一种电动汽车电源采集与均衡管理电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种电动汽车电源采集与均衡管理电路。本实用新型专利技术包括主控制器模块、电源采集模块、均衡模块和锂电池组。锂电池组由多个电池模块构成，且每个电池模块中包含多个电池单元，每个电池单元由若干并联的电池单体构成。每个电池模块分别连接一个电流传感器，每个电池模块分别对应一个由开关矩阵和DC‑DC双向直流转换器构成的均衡模块，电池模块中的每个电池单元也对应有一个电流传感器，所有电池单元采用串联形式。所述均衡模块受控于主控制器模块，并用于调整锂电池组内的电池模块或电池单元的能量。本实用新型专利技术可实现电源的电压、电流和温度的数据采集与传输，通过电源的均衡管理可解决电池组内单体电池之间的能量均衡问题。

An electric vehicle power collection and balance management circuit

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车电源采集与均衡管理电路
本技术涉及电动汽车电源管理
，尤其涉及一种电动汽车电源采集与均衡管理电路。
技术介绍
当今石油资源日益匮乏与环境污染日益严重，且伴随着人均持有汽车的数量越来越多，大量燃油汽车的尾气排放导致雾霾频发，目前电池是最清洁、应用最广泛、最具有发展前景的储能方式之一。针对新能源电动汽车的研究与应用对于各国的生产和发展具有重要的意义。新能源电动汽车的电源管理系统是在保证电源系统能够正常工作的前提下，并确保汽车安全和提高电池寿命的一项关键技术。电动汽车电源采集与均衡管理是电源管理系统的核心部分。电动汽车电源采集是指针对电池的状态参数如电压、电流、温度等数据进行采集，它是整个管理系统的基础，电源的均衡管理是为了保证电池单体电压的一致性，可分为被动均衡与主动均衡两种均衡方式。
技术实现思路
鉴于现有技术，本技术的目的在于提供一种电动汽车电源采集与均衡管理电路，为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：本技术包括主控制器模块、电源采集模块、均衡模块和锂电池组。所述的锂电池组由多个电池模块构成，且每个电池模块中包含多个电池单元，每个电池单元由若干并联的电池单体构成。每个电池模块分别连接一个电流传感器，每个电池模块分别对应一个由开关矩阵和DC-DC双向直流转换器构成的均衡模块，电池模块中的每个电池单元也对应有一个电流传感器，所有电池单元采用串联形式。所述电源采集模块用于实时得到锂电池组中电池单体电压、电池单体电流、锂电池组总电压、锂电池组总电流和锂电池组温度，并将采集到的数据反馈给主控制器模块。所述均衡模块受控于主控制器模块，并用于调整锂电池组内的电池模块或电池单元的能量。进一步说，所述的主控制模块型号为TMS570LS0432；所述的电源采集模块中的电池电压采集集成芯片型号为BQ76PL455A-Q1，开关矩阵型号为EMB1428Q和DC-DC双向直流转换器型号为EMB1499Q。本技术的有益效果：本技术可实现电源的电压、电流和温度的数据采集与传输，通过电源的均衡管理可解决电池组内单体电池之间的能量均衡问题。附图说明图1是本技术的整体电路框图。图2是本技术的均衡管理的电路框图。图3是本技术的电池组中电池单体的连接方式框图。具体实施方式如图1所示，一种电动汽车电源采集与均衡管理电路包括主控制器模块、电源采集模块、均衡模块、锂电池组，其中主控制模块(TMS570LS0432)支持15串10并的电池组进行电源采集与均衡管理。主控制模块TMS570LS0432在运行时,TMS570LS0432配置电源采集模块中的电池电压采集集成芯片(BQ76PL455A-Q1)以通过UART端口监控电池单元状态。TMS570LS0432分析电池单元与电池模块数据并生成平衡命令。平衡命令通过串行外设接SPI传递到由EMB1428Q(开关矩阵)和EMB1499Q(DC-DC双向直流转换器)组成的均衡模块，以实现所选电池单元或电池模块的能量转移。如图2所示，为均衡管理的电路框图，为满足该实例中较大容量的均衡管理，将电池组分为15组电池单元，每5组电池单元为一个电池模块，共分为A、B、C共3个电池模块。每个电池单元分别连接一个电流传感器，每个电池模块分别连接一个电流传感器，每个电池模块分别对应一个由开关矩阵和DC-DC双向直流转换器构成的均衡器。如图3所示，为电池组中电池单体的连接方式框图，将电池组分为15组电池单元，15组电池单元之间是串联连接，每5组电池单元为一个电池模块，共分为A、B、C电池模块。每组电池单元由10节电池单体并联连接。本技术的工作方式可分为模块间均衡和模块内均衡两种模式，为了更准确的实现均衡管理，将均衡分为两个范围：一个较小的均衡阈值范围和一个较大的均衡阈值范围。首先通过电池电压采集集成芯片得到15组电池单元的电压值，计算15组电池单元的平均电压值V总avg和各个电池模块的平均电压值Vkavg，k∈[1,3]。将所有的电池模块的电压平均值按降序排列，如果有电池模块超过较小的均衡阈值范围，满足Vkavg＞V总avg+σ小或者Vkavg＜V总avg-σ小(σ小为较小的均衡阈值)且不超过较大的阈值范围，则开启模块间均衡模式。为进行模块间均衡的电池模块配对均衡，电压平均值最大的电池模块和电压平均值最小的电池模块配对均衡，电压平均值次大的电池模块与电压平均值次小的电池模块配对均衡。由图2所示，假设需要高能量的电池模块A与低能量的电池模块B进行模块间均衡，S11a开关连接电池单元的正极，S15b开关连接电池单元的负极，均衡时需要先闭合与均衡器输入端相连的开关S11a、S15b，电池模块A通过均衡器放电处理，放电结束后断开开关S11a、S15b。然后再闭合与均衡器输出端相连的开关SA1、SA2、SBg、SBh，电池模块B通过均衡器充电处理，由此完成能量在电池模块A和电池模块B之间的能量转移。其它电池模块以此类推进行均衡处理直到需要进行模块间能量均衡的电池模块全部配对均衡完为止。没有配对的电池模块若也超过较小的均衡阈值范围，满足Vkavg＞V总avg+σ小或者Vkavg＜V总avg-σ小(σ小为较小的均衡阈值)，且均不超过较大的阈值范围，则可开启模块内均衡。将模块内的电池单元各自的电压值按降序排列，假设如图2中电池模块A中的第i组(1≤i≤5)电池单元的电压值最大，第j组(1≤j≤5)电池单元的电压值最小，均超过较小的均衡阈值范围，且满足Vi＞Vkavg+σ小或者Vj＜Vkavg+σ小，(k∈[1,3]，σ小为较小的均衡阈值)，则开启由高能量电池单元i将多余的能量通过均衡器转移至低能量电池单元j中的模块内均衡模式。由图2所示，举例一：电池模块A的第一组电池单元电压值最大，第五组电池单元电压值最小均超过较小的阈值范围但又不超过较大的阈值范围。先闭合与第一组电池单元正负极相连接的开关S11a、S11b，电池模块A的第一组电池单元与均衡器的输入端相连并放电处理。放电结束后断开开关S11a、S11b，然后再闭合开关SAc、SAd、S11a、S15a，电池模块A的第五组电池单元与电池模块A的均衡器输出端相连进行充电处理，完成电池模块A内第一组电池单元和第五组电池单元之间的模块内能量转移。举例二：电池模块A的第三组电池单元电压值最大，第二组电池单元电压值最小均超过较小的阈值范围但又不超过较大的阈值范围。先闭合与第三组电池单元正负极连接的开关S13a、S13b，电池模块A的第三组电池单元与均衡器的输入端相连并放电处理。放电结束后断开开关S13a、S13b，再闭合开关SAc、SAd、S11a、S12a、S15b、S12b，电池模块A的第二组电池单元与均衡器的输出端相连进行充电处理。完成电池模块A内第三组电池单元和第二组电池单元之间的模块内能量转移。其它电池单元以此类推进行均衡处理直到需要进行模块内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动汽车电源采集与均衡管理电路，包括主控制器模块、电源采集模块、均衡模块和锂电池组，其特征在于：/n所述的锂电池组由多个电池模块构成，且每个电池模块中包含多个电池单元，每个电池单元由若干并联的电池单体构成；/n每个电池模块分别连接一个电流传感器，每个电池模块分别对应一个由开关矩阵和DC-DC双向直流转换器构成的均衡模块，电池模块中的每个电池单元也对应有一个电流传感器，所有电池单元采用串联形式；/n所述电源采集模块用于实时得到锂电池组中电池单体电压、电池单体电流、锂电池组总电压、锂电池组总电流和锂电池组温度，并将采集到的数据反馈给主控制器模块；/n所述均衡模块受控于主控制器模块，并用于调整锂电池组内的电池模块或电池单元的能量。/n

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车电源采集与均衡管理电路，包括主控制器模块、电源采集模块、均衡模块和锂电池组，其特征在于：
所述的锂电池组由多个电池模块构成，且每个电池模块中包含多个电池单元，每个电池单元由若干并联的电池单体构成；
每个电池模块分别连接一个电流传感器，每个电池模块分别对应一个由开关矩阵和DC-DC双向直流转换器构成的均衡模块，电池模块中的每个电池单元也对应有一个电流传感器，所有电池单元采用串联形式；
所述电源采集模块用于实时得到锂电池组中电池单体电压、电池单...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵盈盈，王斌锐，陈迪剑，王凌，郭振武，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33