[發明專利]一種混合動力汽車的分布式電池管理系統

在審

• 申請號: 201711086602.3
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN107732341A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 陳美金
• 申請（專利權）人: 湖州慧能機電科技有限公司
• 主分類號: H01M10/42
• 分類號: H01M10/42;H01M10/48
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246
• 代理人: 郭曉鳳

技術領域

本發明涉及混合動力汽車的電池管理技術領域，特別涉及一種混合動力汽車的分布式電池管理系統。

背景技術

新能源汽車是指使用非常規車用燃料(或使用常規車用燃料但裝載新型動力裝置)，具有新技術、新結構和先進技術原理的汽車。其中純電動汽車(BEV)、混合動力電動汽車(HEV)和燃料電池電動汽車(FCEV)發展前景最為良好，也是目前國家大力推廣的主要新能源車型。

混合動力汽車的整車性能很大程度上依賴于動力蓄電池。高性能、高可靠性的電池管理系統(BMS)能使電池在各種條件下獲得最佳的性能。電池管理系統不僅要監測混合動力汽車電池的充放電電流、總電壓、單體電壓和剩余電量SOC，還要預測電池的功率強度，以便監控電池的使用狀況，在汽車起動和加速時提供足夠的輸出功率，剎車時電池組能回收更多的能量，即提供足夠的輸入功率，并且不對電池造成傷害。當電池出現過充或過放、溫度過高等異常情況時，電池管理系統會記錄電池號、診斷電池故障并報警，同時整車控制系統對充電機和用電設備給出控制信號。因此，電池管理系統是混合動力汽車的重要電子控制單元之一，對保障電池的可靠性和安全性起到重要作用。

發明內容

(一)解決的技術問題

為了解決上述問題，本發明提供了一種混合動力汽車的分布式電池管理系統，基于飛思卡爾單片機的集成A/D轉換器，可對鋰離子電池模塊的電壓、電流和溫度等狀態參數實時采集和處理，實現了對鋰離子電池模塊的實時監控。

(二)技術方案

一種混合動力汽車的分布式電池管理系統，包括子模塊電壓檢測單元、子模塊溫度檢測單元、子模塊均衡單元、子模塊控制單元、子模塊CAN接口單元、總模塊電壓檢測單元、總模塊電流檢測單元、總模塊控制單元、第一總模塊CAN接口單元、第二總模塊CAN接口單元和DC-DC轉換單元；所述子模塊電壓檢測單元采樣鋰離子電池模塊各子模塊的電壓參數，所述子模塊溫度檢測單元采樣所述鋰離子電池模塊各子模塊的溫度參數，上述各子模塊參數送入所述子模塊控制單元的ADC口；所述子模塊控制單元對接收的參數進行處理，并發送均衡控制信號給所述子模塊均衡單元以均衡控制對應的子模塊，所述子模塊控制單元通過所述子模塊CAN接口單元接入第一車載CAN總線，與所述總模塊控制單元進行數據交換；所述總模塊電壓檢測單元采樣所述鋰離子電池模塊的總電壓參數，所述總模塊電流檢測單元采樣所述鋰離子電池模塊的總電流參數，上述參數送入所述總模塊控制單元的ADC口進行處理；所述總模塊控制單元通過所述第一總模塊CAN總線接口單元接入所述第一車載CAN總線，與所述子模塊控制單元進行數據交換，所述總模塊控制單元還通過所述第二總模塊CAN接口單元接入第二車載CAN總線，與整車控制系統進行數據交換；所述DC-DC模塊輸入車載12V電源，將其轉化為+5V和±15V，為系統中的芯片提供工作電壓。

進一步的，所述子模塊電壓檢測單元包括高壓光電隔離開關陣列、跟隨器、光電隔離放大器、CPLD、第一二極管、第一電阻、第一和第二電容，其中所述光電隔離放大器選用線性光電隔離放大器ISO124，所述第一二極管為肖特基二極管。

進一步的，所述子模塊溫度檢測單元包括溫度傳感器、第二～第四電阻、第三和第四電容，其中所述溫度傳感器選用熱敏電阻，所述第三電阻為低溫漂精密電阻。

進一步的，所述子模塊均衡單元包括隔離器、場效應管、第二二極管、第五電容和第五～第十電阻，其中所述隔離器選用光電耦合器TLP121。

進一步的，所述總模塊電壓檢測單元包括光耦隔離器、第六電容和第十一～第十五電阻，其中所述光耦隔離器選用PhotoMOS光耦繼電器AQW214。

進一步的，所述總模塊電流檢測單元包括電流傳感器、第一和第二運算放大器、第三和第四二極管、第十六～第二十四電阻和第七～第十二電容，其中所述電流傳感器選用霍爾電流傳感器，所述第一和第二運算放大器選用LM224。

進一步的，所述子模塊控制單元選用飛思卡爾的16位單片機MC9S12DG128。

進一步的，所述總模塊控制單元選用飛思卡爾的16位單片機MC9S12DP512。

進一步的，所述子模塊CAN接口單元、所述第一總模塊CAN接口單元和所述第二總模塊CAN接口單元具有相同的電路結構，包括CAN總線收發器、第十三～第十六電容、第二十五和第二十六電阻，其中所述CAN總線收發器選用PCA82C250。

進一步的，所述DC-DC轉換單元選用降壓芯片LM7805和升壓芯片TMS61170。