一种磷酸铁锂动力电池管理系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种磷酸铁锂动力电池管理系统，电池管理系统包括主控制器、电压检测电路、温度检测电路、绝缘监测电路、均衡电路、保护电路、DC/DC供电电路、预充电电路、冷却风扇、动力电池组、PC机、车载控制器和存储模块。具有以下功能：①电池单体电压及总电压检测；②电池组充、放电电流检测；③电池组故障诊断及过充、过放和均衡的强制保护以及温度保护；④电池组各种状态(SOC、SOH、RUL)的精确估计；⑤高效、快速均衡；⑥预充电；⑦电池组绝缘测量；⑧电池组运行和故障数据记录；⑨与车载控制器及显示系统通讯；⑩与充电机通讯，为充电机提供电池充电信息。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种磷酸铁锂动力电池管理系统，电池管理系统包括主控制器、电压检测电路、温度检测电路、绝缘监测电路、均衡电路、保护电路、DC/DC供电电路、预充电电路、冷却风扇、动力电池组、PC机、车载控制器和存储模块。具有以下功能：①电池单体电压及总电压检测；②电池组充、放电电流检测；③电池组故障诊断及过充、过放和均衡的强制保护以及温度保护；④电池组各种状态(SOC、SOH、RUL)的精确估计；⑤高效、快速均衡；⑥预充电；⑦电池组绝缘测量；⑧电池组运行和故障数据记录；⑨与车载控制器及显示系统通讯；⑩与充电机通讯，为充电机提供电池充电信息。【专利说明】—种磷酸铁锂动力电池管理系统
本技术涉及一种磷酸铁锂动力电池管理系统。
技术介绍
能源危机和环境污染是当今世界面临的两大难题。电动汽车以节能、环保而广受人们的欢迎，已成为未来汽车发展的必然趋势。我国“十二五”规划确立了电动汽车“三纵三横”的战略布局。三纵即混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车；三横即电池、电机、电控。其中，车载动力电池作为电动汽车的关键部件，其性能对整车的动力性、经济性和安全性至关重要，是制约电动汽车规模发展的关键因素。而锂离子电池因其高能量密度、低放电率和没有记忆效应，作为动力源广泛应用在电动汽车和混合电动汽车中。 但是，锂离子动力电池的滥用能力差、充放电特性受环境影响较大，并且锂离子电池串联成组应用到电动汽车上时，其性能远不及单体电池，甚至出现安全性问题。究其原因，锂电池本质上具有高非线性、强耦合性、迟滞效应和时变特性，导致对其建模精度低、通用性差，SOC (State of Charge)、SOH(State of Health)、RUL (Remaining Useful Life)估计误差大，均衡效果不佳，并且随着电池的老化，电池SOC等状态估计误差越来越大，单体间的不一致性越来越明显，从而产生锂离子动力电池过充过放，可用容量降低，循环寿命下降，能量管理不合理，发生半路抛锚等问题，久而久之最终将导致安全事故发生。因此，对于锂离子动力电池来说，电池管理策略更为复杂。如何在保证寿命的基础上最大限度的发挥动力电池的充放电特性是电池管理系统的核心目标和技术难题。 电动汽车技术的迅速发展对电池管理系统提出了更高要求:电池管理系统除了能够稳定可靠的运行、配合车辆控制策略、监视电池状态以及保护电池组的安全之外，还应具备高效、优化的电池组能量控制策略。因此，成组电池优化充放电控制策略成为目前亟待解决的技术难题，也是未来电池管理系统的发展方向。
技术实现思路
本技术为了解决上述问题，提出了一种磷酸铁锂动力电池管理系统，本系统具有以下功能:①电池单体电压及总电压检测；②电池组充放电电流检测；③电池组故障诊断及过充、过放和均衡的强制保护以及温度保护；④电池组各种状态(SOC、SOH、RUL)的精确估计高效快速均衡预充电；⑦电池组绝缘测量；⑧电池组运行和故障数据记录；⑨与车辆控制器及显示系统通讯；⑩与充电机通讯，为充电机提供电池充电信息。 为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案: 一种磷酸铁锂动力电池管理系统，包括主控制器、电压检测电路、温度检测电路、绝缘检测电路、电流传感器、均衡电路、保护电路、预充电电路和动力电池组；其中，主控制器连接电压检测电路、均衡电路、温度检测电路、保护电路和绝缘检测电路，电压检测电路、均衡电路分别连接动力电池组中的各个电池单体两端，温度检测电路连接各个电池单体，绝缘检测电路连接电池组的正负极两端，用于判断电池组各个电池单体电压是否超出限值的保护电路连接各个电池单体的两端，电池组两端串联预充电电路、充电机； 所述电压检测电路检测动力电池组中各个电池单体的电压，温度检测电路获取电池组中各电池单体温度，主控制器根据电压、温度值的不同，与相应的设定范围比较，控制均衡电路进行相应的均衡动作。 所述动力电池组的正、负极两端分别通过一个手动开关SI和一个开关Kb连接DC/DC供电电路的一端，DC/DC供电电路的另一端具有正负输出端，分别连接有电压检测电路、温度检测电路、均衡电路和冷却风扇，为上述模块供电。 所述预充电电路包括并联的两路支路，一路连接继电器开关Kp后连接一个大功率电阻R ;另一路为继电器开关K+，预充电电路的一端通过熔断器KF、电流传感器连接动力电池组，另一端连接充电机。 所述主控制器通过CAN2总线连接充电机，主控制器通过CANl总线连接车辆控制器，主控制器通过RS232串口连接PC机，主控制器连接有存储模块。 本技术的有益效果为: (I)电池管理系统和电池绑定，形成智能电池包，能够实现动力电池组的过充、过放和均衡的硬件强制保护； (2)具有高效快速均衡和预充电的功能，增强了管理系统的功能，可与充电机进行CAN通信，使得充电机具有更好的适用性和通用性，提高了充电过程的智能化水平，简化了充电工作人员设置充电参数等繁琐的工作。 【专利附图】【附图说明】 图1为本技术的结构示意图。 其中，1、电池组各电池单体的电压线；2、电池组各电池单体的温度线；10、主控制器；20、电压检测电路；30、均衡电路；40、保护电路；50、温度检测电路；60、绝缘检测电路；70、存储模块;80、PC机;90、冷却风扇;100、电池组;200、预充电电路;300、充电机;400、车辆控制器；500、电流传感器；600、DC/DC供电电路。 【具体实施方式】 : 下面结合附图与实施例对本技术作进一步说明。 如图1所示，电池管理系统包括主控制器10、电压检测电路20、温度检测电路50、绝缘检测电路60、均衡电路30、保护电路40、DC/DC供电电路600、预充电电路200、冷却风扇90、动力电池组100、PC机80、车辆控制器400和存储模块70。具有以下功能:①电池单体电压及总电压检测；②电池组充放电电流检测；③电池组故障诊断及过充、过放和均衡的强制保护以及温度保护；④电池组各种状态(SOC、SOH、RUL)精确估计；?零电流开关快速均衡预充电；⑦电池组绝缘测量电池组运行和故障数据记录；⑨与车辆控制器及显示系统通讯；⑩与充电机通讯，为充电机提供电池充电信息。 所述电压检测电路20连接各个电池单体的两端，用于检测电池组中各节电池单体电压； 所述温度检测电路50连接各个电池单体，用于检测电池组中各节电池单体温度； 所述绝缘检测电路一端连接于电池组的正负极，一端连接于主控制器，用于检测电池组是否有漏电； 所述均衡电路30连接各个电池单体的两端，用于在主控制器的控制下对电池组中电压最高的电池单体组合和电压最低的电池单体组合进行零电流开关快速均衡； 所述DC/DC供电电路600的一端通过一个手动开关SI和一个开关Kb分别与电池组的正负极相连，另一端有正负输出端分别与电压检测电路20、温度检测电路50、均衡电路30和冷却风扇90相连，用于给上述模块供电； 所述保护电路40连接各个电池单体的两端，用于判断电池组各个电池单体电压是否超出限值，若超出，则断开开关Kb，从而切断DC/DC供电电路600，进而切断所有的开关，实现电池组的过充、过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磷酸铁锂动力电池管理系统，其特征是：包括主控制器、电压检测电路、温度检测电路、绝缘检测电路、电流传感器、均衡电路、保护电路、预充电电路和动力电池组；其中，主控制器连接电压检测电路、均衡电路、温度检测电路、保护电路和绝缘检测电路，电压检测电路、均衡电路分别连接动力电池组中的各个电池单体两端，温度检测电路连接各个电池单体，绝缘检测电路连接电池组的正负极两端，用于判断电池组各个电池单体电压是否超出限值的保护电路连接各个电池单体的两端，电池组两端串联预充电电路、充电机；所述电压检测电路检测动力电池组中各个电池单体的电压，温度检测电路获取电池组中各电池单体温度，主控制器根据电压、温度值的不同，与相应的设定范围比较，控制均衡电路进行相应的均衡动作。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：崔纳新，张承慧，商云龙，于广，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：新型
国别省市：山东;37