电动汽车磷酸铁锂电池组能量均衡控制系统及其电压采集模块技术方案

本实用新型专利技术涉及一种电动汽车磷酸铁锂电池组能量均衡控制系统及其电压采集模块，该系统包括供电电池组、电池电压温度监测单元、电流监测单元、动态均衡单元、主机单元、上位机、串口液晶模块和接触保护器；供电电池组连接有充放电口；电池电压温度监测单元包括电压监测模块、电压采集模块和温度传感器。电压采集模块由电压采集电路组成，包括电压采集芯片以及数据隔离芯片；电压采集芯片连接供电电池组及多个工作模式选择端；电压采集端口通过电容接地且与供电电池组的单个电池之间串接有电阻。本实用新型专利技术结构设计简单、合理，能对磷酸铁锂电池的能量实现高效均衡，同时磷酸铁锂电池的电压监控和采集效果好、精度高。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
电动汽车磷酸铁锂电池组能量均衡控制系统及其电压采集模块
[0001 ] 本技术涉及电动汽车
，尤其涉及电动汽车磷酸铁锂电池组能量均衡控制系统及其电压采集模块。
技术介绍
电动汽车的研发成功是解决能源危机和环境污染的最佳方案之一，然而，传统动力电池存在电池组寿命短、充放电速度慢、甚至在剧烈碰撞下可能引起爆炸等问题。因此新型锂离子电池一磷酸铁锂电池应运而生，但是，磷酸铁锂电池串联使用中的不均衡现象大大的限制了其发展，解决电池组中各电池单体的不均衡问题，对电池组能量实现均衡控制，避免电池组进行恶性循环，以此提升电池组整体使用寿命，是电动汽车推广应用的首要任务。尤其，现有的关于磷酸铁锂电池的电压采集通常采用的电压采集电路结构较复杂、零配件繁多，不仅无法对电池进行稳定、准确的电压监控，而且电压采集的精度和效果也相对较差，无法为电池组能量均衡提供可靠的依据。
技术实现思路
本技术是为了解决现有电动汽车的磷酸铁锂电池串联使用中易出现不均衡现象，尤其关于磷酸铁锂电池的电压采集无法对电池进行有效、准确的监控且电压采集精度和效果相对较差等问题而提出一种结构简单，能高效实现电池充电过程的能量均衡，能对磷酸铁锂电池电压进行有效监控，电压采集效率高、效果好且精度高的电动汽车磷酸铁锂电池组能量均衡控制系统及其电压采集模块。本技术是通过以下技术方案实现的:上述的电动汽车磷酸铁锂电池组能量均衡控制系统，包括供电电池组；所述供电电池组为由若干单体电池箱通过电缆线串接而成的磷酸铁锂电池组；所述供电电池组连接有充放电口 ；所述控制系统还包括均与所述供电电池组电连接的电池电压温度监测单元、电流监测单元、动态均衡单元以及与所述电池电压温度监测单元电连接的主机单元、连接所述主机单元的上位机和串口液晶模块；所述电池电压温度监测单元连接于所述供电电池组和主机单元之间，其包括电压监测模块、电压采集模块和温度传感器；所述电压监测模块的信号输入端分别通过所述温度传感器和电压采集模块与所述供电电池组电连接；所述电压监测模块的信号输出端通过CAN总线连接所述主机单元；所述电压采集模块由电压采集电路组成，所述电压采集电路包括电压采集芯片U5以及与所述电压采集芯片U5连接的数据隔离芯片U4 ;所述电压采集芯片U5通过电压采集端口连接所述供电电池组，同时连接有多个工作模式选择端；同时，所述电压采集芯片U5的电压采集端口通过电容接地，且与所述供电电池组的单个电池之间串接有电阻。所述电动汽车磷酸铁锂电池组能量均衡控制系统，其中:所述电压采集芯片U5通过端口 CSBI连接所述数据隔离芯片U4的端口 V0A，通过端口 SDO连接所述数据隔离芯片U4的端口 VID，通过端口 SDI连接所述数据隔离芯片U4的端口 VOB，通过端口 SCKI连接所述数据隔离芯片U4的VOC端口 ；所述电压采集芯片U5的端口 VREG通过电容C20接地，端口 VREF通过电容C21也接地，端口 NC接地。所述电动汽车磷酸铁锂电池组能量均衡控制系统，其中:所述温度传感器采用可串联工作且具有单总线工作模式的温度传感器。所述电动汽车磷酸铁锂电池组能量均衡控制系统，其中:所述CAN总线上设有多个CAN接口 ；所述电压监测模块的信号输出端与所述CAN接口双向通信连接；所述主机单元也与所述CAN接口双向通信连接。所述电动汽车磷酸铁锂电池组能量均衡控制系统，其中:所述电流监测单元连接于所述供电电池组与主机单元之间。所述电动汽车磷酸铁锂电池组能量均衡控制系统，其中:所述动态均衡单元包括并联于所述供电电池组两端的双向功率开关及与所述双向功率开关连接的功率器件驱动模块；所述动态均衡单元由动态均衡电路组成，所述动态均衡电路由储能电感L、功率MOS管Q和续流二极管D连接组成；所述功率MOS管Q为N沟道功率MOS管Q，其漏极D和源极S分别通过所述储能电感L连接至所述供电电池组的单个电池的正负两极；所述续流二极管D的阳极端连接至功率MOS管Q的源极S，阴极端连接至功率MOS管Q的漏极D。所述电动汽车磷酸铁锂电池组能量均衡控制系统，其中:所述供电电池组和充放电口之间还连接有接触保护器；所述接触保护器还与所述主机单元连接；所述主机单元通过多路分配器连接所述功率器件驱动模块，同时还分别通过RS232接口连接所述上位机和串口液晶模块；所述上位机接受由所述主机单元通过RS232接口传来的信息并进行显示。上述的电动汽车磷酸铁锂电池组能量均衡控制系统的电压采集模块，由电压采集电路组成，所述电压采集电路包括电压采集芯片U5以及与所述电压采集芯片U5连接的数据隔离芯片U4 ;所述电压采集芯片U5通过电压采集端口连接所述供电电池组，同时连接有多个工作模式选择端；同时，所述电压采集芯片U5的电压采集端口通过电容接地，且与所述供电电池组的单个电池之间串接有电阻。所述的电动汽车磷酸铁锂电池组能量均衡控制系统的电压采集模块，其中:所述电压采集芯片U5通过端口 CSBI连接所述数据隔离芯片U4的端口 V0A，通过端口 SDO连接所述数据隔离芯片U4的端口 VID，通过端口 SDI连接所述数据隔离芯片U4的端口 V0B，通过端口 SCKI连接所述数据隔离芯片U4的VOC端口 ；所述电压采集芯片U5的端口 VREG通过电容C20接地，端口 VREF通过电容C21也接地，端口 NC接地。有益效果:本技术电动汽车磷酸铁锂电池组能量均衡控制系统及其电压采集模块结构设计简单、合理，尤其电压采集模块由电压采集电路组成，该电压采集电路结构简单，零部件少，能对磷酸铁锂电池进行高效、精确的电压监控以及电压采集，能为磷酸铁锂电池组能量均衡提供可靠的依据；同时，整个控制系统能较好地实现电池充电过程的能量均衡、电流采集、电池管理以及保护等功能，结构相比其他均衡结构具有结构简单、模块化强，均衡效率高，能量损耗小的特点；能够可靠的完成磷酸铁锂电池的充电过程的能量均衡，保护完善，功能齐全，具有良好的人机交互界面，适于推广与应用。【附图说明】图1为本技术电动汽车磷酸铁锂电池组能量均衡控制系统的结构图；图2为本技术电动汽车磷酸铁锂电池组能量均衡控制系统的控制电路图；图3为本技术电动汽车磷酸铁锂电池组能量均衡控制系统的电压采集模块的电压采集电路图；图4本技术电动汽车磷酸铁锂电池组能量均衡控制系统的动态均衡单元的均衡电路图。【具体实施方式】如图1至4所示，本技术电动汽车磷酸铁锂电池组能量均衡控制系统，包括供电电池组1、电池电压温度监测单元2、该电流监测单元3、动态均衡单元4、主机单元5、上位机6、接触保护器7、充放电口 8和多路分配器9。供电电池组I为磷酸铁锂电池组，其是由若干单体电池箱通过电缆线串接而成，其分别与电池电压温度监测单元2和动态均衡单元4电连接，其与充放电口 8电连接，接触保护器7连接于供电电池组I与充放电口 8之间。本实施例中供电电池组I具有16节；其中，单体电池规格为LAF10-1565148型磷酸铁锂电池，IOAh,电池电压3.2V，终止放电电压2V，终止充电电压3.65V。电池电压 温度监测单元2连接于供电电池组I与主机单元5之间；该电池监测电压温度单元2包括电压监测模块21、电压采集模块22和温度传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动汽车磷酸铁锂电池组能量均衡控制系统，包括供电电池组；所述供电电池组为由若干单体电池箱通过电缆线串接而成的磷酸铁锂电池组；所述供电电池组连接有充放电口；其特征在于：所述控制系统还包括均与所述供电电池组电连接的电池电压温度监测单元、电流监测单元、动态均衡单元以及与所述电池电压温度监测单元电连接的主机单元、连接所述主机单元的上位机和串口液晶模块； 所述电池电压温度监测单元连接于所述供电电池组和主机单元之间，其包括电压监测模块、电压采集模块和温度传感器；所述电压监测模块的信号输入端分别通过所述温度传感器和电压采集模块与所述供电电池组电连接；所述电压监测模块的信号输出端通过CAN总线连接所述主机单元； 所述电压采集模块由电压采集电路组成，所述电压采集电路包括电压采集芯片U5以及与所述电压采集芯片U5连接的数据隔离芯片U4；所述电压采集芯片U5通过电压采集端口连接所述供电电池组，同时连接有多个工作模式选择端；同时，所述电压采集芯片U5的电压采集端口通过电容接地，且与所述供电电池组的单个电池之间串接有电阻。

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车磷酸铁锂电池组能量均衡控制系统，包括供电电池组；所述供电电池组为由若干单体电池箱通过电缆线串接而成的磷酸铁锂电池组；所述供电电池组连接有充放电口 ；其特征在于:所述控制系统还包括均与所述供电电池组电连接的电池电压温度监测单元、电流监测单元、动态均衡单元以及与所述电池电压温度监测单元电连接的主机单元、连接所述主机单元的上位机和串口液晶模块； 所述电池电压温度监测单元连接于所述供电电池组和主机单元之间，其包括电压监测模块、电压采集模块和温度传感器；所述电压监测模块的信号输入端分别通过所述温度传感器和电压采集模块与所述供电电池组电连接；所述电压监测模块的信号输出端通过CAN总线连接所述主机单元； 所述电压采集模块由电压采集电路组成，所述电压采集电路包括电压采集芯片U5以及与所述电压采集芯片U5连接的数据隔离芯片U4 ;所述电压采集芯片U5通过电压采集端口连接所述供电电池组，同时连接有多个工作模式选择端；同时，所述电压采集芯片U5的电压采集端口通过电容接地,且与所述供电电池组的单个电池之间串接有电阻。2.如权利要求1所述的电动汽车磷酸铁锂电池组能量均衡控制系统，其特征在于:所述电压采集芯片U5通过端口 CSBI连接所述数据隔离芯片U4的端口 VOA，通过端口 SDO连接所述数据隔离芯片U4的端口 VID，通过端口 SDI连接所述数据隔离芯片U4的端口 V0B，通过端口 SCKI连接所述数据隔离芯片U4的VOC端口 ； 所述电压采集芯片U5的端口 VREG通过电容C20接地，端口 VREF通过电容C21也接地，端口 NC接地。3.如权利要求1所述的电动汽车磷酸铁锂电池组能量均衡控制系统，其特征在于:所述温度传感器采用可串联 工作且具有单总线工作模式的温度传感器。4.如权利要求1所述的电动汽车磷酸铁锂电池组能量均衡控制系统，其特征在于:所述CAN总线上设有多个CAN接口； 所述电压监测模块的信号输出端与所述CAN接口双向通信连接； 所述主机单元也与所述CAN接口双向通信连接。5.如权利要求1所述的电动汽车磷酸铁锂电池组能...

【专利技术属性】
技术研发人员：简炜，江学焕，陈宇峰，张金亮，张涛，向郑涛，王思山，周鹏，史小平，
申请(专利权)人：湖北汽车工业学院，
类型：新型
国别省市：湖北;42