一种新能源电池管理系统的制作方法

1.本实用新型涉及电池管理技术领域，尤其涉及一种新能源电池管理系统。


背景技术：

2.进入21世纪环保问题受到全世界的关注和重视，新型能源发电不像传统能源可以人为控制。这主要是因为传统能源发电，用电高峰时发电机组全开，用电低峰时发电机组少开，而新型能源的最大缺点是间歇性，受天气环境的影响很大。为了解决这种问题就需要把发的电储存起来，为用电高峰做准备。储存电量就需要很大的储电柜，目前储电柜都是由锂电池组成，为了保证储电柜安全工作，电池管理系统必不可少。电池作为电动汽车的“心脏”，需要实时对其进行监控，而电池管理系统能对电池的充放电、电池电压、电池温度、单体电池间的均衡等做监控，所以电池管理系统对电动汽车的电池就如同免疫系统对人的身体健康一样重要。
3.新型能源发电及新能源汽车的发展离不开电池。有电池就需要电池管理系统。目前的电池管理系统产品还是以分部式架构为主，即bms分为主板和从板，主板、从板上都有微控制器。主板和从板通过can总线通讯。这种架构成本高价格昂贵且接线复杂，并且由于通讯接口多，接口易老化造成通讯异常，不能实时监控电池状态，还需要配有一套备用系统，这极大程度上阻碍了新型能源的发展。当前新型能源电池管理系统往往需要两套系统来保证实时监控电池参数，来提高可靠性，并且还需要单独的均衡系统。这造成了线束复杂、成本高昂，严重阻碍新型能源发展。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于，提出一种新能源电池管理系统，对电池组串中的每一串电池电压实时监测并控制电池均衡、判断断线检测。
5.为了达到上述目的，本实用新型提出了一种新能源电池管理系统，包括：
6.一电池监控组，所述电池监控组中包括多个通过隔离式通信接口相互串行连接的电池监控电路，每个所述电池监控电路的输出端分别连接一电池组串；
7.第一通讯隔离控制电路，所述第一通讯隔离控制电路通过隔离式通信接口连接所述电池监控组的一端；
8.第二通讯隔离控制电路，所述第二通讯隔离控制电路通过隔离式通信接口连接所述电池监控组的另一端；
9.主控芯片，所述主控芯片分别与所述第一通讯隔离控制电路和所述第二通讯隔离控制电路连接。
10.进一步的，每个所述电池监控电路包括多个监测端及信号端；
11.每个所述电池组串包括多个串联的电池，每个所述监测端均通过一第一电阻与一电池相连；每个所述监测端均与相邻级的所述监测端之间连接有一第一电容；
12.每个所述信号端均连接一mos管开关的栅极；
13.每个所述mos管开关的源极通过一第二电阻与下一级的所述监测端连接，依次级联向下；
14.每个所述mos管开关的漏极连接在所述第一电阻和所述电池之间；
15.每个所述电池组串的负极端与最后一级的所述第一电阻和所述第二电阻之间接地。
16.进一步的，每个所述mos管开关源极和漏极两端并联一二极管。
17.进一步的，每个所述电池监控电路还包括：
18.监控负极端，所述监控负极端接地；
19.监控正极端，所述监控正极端通过一第三电阻连接至所述电池组串的正极端，所述监控正极端与所述第三电阻之间通过一第二电容接地；
20.驱动端，所述驱动端连接至一三极管的基极，所述三极管的集电极通过一第四电阻连接至所述第三电阻和所述电池组串的正极端之间，所述三极管的集电极和所述第四电阻之间通过一第三电容接地；
21.基准电压端，所述基准电压端连接至所述三极管的发射极，并接地。
22.进一步的，所述主控芯片包括：
23.一电源正极端和一电源负极端，所述电源正极端和所述电源负极端之间连接一第四电容，所述电源负极端接地，所述电源正极端连接电源；
24.一主控正极端和一主控负极端，所述主控正极端和所述主控负极端之间连接一相互并联的第五电容和第六电容，所述主控负极端接地。
25.进一步的，所述第一通讯隔离控制电路包括：
26.第一隔离正极端，所述第一隔离正极端连接所述主控正极端，并通过一第七电容接地；
27.第一隔离受控源，所述第一隔离受控源通过一第八电容接地；
28.两个第一信号接口端，两个所述第一信号接口端与隔离式通信接口的公接口耦合；
29.进一步的，所述第二通讯隔离控制电路包括：
30.第二隔离正极端，所述第二隔离正极端连接所述主控正极端，并通过一第九电容接地；
31.第二隔离受控源，所述第二隔离受控源通过一第十电容接地；
32.两个第二信号接口端，两个所述第二信号接口端与隔离式通信接口的母接口耦合；
33.进一步的，每个所述电池监控电路还包括：
34.两个第三信号接口端，两个所述第三信号接口端与隔离式通信接口的公接口耦合；
35.两个第四信号接口端，两个所述第四信号接口端与隔离式通信接口的母接口耦合。
36.进一步的，所述电池监控组包括3个通过隔离式通信接口相互连接的所述电池监控电路，每个所述电池监控电路连接的所述电池组串包括4～12个串联的电池。
37.与现有技术相比，本实用新型的有益效果主要体现在：对电池组串中的每一串电
池电压实时监测并控制电池均衡、判断断线检测，同时判断通讯接口是否异常造成通讯错误，如果异常，则启用双向通讯，保证新能源电池管理系统数据实时上报，保证电池系统正常工作。
附图说明
38.图1为本实用新型的较佳的实施例中新能源电池管理系统的结构框图；
39.图2为本实用新型的较佳的实施例中主控芯片的工作电路示意图；
40.图3为本实用新型的较佳的实施例中第一通讯隔离控制电路与隔离式通信接口连接的电路示意图；
41.图4为本实用新型的较佳的实施例中第二通讯隔离控制电路与隔离式通信接口连接的电路示意图；
42.图5为本实用新型的较佳的实施例中电池监控电路连接电池组串的电路示意图。
具体实施方式
43.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
44.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
45.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。
46.本实用新型的一较佳的实施例中，如图1-5所示，提出了一种新能源电池管理系统，包括：
47.一电池监控组1，所述电池监控组1中包括多个通过隔离式通信接口相互串行连接的电池监控电路，每个所述电池监控电路的输出端分别连接一电池组串6；
48.第一通讯隔离控制电路2，所述第一通讯隔离控制电路2通过隔离式通信接口连接所述电池监控组1的一端；
49.第二通讯隔离控制电路3，所述第二通讯隔离控制电路3通过隔离式通信接口连接所述电池监控组1的另一端；
50.主控芯片4，所述主控芯片4分别与所述第一通讯隔离控制电路2和所述第二通讯隔离控制电路3连接。
51.具体的，在本实施例中，所述电池监控组1包括三个通过隔离式通信接口相互连接的所述电池监控电路5，每个所述电池监控电路5连接的所述电池组串6包括4～12个串联的电池(cell0～cell 12)。
52.在本实施例中，所述主控芯片4包括：
53.一电源正极端vdd和一电源负极端vss，所述电源正极端vdd和所述电源负极端vss之间连接一第四电容c16，所述电源负极端接地gnd，所述电源正极端连接电源vdd；
54.一主控正极端vdd和一主控负极端vss，所述主控正极端vdd和所述主控负极端vss
之间连接一相互并联的第五电容c17和第六电容c18，所述主控负极端vss接地(gnd)。
55.在本实施例中，所述第一通讯隔离控制电路2包括：
56.第一隔离正极端vcc，所述第一隔离正极端vcc连接所述主控正极端 vdd，并通过一第七电容c19接地(gnd)；
57.第一隔离受控源vccs，所述第一隔离受控源vccs通过一第八电容c20 接地(gnd)；
58.两个第一信号接口端(ip、im)，两个所述第一信号接口端(ip、im)与隔离式通信接口的公接口isospi-a耦合；
59.在本实施例中，所述第二通讯隔离控制电路3包括：
60.第二隔离正极端vcc，所述第二隔离正极端vcc连接所述主控正极端 vdd，并通过一第九电容c21接地(gnd)；
61.第二隔离受控源vccs，所述第二隔离受控源vccs通过一第十电容c22 接地(gnd)；
62.两个第二信号接口端(ip、im)，两个所述第二信号接口端(ip、im)与隔离式通信接口的母接口isospi-b耦合；
63.在本实施例中，通讯隔离控制电路包括所述第一通讯隔离控制电路2和第二通讯隔离控制电路3，通讯隔离控制电路中采用的是xl8820芯片，为一款通讯隔离控制芯片；所述电池监控电路中5采用的是xl8812芯片，为一款电池监控芯片；所述主控芯片4采用的是xl6600芯片，为一款bms 控制器，属于mcu芯片的一种。
64.在本实施例中，由于xl8812所接的是高压系统，为了保证系统安全需要在xl8812与xl6600通讯之间使用xl8820进行隔离。xl8812具有双向通讯功能，所以xl6600需要两个xl8820与xl8812隔离连接通讯。平时xl6600通过一路xl8820隔离通讯电路与xl8812单向通讯，当xl6600检测到在某一处级联通讯接口异常造成数据丢失，则xl6600控制xl8812启动双向通讯，保证实时监控所接电池组串，保证新能源电池管理系统正常工作。此功能可以省去传统电池管理系统的备用系统。
65.本实用新型的另一较佳的实施例中，如图5所示，一个所述电池监控电路5包括多个监测端(d0～d12)及信号端(s0～s12)；
66.一个所述电池组串6包括多个串联的电池，每个所述监测端均通过一第一电阻r1与一电池相连；每个所述监测端均与相邻级的所述监测端之间连接有一第一电容(c1～c12)；
67.每个所述信号端均连接一mos管开关的栅极；
68.每个所述mos管(m1～m12)开关的源极通过一第二电阻r1与下一级的所述监测端连接，依次级联向下；
69.每个所述mos管开关的漏极连接在所述第一电阻r1和所述电池之间；
70.每个所述电池组串的负极端与最后一级的所述第一电阻r1和所述第二电阻r2之间接地(gnd)。
71.具体的，在本实施例中，每个所述mos管开关源极和漏极两端并联一二极管。
72.在本实施例中，所述电池监控电路5还包括：
73.监控负极端(v-)，所述监控负极端(v-)接地(gnd)；
74.监控正极端(v+)，所述监控正极端通过一第三电阻r3连接至所述电池组串6的正极端(cell12)，所述监控正极端与所述第三电阻r3之间通过一第二电容c13接地(gnd)；
75.驱动端(drive)，所述驱动端(drive)连接至一三极管q的基极，所述三极管q的集电极通过一第四电阻r4连接至所述第三电阻r3和所述电池组串6的正极端之间，所述三极管q的集电极和所述第四电阻r4之间通过一第三电容c14接地(gnd)；
76.基准电压端(dreg)，所述基准电压端(dreg)连接至所述三极管q 的发射极，并接地(gnd)。
77.在本实施例中，所述电池监控电路5还包括：
78.两个第三信号接口端(ima、ipa)，两个所述第三信号接口端(ima、ipa)与隔离式通信接口的公接口isospi-a耦合；
79.两个第四信号接口端(imb、ipb)，两个所述第四信号接口端(imb、 ipb)与隔离式通信接口的母接口isospi-b耦合。
80.具体的，以上述三种芯片为例，请参考图1至图4，xl8812是一款电池监控芯片，可测量所连接的串联的电池中的每一串电压，并可控制mos对每一串电池做被动均衡，同时还可以对每一串电池的连线做断线检测。其中，一个xl8812可监控4-12串电池。
81.主控芯片4为xl6600芯片，控制xl8812将检测的电池数据传给xl6600 芯片，并将得到的数据分析每一串电池的状况，实时对电池组串进行均衡，保证电池组串的电压一致性，如果其中一串电池的电压异常，xl6600可以上报具体出现问题的电池组串6，帮助快速定位问题电池位置。
82.例如当xl6600读取到xl8812所接电池组串中cell5的电池电压高于其他电池电压，则xl6600控制xl8812的s5拉低控制mos管开关m8打开，对cell5电池进行放电均衡，当均衡到电池电压与其它电池电压一致，则xl6600控制xl8812把s5拉高关断cell5的均衡。
83.例如当xl6600读取到xl8812所接电池组串中cell5的电池的电压异常，有可能是电池组串接cell5的接线断开，xl6600可控制xl8812对电容c8充特定电流的电量后读取c8两端电压，再对c8抽取特定电流的电量后读取c8两端电压，如果两次读取的电压值相差超过400mv，就可以判断电池组串接cell5的线断开，若果没有就表明电池异常，需要更换电池。
84.多个xl8812可通过isospi隔离通信进行菊花链级联(如图5所示)，支持监控串数更多，电压更高的电池系统。同时这种菊花链式的通讯接线也避免了老式系统的复杂接线。
85.xl6600通过两路xl8820隔离接三级xl8812电池监控板，xl8812-1、 xl8812-2和xl8812-3，正常工作时xl6600通过xl8820-1与所接三级 xl8812级联通讯。当xl8812-2的isospi-a口损坏，则xl6600通过xl8820-1 接口只能监控xl8812-1和xl8812-2所接的电池组串，此时xl6600拉高 mcu_en_2引脚使能xl8820-2，通过xl8820-2来监控xl8812-3所接的电池组串，这样就能保证xl6600监控所有所接的电池组串。
86.综上所述，本实施例提出的新能源电池管理系统对电池组串中的每一串电池电压实时监测并控制电池均衡、判断断线检测，同时判断通讯接口是否异常造成通讯错误，如果异常，则启用双向通讯，保证新能源电池管理系统数据实时上报，保证电池系统正常工作。
87.以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。