车载动力锂电池系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及车载动力锂电池系统充放管理技术领域，属于电动汽车的车载动力锂电池系统。
【背景技术】
[0002]目前，电动汽车主要使用阀控铅酸电池(VRLA)，由于其比能量高、价格低、以及能高比功率放电特性，是目前大批量生产使用的电动汽车用电池。车载动力电池的一个发展趋势是轻量化、高比能量、高比功率、以及较好的循环充放寿命，锂离子/锂集合物可充电电池的比能量和比功率都比铅酸电池高，因此能大大提升电动汽车的动力性能和续驶里程。
[0003]以往铅酸电池存在的问题:
[0004]过重的电池组；有限的汽车动力性能和续驶里程(铅酸电池的能量密度较低，电池组的自重过大，因此，即使电动汽车的动力系统效率很高，使用铅酸电池的电动汽车一次充电的续航里程也很有限);
[0005]电池组相对有限的循环寿命而导致高昂的运行成本；
[0006]汽车配件的使用受到限制(由于电动汽车所能携带的电能有限，所以在车上对电能的使用必须注意节省，车内用电设备的选用必须充分考虑其对电动汽车续航里程的影响。除此之外，动力转向，真空助力器，主动(半主动)悬架以及其他一些车载电器的使用也受限，乘员的舒适性受到影响)。
[0007]在实际应用中，锂离子/锂集合物可充电电池用于大功率系统时，通常需要将多节单体电池成组。随着电池数量的增多，必须对电池组进行管理与充放电控制，以达到稳定的放电性能与延长使用寿命。其中，成组的锂电池串联充电时，应保证每组锂电池均衡充电，否则充电使用过程中会影响整组电池的性能和寿命。而现有的单节锂电池保护芯片均不含均衡充电控制功能，多节/多组锂电池保护芯片均衡充电控制功能需外接CPU，通过和保护芯片的串行通信(如:12C总线)来实现，加大了保护电路的复杂程度和设计难度、降低了系统的效率和可靠性、增加了功耗。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型的目的在于，针对上述不足，提供一种车载动力锂电池系统，用于解决在多组动力锂电池组进行串联使用时，存在的各动力锂电池组间的荷电差异、降低动力锂电池组整体的使用性能和寿命的问题。
[0009]为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案是:一种车载动力锂电池系统，其被构成用于对其串联的多组动力锂电池组进行均衡充放电、过流与短路保护，所述车载动力锂电池系统包括:用于控制所述串联的多组动力锂电池组进行均衡充电的执行模组，所述执行模组包括与串联的多组动力锂电池组一一对应相连的多个的分流放电支路，所述分流放电支路串联在对应的动力锂电池组的正负极两端，包括控制开关单元和分流电阻，所述控制开关单元的漏极和源极分别与所述对应的动力锂电池组的正负极两端相连，所述分流电阻串联在所述对应的动力锂电池组的正极端与控制开关单元的漏极之间；根据对应的动力锂电池组的状态信息得到对应的动力锂电池组的荷电状态以及对所述对应的动力锂电池组进行控制的保护1C模组，所述保护1C模组包括与所述分流放电支路一一对应相连的多个的电池保护1C单元，所述电池保护1C单元的电量平衡控制用输出端子与对应的控制开关单元的栅极相连，沿所述串联的多组动力锂电池组的负极端到正极端的方向，位于上游位置的一个电池保护1C单元的放电控制用输出端子和充电控制用输出端子各与相邻的位于下游位置的一个电池保护1C单元对应的放电用控制端子和充电用控制端子相连；接收来自所述串联的多组动力锂电池组的电压信息，对串联的多组动力锂电池组进行控制和过电流保护的过电流保护1C单元，所述过电流保护1C单元的负电源输入端子和正电源输入端子各与串联的多组动力锂电池组的正负极两端对应相连；用于对应控制所述串联的多组动力锂电池组的放电电路和充电电路导通或关闭的第一开关单元与第二开关单元，位于最下游位置的电池保护1C单元的放电控制用输出端子与第一开关单元的控制端相连，第二开关单元的控制端与过电流保护1C单元的放电控制用FET门极连接端子相连、同时与所述位于最下游位置的电池保护1C单元的充电控制用输出端子相连。
[0010]本实用新型的另一优选方案，所述控制开关单元包括一个自放电M0SFET管。在动力锂电池组的电压达到设定的均衡起点电压后，所述电池保护1C单元控制自放电M0SFET管对对应的动力锂电池组执行导通或关闭。
[0011]本实用新型的另一优选方案，所述分流放电支路还包括一个泄放电阻，所述泄放电阻并接在所述放电M0SFET管的栅极与源极之间。
[0012]本实用新型的另一优选方案，所述第一开关单元与第二开关单元均包括一级开关和二级开关，所述一级开关为一个双极晶体管，所述二级开关为M0SFET管，第一开关单元的双极晶体管的集电极与第一开关单元的放电M0SFET管的栅极相连，发射极与所述串联的多组动力锂电池组的正极端相连，基极与所述位于最下游位置的电池保护1C单元的放电控制用输出端子相连，第二开关单元的双极晶体管的集电极与第二开关单元的充电M0SFET管的栅极相连，发射极与所述串联的多组动力锂电池组的正极端相连，基极与所述位于最下游位置的电池保护1C单元的充电控制用输出端子相连。
[0013]本实用新型的另一优选方案，所述电池保护1C单元的型号为S-8209A。
[0014]本实用新型的另一优选方案，所述过电流保护1C单元的型号为S-8239A。
[0015]本实用新型的有益效果为:相比以往技术，本实用新型在工作时，电池保护1C单元根据对应的电池组的荷电状态(S0C)，通过对对应的电池组的两端电压进行实时检测，期间，当被检测的电池组在充放电过程中出现过充或过放时(高于或低于设定值)时，控制对应的分流放电支路进行充电均衡，进而控制第一开关单元和第二开关单元与相对应的放电电路或充电电路进行导通或关闭，使各电池组的荷电状态(S0C)保持一致；并且，过电流保护1C单元用于检测电池组整体的电流状态和欠压状态，过电流时，控制第二开关单元对充电电路进行关闭，从而关断电路；当欠压状态时，过电流保护1C单元控制第二开关单元对充电电路进行关闭，使放电截止；整个工作过程在电池保护1C单元和过电流保护1C单元的控制下由分流放电支路、第一开关单元和第二开关单元实现自动工作，从而保证了各电池组的充放均衡、过电流保护以及欠压保护，使得各电池组综合性能趋于一致，充分发挥电池组的性能，并且延长了电池组整体的使用寿命。
[0016]相比以往技术的结构复杂和设计难度高，具有成本低，工作简单高效的特点，而且故障率低。达到简化结构与改良控制模式，提高电路的可靠性目的。
[0017]下面结合附图与实施例，对本实用新型进一步说明。
【附图说明】
[0018]附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制，在附图中。
[0019]图1是本实用新型实现串联电池组保护电路实施例原理图。
[0020]图2是本实用新型中多组动力锂电池组的联接结构示意图。
[0021]图3是本实用新型的电池均衡模块的均衡原理图。
【具体实施方式】
[0022]以下结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
[0023]本实施例中提及的锂电池为锂离子可充电电池或锂集合物可充电电池。
[0024]本实用新型的多组动力锂电池组以串联成组的方式，每一组动力锂电池组是以10个4V/100000mAh的单体电池并联为一组，再串联成24V/100A系统。作为具体实施例，多组动力锂电池组100由Bl、B2、B3、B4、B5和B6六组动力锂电池组串联而成。由于采用了先并联再串联的方式，电池的可靠度远大于先串联再并联方式电池的可靠度。根据可靠性工程原理，并联的单体电池在充放电运行时，单体电池之间的关系是“各尽其力”。有助于延长成组电池的使用寿命。
[0025]本实施例的充电电路和放电电路由串联的多组动力锂电池组100和与其连接的CHA (充电输入端口)以及放电输出端口构成。车载动力锂电池系统包括分流放电支路、电池保护1C单元、过电流保护1C单元、第一开关单元和第二开关单元。
[0026]本实施例的电池保护1C单元为内置高精度电压监测电路和延迟电路，以及带电量平衡功能的电池保护用1C，包括设置在串联的多组动力锂电池组100的各组动力锂电池组正负极两端的电池保护1C，依次为IC1、IC2、IC3、IC4、IC5和IC6。电池保护1C的VDD(正电源输入端子)与VSS (负电源输入端子)用于与对应的动力锂电池组的正负极连接。该电池保护1C的型号为S-8209A。本实施例中使用六个S-8209A构成六组串连连接的动力锂电池组的保护电路。为采用单个电池保护芯片对任意串联数的成组锂电池进行保护的含均衡充电功能的技术方案。
[0027]本实施例的过电流保护1C单元为内置高精度电压监测电路和延迟电路，用于多组串连连接的动力锂电池组的过电流监测1C，该过电流监测IC (IC7)的型号为S-8239A，本实施例中使用一个S-8239A构成六组串连连接的动力锂电池组的过电流的保护。
[0028]图1至图3示出了根据本实用新型的一较佳实施例的车载动力锂电池系统实现串联电池组保护电路原理图。包括:用于控制所述串联的多组动力锂电池组100进行均衡充电的执行模组200，所述执行模组200包括与串联的多组动力锂电池组100 —一对应相连的多个的分流放电支路6