一種電動(dòng)汽車電池組控制模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種鋰電池電源管理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電動(dòng)汽車電池組控 制模塊。
【背景技術(shù)】
[0002] 單體電池串聯(lián)使用能夠提高電池組的輸出電壓，并聯(lián)使用能夠獲得更大的電池容 量。在電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池組中，提高電池組輸出電壓能夠提升系統(tǒng)效率，從而降低電動(dòng)汽 車的總成本。因?yàn)閱误w電池的電壓低并且容量有限，因此，通過采用若干單體電池串并聯(lián)從 而得到高電壓大容量電池組的方法在汽車用動(dòng)力電池中普遍采用。單體電池的狀態(tài)好壞和 壽命長短影響整車能的優(yōu)劣。在電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池使用過程中，單體電池不均衡是影響 電池組工作的重要因素，因此對(duì)電池組進(jìn)行均衡控制是十分必要的。
[0003] 中國專利101814754A公開一種鋰電池組電源管理系統(tǒng)，采用兩路控制模式，對(duì)充 電管和放電場管進(jìn)行控制，能夠增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制精度。
[0004] 中國專利201110421975. 8公開了一種鋰電池充電電源管理方法和系統(tǒng)，可根據(jù) 輸入電源上電時(shí)檢測的鋰電池電壓確定是否充電，當(dāng)充電超出電池額定電壓的10%時(shí)停止 充電，并提供一種充電系統(tǒng)，可以避免因鋰電池被頻繁充電和長期處于滿容量狀態(tài)而影響 電池的壽命。
[0005] 中國專利201110335313. 9公開一種電動(dòng)汽車鋰電池組管理系統(tǒng)，也是采用主控 單元加底層控制單元的形式，其專利內(nèi)容更傾向于對(duì)單體電池的檢測電路設(shè)計(jì)和均衡充電 控制。
[0006] 在已有的電池管理系統(tǒng)中，大多的發(fā)明是針對(duì)于單體電池的電壓、電流檢測技術(shù) 和整個(gè)電池組的均衡充放電技術(shù)。缺少對(duì)電池壽命的估計(jì)和預(yù)測的研宄；缺少對(duì)為電池管 理系統(tǒng)各部分供電電源的控制研宄；缺少對(duì)整個(gè)電池組中所有單體電池的匹配程度的研 宄。
[0007] 本實(shí)用新型的目的是為填補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù)的空白，提供一種電動(dòng)汽車電池組控制 模塊。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008] 本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問題是提供一種電動(dòng)汽車電池組控制模塊，該模塊用 于設(shè)計(jì)組裝電動(dòng)車用串聯(lián)鋰電池管理系統(tǒng)，以能夠在對(duì)單體電池電壓、電流、溫度精確測量 的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)單體電池容量的較精確估計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)電池的均衡充放電控制；在基于硬 件精確測量的基礎(chǔ)上，軟件系統(tǒng)能夠計(jì)算整個(gè)電池組中單體電池的匹配程度并估計(jì)電池的 使用壽命。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：
[0010] 一種電動(dòng)汽車電池組控制模塊，包括電池組控制器，所述的控制模塊設(shè)有與電池 組控制器電連接的采樣模塊、切換模塊、充放電模塊、單體電池溫度檢測模塊、單體電池電 壓檢測模塊、電池組電流檢測模塊、通信模塊和供電模塊。
[0011] 本電池組控制模塊與主控制器模塊電連接，系統(tǒng)初始化后，通過單體電池溫度檢 測、單體電池電壓檢測模塊、電池組電流檢測模塊實(shí)時(shí)測量11個(gè)單體電池的溫度、電壓、充 放電電流值，電池組控制器然后通過采樣模塊分時(shí)采集所述的測量值，并通過通信模塊以 CAN總線形式發(fā)送給主控制器模塊；電池組控制器收到主控制器模塊的充放電指令后，通 過控制切換模塊中的繼電器矩陣選擇需要充放電的單體電池，并開啟充放電模塊功能為單 體電池進(jìn)行均衡充放電。本電池組控制模塊能夠在對(duì)單體電池電壓、電流、溫度精確測量的 基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)單體電池容量的較精確估計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)電池的均衡充放電控制；在基于硬件 精確測量的基礎(chǔ)上，軟件系統(tǒng)能夠計(jì)算整個(gè)電池組中單體電池的匹配程度并估計(jì)電池的使 用壽命。
[0012] 作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的電池組控制器分別與單體電池溫度檢測 模塊、單體電池電壓檢測模塊和電池組電流檢測模塊通過功能引腳與采樣模塊相互連接， 對(duì)單體電池溫度、電壓、電池組充放電電流檢測采樣；電池組控制器與供電模塊通過引腳相 互連接，為電池組控制器提供電源；電池組控制器與充放電模塊通過引腳相互連接，對(duì)單體 電池充放電過程進(jìn)行控制功能；電池組控制器與通信模塊通過引腳相互連接，電池組控制 模塊與主控制器模塊通過CAN總線交換數(shù)據(jù)。
[0013] 作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的切換模塊、單體電池電壓檢測模塊和充 放電模塊分別與本組的每個(gè)單體電池的正負(fù)極通過導(dǎo)線相互連接。
[0014] 作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的電池組由相同數(shù)量的單體電池串聯(lián)組 成，電池組相互串聯(lián)連接組成電池包作為電動(dòng)汽車用電源。
[0015] 本電池組控制模塊組成的一種電動(dòng)汽車用串聯(lián)鋰電池管理系統(tǒng)，包括主控制器模 塊、8個(gè)電池組控制模塊、電池電壓檢測模塊、電池電流檢測模塊、溫控模塊、顯示模塊、報(bào)警 模塊、電源模塊和電源控制模塊。
[0016] 上述的一種電動(dòng)汽車用串聯(lián)鋰電池管理系統(tǒng)各個(gè)模塊的連接關(guān)系及作用如下：
[0017] 電動(dòng)汽車用串聯(lián)鋰電池管理系統(tǒng)適用對(duì)象的最大范圍是88節(jié)單體鋰電池串聯(lián)組 成的電池系統(tǒng)，其中88節(jié)單體鋰電池組成8個(gè)鋰電池組，每個(gè)鋰電池組由11節(jié)單體電池串 聯(lián)組成。
[0018] 主控制器模塊帶有CAN接口，與8個(gè)電池組控制模塊通過功能CAN通信引腳相互 連接，實(shí)現(xiàn)多個(gè)控制器的數(shù)據(jù)交換。
[0019] 主控制器模塊與顯示模塊通過功能引腳相互連接，在電動(dòng)車運(yùn)行狀態(tài)和電池系統(tǒng) 充放電狀態(tài)下，可以將整個(gè)電池系統(tǒng)的核電狀態(tài)及每個(gè)單體電池的充電狀態(tài)顯示在屏幕 上，用戶可以通過屏幕查詢電池的匹配程度和電池的使用壽命情況。
[0020] 主控制器模塊的PTD引腳與溫控模塊的功能引腳相互連接，實(shí)時(shí)啟動(dòng)風(fēng)冷裝置， 實(shí)現(xiàn)控制電池在充放電過程中因發(fā)熱導(dǎo)致溫度過高而出現(xiàn)的危險(xiǎn)情況。
[0021] 主控制器模塊與報(bào)警模塊通過功能引腳相互連接，實(shí)現(xiàn)在短路、電池壽命極限和 電池充放電時(shí)出現(xiàn)的特殊情況的報(bào)警功能，本發(fā)明中采用聲光報(bào)警的形式。
[0022] 主控制器模塊與電源模塊通過功能引腳相互連接，實(shí)現(xiàn)為主控制器模塊及其它附 屬電路供電的功能，供電電源由電池組或車帶蓄電池提供，具體切換和控制方式由電源控 制豐吳塊實(shí)現(xiàn)。
[0023] 主控制器模塊與電源控制模塊通過功能引腳相互連接，電源控制模塊通過切換電 路實(shí)現(xiàn)在電池組和車帶蓄電池之間的選擇功能，并通過邏輯電路實(shí)現(xiàn)在停車狀態(tài)下對(duì)主控 制器模塊的不間斷喚醒功能。
[0024] 電源控制模塊通過繼電器開關(guān)與電源模塊通過引腳相互連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)電源模塊的 切換和開關(guān)功能。
[0025] 每個(gè)電池組控制模塊包括電池組控制器、切換模塊、充放電模塊、單體電池溫度檢 測模塊、單體電池電壓檢測模塊、電池組電流檢測模塊和通信模塊。
[0026] 電池組控制器與切換模塊通過功能引腳相互連接，通過繼電器矩陣和光耦實(shí)現(xiàn)對(duì) 單個(gè)電池的充放電選擇功能。
[0027] 電池組控制器分別與單體電池溫度檢測模塊、單體電池電壓檢測模塊和電池組電 流檢測模塊通過功能引腳與采樣模塊相互連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)單體電池溫度和電壓的測量采樣及 電池組電流的檢測采樣功能，為估算電池容量提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，確保電池充放電過程 安全、準(zhǔn)確。
[0028] 電池組控制器與充放電模塊通過引腳相互連接，實(shí)現(xiàn)在對(duì)單體電池充放電過程中 的開關(guān)功能。
[0029] 電池組控制器與通信模塊通過引腳相互連接，完成與主控制器模塊的CAN總線通 信功能。
[0030] 切換模塊、單體電池電壓檢測模塊和充放電模塊分別與本組的每個(gè)單體電池的正 負(fù)極通過導(dǎo)線相互連接。
[0031] 電源控制模塊由電源切換模塊、邏輯電路、12-12DC/DC模塊A、12-12DC/DC模塊B、 12-5C/DC模塊A、12-5DC/DC模塊B、12-5DC/DC模塊C、12-5DC/DC模塊D組成。
[0032] 電源切換模塊分別與車載蓄電池、電池包及12-12DC/DC模塊A、12-12DC/DC模塊 B、12-5C/DC模塊A、12-5DC/DC模塊B相連接，并在主控制器模塊控制信號(hào)CRLl的作用下為 各電池組控制模塊各產(chǎn)生兩類12V和5V的電壓。
[0033] 12-OTC/DC模塊C、12-5DC/DC模塊D與車載蓄電池通過導(dǎo)線相接，并在邏輯電路產(chǎn) 生的控制信號(hào)作用下為主控制模塊產(chǎn)生兩類5V的電壓。
[0034] 所述邏輯電路在主控制器模塊控制信號(hào)CRL2、CRL3和CRL4的作用下，產(chǎn)生邏輯控 制信號(hào)CRL5、CRL6、CRL7和CRL8,其中CRL5、CRL6分別用于主控制器模塊和與其相連的數(shù) 據(jù)存貯器的喚醒功能，CRL7和CRL8分別用于兩類5V電壓的邏輯控制。
【附圖說明】
[0035] 附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本實(shí)用新型 的實(shí)施例一起用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。
[0036] 圖1本實(shí)用新型的電池組控制模塊的結(jié)構(gòu)框圖。
[0037] 圖2是利用圖1的電池組控制模塊所組裝鋰電池管理系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖。
[0038] 圖3是圖2中電源控制模塊的結(jié)構(gòu)框圖。
[0039] 圖4是圖2的電池管理系統(tǒng)的工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu) 選實(shí)施例僅用于說明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0041] 圖1所示是本實(shí)用新型新型的一種電動(dòng)汽車電池組控制模