一种电动汽车用电池管理系统技术方案

本实用新型专利技术公开了电动汽车技术领域的一种电池管理系统，由动力电池组、电池控制单元、绝缘监控模块和多个电池电子模块组成，电池电子模块由电源模块、微控制器、驱动模块、CAN模块以及电压和温度采集模块组成。电池管理系统采用CAN总线互联分布式设计，电压和温度采集模块由三片菊花链级联的集成式测量芯片组成，电源模块采用开关稳压源加线性稳压源两级电源设计，可以有效提升动力电池系统的安全性和通用性。

A Battery Management System for Electric Vehicles

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车用电池管理系统
本技术涉及电动汽车
，尤其涉及一种电动汽车用电池管理系统。
技术介绍
环境污染和能源紧缺是当今世界各国面临的两大难题，为了社会经济的可持续发展，人们必须寻找节能和减排的方法。汽车是石油消耗和污染气体排放的主要来源之一，近年来电动汽车因为低碳环保、绿色节能的优点受到广泛的关注和推广，围绕电动汽车关键技术的展开与应用也日益增多，而动力电池是电动汽车的动力来源，其高能量比性能和单体之间的差异性容易引起过流短路、温度过高、寿命缩短甚至爆裂的现象，直接影响了电动汽车的安全、动力和经济性。电池管理系统是动力电池组功能与性能的保障和延伸，集电池组信息的采集、传输、计算、决策、优化和控制等功能于一体，为了提高电池的效率和安全性、延长电池寿命，对车载动力能源系统进行精细化管理是十分必要的，但传统的电池管理系统已经不能满足电池管理的需求。
技术实现思路
一种电动汽车用电池管理系统，包括动力电池组、采集母线电流的电池控制单元、采集母线电压和绝缘阻值的绝缘监控模块以及采集电池电压和温度的多个电池电子模块，所述动力电池组电性输出连接多个电池电子模块，所述电池控制单元电性双向连接绝缘监控模块和电池电子模块，所述电池电子模块包括电源模块、微控制器、驱动模块、CAN模块以及电压和温度采集模块，所述电源模块电性输出连接微控制器，所述微控制器电性双向连接驱动模块、CAN模块和电压和温度采集模块，所述电压和温度采集模块与动力电池组电性输入连接。优选的，所述电压和温度采集模块由三片菊花链级联的集成式测量芯片组成。优选的，所述电源模块采用开关稳压源加线性稳压源两级电源设计。优选的，所述电源模块入口处安装有串联电容。优选的，所述电源模块中负温度系数型自恢复保险丝另一端与双向瞬态电压抑制器和MOS管相连。本专利技术的有益效果：电池管理系统采用CAN总线互联分布式设计，一个电池控制单元控制多个电池电子模块，提高了系统的可靠性和数字信号抗干扰能力，电池控制单元综合电池电子模块和绝缘监控模块的信息估计电池荷电状态并判断电池状态是否正常，通过整车CAN总线提供电池信息，通过充电CAN与直流充电桩或交流充电机通信完成充电管理，多个电池电子模块接收并执行电池控制单元发出的控制指令，并把电池信息反馈给电池控制单元和绝缘监控模块，在电池电子模块中，电压温度采集模块实时采集动力电池组的电压和温度信息，电源模块实现压降并提供动力源，驱动模块驱动微控制器，处理后的信号由CAN模块通过电池管理系统内部CAN总线传输到电池控制单元，从而达到对动力电池组进行管理的目的。附图说明图1电池管理系统结构示意图；图2电池电子模块结构示意图；图3电源模块12V/24V转7.1V电源示意图；图4电源模块7.1V转5V电源示意图；图5电压和温度采集模块中电压采集电路图；图6电压和温度采集模块中温度采集电路图；图7CAN模块结构示意图。图中：10动力电池组、11电池控制单元、12绝缘监控模块、13电池电子模块、131电源模块、132微控制器、133驱动模块、134CAN模块、135电压和温度采集模块。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合说明书附图对本技术进行进一步详细说明。参考图1和图2所示，一种电动汽车用电池管理系统，由动力电池组10、电池控制单元11、绝缘监控模块12和多个电池电子模块13组成，电池电子模块13包括电源模块131、微控制器132、驱动模块133、CAN模块134以及电压和温度采集模块135。电池管理系统采用CAN总线互联分布式设计，一个电池控制单元11控制多个电池电子模块13，提高了系统的可靠性和数字信号抗干扰能力。电池控制单元11采集母线电流，综合电池电子模块13和绝缘监控模块12的信息估计动力电池组10的荷电状态，从而判断动力电池组10状态是否正常，并通过整车CAN总线提供电池信息，通过充电CAN与直流充电桩或交流充电机通信完成充电管理。绝缘监控模块12采集母线电压和绝缘阻值，对动力电池组10的绝缘安全情况进行监控。多个电池电子模块13是高低压耦合系统，采集动力电池组10的电压和温度，接收并执行电池控制单元11发出的控制指令，并把电池信息反馈给电池控制单元11。在电池电子模块13中，电压和温度采集模块135实时采集动力电池组10的电压和温度信息，信号通过隔离的SPI总线传送至微控制器132，电源模块131实现压降并提供动力源，驱动模块133驱动微控制器132，处理后的信号由CAN模块134通过电池管理系统内部CAN总线传输到电池控制单元11。使电源电压下降的方式有采用开关稳压源和线性稳压源两种。开关稳压源能量利用率高，输出功率大，但输出波纹大，线性稳压源输出波纹小，响应迅速，但能量利用率低，容易发热。参考图3和图4所示，电池电子模块13中的电源模块131采用开关稳压源加线性稳压源两级电源设计，具有两者的优点，兼容12V和24V两种电压平台。首先通过开关稳压源将12V/24V转成7.1V，再通过线性稳压源将7.1V转成5V，提高能量利用率和输出功率，减小电压波纹。参考图3所示，电源模块131包括滤波模块1311，降压模块1312。滤波模块1311中电源模块入口处布置了串联电容C1和C2，可避免瞬间高电压或高电流时单电容失效短路的情况。电容C1的另一端通过负温度系数型自恢复保险丝NTC1与后部电路相连，正常工作时负温度系数型自恢复保险丝NTC1的阻抗可以忽略不计，工作温度过高时负温度系数型自恢复保险丝NTC1的阻抗变大，起到限流保护的作用。负温度系数型自恢复保险丝NTC1的另一端与双向瞬态电压抑制器TVS1和MOS管D1相连，前方传来的信号通过MOS管D1最终传给差模共模滤波芯片U1，当因为静电、继电器通断等原因产生浪涌时，双向瞬态电压抑制器TVS1可以在浪涌冲击的瞬间由高阻态变为低阻态，迅速吸收动力系统中的正向和负向浪涌保护差模共模滤波芯片U1。当VGS<0时，MOS导通，当电源反接时VGS<0，MOS截止，MOS管D1实现反接保护的功能。差模共模滤波芯片U1有7个引脚，前方电路电压由差模共模滤波芯片U1的第一引脚(IN引脚)输入，滤除噪声后由第四引脚(OUT引脚)输出到降压控制模块1312中，信号主要由降压控制芯片U2的第一引脚(SI引脚)、第二引脚(SI_GND引脚)和第三引脚(SI_EN引脚)输入，主要由第九引脚(VOUT引脚)进行输出，极性电容CT1的正极连接在电阻R3和电阻R5之间，负极则与降压控制芯片U2的第十三引脚(BDS引脚)相连。极性电容CT2与串联电容C6和C7相并联，可避免瞬间高电压或高电流时单电容失效短路的情况，通过降压控制模块1312后电源电压由12V/34V下降为7.1V。参考图4所示，串联电容C8和C9连接在入口处，双向瞬态电压抑制器TVS2与其并联，负温度系数型自恢复保险丝NTC2连接在双向瞬态电压抑制器TVS2一端与电容C8另一端之间，信号通过电阻R8由降压控制芯片U3的第一引脚(EN引脚)和第二引脚(IN引脚)输入，由第五引脚(OUT引脚)输出，极性电容CT3与串联电容C10和C11相并联，通过降压控制芯片U3电源电压由7.1V下降为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动汽车用电池管理系统，其特征在于：包括动力电池组(10)、采集母线电流的电池控制单元(11)、采集母线电压和绝缘阻值的绝缘监控模块(12)以及采集电池电压和温度的多个电池电子模块(13)，所述动力电池组(10)电性输出连接多个电池电子模块(13)，所述电池控制单元(11)电性双向连接绝缘监控模块(12)和电池电子模块(13)，所述电池电子模块(13)包括电源模块(131)、微控制器(132)、驱动模块(133)、CAN模块(134)以及电压和温度采集模块(135)，所述电源模块(131)电性输出连接微控制器(132)，所述微控制器(132)电性双向连接驱动模块(133)、CAN模块(134)和电压和温度采集模块(135)，所述电压和温度采集模块(135)与动力电池组(10)电性输入连接。

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车用电池管理系统，其特征在于：包括动力电池组(10)、采集母线电流的电池控制单元(11)、采集母线电压和绝缘阻值的绝缘监控模块(12)以及采集电池电压和温度的多个电池电子模块(13)，所述动力电池组(10)电性输出连接多个电池电子模块(13)，所述电池控制单元(11)电性双向连接绝缘监控模块(12)和电池电子模块(13)，所述电池电子模块(13)包括电源模块(131)、微控制器(132)、驱动模块(133)、CAN模块(134)以及电压和温度采集模块(135)，所述电源模块(131)电性输出连接微控制器(132)，所述微控制器(132)电性双向连接驱动模块(133)、CAN模块(134)和电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雪琪，曲大为，范鲁艳，于佳鑫，付莹，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林,22