低速电动车电池管理系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电动车技术领域，尤其涉及一种低速电动车电池管理系统。
【背景技术】
[0002]作为新能源汽车的一种，低速电动车目前在市场上的发展和高速电动汽车的发展基本不相上下，新能源汽车是以锂电池为主，锂电池作为纯电动汽车的主要能源，必须对其做到完善的管理。目前BMS (电池管理系统)厂家技术参差不齐，对于低速电动车BMS与高速电动车BMS的生成采用双标准，对低速电动车BMS的性能要求不重视。但是，同样作为乘坐4人或2人的出行工具，低速电动车实际上对BMS的要求更为严格；因为低速电动车的使用环境大多数情况下比高速电动车的使用环境差，低速电动车常使用在城乡结合部道路上，而高速电动车常用于平坦的高速路上。
[0003]目前，低速电动车BMS多使用非车用级别的元器件，使用非专业器件采样，很多低速电动车BMS技术直接从大巴或者乘用车移植过来。所以，专为低速车开发的BMS目前市场上还没有，现有的低速电动车BMS的使用寿命短，易出现批量性的问题；且对锂电池的管理效率低，使得锂电池使用寿命短、存在安全隐患。
[0004]被动均衡电路目前普遍应用于BMS中的，原理是由采样芯片将所有单体的电压通过通讯的方式，传递给主控部，主控部根据所有单体电压，进行比较，将电压最高的几颗锂电池单体分别用一颗功率电阻对其放电，来实现整组电池包均衡的效果，但是如果均衡电路或者控制电路失效，导致均衡短路，都会造成锂电池的过放电，导致整组电池无法使用。
[0005]另外，BMS厂家对于低速电动车的管理策略非常简单，认为低速电动车的使用标准低，对于乘客体验感考虑较少，对于BMS的抗振动等级未做针对性设计。因此，低速电动车长时间在路面状况较差的情况下使用时，BMS常因抗振动能力差而易受损毁。
【发明内容】
[0006]针对现有技术的不足，本实发明提出了一种低速电动车电池管理系统，该低速电动车电池管理系统对低速电动车的特性采用专一性设计，使用寿命长、对锂电池的管理高效。同时，均衡控制模块中的每个电压均衡单元采用双重冗余的设计，防止了锂电池因均衡短路导致过放的情况。此外，该系统采用抗振性设计，适用于路面状况较差的环境。
[0007]为了实现上述目的，本发明技术方案如下:
一种低速电动车电池管理系统，包括主控部、采样部；主控部与采样部之间互相通信；主控部用于采集、分析数据、收发控制命令；采样部用于对电池进行信号采集与管理。主控部包含中央处理器、电源变换模块、继电器控制模块、RS232模块、系统时钟、存储设备、总电压与绝缘检测模块、电流检测模块、CAN0模块、CAN1模块、CAN2模块、若干个隔离器；中央处理器分别与电源变换模块、继电器控制模块、RS232模块、系统时钟、存储设备相连接；且中央处理器分别经过隔离器与总电压与绝缘检测模块、电流检测模块、CAN0模块、CAN1模块、CAN2模块相互连接；总电压与绝缘检测模块的输入端与绝缘检测线相连接；电流检测模块的输入端与电流检测线相连接；采样部包含均衡控制模块、热管理模块、电压检测模块、温度检测模块、CAN模块；热管理模块与中央处理器相连接；均衡控制模块、电压检测模块、温度检测模块、CAN模块分别经过隔离器与中央处理器相连接；电压检测模块的输入端与电压检测线相连接；温度检测模块的输入端与温度检测线相连接。
[0008]均衡控制模块包含若干个电压均衡单元，电压均衡单元用于为所述低速电动车的电池组中的单节锂电池进行电压均衡。电压均衡单元包含双通道光M0S管U1、功率电阻R1、二极管D1、发光二极管LED6、第一限流电阻R2、第二限流电阻R3。双通道光M0S管U1包含第一光控M0S管、第二光控M0S管、第一发光二极管、第二发光二极管；第一发光二极管、第二发光二极管分别用于控制第一光控M0S管、第二光控M0S管的导通与截止。功率电阻R1、第一光控M0S管、第二光控M0S管串联依次串联。功率电阻R1、第二光控M0S管分别与锂电池的正、负极相连接。功率电阻R1经第一限流电阻R2与发光二极管LED6相并联。二极管D1经过第二限流电阻R3分别接到第一发光二极管、第二发光二极管的阳极。第一发光二极管、第二发光二极管的阴极分别与锂电池的负极相连接。
[0009]进一步地，该低速电动车电池管理系统的内部电路采用元件贴片工艺、喷胶工艺技术。
[0010]本发明的有益效果:
(1)该低速电动车电池管理系统对电池组的检测、保护措施齐全，提高了电池组的使用寿命、对电池组的管理高效。(2)该低速电动车电池管理系统的均衡控制模块中的每个电压均衡单元采用双重冗余的设计，防止了锂电池因均衡短路导致过放的情况。(3)该低速电动车电池管理系统的内部电路采用元件贴片工艺、喷胶工艺技术，提高了抗振动能力。
【附图说明】
[0011]图1为电池管理系统在低速电动车的工作示意图。
[0012]图2为本发明的结构方框图。
[0013]图3为本发明的均衡控制模块中的电压均衡单元的电路原理图。
【具体实施方式】
[0014]图1为电池管理系统在低速电动车的工作示意图。电池管理系统(BMS)是动力电池的管理者，主要是为整车提供充足的动力，满足整车对于经济性、动力性、安全性、舒适性等要求。每一套电池PACK中有一套完整的BMS。图中，低速车BMS对电池组进行单体电压采样、总电压采样、绝缘监测、温度监测、均衡管理，并且通过电流采集电路对电池的充电和放电电流进行采集，采用继电器对电流实现传输控制。低速车BMS与整车VCU、充电机进行通信，通过GPRS天线与手机、电脑等智能设备实现无线通信，以及采用RS485总线协议与其它终端设备进行通信。
[0015]图2为本发明的低速电动车电池管理系统的结构方框图。该电池管理系统包括主控部1、采样部2 ;主控部1与采样部2之间互相通信。
[0016]主控部1用于采集、分析数据、收发控制命令。具体包括负责与整车通讯/诊断、标定、充电控制、Crash信号监控、高压互锁、热管理，均衡控制、高压采样、高压绝缘监测、高压继电器驱动、高压继电器诊断、高压预充控制、管理CSC和CSU、计算S0C和S0H、管理电池状态及应用策略等。采样部2负责监控电池单体电压和温度，并在主控部1的控制下执行主动均衡功能，通过内部通讯总线与主控部1进行通讯。
[0017]主控部1包含中央处理器、电源变换模块、继电器控制模块、RS232模块、系统时钟、存储设备、总电压与绝缘检测模块、电流检测模块、CAN0模块、CAN1模块、CAN2模块、若干个隔离器。中央处理器分别与电源变换模块、继电器控制模块、RS232模块、系统时钟、存储设备相连接；且中央处理器分别经过隔离器与总电压与绝缘检测模块、电流检测模块、CAN0模块、CAN1模块、CAN2模块相互连接。总电压与绝缘检测模块的输入端与绝缘检测线相连接；电流检测模块的输入端与电流检测线相连接。
[0018]具体地，中央处理器用于与各控制器之间进行通信，以实现测量数据的共享、控制指令的发送和接收等，是主控部1用以实现信号传输与处理的核心控件。电源变换模块用于为各用电器件提供稳定电源。继电器控制模块用于控制继电器的闭合、断开以控制电池组是否对外供电。RS232模块用于进行BMS状态监控、程序的标定、参数的修正。存储设备用于对各种数据的存储，包括错误记录，便于后期维护。总电压与绝缘检测模块用于监测电池组总电压以及电池组与载体之间的绝缘是否符合要求。电流检测模块用于采集电池组充放电过程中的充放电电流。CAN0模块、CAN1模块、CAN2模块分别用于主控部1与采样部2的通信、主控部1与整车V⑶的通信、主控部1与充电机的通信。
[0019]主控部1的检测功能包含:⑴实时检测每节电芯的单体电压和温度；⑵检测电芯采样线和温度采样线是否存在开路状态；(3)检测电箱进出风口温度；(4)检测电池组充放电电流，采用高精度分流器采样，能跟踪电流的快速变化；(5)检测计算电池单体的DCR，判定电池性能及连接状况；(6)高低压电气隔离检测负载端高压(HV+对HV-电压)，提供高压管理信息；(7)检测高压系统对机壳的绝缘值，判定系统绝缘状况；(8)检测点火开关信号IG来启动电池管理系统BMS ; (9)检测碰撞信号Crash硬线低或PWM信号有效时切断高压接触器。(10)检测通讯失效硬线信号EMG有效时切断高压接触器；(11)检测高压接触器的线圈端是否吸合与断开；(12)检测高压接触器线圈端是否开路、对地短路、对电源短路；(13)检测主正、主负高压接触器的触点是否粘连；(14)检测HVIL以判断高压连接器接触是否良好；(15)检测冷却风机的速度反馈信号，以判断风机是否有故障现象。
采样部2包含均衡控制模块、热管理模块、电压检测模块、温度检测模块、