[發明專利]電動汽車主動平衡式膠體電池管理系統

有效

• 申請號: 201310398598.X
• 申請日: 2013-09-04
• 公開（公告）號: CN103481791A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 石光峰;郭源生;董義鵬;李明賢
• 申請（專利權）人: 淄博京科電氣研究所
• 主分類號: B60L11/18
• 分類號: B60L11/18
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 馬俊榮

技術領域

本發明提供一種電動汽車主動平衡式膠體電池管理系統，屬于汽車用電池控制裝置領域。?

背景技術

由于電池在制造過程中很難確保具有完全的均一性，各串聯的電池單元之間會存在充電或放電特性的差異。因此，當使用串聯電池單元的電池組時，會存在這樣的問題：充電時，同一電池組中，即使某些電池單元被過度充電，也仍然存在某些電池單元尚未達到飽和；又或放電時，同一電池組中，有些電池單元尚未完全放電，但仍有些電池單元被過度放電。此外，如果電池單元長期被過度放電/充電，在構成電池單元的材料中可能會出現顯著劣化，使得電池單元的特性變得不同，而這種劣化是加劇電池單元間差異的原因之一。?

電池管理系統BMS能夠連續監控和管理電池組內電池芯的充電、放電、溫度，以及提供程序的接口。車輛是一種運行工況極其復雜的設備，同時又具有搭載乘客的安全要求，因而電池應用于車輛上必須考慮高壓安全、可靠、舒適等多種要求。目前國內汽車級蓄電池供電受到工藝及材料性能的限制，轎車用動力電池組電壓較低，控制不穩定，要獲得高電壓必須依賴于電池成組技術。?

發明內容

根據以上現有技術中的不足，本發明目的在于提供一種設置功率高，輸出穩定，安全可靠，使用壽命長的電動汽車主動平衡式膠體電池管理系統。?

本發明的上述技術目的主要是通過以下技術方案解決的：一種電動汽車主動平衡式膠體電池管理系統，包括BMS系統的主控單元，其特征在于：主控單元的數據端設置連接顯示單元，主控單元的電源端連接膠體電池組，膠體電池組內部的若干膠體電池分別設置采集單元和均衡單元，采集單元和均衡單元分別通過CAN總線連接主控單元的數據端，采集單元對電動汽車的膠體電池組的電池參數進行實時監控，然后通過主控單元進行故障診斷、SOC估算、行駛里程估算、短路保護、漏電監測、顯示報警，充放電模式選擇等，并通過CAN總線的方式與車輛集成控制器或充電機進行信息交互，保證電源輸出穩定，延長使用壽命，保障電動汽車高效、可靠、安全運行。主控單元完成對膠體電池組總電壓、總電流的檢測，并通過CAN總線與采集單元、均衡模塊、顯示單元或車載儀表系統及充電機等通信。?

其中優選方案是：?

所述的采集單元包括2-20個電壓采集裝置、2-6個溫度傳感器和風扇，電壓采集裝置和溫度傳感器分別與膠體電池相適應。全面采集整個膠體電池組內各個電池的狀態參數，?并且與均衡單元配合，使得某一電池電壓不一致超過規定值時，自動對電池進行均衡。風扇可以設置在溫升較大的位置，保護膠體電池和BMS。每個采集單元可測量20節電池端電壓及6個測量點溫度和1路風扇控制，安裝在每個電池箱內。當電池箱內電池電壓不一致超過規定值時，在充電電流小于一定值后，均衡單元可自動對電池進行均衡。?

所述的采集單元包括控制器、模數轉換器、溫度轉換器和CAN收發器，控制器的數據端連接分別連接模數轉換器和溫度轉換器，控制器的通訊端通過光耦隔離器連接CAN收發器，采用差分輸入，控制器采用集成了CAN控制器模塊的dsPIC30F系列芯片，CAN收發器選用MCP2551，模數轉換器采用DS18B20。?

所述的主控單元的SOC估算其根據電動汽車的行駛，靜置和充電的三種工作狀態，，分別采用安時法、開路電壓法進行SOC估計，在采用安時法的基礎上，采用加權安時法進行SOC校正，消除安時法帶來的累計誤差，保證SOC精度在8%以內。?

所述的顯示單元為觸摸屏，采用SAM9263B為主芯片的ARM9方案。用于膠體電池組的狀態以及SOC等各種參數的顯示、操作設置等。?

所述的膠體電池組設置充電機接口。?

所述的主控單元設置存儲裝置。用于存貯各種運行數據，保證可查詢歷史數據，便于調整和維修。?

本發明具有的有益效果是，通過在主控單元的電源端連接膠體電池組，膠體電池組內部的若干膠體電池分別設置采集單元和均衡單元，采集單元和均衡單元分別通過CAN總線連接主控單元的數據端，采集單元對電動汽車的膠體電池組的電池參數進行實時監控，然后通過主控單元進行故障診斷、SOC估算、行駛里程估算、短路保護、漏電監測、顯示報警，充放電模式選擇等，并通過CAN總線的方式與車輛集成控制器或充電機進行信息交互，保證電源輸出穩定，延長使用壽命，保障電動汽車高效、可靠、安全運行。?

通過整體設計優化，發明滿足保證電池運行安全。實現：?