电动汽车的电池管理系统与保护系统技术方案

本发明专利技术涉及电动汽车的电池管理系统与保护系统，属于电动汽车技术领域；所述外部输入信号与中央电控单元连接；所述控制信号与中央电控单元相互连接；所述充电控制单元、保护单元、检测单元均与中央电控单元连接；所述检测单元中设有空调系统、冷却系统、发动机舱环境、大气环境；所述空调系统与冷却系统连接；可以实现电池电压和温度等信息的高速采集；实现电池高效率均衡，充分发挥电池集成系统的容量从而提高电池集成系统的寿命，同时减小热量的产生；电池的健康状况和剩余电量的估算和显示；高可靠的通讯协议。

Battery Management System and Protection System of Electric Vehicle

【技术实现步骤摘要】
电动汽车的电池管理系统与保护系统
本专利技术涉及电动汽车的电池管理系统与保护系统，属于电动汽车

技术介绍
随着能源紧缺、石油涨价、城市环境污染的日益严重，替代石油的新能源的开发利用越来越被各国政府所重视。在新能源体系中，电池系统是其中不可或缺的重要组成部分。近年来，以锂电池为动力的电动自行车、混合动力汽车、电动汽车、燃料电池汽车等受到了市场越来越多的关注。动力电池在交通领域的应用，对于减少温室气体的排放、降低大气污染以及新能源的应用有着重要的意义。其中锂电池受到人们的关注，在手机、笔记本电脑、电动工具等便携式手持设备中已经得到广泛的应用，并已经开始进入电动车、电动汽车等大功率的应用中，成为全球电动汽车发展的热点。但是由于锂电池在加热、过充/过放电流、振动、挤压等滥用条件下可能导致电池寿命缩短以致损坏，甚至会发生着火、爆炸等事件，因此安全性问题成为动力锂电池商业化推广的主要制约因素。安全型、低成本、长寿命锂离子电池的安全标准、安全评价方法、电池制造过程的安全与可靠性控制以及通过正负极材料、电解质与隔膜优选改善电池安全与可靠性是实现确保大型动力锂离子电池安全可靠，实用化的关键。而电池管理系统作为电池保护和管理的核心部件，不仅要保证电池安全可靠的使用，而且要充分发挥电池的能力和延长使用寿命，作为电池和车辆管理系统以及驾驶者沟通的桥梁，电池管理系统对于电动汽车性能起着越来越关键的作用。汽车电池系统的可靠性要求极高，特别是高压监控部分，电池均衡部分，由于集成的解决方案少，很多方案采用分立元件搭配而成，导致：元件匹配度不好，信号采集的精度下降；外部节点增多，难以做到自动化测试，提高测试成本，降低测试覆盖率，系统可靠性低；外部元件的功耗很难控制；系统尺寸大，成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单，设计合理、使用方便的电动汽车的电池管理系统与保护系统。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：它包含中央电控单元、车载中央处理器、外部输入信号、控制信号、充电控制单元、保护单元、检测单元、空调系统、冷却系统、发动机舱环境、大气环境；所述中央电控单元与车载中央处理器相互连通配合；所述外部输入信号与中央电控单元连接；所述控制信号与中央电控单元相互连接；所述充电控制单元、保护单元、检测单元均与中央电控单元连接；所述检测单元中设有空调系统、冷却系统、发动机舱环境、大气环境；所述空调系统与冷却系统连接；所述冷却系统与发动机舱环境连接；所述发动机舱环境与大气环境相通。作为优选，所述中央电控单元中设有电池状态监测模块、电池安全保护模块、能量控制管理模块和电池信息管理模块；所述电池状态监测模块中设有电池状态分析模块；所述电池状态分析模块中设有剩余电量评估单元、电池老化评估单元；所述电池状态监测模块中设有电池电压监测单元、电池电流检测单元、温度检测单元、湿度检测单元；所述电池安全保护模块中设有过流保护单元、过充保护单元、过热保护单元、过湿保护单元；所述能量控制管理模块中设有电池充电控制管理单元、电池放电控制管理单元；所述电池信息管理模块中包含电池信息的显示单元、系统内外信息交互单元、电池使用状况存储单元。作为优选，所述中央电控单元通过CAN总线与本地电控单元连接；所述本地电控单元内设有数组电池组。作为优选，所述中央电控单元中设有均衡管理模块，可用于提高运作的稳定性能。作为优选，所述保护单元中设有控制逻辑电路、电平转换电路、负载短路检测电路、充电过流检测电路、过流检测比较器、过放电检测比较器、过充电检测比较器和取样电路；所述电平转换电路、负载短路检测电路、充电过流检测电路、过流检测比较器、过放电检测比较器、过充电检测比较器和取样电路均与控制逻辑电路连接；所述负载短路检测电路、充电过流检测电路串联，所述充电过流检测电路、过流检测比较器、过放电检测比较器、过充电检测比较器并联。本专利技术对电池的电压、电流、温度进行时刻检测，同时还进行漏电检测、热管理、电池均衡管理、报警提醒，计算剩余容量、放电功率，报告SOC&SOH状态，还根据电池的电压电流及温度用算法控制最大输出功率以获得最大行驶里程、以及用算法控制充电机进行最佳电流的充电，通过CAN总线接口与车载总控制器、电机控制器、能量控制系统、车载显示系统等进行实时通讯；通过汽车级CAN总线进行通信，和车辆管理系统、充电机、电机控制器协同工作，以满足汽车以人为本的安全驾驶理念。因此汽车级电池管理系统必须做到：满足TS16949和汽车电子的要求、实现高速数据采集和高可靠性、汽车级CAN总线通讯、高抗电磁干扰的能力(最高级别的EMI/EMC要求)、在线诊断功能。本专利技术监测单体电芯的工作状况，例如单体电池电压、工作电流、环境温度等；保护电池，避免电池工作在极端的条件下发生电池寿命缩短，损坏，甚至发生爆炸、起火等危害人身安全的事故。由于电动车电池系统是由成百上千个电芯单元集成，考虑到汽车的空间、重量的分配和安全的要求，这些电芯单元被划分成标准的电池模块，分布在汽车底盘不同的位置，由动力总成和中央处理单元统一管理；每个标准电池模块也是有多个电芯通过并联和串联组成，由模块的电控单元进行管理，通过CAN总线把电池模块的信息汇报给中央处理器和动力总成单元，中央处理器和动力总成单元把这些信息经过处理以后，把最终的有关集成系统的信息如剩余电量、健康状况以及电池的能力相关信息等通过CAN总线汇报给车辆管理系统；电动汽车电池系统的层次化，模块化的设计就要求电池管理系统设计的层次化、模块化。采用上述结构后，本专利技术有益效果为：本专利技术所述的电动汽车的电池管理系统与保护系统，可以实现电池电压和温度等信息的高速采集；实现电池高效率均衡，充分发挥电池集成系统的容量从而提高电池集成系统的寿命，同时减小热量的产生；电池的健康状况和剩余电量的估算和显示；高可靠的通讯协议；动力总成技术要保证电池发生任何安全使用的前提下，充分发挥电池的潜力，保证电池的性能，提高电池的寿命；电池的温度和散热管理，是电池系统工作在温度相对稳定的环境条件；漏电检测以及复杂的地线设计；不仅是保证在汽车环境下实现高可靠、高速、高精度信号采集和处理的关键，也是提高测试覆盖率、支持在线检测和降低成本的关键。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术的结果框图；图2是本专利技术中中央电控单元的内部结构框图；附图标记说明：中央电控单元1、车载中央处理器2、外部输入信号3、控制信号4、充电控制单元5、保护单元6、检测单元7、空调系统8、冷却系统9、发动机舱环境10、大气环境11，电池状态监测模块101、电池安全保护模块102、能量控制管理模块103、电池信息管理模块104、电池状态分析模块105。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。参看如图1和图2所示，本具体实施方式包含中央电控单元1、车载中央处理器2、外部输入信号3、控制信号4、充电控制单元5、保护单元6、检测单元7、空调系统8本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.电动汽车的电池管理系统与保护系统，其特征在于：它包含中央电控单元、车载中央处理器、外部输入信号、控制信号、充电控制单元、保护单元、检测单元、空调系统、冷却系统、发动机舱环境、大气环境；所述中央电控单元与车载中央处理器相互连通配合；所述外部输入信号与中央电控单元连接；所述控制信号与中央电控单元相互连接；所述充电控制单元、保护单元、检测单元均与中央电控单元连接；所述检测单元中设有空调系统、冷却系统、发动机舱环境、大气环境；所述空调系统与冷却系统连接；所述冷却系统与发动机舱环境连接；所述发动机舱环境与大气环境相通。

【技术特征摘要】
1.电动汽车的电池管理系统与保护系统，其特征在于：它包含中央电控单元、车载中央处理器、外部输入信号、控制信号、充电控制单元、保护单元、检测单元、空调系统、冷却系统、发动机舱环境、大气环境；所述中央电控单元与车载中央处理器相互连通配合；所述外部输入信号与中央电控单元连接；所述控制信号与中央电控单元相互连接；所述充电控制单元、保护单元、检测单元均与中央电控单元连接；所述检测单元中设有空调系统、冷却系统、发动机舱环境、大气环境；所述空调系统与冷却系统连接；所述冷却系统与发动机舱环境连接；所述发动机舱环境与大气环境相通。2.根据权利要求1所述的电动汽车的电池管理系统与保护系统，其特征在于：所述中央电控单元中设有电池状态监测模块、电池安全保护模块、能量控制管理模块和电池信息管理模块；所述电池状态监测模块中设有电池状态分析模块；所述电池状态分析模块中设有剩余电量评估单元、电池老化评估单元；所述电池状态监测模块中设有电池电压监测单元、电池电流检测单元、温度检测单元、湿度检测单元；所述电池安全保护模块中设有过流保护单元、过充保护单元、过热保...

【专利技术属性】
技术研发人员：张振威，耿磊，
申请(专利权)人：江苏智谋科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32