一种电动汽车电池管理系统和管理方法与流程

本发明涉及电动汽车领域，尤其是一种电动汽车电池管理系统和管理方法。

背景技术：

电动汽车是指全部或部分由电机驱动的汽车。目前主要有纯电动汽车、混合电动车和燃料电池汽车3种类型。电动汽车目前常用的动力来自于铅酸电池、锂电池、镍氢电池等。

锂电池具有高电池单体电压、高比能量和高能量密度，是当前比能量最高的电池。但正是因为锂电池的能量密度比较高，当发生误用或滥用时，将会引起安全事故。而电池管理系统能够解决这一问题。当电池处在充电过压或者是放电欠压的情况下，管理系统能够自动切断充放电回路，其电量均衡的功能能够保证单节电池的压差维持在一个很小的范围内。此外，还具有过温、过流、剩余电量估测等功能。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种电动汽车电池管理系统和管理方法，该发明实现了对电池组单体电压、电流、温度信号的采集。充电电量平衡以后，单体电池的电压差值不超过50mv。整体系统运行性能良好，能够满足电动车动力电池组应用需要。

一种电动汽车电池管理系统，其特征在于，所述系统包括：mcu模块、均衡模块和检测模块；所述mcu模块分别信号连接于均衡模块和电压检测模块。

采用上述技术方案，本发明的电动汽车电池管理中的mcu模块除了常规控制电池的充放电以外，还能对电池的电量进行检测以及电池在充放电过程中的电流进行采样和分析，最终达到精确控制电池充放电的目的。

进一步的，所述检测模块包括：电压检测模块、电流检测模块和温度检测模块；所述电压检测模块、电流采样模块和温度检测模块分别信号连接于mcu模块。

进一步的，所述mcu模块为单片机；所述单片机内部总线频率为8mhz，内置闪存为16kb，具有两个16位定时器接口和一个串行通信接口。

进一步的，所述电压采样模块为：采用精密电阻构建分压电路，组成的电压检测电路。

进一步的，所述电流采样模块为电流采样电路包括负载r1；所述负载r1与两个放电mos管q1和q3分别串联；q1和q3并联后与一个充电mos管q2串联；所述充电mos管q2与两个负载r2和r3分别串联；所述r2和r3分别并联后分别与放电端口和负载r4串联；所述负载r4分别串联与一个运算放大器a以及一个负载r6串联；所述运算放大器与负载r7、负载r5以及单片机分别信号连接，将放大后的电流发送给单片机检测。

采用上述技术方案，当电池放电时，用康铜丝对电流信号进行检测，将检测到的电压信号经过差模放大器的放大，变为0～5v的电压信号送至单片机。如果放电的电流过大，单片机检测到的电压信号比较大，就会驱动三极管动作，改变mos管栅极电压，关断放电的回路。比如，对于36v的锰酸锂电池来说，设定其保护电流是60a。康铜丝的电阻是5mω左右。当电流达到60a时，康铜丝的电压达300mv左右。为提高精度，将电压通过放大器放大10倍送至单片机检测。

一种电动汽车电池管理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：mcu模块将对电池组的整体电压和单节电压进行检测；根据检测得到的电池采样结果，计算电池的剩余电量，控制电池充电系统对电池进行充电或者控制电池放电系统对电池进行放电；

步骤2：电流采样模块对电池放电时的电流进行实时采样；将采样后的结果发送给mcu模块；

步骤3：温度检测模块对电池在充放电过程中的逸散出的热量进行检测，根据检测得到的电池的温度数据信息，控制散热系统对电池进行散热处理；

步骤4：在电池充电过程中，均衡模块采用将整充转换为单充的方式进行充电均衡。

进一步的，所述电压检测模块对电压进行监测的方法为：mcu模块发出通道选址信号，让其中1路电池的正负极与电容连接，对电容进行充电，然后断开通道开关，接通跟随放大器的开关，mcu模块对电容的电压进行快速检测，由此完成了对1节电池的电压检测；若发现检测电压小于2.8v，则可推断出电池可能发生短路、过放或保护系统到电池的检测线断路，mcu模块将马上发出信号切断主回路mos管，重复上述过程，mcu模块即完成对本模块所管理的电池的检测。

进一步的，所述电流采样电路进行电流采样的方法为：当电池放电时，用康铜丝对电流信号进行检测，将检测到的电压信号经过差模放大器的放大，变为0～5v的电压信号送至mcu模块；如果放电的电流过大，mcu模块检测到的电压信号比较大，就会驱动三极管动作，改变mos管栅极电压，关断放电的回路。

进一步的，所述mcu模块计算电池剩余电量的方法包括以下步骤：

步骤1：用表示锂电池组从42v降到32v时放出的总的电量；表示在经过时间后，放出的总电量；然后计算如下公式：；其中;

步骤2：根据如下公式，计算得出电池的剩余电量；

进一步的，所述温度检测模块对温度进行检测的方法为：采用热敏电阻作为温度传感器进行温度采样，根据热敏电阻的阻值变化，最终得到温度值。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：实现了对电池组单体电压、电流、温度信号的采集。充电电量平衡以后，单体电池的电压差值不超过50mv。整体系统运行性能良好，能够满足电动车动力电池组应用需要。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的一种电动汽车电池管理系统的系统结构示意图。

图2是本发明的一种电动汽车电池管理系统的电流采样模块的的电路结构示意图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明实施例1中提供了一种电动汽车电池管理系统，系统结构如图1所示，电流采样模块的结构示意图如图2所示：

一种电动汽车电池管理系统，其特征在于，所述系统包括：mcu模块、均衡模块和检测模块；所述mcu模块分别信号连接于均衡模块和电压检测模块。

采用上述技术方案，本发明的电动汽车电池管理系统具备

进一步的，所述检测模块包括：电压检测模块、电流检测模块和温度检测模块；所述电压检测模块、电流采样模块和温度检测模块分别信号连接于mcu模块。

进一步的，所述mcu模块为单片机；所述单片机内部总线频率为8mhz，内置闪存为16kb，具有两个16位定时器接口和一个串行通信接口。

进一步的，所述电压采样模块为：采用精密电阻构建分压电路，组成的电压检测电路。

进一步的，所述电流采样模块为电流采样电路包括负载r1；所述负载r1与两个放电mos管q1和q3分别串联；q1和q3并联后与一个充电mos管q2串联；所述充电mos管q2与两个负载r2和r3分别串联；所述r2和r3分别并联后分别与放电端口和负载r4串联；所述负载r4分别串联与一个运算放大器a以及一个负载r6串联；所述运算放大器与负载r7、负载r5以及单片机分别信号连接，将放大后的电流发送给单片机检测。

本发明实施例2中提供了一种电动汽车电池管理方法：

一种电动汽车电池管理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：mcu模块将对电池组的整体电压和单节电压进行检测；根据检测得到的电池采样结果，计算电池的剩余电量，控制电池充电系统对电池进行充电或者控制电池放电系统对电池进行放电；

步骤2：电流采样模块对电池放电时的电流进行实时采样；将采样后的结果发送给mcu模块；

步骤3：温度检测模块对电池在充放电过程中的逸散出的热量进行检测，根据检测得到的电池的温度数据信息，控制散热系统对电池进行散热处理；

步骤4：在电池充电过程中，均衡模块采用将整充转换为单充的方式进行充电均衡。

进一步的，所述电压检测模块对电压进行监测的方法为：mcu模块发出通道选址信号，让其中1路电池的正负极与电容连接，对电容进行充电，然后断开通道开关，接通跟随放大器的开关，mcu模块对电容的电压进行快速检测，由此完成了对1节电池的电压检测；若发现检测电压小于2.8v，则可推断出电池可能发生短路、过放或保护系统到电池的检测线断路，mcu模块将马上发出信号切断主回路mos管，重复上述过程，mcu模块即完成对本模块所管理的电池的检测。

进一步的，所述电流采样电路进行电流采样的方法为：当电池放电时，用康铜丝对电流信号进行检测，将检测到的电压信号经过差模放大器的放大，变为0～5v的电压信号送至mcu模块；如果放电的电流过大，mcu模块检测到的电压信号比较大，就会驱动三极管动作，改变mos管栅极电压，关断放电的回路。

进一步的，所述mcu模块计算电池剩余电量的方法包括以下步骤：

步骤1：用表示锂电池组从42v降到32v时放出的总的电量；表示在经过时间后，放出的总电量；然后计算如下公式：；其中;

步骤2：根据如下公式，计算得出电池的剩余电量；

进一步的，所述温度检测模块对温度进行检测的方法为：采用热敏电阻作为温度传感器进行温度采样，根据热敏电阻的阻值变化，最终得到温度值。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。