[發(fā)明專利]一種電動(dòng)汽車用動(dòng)力鋰電池采集系統(tǒng)以及采集控制方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910138650.1
• 申請(qǐng)日: 2009-05-12
• 公開（公告）號(hào): CN101551445A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 奇瑞汽車股份有限公司
• 主分類號(hào): G01R31/36
• 分類號(hào): G01R31/36
• 代理公司: 北京五月天專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 吳寶泰;朱成蓉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電動(dòng)汽車領(lǐng)域，具體涉及電動(dòng)汽車用動(dòng)力鋰電池采集系統(tǒng)、采集方法及均衡方法。

背景技術(shù)

目前能源危機(jī)和環(huán)境惡化已成為制約全球發(fā)展的重要因素，研究節(jié)能、環(huán)保的汽車是緩解能源壓力、降低環(huán)境污染的有效手段之一。而純電動(dòng)汽車能真正做到了零排放，無污染。現(xiàn)階段鋰電池日益成熟，已有部分電池能滿足整車要求，因此開發(fā)鋰電池電動(dòng)汽車有較大現(xiàn)實(shí)意義，可有效緩解傳統(tǒng)汽車對(duì)能源與環(huán)境的壓力。

由于電動(dòng)汽車對(duì)行駛里程有一定要求，因此一般電動(dòng)汽車用的鋰電池容量較大，串?dāng)?shù)也較多，這樣就需要實(shí)時(shí)對(duì)電池進(jìn)行管理。電池和電池管理已經(jīng)是電動(dòng)汽車的核心技術(shù)之一。

電動(dòng)汽車用鋰電池動(dòng)輒上百串，而出于安全及電池壽命考慮需要監(jiān)測(cè)每個(gè)電池的電壓，及部分電池的溫度。由于溫度采樣可以采用熱敏電阻，是電阻式輸入，其采集難度不大。而單體電壓采樣則不同，需要采集的單體電壓數(shù)較多，而且要保證基本同時(shí)采樣，若采用傳統(tǒng)的單片機(jī)加外圍器件進(jìn)行采樣則肯定無法滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)可靠監(jiān)測(cè)每個(gè)電池單體的電壓及部分電池的溫度，以及根據(jù)采集的信息來做均衡管理。

本發(fā)明采用鋰電池監(jiān)控專用芯片加單片機(jī)的方式來采樣電池的電壓、溫度。具體技術(shù)方案如下。

一種電動(dòng)汽車用動(dòng)力鋰電池采集系統(tǒng)，包括單片機(jī)及多個(gè)監(jiān)控芯片，多個(gè)監(jiān)控芯片以級(jí)聯(lián)的方式連接、通訊，單片機(jī)只和第一個(gè)監(jiān)控芯片通訊，監(jiān)控芯片的通訊隔離設(shè)置在其內(nèi)部，每個(gè)監(jiān)控芯片將采樣的單體電壓數(shù)據(jù)放入各自固定的寄存器中，單片機(jī)采集每一個(gè)鋰電池單體的電壓。單片機(jī)與第一個(gè)監(jiān)控芯片以SPI的方式進(jìn)行通訊。每個(gè)監(jiān)控芯片都有各自獨(dú)立的地址。

進(jìn)一步，該采集系統(tǒng)每六個(gè)單體采集一個(gè)單體的溫度。

本發(fā)明還公開了采用上述采集系統(tǒng)進(jìn)行采集控制的方法，包括如下步驟：

單片機(jī)發(fā)出采樣開始指令，所有的監(jiān)控芯片采樣電池的電壓、溫度；

單片機(jī)依次從對(duì)應(yīng)地址讀出電池的單體電壓，溫度信息；

單片機(jī)對(duì)所采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，分別找出最大單體電壓、最小單體電壓、單體電壓平均值、最高溫度單體、最低溫度單體，并判斷當(dāng)前是否有過充、過放、過溫故障。當(dāng)判斷有過充、過放或過溫故障時(shí)，單片機(jī)發(fā)出報(bào)警信息，同時(shí)斷開電池供電。

進(jìn)一步，在單片機(jī)發(fā)出采集開始指令前，單片機(jī)給監(jiān)控芯片發(fā)送過壓、過流、過溫保護(hù)標(biāo)定值；單片機(jī)從監(jiān)控芯片的對(duì)應(yīng)地址讀出各個(gè)電池的數(shù)據(jù)信息，與保護(hù)標(biāo)定值進(jìn)行比較，若一致，才進(jìn)行采集，若不一致則單片機(jī)發(fā)出錯(cuò)誤報(bào)警信息。

進(jìn)一步，當(dāng)判斷無故障時(shí)，單片機(jī)判斷單體電壓與所有單體的平均電壓的電壓差是否在允許的范圍內(nèi)，若不在，則對(duì)電壓高于平均值的單體進(jìn)行均衡，均衡的同時(shí)監(jiān)控電池的溫度，若溫度超過設(shè)定值則停止均衡。所述均衡只在充電過程中進(jìn)行。

本發(fā)明的采集系統(tǒng)具有以下幾個(gè)功能：

1、采集每個(gè)電池單體的電壓，因?yàn)殇囯姵剡^充時(shí)有冒煙、甚至是燃燒的危險(xiǎn)，而如果過放電也會(huì)導(dǎo)致電池不可恢復(fù)的損壞。所以必須保證每個(gè)單體必須在允許的工作電壓范圍內(nèi)。其工作電壓上限值，下限值可通過單片機(jī)在系統(tǒng)上電時(shí)將這兩個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)給專用芯片。且工作電壓上限值，下限值均可標(biāo)定，以適用于不同工作電壓范圍的鋰電池。

2、采集部分電池的溫度，由于溫度變化相對(duì)緩慢，且相鄰電池溫度差別不大，所以不需要采樣每個(gè)電池的溫度。該采集系統(tǒng)是每六個(gè)單體采一路溫度。

3、數(shù)據(jù)處理，把采樣到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并做出是否需要均衡、保護(hù)的判斷。

本發(fā)明具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

1、通過芯片之間的級(jí)聯(lián)通訊，從而大大減少了外圍隔離器件，降低了成本，同時(shí)也增加了系統(tǒng)的可靠性，具較高移植性。

2、專用芯片都有獨(dú)立的地址，這樣當(dāng)有個(gè)別單體發(fā)生故障時(shí)(過充、過放等)，系統(tǒng)能在第一時(shí)間診斷出是哪一個(gè)單體發(fā)生故障，而不需要人工來檢測(cè)，可有效減少故障排查時(shí)間。

3、所有專用芯片可以做到同步采樣，即單片機(jī)發(fā)一條廣播指令，所有的專用芯片同時(shí)采樣。電池在沖放電狀態(tài)時(shí)，單體電壓變化較快，只有采樣的是同步的單體狀態(tài)才具實(shí)際意義。

附圖說明

圖1是鋰電池采集系統(tǒng)的整體框圖；

圖2是監(jiān)控芯片控制的均衡電路圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述。