专利名称：一种用于电动汽车的锂电池管理系统的制作方法
技术领域：
—种用于电动汽车的锂电池管理系统技术领域[0001]本实用新型涉及电动汽车能量管理系统，特别涉及一种用于电动汽车的锂电池管理系统。
背景技术：
[0002]近年来，不可再生资源短缺的威胁和环境保护呼声的不断升温，促使人们寻找新的清洁替代能源。作为大众交通工具的汽车，是实现节能减排、保护环境的重要突破口，原先以石油为能量来源的汽车将向以清洁能源为能量来源的汽车方向转变，以锂动力电池为主要能源的电动汽车逐步成为发展的主流方向，电池管理系统是电动汽车中关键的零部件，是电池和整车之间的联接纽带。电池管理系统主要是通过实时监测电池参数(包括电压、电流、温度等)判断出电池的状态，并根据此时状态给出电池的使用策略，对电池进行优化的使用，电池管理系统既能防止滥用现象的出现，保障其安全有效地使用，又能最大限度地发挥电池的性能，提高能源利用效率，降低了汽车尾气排放量。[0003]一套完整的电池能源管理系统应该包括以下几个部分:(I)主充电系统；(2)均衡管理系统；(3)电池状态检测系统；(4)电池保护系统；(5)温度管理系统；(6)通信系统；由于技术与成本等问题，目前主流的能源管理系统存在诸多缺点，主要表现在均衡效果不佳、设计过于复杂、繁琐、整机效率较低等问题上。实用新型内容[0004]为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种设计简单、能耗低、效率高的用于电动汽车的锂电池管理系统。[0005]本实用新型解决上述问题的技术方案是:一种用于电动汽车的锂电池管理系统，其包括主控模块、无线蓝牙模块、第一 DSP模块、第一分锂电池组、充放电电子开关以及电流采集模块，所述无线蓝牙模块与主控模块连接，所述主控模块与第一 DSP模块相连接，第一 DSP模块与第一分锂电池组连接，所述充放电电子开关与第一 DSP模块、第一分锂电池组连接，所述电流采集模块与第一 DSP模块、第一分锂电池组连接。[0006]上述用于电动汽车的锂电池管理系统还包括第二 DSP模块以及第二分锂电池组，所述第二 DSP模块与主控模块、第二分锂电池组连接，所述第二分锂电池组与第一分锂电池组、电流采集模块连接。[0007]上述用于电动汽车的锂电池管理系统还包括多个DSP模块和对应的分锂电池组，所述DSP模块连接主控模块，每一个DSP模块与其相对应的分锂电池组连接，多个分锂电池组串接组成总锂电池组，充放电电子开关、电流采集模块与所述总锂电池组连接。[0008]本实用新型的有益效果在于:本实用新型能够管理由多个锂电池串联而成的若干分锂电池组，采集各锂电池单体电压、温度，并在总锂电池组充电过程进行单体锂电池均衡控制，保证总锂电池组的一致性，提高各锂电池组的安全性能和使用寿命，具有设计简单、能耗低、效率高的优点。
[0009]图1是本实用新型的结构示意图。[0010]图2是本实用新型中的DSP模块功能框图。[0011]图3是本实用新型中的主控模块功能框图。[0012]图4是本实用新型中的无线蓝牙模块与汽车4S店PC机电池管理系统软件的连接应用示意图。[0013]图5是本实用新型的DSP模块中双向电流检测模块原理图。[0014]图6是本实用新型的DSP模块中其中一个电池电压检测原理图。[0015]图7是本实用新型的DSP模块中其中一个电池均衡单元原理图。[0016]图8是本实用新型的DSP模块中其中一个电池均衡开关控制光电隔离驱动原理图。
具体实施方式
[0017]
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。[0018]如图1所示，本实用新型包括主控模块30、无线蓝牙模块70、9个DSP模块和每个DSP模块所对应的I个分锂电池组、充放电电子开关50和电流采集模块60，所述无线蓝牙模块70与所述主控模块30通过UART连接，所述各DSP模块与所述主控模块30通过RS-485总线40连接，所述分锂电池组与对应的DSP模块连接，各分锂电池组串接组成总锂电池组，所述充放电电子开关50与所述总锂电池组、第一 DSP模块连接，电流采集模块60与所述总锂电池组、第九DSP模块连接。[0019]由图1可以看出，锂电池管理系统中的分锂电池组分为9个，每个分锂电池组由10个单体锂电池BT组成，并由一块对应的DSP模块负责管理，9个DSP模块通过RS-485总线40将90个单体锂电池BT1—BT90的电压、温度数据传送至主控模块30，主控模块30通过均衡算法决定哪些单体锂电池需要进行均衡之后，通过RS-485总线40发送命令给相应的DSP模块，实现锂电池的均衡。[0020]如图2所示，DSP模块包括均衡电路、单体电压采集电路、单体温度采集电路和RS-485总线接口电路，DSP模块的功能包括:单体电压采集201，均衡开关控制202，单体温度采集203，数据通信204，充放电电流采集205。[0021]如图3所示，主控模块30的功能包括:总电压计算301，SOC与SOH估算302，故障诊断与处理303，数据汇总上传304，数据显示与报警305。[0022]本实用新型中的无线蓝牙模块与汽车4S店PC机电池管理系统软件的连接应用如图4所示，本实用新型电动汽车的锂电池能源管理系统401可以通过蓝牙无线通讯与汽车4S店PC机电池管理系统软件403连接，将电池参数传送至电池管理系统软件。汽车4S店PC机需要有一个无线蓝牙接收设备402。汽车4S店PC机电池管理系统软件403主要包括以下功能:数据显示、数据存储、故障显示、电池性能分析、参数设定等。[0023]如图5所示，双向电流检测模块的主要原理是，通过将电流检测电阻501串联在电源正端与分锂电池组之间，然后将其两端的电压通过精密电阻502、503分压，再经过电压跟随器504、差分放大器505得到电流检测电阻501两端的电压差信号，将此电压差信号经过AD转换得到数字量，再通过编程计算得出实际电流的大小。由于本系统中为了节省成本，运放是采用单电源供电，电池组在充电与放电两种不同状态下，电流检测电阻501两边的电压差的方向不同，有正负之分，所以必须将差分电压加上一个固定的参考电压VREF506,使得进入AD转换器的信号都是一个正的型号。[0024]图6示出了根据本实用新型实施例DSP模块中的其中一个电池电压检测原理图。传统的电池组电压检测是通过电阻分压实现的，由于串联电池组的共模电压越高，分压电阻的阻值差异就越大，电阻的温漂所产生的误差也就越大，所以这种方法的精度有限。本实用新型采用如图6所示电路，串联电池组的单体电池的正极通过电阻601接到运算放大器606的负输入端，负极通过电阻602接到运算放大器606的正输入端，运算放大器606的输出端接P沟道MOS管603的G极，P沟道MOS管603的S极反馈到运算放大器606的负输入端，P沟道MOS管603的D极接电阻604，电阻604的另一端接地。本实用新型实施例中用的电阻601与电阻602的阻值相等，通过计算很容易得出电池电压检测的输出电压Vout与单体电池电压Vbat的为:Vout =( R45/R39)*Vbat，设计中取电阻604/电阻601的值为2/3，由于电阻604和电阻601的阻值相差不大，因此使用如图6所示电池电压检测电路，电阻的温漂对输出电压影响不大。[0025]图7示出了根据本实用新型实施例DSP模块中的其中一个电池均衡单元原理图。如图7所示，电池组的某一电池的正极Vn+1与P沟道功率MOS管703的S极相连，P沟道功率MOS管703的D极与均衡电阻705相连，均衡电阻705的另一端接相应电池的负极Vn，在充电过程中，当检测到某一个单体电池的电压高于平均值0.05V时，就开通功率MOS管703，分流使得该节电池的充电速度减慢，当该节的电压为平均值时就关断功率MOS管703，具体控制算法由DSP芯片实现。[0026]图8示出了根据本实用新型实施例DSP模块中的其中一个电池均衡开关控制光电隔离驱动原理图。如图8所示，该电路是图7中功率MOS管703的光电隔离驱动电路，图中Cn+1信号是由DSP芯片的I/O引脚引出的，接光耦合器802的2脚，光耦合器802的I脚通过一电阻R67接电源，光耦合器802的3脚接电池的负极804，光耦合器802的4脚通过限流电阻R70接驱动图7中功率MOS管805，光耦合器802的4脚通过一上拉电阻R64接电池的正极803。[0027]从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果:本实用新型设计了一种简单、低能耗、效率高的用于电动汽车的锂电池管理系统，解决目前主流的能源管理系统存在的均衡效果不佳、设计过于复杂、繁琐、整机效率较低等问题。[0028]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种用于电动汽车的锂电池管理系统，其特征在于:包括主控模块、无线蓝牙模块、第一 DSP模块、第一分锂电池组、充放电电子开关以及电流采集模块，所述无线蓝牙模块与主控模块连接，所述主控模块与第一 DSP模块相连接，第一 DSP模块与第一分锂电池组连接，所述充放电电子开关与第一 DSP模块、第一分锂电池组连接，所述电流采集模块与第一DSP模块、第一分锂电池组连接。
2.如权利要求1所述的一种用于电动汽车的锂电池管理系统，其特征在于:还包括第二 DSP模块以及第二分锂电池组，所述第二 DSP模块与主控模块、第二分锂电池组连接，所述第二分锂电池组与第一分锂电池组、电流采集模块连接。
3.如权利要求1所述的一种用于电动汽车的锂电池管理系统，其特征在于:还包括多个DSP模块和对应的分锂电池组，所述DSP模块连接主控模块，每一个DSP模块与其相对应的分锂电池组连接，多个分锂电池组串接组成总锂电池组，充放电电子开关、电流采集模块与所述总锂 电池组连接。
专利摘要本实用新型公开了一种用于电动汽车的锂电池管理系统，其包括主控模块、无线蓝牙模块、多个DSP模块和对应的分锂电池组、充放电电子开关以及电流采集模块，所述无线蓝牙模块与主控模块通过UART连接，所述DSP模块通过RS-485总线连接主控模块，每一个DSP模块与其相对应的分锂电池组连接，多个分锂电池组串接组成总锂电池组，充放电电子开关、电流采集模块与所述总锂电池组连接。本实用新型具有设计简单、能耗低、效率高的优点，解决了目前汽车能源管理系统存在的均衡效果不佳、设计过于复杂、繁琐、整机效率较低的问题。
文档编号H02J7/00GK203086217SQ201320098369
公开日2013年7月24日 申请日期2013年3月5日 优先权日2013年3月5日
发明者黄运生, 吴国良, 段鑫, 孙雨, 蒋湘君 申请人:湖南开启时代电子信息技术有限公司