[發明專利]一種基于單片機的電動汽車電源管理系統

有效

• 申請號: 201610395013.2
• 申請日: 2016-06-03
• 公開（公告）號: CN105857109B
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 王媛媛;陳朝朋;袁成浩;張宗華
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: B60L11/18
• 分類號: B60L11/18;B60L3/00
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙)12210
• 代理人: 李濟群,付長杰

技術領域

本發明涉及應用于電動汽車的鋰離子動力蓄電池組的電源管理系統技術領域，特別涉及一種基于單片機控制的電動汽車電源管理系統。

背景技術

電動汽車電源管理系統是電動汽車安全行駛的關鍵部分，主要功能是對動力電池組運行狀態的監控、估量和管理，避免出現個別單體電池過沖、過放和提前損壞的現象，提高動力電池的利用率，延長電池組的循環壽命，從而提高電動汽車的續航里程。眾所周知，電池組的循環壽命往往低于單體電池的循環壽命，主要原因是電池組沒有一個有效的電源管理系統，所以，電池組的使用效率和循環壽命取決于電源管理系統。

蓄電池組(車載動力電池組或電池組)作為電動汽車的動力源，都是由很多單體電池(電池單元)串聯而成，每塊單體電池的性能和質量直接影響到電動汽車的動力性、可靠性和經濟性。現有的電源管理系統還存在很大的局限性，需要改進和完善，除了需要提高電源管理系統設計的通用性，即適用于多個電池和多種類型的電池，剩余電量估算的精確性，安全性方面外，還需要在充電方面，從耗能均衡轉向主動均衡充電，更重要的是研發一種適用于不同工況需求的高精度管理系統。

例如文獻《電動汽車用動力電池荷電狀態估算方法研究綜述》中所述總結了常用的動力電池荷電狀態的估算方法，其中人工神經網絡、模糊邏輯等算法由于計算量大，需要構建系統的成本，無形中大大增加了整個系統的成本；針對單一的電流積分、開路電壓等方法測量簡單，但是測量準確性難以保證；雖然系統濾波算法用于電池剩余電量估算準確，但是同樣需要合適的電路模型，且運算速度慢。因此開發一套估算準確且成本較低的單片機控制系統是非常必要的。

德國柏林大學研發了國際上技術比較先進、功能較完善的電源管理系統，實現對多個電池模塊的統一管理，但是此類電動汽車電源管理系統只能對一組串聯的電池組進行電源管理，不能靈活應用于多種電池串并聯方式的電動汽車電源系統，所以，應用范圍受到了限制。例如發明專利CN 103496328 B中所述，采用PLC作為電源管理系統的控制器，系統的占用體積大，因此限制了電源管理系統的使用環境，并且通過PLC技術對SOC(電池剩余電量)進行估算過程中大大的增長了系統的成本，而且由于電池組的連接結構都是固定的，估算結果并不能準確的反應到系統的實際工作狀況上，因此使用過程中無法根據系統的需要進行調整，阻礙了電池及電動汽車的進一步使用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于單片機的電動汽車電源管理系統。該電源管理系統在以單片機作為控制核心的前提下應用了一種簡單可靠的SOC估算算法且該系統可以適應電動汽車不同工況下的需求，電池組的成組方式可以靈活切換。

為達到上述目的，本發明采用了以下技術方案：

一種基于單片機的電動汽車電源管理系統，其特征在于該電源管理系統包括單片機、數據采集模塊、充放電電路、電池組模塊、觸摸屏和保護電路，所述數據采集模塊包括電流采集部分、電壓采集部分和溫度采集部分，所述電池組模塊包括電池成組電路和隔離放大電路；所述單片機同時與觸摸屏、電流采集部分、電壓采集部分和溫度采集部分雙向連接，單片機的輸出端與保護電路和充放電電路的輸入端連接，所述保護電路和充放電電路的輸出端分別與電池成組電路的一端連接，電池成組電路的另一端通過隔離放大電路同時與電流采集部分、電壓采集部分和溫度采集部分的輸入端連接；單片機內存有SOC估算算法和故障診斷程序；

所述電池成組電路的電路構成是：每個單體電池依次串聯，且在每兩個單體電池之間均串聯一個繼電器，每個單體電池的正極和負極均引出接線，兩個正極的引出接線分別通過一個繼電器兩兩依次連接，兩個負極的引出接線分別通過一個繼電器兩兩依次連接。

與現有技術相比，本發明的有益效果體現在以下幾個方面：

(1)本發明將單片機應用到電源管理系統上來，摒棄了過去以計算機或其他控制器作為控制核心的復雜算法，在完善系統功能的基礎上大大地降低了系統的成本和占用空間，采用單片機作為控制核心，結合SOC算法能夠顯著提高電源管理系統的運算速度，而且相對于其他控制器為核心技術的系統更能方便地移植到其它場合中使用。