱采用一个主控制器即可，节省了在各电池组中分别设置均衡控制器的成本，使用统一的能量总线作为中转，可以在单体电池与能量总线之间实现能量均衡驱动模块的模块化设计，实现中根据需要而设置其相应的个数。4、通过电压采集模块对单体电池进行电压监测，判断有需要时才进行能量均衡，去除了大多不需均衡的情况，而在均衡时，主控制器通过单片机控制能量均衡驱动模块的工作，首先将能量高的电池的能量释放到能量总线上，然后再通过数据总线控制，释放到能量低的单体电池上，最终实现单体电池与单体电池之间的能量交换，其控制步骤少和控制方法简单容易实现。
图1是本发明的结构原理图。图2是本发明的电压采集模块结构原理图。图3是本发明的能量均衡驱动模块结构原理图。下面结合附图与本发明的实施方式作进一步详细的描述如图1所示，一种采用能量及数据双重总线的电池管理系统，其特征在于包括有主控制器10和若干个用于对系统中各单体电池进行能量均衡控制的单片机1，所述单片机5上连接有用于对单体电池进行电压检测的电压采集模块I和用于对单体电池进行能量均衡的能量均衡驱动模块2，所述电池管理系统还包括有在单体电池之间进行能量均衡时作为能量中转存储的能量总线3，所述每个单体电池都通过对应的能量均衡驱动模块2与能量总线3连接，所述主控制器10上设有数据总线11，所述各单片机I都通过数据总线11与主控制器10连接。如上所述，通过数据总线11和能量总线3将各电池组及电池组内单体电池进行连接，采用总线的好处是兼容性和扩展性好，可以实现不同电池组间单体电池能量的均衡，也可实现组内单体电池间的均衡，也就是电池箱内任意两节单体电池进行点对点的均衡。如图2所示，本发明所述电压采集模块I包括有并联在单体电池两端的滤波电路
11、电压采集电路12、参考电位电路13，所述电压采集电路2电压采样输出端、参考电位电路13参考电位输出端分别与单片机I连接，单片机I根据参考电位电路13的参考电位来对电压采集电路2输出信号进行A/D模数转换并计算输出电压值、以及根据该输出电压值与单体电池两端电压的对应关系来计算出单体电池两端电压。如上所述，通过电压采集模块I对单体电池进行电压监测，判断有需要时才进行能量均衡，去除了大多不需均衡的情况。本发明所述能量总线3采用若干个并联的电解电容组成。如图3所示，本发明所述能量均衡驱动模块2包括有用于单体电池与能量总线3进行能量交换的反激变压器20，所述反激变压器20初级绕组与单体电池之间连接有用于控制两者连通形成回路以进行能量传递的初级可控开关电路21，反激变压器20次级绕组与能量总线3之间连接有用于控制两者连通形成回路以进行能量传递的次级可控开关电路22，所述初级可控开关电路21、次级可控开关电路22分别与单片机I连接。如上所述，结合电压采集模块I对单体电池的电压监测，在检测到电池组中有两只单体电池的电压超过了一定的差值范围，就需要均衡。在均衡时，主控制器10通过单片机I控制能量均衡驱动模块2的工作，首先控制能量高的电池的初级可控开关电路21和次级可控开关电路22，通过反激变压器20将能量释放到能量总线3上，然后通过数据总线控制，释放到能量低的单体电池上，最终实现单体电池与单体电池之间的能量交换，这样实现电池箱内任意两节单体电池的能量均衡，其控制步骤少和控制方法简单容易实现。根据需要重复上述步骤，最终使电池箱中每个单体电池达到一个均衡，即其单体电池间能量差别都在一个设定的控制范围内，使的整个电池箱的性能表现稳定，并且延长每个单体电池的使用寿命。如上所述，本发明保护的是一种通过能量总线3作为能量均衡时所有单体电池的能量中转，以便于实现电池箱内任意两个单体电池的点对点均衡，并且主控制器10通过数据总线11与各用于对系统中各单体电池进行能量监控的单片机I连接，实现电池管理系统的数据传输，从而整个电池箱只需采用一个主控制器10就能精确的实现单体电池点到点的均衡，提高了均衡速度，并且节省了均衡控制器的成本。一切与本发明技术方案相同或相近的技术手段都应示为落入本案的保护范围中。
权利要求
1.一种采用能量及数据双重总线的电池管理系统，其特征在于包括有主控制器(10)和若干个用于对系统中各单体电池进行能量均衡控的单片机(1)，所述单片机(5)上连接有用于对单体电池进行电压检测的电压采集模块(I)和用于对单体电池进行能量均衡的能量均衡驱动模块(2)，所述电池管理系统还包括有在单体电池之间进行能量均衡时作为能量中转存储的能量总线(3)，所述每个单体电池都通过对应的能量均衡驱动模块(2)与能量总线(3)连接，所述主控制器(10)上设有数据总线(11)，所述各单片机(I)都通过数据总线(11)与主控制器(10)连接。
2.根据权利要求1所述的一种采用能量及数据双重总线的电池管理系统，其特征在于所述电压采集模块(I)包括有并联在单体电池两端的滤波电路(11)、电压采集电路(12)、参考电位电路(13)，所述电压采集电路(2)电压采样输出端、参考电位电路(13)参考电位输出端分别与单片机(I)连接。
3.根据权利要求1所述的一种采用能量及数据双重总线的电池管理系统，其特征在于所述能量总线(3)采用若干个并联的电解电容组成。
4.根据权利要求1所述的一种采用能量及数据双重总线的电池管理系统，其特征在于所述能量均衡驱动模块(2)包括有用于单体电池与能量总线(3)进行能量交换的反激变压器(20)，所述反激变压器(20)初级绕组与单体电池之间连接有用于控制两者连通形成回路以进行能量传递的初级可控开关电路(21)，反激变压器(20)次级绕组与能量总线(3)之间连接有用于控制两者连通形成回路以进行能量传递的次级可控开关电路(22)，所述初级可控开关电路(21)、次级可控开关电路(22 )分别与单片机(I)连接。
全文摘要
本发明公开了一种采用能量及数据双重总线的电池管理系统，包括有主控制器和若干个用于能量均衡控制的单片机，所述单片机上连接有能量均衡驱动模块，所述电池管理系统还包括有在单体电池之间进行能量均衡时作为能量中转存储的能量总线，所述主控制器上设有数据总线，所述各单片机都通过数据总线与主控制器连接。本发明的目的是通过能量总线作为能量均衡时所有单体电池的能量中转，以便于实现电池箱内任意两个单体电池的点对点均衡，并且主控制器通过数据总线与各控制装置连接，实现电池管理系统的数据传输，从而整个电池箱只需采用一个主控制器就能精确的实现单体电池点到点的均衡，提高了均衡速度，并且节省了均衡控制器的成本。
文档编号H02J7/00GK103036278SQ20121050481
公开日2013年4月10日 申请日期2012年11月30日 优先权日2012年11月30日
发明者王奉瑾 申请人:王奉瑾, 中山普润斯电源设备技术有限公司