一种电动汽车用串联锂电池管理系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种电动汽车用串联锂电池管理系统，管理系统包括主控制器模块、电池组控制模块、电池电压检测模块、电池电流检测模块、数据存贮模块、温控模块、显示模块、报警模块、电源模块和电源控制模块。本系统及其管理方法够实现整个锂电池系统的电压、电流采集、电池温度控制；每个电池组控制模块具有单体电池电压和温度采集、均衡充放电控制功能，系统能识别电池包中其它电池压差过大的电池并通过充放电控制电路实现单体电池容量的一致性，避免单体电池过充或欠充，达到锂电池组均衡充放电，根据电压、充放电流、温度参数的历史值估算单体电池的使用寿命以及与电池包的匹配程度，确保锂电池系统长效、安全地运行。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种锂电池电源管理
，特别涉及一种电动汽车用串联锂电池管理系统。
技术介绍
单体电池串联使用能够提高电池组的输出电压，并联使用能够获得更大的电池容量。在电动汽车用动力电池组中，提高电池组输出电压能够提升系统效率，从而降低电动汽车的总成本。因为单体电池的电压低并且容量有限，因此，通过采用若干单体电池串并联从而得到高电压大容量电池组的方法在汽车用动力电池中普遍采用。单体电池的状态好坏和寿命长短影响整车能的优劣。在电动汽车的动力电池使用过程中，单体电池不均衡是影响电池组工作的重要因素，因此对电池组进行均衡控制是十分必要的。中国专利101814754A公开一种锂电池组电源管理系统，采用两路控制模式，对充电管和放电场管进行控制，能够增加系统的稳定性和控制精度。中国专利201110421975.8公开了一种锂电池充电电源管理方法和系统，可根据输入电源上电时检测的锂电池电压确定是否充电，当充电超出电池额定电压的10%时停止充电，并提供一种充电系统，可以避免因锂电池被频繁充电和长期处于满容量状态而影响电池的寿命。中国专利201110335313.9公开一种电动汽车锂电池组管理系统，也是采用主控单元加底层控制单元的形式，其专利内容更倾向于对单体电池的检测电路设计和均衡充电控制。在已有的电池管理系统中，大多的专利技术是针对于单体电池的电压、电流检测技术和整个电池组的均衡充放电技术。缺少对电池寿命的估计和预测的研究；缺少对为电池管理系统各部分供电电源的控制研究；缺少对整个电池组中所有单体电池的匹配程度的研究。本技术的目的是为填补上述现有技术的空白，提供一种电动汽车用串联锂电池管理系统。
技术实现思路
本技术需要解决的技术问题是电动车用串联锂电池管理系统，即：提供一种主从结构皆基于飞思卡尔单片机的控制系统，能够在对单体电池电压、电流、温度精确测量的基础上实现对单体电池容量的较精确估计，从而实现电池的均衡充放电控制；在基于硬件精确测量的基础上，软件系统能够计算整个电池组中单体电池的匹配程度并估计电池的使用寿命。为实现上述目的，本技术所采用的技术方案是：一种电动汽车用串联锂电池管理系统，包括主控制器模块、8个电池组控制模块、电池电压检测模块、电池电流检测模块、温控模块、显示模块、报警模块、电源模块和电源控制模块。所述的电动汽车用串联锂电池管理系统适用对象的最大范围是88节单体锂电池串联组成的电池系统，其中88节单体锂电池组成8个锂电池组，每个锂电池组由11节单体电池串联组成。进一步地，所述的主控制器模块带有CAN接口，与8个电池组控制模块通过功能CAN通信引脚相互连接，实现多个控制器的数据交换。进一步地，所述的主控制器模块与显示模块通过功能引脚相互连接，在电动车运行状态和电池系统充放电状态下，可以将整个电池系统的核电状态及每个单体电池的充电状态显示在屏幕上，用户可以通过屏幕查询电池的匹配程度和电池的使用寿命情况。进一步地，所述的主控制器模块的PTD引脚与温控模块的功能引脚相互连接，实时启动风冷装置，实现控制电池在充放电过程中因发热导致温度过高而出现的危险情况。进一步地，所述的主控制器模块与报警模块通过功能引脚相互连接，实现在短路、电池寿命极限和电池充放电时出现的特殊情况的报警功能，本技术中采用声光报警的形式。进一步地，所述的主控制器模块与电源模块通过功能引脚相互连接，实现为主控制器模块及其它附属电路供电的功能，供电电源由电池组或车带蓄电池提供，具体切换和控制方式由电源控制模块实现。进一步地，所述的主控制器模块与电源控制模块通过功能引脚相互连接，电源控制模块通过切换电路实现在电池组和车带蓄电池之间的选择功能，并通过逻辑电路实现在停车状态下对主控制器模块的不间断唤醒功能。进一步地，所述的电源控制模块通过继电器开关与电源模块通过引脚相互连接，实现对电源模块的切换和开关功能。进一步地，所述的每个电池组控制模块包括电池组控制器、切换模块、充放电模块、单体电池温度检测模块、单体电池电压检测模块、电池组电流检测模块和通信模块。进一步地，所述的电池组控制器与切换模块通过功能引脚相互连接，通过继电器矩阵和光耦实现对单个电池的充放电选择功能。进一步地，所述的电池组控制器分别与单体电池温度检测模块、单体电池电压检测模块和电池组电流检测模块通过功能引脚与采样模块相互连接，实现对单体电池温度和电压的测量采样及电池组电流的检测采样功能，为估算电池容量提供可靠的数据基础，确保电池充放电过程安全、准确。进一步地，所述的电池组控制器与充放电模块通过引脚相互连接，实现在对单体电池充放电过程中的开关功能。进一步地，所述的电池组控制器与通信模块通过引脚相互连接，完成与主控制器模块的CAN总线通信功能。进一步地，所述的切换模块、单体电池电压检测模块和充放电模块分别与本组的每个单体电池的正负极通过导线相互连接。进一步地，所述的电源控制模块由电源切换模块、逻辑电路、12-12DC/DC模块A、12-12DC/DC模块B、12-5C/DC模块A、12-5DC/DC模块B、12-5DC/DC模块C、12-5DC/DC模块D组成。进一步地，所述的电源切换模块分别与车载蓄电池、电池包及12-12DC/DC模块A、12-12DC/DC模块B、12-5C/DC模块A、12-5DC/DC模块B相连接，并在主控制器模块控制信号CRL1的作用下为各电池组控制模块各产生两类12V和5V的电压。进一步地，所述的12-5DC/DC模块C、12-5DC/DC模块D与车载蓄电池通过导线相接，并在逻辑电路产生的控制信号作用下为主控制模块产生两类5V的电压。    进一步地，所述逻辑电路在主控制器模块控制信号CRL2、CRL3和CRL4的作用下，产生逻辑控制信号CRL5、CRL6、CRL7和CRL8，其中CRL5、CRL6分别用于主控制器模块和与其相连的数据存贮器的唤醒功能，CRL7和CRL8分别用于两类5V电压的逻辑控制。附图说明附图用来提供对本技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本技术，并不构成对本技术的限制。图1为本技术提出的电动汽车用串联锂电池管理系统总体结构框图。图2为本技术提出的电池组控制模块的结构框图。图3为本技术提出的电源控制模块的结构框图。图4为本技术提出的电池管理系统的主体流程图。具体实施方式以下结合附图对本技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本技术，并不用于限定本技术。图1为电动汽车用串联锂电池管理系统总体结构框图，它包括主控制器模块、8个电池组控制模块、电池电压检测模块、电池电流检测模块、数据存贮模块、温控模块、显示模块、报警模块、电源模块和电源控制模块。当电动汽车车点火后，主控制器模块通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动汽车用串联锂电池管理系统，包括主控制器模块，其特征在于：所述锂电池管理系统还设有与主控制器模块电连接的电池组控制模块、电池电压检测模块、电池电流检测模块、数据存贮模块、温控模块、显示模块、报警模块、电源模块和电源控制模块；主控制器模块通过电池电压检测模块和电池电流检测模块连接电池组，主控制器模块通过通过电池电压检测模块和电池电流检测模块采集整个电池组的电压值和放电电流；主控制器模块与电池组控制模块通过功能CAN通信引脚相互连接，主控制器模块与显示模块通过功能引脚相互连接，主控制器模块与温控模块通过功能引脚相互连接，主控制器模块与报警模块通过功能引脚相互连接，主控制器模块与电源模块通过功能引脚相互连接，主控制器模块与电源控制模块通过功能引脚相互连接，电源控制模块再与电源模块通过功能引脚相互连接，电源控制模块通过逻辑电路实现在停车状态下电源控制模块对主控制器模块具有不间断唤醒功能，并通过切换开关为电池组控制模块选择或开、关电源；电源控制模块控制电源模块的切换和开、关。

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车用串联锂电池管理系统，包括主控制器模块，其特征在于：
所述锂电池管理系统还设有与主控制器模块电连接的电池组控制模块、电池电压检测模块、电池电流检测模块、数据存贮模块、温控模块、显示模块、报警模块、电源模块和电源控制模块；
主控制器模块通过电池电压检测模块和电池电流检测模块连接电池组，主控制器模块通过通过电池电压检测模块和电池电流检测模块采集整个电池组的电压值和放电电流；
主控制器模块与电池组控制模块通过功能CAN通信引脚相互连接，主控制器模块与显示模块通过功能引脚相互连接，主控制器模块与温控模块通过功能引脚相互连接，主控制器模块与报警模块通过功能引脚相互连接，主控制器模块与电源模块通过功能引脚相互连接，主控制器模块与电源控制模块通过功能引脚相互连接，电源控制模块再与电源模块通过功能引脚相互连接，电源控制模块通过逻辑电路实现在停车状态下电源控制模块对主控制器模块具有不间断唤醒功能，并通过切换开关为电池组控制模块选择或开、关电源；电源控制模块控制电源模块的切换和开、关。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车用串联锂电池管理系统，其特征在于：所述的电池组控制模块由电池组控制器、采样模块、切换模块、充放电模块、单体电池温度检测模块、单体电池电压检测模块、电池组电流检测模块、通信模块和供电模块组成。
3.根据权利要求2所述的一种电动汽车用串联锂电池管理系统，其特征在于：所述的电池组控制器分别与单体电池温度检测模块、单体电池电压检测模块和电池组电流检测模块通过功能引脚与采样模块相互连接；电池组控制器与供电模块通过引脚相互连接，为电池组控制器提供电源；电池组控制器与充放电模块通过引脚相互连接，对单体电池充放电过程进行控制功能；电池组控制器与通信模块通过引脚相互连接，电池组控制模块与主控制器模块通过CAN总线交换数据。

【专利技术属性】
技术研发人员：尹成强，孙群，高洁，
申请(专利权)人：聊城大学，
类型：新型
国别省市：山东;37