动力电池管理系统技术方案

一种动力电池管理系统，包括多个可充电电池模块，其特征在于：各电池模块由通讯总线连接到一主电源监控装置，该主电源监控装置检测并控制各电池模块的充放电过程，每个电池模块内部设有一微控制单元ＭＣＵ，该ＭＣＵ连接并控制电池内部独立的充电回路、放电回路、保护电路、信号采集电路。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
动力电池管理系统
本专利技术涉及一种动力电池管理系统，特别涉及一种以锂电池组为供电源的电动汽车电池管理系统。
技术介绍
自锂离子电池开发成功以来，由于其具有比能量高、工作电压高。自放电率低。循环寿命长。无污染等独特优势，现已广泛用于移动电话、便携式计算机、摄像机等领域。另一方面，为根治汽车尾气对环境的污染，将锂离子电池作为末来电动汽车的能源的开发研究已成为国内外汽车行业发展的新热点。将电池作为电动汽车的核心动力部件，其成本占据电动汽车的相当大部分，故关系电池安全与寿命的电源管理系统在电动汽车的研发中占据了极重要的位置。目前对锂二次电池组的管理大都采用电池串联充电、串联放电管理，在锂电池串联使用时，往往由于电池间的不平衡性使电池组的整体容量降低而影响了整个能源系统的使用价值，特别是采用串联充电，存在安全隐患，更为重要的是无法很好的对电池的不平衡性进行控制，锂二次电池如采用串联充电，当其中一节电池电压达到上限保护电压时，其控制电路将切断充电电路，从而使其他电池没法充满电，而放电时，当容量最低的电池为达到放电下限时，保护电路又会切断放电回路中，使整个能源系统不能得到充分利用，同时会使个体电池之间容量差异加大，使整个电池组寿命缩短。在汽车电池系统中采用多组电池串连工作，单组电池的故障直接影响整个电源系统的正常工作，电源系统的故障率可能迅速提高，影响汽车的整体性能以及安全。作为电动汽车心脏的电源系统的可靠性显得极为重要，为提高电源的可靠性，以及实现故障的迅速隔离，开发智能型的模块化电池组是一种非常合理的选择。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种提高动力电池的充、放电效率，提高整个电池系统工作的安全性和稳定性的电池管理系统。-->本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：该动力电池管理系统主要包括一组可充电电池模块、主电源监控装置、输入显示装置和连接各部件的通讯总线。主电源监控装置设有220VAC充电端口、电源输出端口和车载12V电源端口，该主电源监控装置可监视和控制各电池模块的充放电过程。每个电池模块设有独立的充放电电路，该充放电电路包括充电回路、放电回路及一微控制单元MCU，该微控制单元MCU连接并控制电流信号采集电路、电压信号采集电路、温度信号采集电路、充电保护控制电路和放电保护控制电路。上述各电池模块相对独立，单个电池出现故障不影响其他电池的正常工作，可通过主监控装置切出故障电池，从而保证整个电池系统仍能正常工作。本专利技术的优点在于：本专利技术动力电池系统能确保每个电池以自己最佳特性充电，能充分使用电池容量并提高电芯使用寿命，避免电池过充电的危险，同时各电池模块内置MCU、可实时采集电池的温度、电压、充电状态、放电状态、待机状态、充电容量、充电电流等数据，从而实现电池工作状态的监控、故障隔离并实现自动切换以及电池的智能充电控制单个电池的故障不影响其他电池的正常工作。下面参照附图结合实例对本专利技术作进一步的说明。【附图说明】图1是本专利技术电池主电源系统网络拓朴图。图2是本专利技术电池主电源系统的物理连线图。图3是本专利技术主电源监控装置的工作流程图。图4是本专利技术电池块内部工作流程图。图5是本专利技术电池模块内部电路原理图。图6是图5中采样电路的电路图。【具体实施方式】现以80组锂电池的电动汽车为例说明本专利技术工作原理：图一为电池主电源系统网络拓朴图，主要由主电源监控装置60、80组电池模块50、显示和键盘输入模块70及CAN总线80组成。各模块间可通过CAN总线80相互通信，并且各功能模块通过CAN总线80都连接到车上的CAN网络。其中主电源监控装置60设有220VAC充电端口61、电源输出端口62和车载12V电源端口63；每个电池模块50都有自身的220VAC-->充电端口51、12V/5V转换接口53，各电池模块50相对独立，单个电池的故障不影响其他电池的正常工作，整个系统仍能正常工作；CAN网络可实现高效实时可靠的数据通信，任何状态数据都能实现采集的可能，并能接收更多的控制指令。电池充电过程：主电源监控装置60监测到有220VAC市电接入时，监测到由显示及键盘输入装置70发送过来的充电电流的大小，并发送给各电池模块50启动充电，当接收到各电池模块50一切正常时，接通220VAC给各电池模块50充电，并监测各电池模块50，有异常时，切断220VAC的接入。电池放电过程：主电源监控装置60监测到异常时，切断串联电池组放电回路，监测到一切正常时，接通放电回路。同时主电源监控装置60把车载12V电源通过DC/DC变换成5V工作电源提供给电池模块。图二为电池主电源系统的物理连线，在模块之间只有8根线，2根为220VAC充电线61，2根为CAN总线40，2根为5V工作电源53，2根为电池串联的联接线52。各电池模块分别接到220VAC充电线61，CAN总线40及5V工作电源线53上，各电池模块50间串联放电，上述各线接入主电源监控装置60，显示及键盘输入模块70和主电源监控装置60间通过CAN总线80连接。这种智能化模块的优点是外部联接线很少，结构简捷，方便安装及维护。请参考图三，该图为本专利技术中主电源监控装置的工作流程图，主电源监控装置在上电初始化后，依次进行主控模块功能自检，接入各电池模块的状态查询及系统正常分析，如上述步骤正常，就通过工作模式检测或通过按键扫描和输入命令分析来选择工作模式。当选择为充电模式后，主电源监控装置接通各电池的充电回路，并设置由显示及键盘输入发送过来的充电电流值，将220VAC市电接入各电池模块充电，在充电过程中，主电源监控装置通过各电池模块内置的MCU监控各电池的温度、电压、充电电流、充电容量等各状态数据，当检测出现异常情况，就切换到异常处理程序或切断220VAC的接入，否则直到各电池充满电并关断充电、发送报告。当选择为放电模式后，主电源监控装置检测各电池块的放电状态数据，包括测试总电压，查询最低电池容量，及查询平均温度等步骤，如发现异常，进入分析报警等级步骤，根据报警等级的不同分别进入报警显示或切断串联电池组放电回路，监测到一切正常时，接通放电回路。同时主电源监控电路-->把车载12V电源通过DC/DC变换成5V工作电源提供给电池模块。在放电过程中，当检测到电压过低或电池温度过高时能自动切除，并自动关闭放电接口，当检测到某个电池模块出现故障时，无需人为拆除，能精确实现故障电池块的自动切除，同时不间断供电，保证汽车行驶时无需停车，并最大电能维持电动汽车的行驶。图四是智能电池块内部工作流程图，电池块在上电初始化，等待主机搜索完成后，就进行联机状态的查询，根据收到的主机命令分别进入电池单机模式或电池组模式进行工作。在电池单机模式下，检测电池是否被接入充电回路，如没接入，就进入待机程序，如接入就进入充电管理程序，检测电池电压、温度，计算充电电流，整定充电控制，然后进行充电。在上述过程中，随时进行充电状态的查询，如发现有充电异常，就切断充电并跳转到异常处理程序，如没有充电异常，就一直将电池充满电。在电池组模式下，首先分析收到的主机命令，根据主机命令分别进入联机充电、联机放电或放电切除，联机充电和联机放电的过程与图三中所述的充放电过程一致，不在重述。图五为智能电池模块内部电路原理图，该图主要本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动力电池管理系统，包括多个可充电电池模块，其特征在于：各电池模块由通讯总线连接到一主电源监控装置，该主电源监控装置检测并控制各电池模块的充放电过程，每个电池模块内部设有一微控制单元MCU，该MCU连接并控制电池内部独立的充电回路、放电回路、保护电路、信号采集电路。2.如权利要求1所述的动力电池管理系统，其特征在于：该系统进一步包括一显示和输入模块，该模块通过总线和主电源监控模块连接。3.如权利要求1所述的动力电池管理系统，其特征在于：每个电池模块设有独立的充放电电路，该充放电电路包括充电回路、放电回路及一微控制单元MCU，该微控制单元MCU连接并控制电流信号采集电路、电压信号采集电路、温度信号采集电路、充电保护控制电路和放电保护控制电路。4.如权利要求1所述的动力电池管理系统，其特征在于：各个电池模块是独立充电，串联放电。5.如权利要求1所述的动力电池管理系统，其特征在于：每个电池的充电回路设有一保护电路，该...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨海珊，王传福，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：