專利名稱：一種管控一體化的電動(dòng)車動(dòng)力平臺(tái)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交通與自動(dòng)控制領(lǐng)域，具體是一種管控一體化電動(dòng)車動(dòng)力平臺(tái)系統(tǒng)。本發(fā)明涉及的電動(dòng)車動(dòng)力平臺(tái)系統(tǒng)適用于24V至96V采用電機(jī)和鋰離子電池、鎳氫電池等高能二次電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)車輛，主要包括電動(dòng)摩托車、電動(dòng)自行車、電動(dòng)殘疾人代步車、電動(dòng)休閑車、高爾夫球車、電動(dòng)沙灘車、輕型電動(dòng)汽車、AGV小車等電動(dòng)車輛。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，城市交通問(wèn)題日益受到人們關(guān)注，盡管汽車、摩托車、代步車等作為代步工具因其具有使用方便等優(yōu)點(diǎn)在世界逐漸普及，但是隨著城市汽車、摩托車、殘疾人代步車保有量的不斷增加，環(huán)境污染問(wèn)題和能源方面的問(wèn)題也日益嚴(yán)重。隨著新型高能二次電池技術(shù)尤其是鋰離子動(dòng)力電池技術(shù)的不斷進(jìn)步，電動(dòng)摩托車、電動(dòng)自行車、電動(dòng)代步車、電動(dòng)休閑車的技術(shù)開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用日益受到重視。
鋰離子電池、鎳氫電池等新型高能二次電池相對(duì)于鉛酸電池，其能量比密度大大提高，沒(méi)有環(huán)境污染，得到越來(lái)越多的應(yīng)用，隨著技術(shù)的成熟和市場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，其價(jià)格也將大幅降低，必將取代鉛酸電池。但由于鋰電池、鎳氫電池等新型高能二次電池特性比較活躍，對(duì)充放電的電壓、電流和工作環(huán)境有嚴(yán)格的要求，過(guò)充或過(guò)放都會(huì)造成其永久性的損壞，甚至帶來(lái)安全隱患，要保證動(dòng)力電池正常為電動(dòng)車輛提供驅(qū)動(dòng)能源，必須配備電池保護(hù)板，對(duì)其運(yùn)行進(jìn)行管理及保護(hù)。目前市場(chǎng)上采用鋰離子動(dòng)力電池為電能的電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，缺泛系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在原來(lái)以鉛酸電池為電能的電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上，只簡(jiǎn)單地增加了一塊電池保護(hù)板，對(duì)動(dòng)力電池的管理和保護(hù)都采用由電池保護(hù)板單獨(dú)完成的方案，既由電池保護(hù)板MOSFET控制電池組向電機(jī)輸送電源，同時(shí)在電池組中某一個(gè)單體電池電壓過(guò)高或電壓過(guò)低時(shí)電池保護(hù)板控制MOSFET關(guān)斷電池組主回路，以保護(hù)電池組的安全。此方法主要存在三個(gè)問(wèn)題(I) MOSFET在大電流工作時(shí)，極易過(guò)熱而損壞，無(wú)法大電流長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作；MOSFET在關(guān)斷電池組主回路時(shí)，因電壓高、電流大會(huì)產(chǎn)生較大浪涌沖擊，極易損壞電機(jī)控制器和電池保護(hù)板；.為保證MOSFET在大電流工作時(shí)的負(fù)載均衡，電池保護(hù)板即要配備MOSFET,還須配備負(fù)載均衡控制模塊，技術(shù)復(fù)雜，成本較高。(2)沒(méi)有能量回饋充電保護(hù)，容易造成電池過(guò)充。(3)缺少低電量造警，容易造成行進(jìn)中中途拋錨，影響行車安全。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種可避免浪涌損壞控制電路，以及實(shí)現(xiàn)充電保護(hù)、放電保護(hù)和能量回饋的管控一體化電動(dòng)車動(dòng)力平臺(tái)系統(tǒng)。本發(fā)明的目的通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種管控一體化的電動(dòng)車動(dòng)力平臺(tái)系統(tǒng)，包括動(dòng)力電池組、電池保護(hù)板、電機(jī)控制器和電機(jī)；電機(jī)分別通過(guò)電機(jī)三相電源線、電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)線、電機(jī)控制信號(hào)線與電機(jī)控制器連接；電機(jī)控制器分別于動(dòng)力電池組的的正極和動(dòng)力電池組的負(fù)極連接；電池保護(hù)板分別通過(guò)低電量告警信號(hào)線、低壓保護(hù)信號(hào)線和高壓保護(hù)信號(hào)線與電機(jī)控制器連接，分別向電機(jī)控制器發(fā)送低電量告警、低壓保護(hù)及高壓保護(hù)開(kāi)關(guān)信號(hào)；所述動(dòng)力電池組由多個(gè)單體動(dòng)力電池通過(guò)串聯(lián)或并聯(lián)所組成；電池保護(hù)板包括多個(gè)單節(jié)鋰電池保護(hù)模塊、低電量報(bào)警信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路、放電保護(hù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路和充電保護(hù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路，動(dòng)力電池組中每節(jié)鋰電池對(duì)應(yīng)設(shè)置一個(gè)單節(jié)鋰電池保護(hù)模塊；每個(gè)單節(jié)鋰電池保護(hù)模塊通過(guò)過(guò)充檢測(cè)輸出線、過(guò)放檢測(cè)輸出線和低電量檢測(cè)輸出線分別與充電保護(hù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路、放電保護(hù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路和低電量報(bào)警信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路連接；所述單節(jié)鋰電池保護(hù)模塊包括第一電池保護(hù)芯片、第二電池保護(hù)芯片、電池接口正端、電池接口負(fù)端和過(guò)流檢測(cè)輸入端；第一電池保護(hù)芯片和第二電池保護(hù)芯片的正電源輸入端子通過(guò)電池接口正端與相應(yīng)的單節(jié)電池正極相連，第一電池保護(hù)芯片和第二電池保護(hù)芯片的負(fù)電源輸入端子通過(guò)電池接口負(fù)端與相應(yīng)的單節(jié)電池負(fù)極相連；第一電池保護(hù)芯 片的通過(guò)過(guò)流檢測(cè)輸入端通過(guò)過(guò)流電阻與相應(yīng)的單節(jié)電池負(fù)極相連，其中，第一電池保護(hù)芯片是通過(guò)過(guò)流檢測(cè)輸入端和電流采樣電阻與最后一節(jié)的單節(jié)電池負(fù)極相連；第一電池保護(hù)芯片和第二電池保護(hù)芯片是通過(guò)監(jiān)視連接正電源輸入端子與負(fù)電源輸入端子間的電池電壓，以及過(guò)流檢測(cè)端子與負(fù)電源輸入端子的端子間的電壓差實(shí)現(xiàn)控制充電和放電；電池組負(fù)端的單節(jié)鋰電池對(duì)應(yīng)的單節(jié)鋰電池保護(hù)模塊還通過(guò)電流采樣電阻檢測(cè)整個(gè)電池組回路是否過(guò)流或短路。進(jìn)一步地,所述動(dòng)力電池為鋰離子動(dòng)力電池或鎳氫動(dòng)力電池。所述電機(jī)為交流電機(jī)、永磁同步電機(jī)、無(wú)刷直流電機(jī)；電機(jī)額定功率為300w至15Kw，額定電壓為24V至96V。所述低電量報(bào)警信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路、放電保護(hù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路和充電保護(hù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路中，低電量檢測(cè)輸出線、過(guò)放檢測(cè)輸出線和過(guò)充檢測(cè)輸出線分別通過(guò)第一電阻與PMOS管的柵極相連，每個(gè)PMOS管的漏極分別與對(duì)應(yīng)所檢測(cè)電池的正極相連，每個(gè)PMOS管的源極分別與第二電阻連接后并接，并與第三電阻和NMOS管的柵極相連，第三電阻另一端和NMOS管的源極并接后與電池組負(fù)端電池的負(fù)極相連；第四電阻的一端與第一三極管的射極并接后與電池組正端電池的正極相連，第四電阻的另一端與第一三極管的基極并接后與第二三極管的射極相連，第一三極管的集電極與第二三極管的基極并接后與第五電阻相連，第五電阻另一端與第一三極管的集電極并接后與光稱的輸入端正極相連，光稱的輸入端負(fù)極與NMOS管的漏極相連；光I禹的輸出端集電極與電源相連，光I禹的輸出端射電極與第六電阻和低電量報(bào)警接口相連，第六電阻另一端接地。所述第一電池保護(hù)芯片和第二電池保護(hù)芯片選用S8211D芯片、R5400N或R5403N系列芯片。所述充電保護(hù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路、放電保護(hù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路和低電量報(bào)警信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路分別設(shè)有充電保護(hù)接口、放電保護(hù)接口和低電量報(bào)警接口。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果(I)實(shí)現(xiàn)了電池保護(hù)板、電機(jī)控制器、充電機(jī)等關(guān)鍵部件的互連，構(gòu)成了管控一體化的電動(dòng)車動(dòng)力平臺(tái)系統(tǒng)；
(2)由電池保護(hù)板進(jìn)行監(jiān)控與管理，由電機(jī)控制器執(zhí)行對(duì)動(dòng)力電池組的充電保護(hù)、放電保護(hù)，克服了因電池保護(hù)板為保護(hù)動(dòng)力電池組突然切斷電源而形成的浪涌電流對(duì)電池保護(hù)板、電機(jī)控制器損壞，提高了系統(tǒng)的效率和可靠性，降低成本；(3)低電量告警可以對(duì)動(dòng)力電池組放電電流進(jìn)行限制，車輛低速運(yùn)行，同時(shí)向駕駛?cè)税l(fā)出聲光告警信號(hào)，告訴駕駛?cè)瞬扇∵m當(dāng)措施，防止車輛中途拋錨，提高駕駛安全性。(4)對(duì)于采用稀土永磁直流無(wú)刷電機(jī)的電動(dòng)車輛，在制動(dòng)、下坡時(shí)可實(shí)施能量回饋，在動(dòng)力電池組電荷量滿負(fù)荷的情況下，能量回饋可能構(gòu)成對(duì)電池的過(guò)充，需要對(duì)能量回饋充電的電池進(jìn)行保護(hù)，防止電池過(guò)充。


圖I為管控一體化的電動(dòng)車動(dòng)力平臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖2為圖I中的電池保護(hù)板的原理圖。
圖3為圖2中的單節(jié)鋰電池保護(hù)模塊的原理圖。圖4為圖2中的低電量報(bào)警信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路的原理圖。圖5為管控一體化的電動(dòng)車動(dòng)力平臺(tái)系統(tǒng)工作流程框圖。
具體實(shí)施例方式為進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不限于實(shí)施例表述的范圍。如圖I所示,一種管控一體化的電動(dòng)車動(dòng)力平臺(tái)系統(tǒng),包括動(dòng)力電池組I、電池保護(hù)板2、電機(jī)控制器3和電機(jī)4 ;電機(jī)4分別通過(guò)電機(jī)三相電源線5、電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)線6、電機(jī)控制信號(hào)線7與電機(jī)控制器3連接；電機(jī)控制器3分別于動(dòng)力電池組的的正極13和動(dòng)力電池組的負(fù)極14連接；電池保護(hù)板2分別通過(guò)低電量告警信號(hào)線8、低壓保護(hù)信號(hào)線9和高壓保護(hù)信號(hào)線10與電機(jī)控制器3連接，分別向電機(jī)控制器發(fā)送低電量告警、低壓保護(hù)及高壓保護(hù)開(kāi)關(guān)信號(hào)。動(dòng)力電池組I由多個(gè)單體動(dòng)力電池通過(guò)串聯(lián)或并聯(lián)所組成，動(dòng)力電池類型可以是鋰離子動(dòng)力電池或鎳氫動(dòng)力電池。電機(jī)控制器3可選用市場(chǎng)上具有與電池保護(hù)板通訊功能的電機(jī)控制器，如無(wú)錫市方大電器有限公司生產(chǎn)的48v系列電動(dòng)車無(wú)刷直流電機(jī)控制器、深圳市百利高科技有限公司生產(chǎn)的ET24350W電動(dòng)車控制器等。電機(jī)控制器3接受來(lái)自電池保護(hù)板的三條信號(hào)線的低電壓報(bào)警、最低放電保護(hù)電壓及高壓保護(hù)信號(hào)。電機(jī)4包括交流電機(jī)、永磁同步電機(jī)、無(wú)刷直流電機(jī)等各類電機(jī)，額定功率一般為300w至15Kw，額定電壓一般為24V至96V，額定功率和額定電壓根據(jù)不同驅(qū)動(dòng)對(duì)象選定。如圖2所示，電池保護(hù)板2包括多個(gè)單節(jié)鋰電池保護(hù)模塊20、低電量報(bào)警信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路25、放電保護(hù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路27和充電保護(hù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路29，動(dòng)力電池組I中每節(jié)鋰電池對(duì)應(yīng)設(shè)置一個(gè)單節(jié)鋰電池保護(hù)模塊20 ;每個(gè)單節(jié)鋰電池保護(hù)模塊20通過(guò)過(guò)充檢測(cè)輸出線33、過(guò)放檢測(cè)輸出線32和低電量檢測(cè)輸出線31分別與充電保護(hù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路29、放電保護(hù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路27和低電量報(bào)警信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路25連接；充電保護(hù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路29、放電保護(hù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路27和低電量報(bào)警信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路25分別設(shè)有充電保護(hù)接口 30、放電保護(hù)接口 28和低電量報(bào)警接口 26。如圖3所示，單節(jié)鋰電池保護(hù)模塊包括第一電池保護(hù)芯片21、第二電池保護(hù)芯片22、電池接口正端12、電池接口負(fù)端11、過(guò)流檢測(cè)輸入端24 ;第一電池保護(hù)芯片21和第二電池保護(hù)芯片22可選用精工的S8211D系列芯片或RICOH的R5400N、R5403N系列芯片；第一電池保護(hù)芯片21和第二電池保護(hù)芯片22的引腳1、2、3、4、5分別為過(guò)流檢測(cè)端子VM、正電源輸入端子VDD+、負(fù)電源輸入端子VSS-、放電控制輸出端子D0、充電控制輸出端子CO。第一電池保護(hù)芯片14和第二電池保護(hù)芯片15的正電源輸入端子VDD+ (引腳2)通過(guò)電池接口正端12與相應(yīng)的單節(jié)電池正極相連，第一電池保護(hù)芯片21和第二電池保護(hù)芯片22的負(fù)電源輸入端子VSS-(引腳3)通過(guò)電池接口負(fù)端11與相應(yīng)的單節(jié)電池負(fù)極相連；第一電池保護(hù)芯片21的過(guò)流檢測(cè)端子VM (引腳I)通過(guò)過(guò)流檢測(cè)輸入端24和過(guò)流電阻Rvm與相應(yīng)的單節(jié)電池負(fù)極相連，電池組負(fù)端對(duì)應(yīng)的單節(jié)鋰電池保護(hù)模塊的第一電池保護(hù)芯片21的過(guò)流檢測(cè)端子VM (引腳I)通過(guò)過(guò)流檢測(cè)輸入端24和電流采樣電阻RS與最后一節(jié)的單節(jié)電池負(fù)極相連；低電量檢測(cè)輸出線31與第二電池保護(hù)芯片22的放電控制輸出端子DO (弓丨腳4)相連，過(guò)放檢測(cè)輸出線32與第一電池保護(hù)芯片21的放電控制輸出端子DO (引腳4) 相連，過(guò)充檢測(cè)輸出線33與第一電池保護(hù)芯片21的充電控制輸出端子CO (引腳5)相連。第一電池保護(hù)芯片21和第二電池保護(hù)芯片22是通過(guò)監(jiān)視連接正電源輸入端子VDD+端子與負(fù)電源輸入端子VSS-間的電池電壓，以及過(guò)流檢測(cè)端子VM與負(fù)電源輸入端子VSS-端子間的電壓差實(shí)現(xiàn)控制充電和放電。電池組負(fù)端的單節(jié)鋰電池對(duì)應(yīng)的單節(jié)鋰電池保護(hù)模塊除檢測(cè)電池過(guò)充、過(guò)放、低電量外，還通過(guò)電流采樣電阻RS檢測(cè)整個(gè)電池組回路是否過(guò)流、短路。圖4為低電量報(bào)警信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路25的原理圖。如圖4所不,可設(shè)動(dòng)力電池組I共有N個(gè)單體鋰電池，N為大于或等于2的自然數(shù)，優(yōu)選為2-32的自然數(shù)。N個(gè)單體鋰電池從電池組負(fù)端起分別標(biāo)記1、2、…、N號(hào)電池。每個(gè)單體鋰電池對(duì)應(yīng)的單節(jié)鋰電池保護(hù)模塊的低電量檢測(cè)輸出線31分別通過(guò)第一電阻(標(biāo)號(hào)分別為RA11、RA21、…、RAN1)與PMOS管(QA11、QA21、…、QAN1)的柵極相連，每個(gè)PMOS管的漏極分別與對(duì)應(yīng)所檢測(cè)電池的正極相連，每個(gè)PMOS管的源極分別與第二電阻(RA12、RA22、…、RAN2)連接后并接，并與第三電阻RA4和NMOS管QA3的柵極相連，RA4另一端和NMOS管QA3的源極并接后與電池組負(fù)端電池的負(fù)極Vssl相連；第四電阻RAl的一端與第一三極管QAl的射極并接后與電池組正端電池的正極VddN相連，第四電阻RAl的另一端與第一三極管QAl的基極并接后與第二三極管QA2的射極相連，第一三極管QAl的集電極與第二三極管QA2的基極并接后與電阻第五RA2相連,第五電阻RA2另一端與第一三極管QAl的集電極并接后與光稱OPl的輸入端正極相連，光耦OPl的輸入端負(fù)極與NMOS管QA3的漏極相連。光耦OPl的輸出端集電極與電源VCC相連，光耦OPl的輸出端射電極與第六電阻RA3和低電量報(bào)警接口 26相連，第六電阻RA3另一端與電源地GND相連。單節(jié)鋰電池保護(hù)模塊的低電量檢測(cè)輸出線31的信號(hào)Aol、Ao2、…、AoN均為高電平時(shí)，PMOS管QAlI、QA21、…、QANl均截止，NMOS管QA3的柵極為低電平，NMOS管QA3截止，光耦OPl截止，低電量報(bào)警接口 26輸出高電平。單節(jié)鋰電池保護(hù)模塊的低電量檢測(cè)輸出線31的信號(hào)Aol、Ao2、…、AoN至少有一個(gè)信號(hào)為低電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的PMOS管導(dǎo)通，NMOS管QA3的柵極為高電平，NMOS管QA3導(dǎo)通，光耦OPl導(dǎo)通，低電量報(bào)警接口 26輸出低電平。
放電保護(hù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路27和充電保護(hù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路29的原理圖與圖4的結(jié)構(gòu)相同。都可設(shè)串聯(lián)鋰電池組共有N個(gè)單體鋰電池，N為大于或等于2的自然數(shù)，優(yōu)選為2-32的自然數(shù)。N個(gè)單體鋰電池從電池組負(fù)端起分別標(biāo)記1、2、…、N號(hào)電池。PMOS開(kāi)關(guān)管可選用NEC 的 2SJ210，光耦(0P1-0P3)可選用仙童的 PC817 或 CLARE 的 CPC1017N。
單節(jié)鋰電池保護(hù)模塊的過(guò)放檢測(cè)輸出線32的信號(hào)Dol、Do2、…、DoN均為高電平時(shí)，PMOS管Q DlI、QD21、…、QDN I均截止，NMOS管QD3的柵極為低電平，NMOS管QD3截止，光耦0P2截止，放電保護(hù)接口 28輸出高電平。單節(jié)鋰電池保護(hù)模塊的過(guò)放檢測(cè)輸出線32的信號(hào)Dol、Do2、…、DoN至少有一個(gè)信號(hào)為低電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的PMOS管導(dǎo)通，NMOS管QD3的柵極為高電平，NMOS管QD3導(dǎo)通，光耦0P2導(dǎo)通，放電保護(hù)接口 8輸出低電平。單節(jié)鋰電池保護(hù)模塊的過(guò)充檢測(cè)輸出線33的信號(hào)Col、Co2、…、CoN均為高電平時(shí)，PMOS管QC11、QC21、. . . ,QCNl均截止，NMOS管QC3的柵極為低電平，NMOS管QC3截止，光耦0P3截止，充電保護(hù)接口 30輸出高電平。單節(jié)鋰電池保護(hù)模塊的過(guò)充檢測(cè)輸出線33的信號(hào)Col、Co2、. . .、CoN至少有一個(gè)信號(hào)為低電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的PMOS管導(dǎo)通，NMOS管QC3的柵極為高電平，NMOS管QC3導(dǎo)通，光耦0P3導(dǎo)通，充電保護(hù)接口 10輸出低電平。管控一體化的電動(dòng)車動(dòng)力平臺(tái)系統(tǒng)工作流程如圖5所示圖中所示V為動(dòng)力電池組中單體電池的實(shí)時(shí)電壓值,充電時(shí),取動(dòng)力電池組中電壓最高的單體電池電壓值,放電時(shí)，取動(dòng)力電池組中電壓最低的單體電池電壓值，Vmax為單體電池允許的充電保護(hù)電壓值，Vlim為單體電池低電壓報(bào)警值，Vmin為單體電池允許的放電保護(hù)電壓值。V_、Vlim, Vmin電壓值根據(jù)磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元材料鋰離子電池、鎳氫電池等各種電池的充放電特性設(shè)定。例如對(duì)于一磷酸鐵鋰離子電池，允許充電最高電壓、放電低電壓報(bào)警電壓、及最低放電電壓可分別設(shè)定為3. 8V、2. 5V、2. 2V。電動(dòng)車正常運(yùn)行過(guò)程中，動(dòng)力電池組向電機(jī)控制器提供電能，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車前行。電池保護(hù)板2實(shí)時(shí)檢測(cè)電池組I及電池組內(nèi)單體電池運(yùn)行狀態(tài)，正常運(yùn)行過(guò)程中電池組放電，當(dāng)電池組中有單體電池最低電壓達(dá)到低電量告警電壓時(shí)，即V<Vliffl,電池保護(hù)板2通低電量告警信號(hào)線8向電機(jī)控制器3發(fā)出開(kāi)關(guān)信號(hào)，電機(jī)控制器采取相應(yīng)控制策略限制電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流和電池組放電電流。電池組繼續(xù)放電，當(dāng)有單體電池電壓達(dá)到低壓保護(hù)電壓時(shí)，即V〈Vmin，電池保護(hù)板2通過(guò)低壓保護(hù)信號(hào)線9向電機(jī)控制器發(fā)送低壓保護(hù)開(kāi)關(guān)信號(hào)，由電機(jī)控制器采取相應(yīng)保護(hù)措施，切斷驅(qū)動(dòng)電機(jī)主回路電源，防止電池組過(guò)放電。充電或車輛制動(dòng)能量回饋充電過(guò)程中，當(dāng)電池組中有單體電池充電電壓達(dá)到允許充電最高電壓時(shí)，即V>Vmax，電池保護(hù)板2通過(guò)高壓保護(hù)信號(hào)線10向電機(jī)控制器3發(fā)送高壓保護(hù)開(kāi)關(guān)信號(hào)，電機(jī)控制器采取控制措施，禁止對(duì)電池組繼續(xù)充電，防止過(guò)充電損壞電池組。實(shí)施例I :應(yīng)用于輕型電動(dòng)汽車動(dòng)力平臺(tái)系統(tǒng)輕型電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)時(shí)速60km/h，采用額定功率7. 5W的直流無(wú)刷電機(jī)，動(dòng)力電池組采用24只120AH的磷酸鐵鋰電池串聯(lián)，額定電壓72V。根據(jù)磷酸鐵鋰電池特性，電池高壓保護(hù)電壓(充電保護(hù)和能量回饋保護(hù)電壓)設(shè)定為3. 8V，低壓保護(hù)電壓設(shè)定為2. 5V，低電量告警電壓設(shè)定為2. 8V。如圖I所示輕型電動(dòng)汽車動(dòng)力平臺(tái)系統(tǒng)包括動(dòng)力電池組I、電池保護(hù)板2、電機(jī)控制器3和電機(jī)4 ；電機(jī)4分別通過(guò)電機(jī)三相電源線5、電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)線6、電機(jī)控制信號(hào)線7與電機(jī)控制器3連接；電機(jī)控制器3分別于動(dòng)力電池組的的正極13和動(dòng)力電池組的負(fù)極14連接；電池保護(hù)板2分別通過(guò)低電量告警信號(hào)線8、低壓保護(hù)信號(hào)線9和高壓保護(hù)信號(hào)線10與電機(jī)控制器3連接，分別向電機(jī)控制器發(fā)送低電量告警、低壓保護(hù)及高壓保護(hù)開(kāi)關(guān)信號(hào)。如圖5所示，輕型電動(dòng)汽車動(dòng)力平臺(tái)系統(tǒng)工作流程如下在充電過(guò)程中，當(dāng)動(dòng)力電池組I中某個(gè)單體電池電壓高于3. 6V時(shí)，充電機(jī)降電流充電，當(dāng)動(dòng)力電池組I中某個(gè)單體電池電壓高于3. 8V時(shí)，充電機(jī)停止充電；停止充電后，當(dāng)動(dòng)力電池組I中某個(gè)單體電池電壓低于3. 6V時(shí)，充電機(jī)重新啟動(dòng)充電。在輕型電動(dòng)汽車運(yùn)行過(guò)程中，動(dòng)力電池組I通過(guò)電機(jī)控制器3為電機(jī)4供電，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車前行。電池保護(hù)板2監(jiān)測(cè)動(dòng)力電池組中各個(gè)單體電池正常、電量過(guò)低、過(guò)壓、過(guò)流等狀態(tài)信息，通過(guò)低電量告警信號(hào)線8、低壓保護(hù)信號(hào)線9和高壓保護(hù)信號(hào)線10輸出相應(yīng)的低電量告警、低壓保護(hù)及高壓保護(hù)開(kāi)關(guān)信號(hào)給電機(jī)控制器，并與電機(jī)控制器6之間互饋聯(lián)動(dòng)，以保護(hù)動(dòng)力電池在充放電安全，具體控制方法如下I、當(dāng)動(dòng)力電池組I其中某一個(gè)單體電池達(dá)到2. 8V時(shí)，電池保護(hù)板2向電機(jī)控制 器4發(fā)出低電量告警信號(hào)，電機(jī)控制器4接受信號(hào)后，對(duì)動(dòng)力電池組放電電流進(jìn)行限制，車輛低速運(yùn)行，同時(shí)向駕駛?cè)税l(fā)出聲光告警信號(hào)，告訴駕駛?cè)瞬扇∵m當(dāng)措施，防止車輛中途拋鋪，提聞駕駛安全。2、當(dāng)動(dòng)力電池組I其中某一個(gè)單體電池電壓達(dá)到2. 5V時(shí)，電池保護(hù)板2向電機(jī)控制器4發(fā)出低壓保護(hù)信號(hào)，由電機(jī)控制器4采取相應(yīng)措施，包括限流降速，關(guān)斷動(dòng)力電池組I主回路，防止動(dòng)力電池過(guò)放電，保護(hù)電池安全。3、輕型電動(dòng)汽車充電時(shí)，當(dāng)動(dòng)力電池組I中某一個(gè)單體電池電壓達(dá)到高壓3. 8V時(shí)，電池保護(hù)板2通過(guò)充電控制信號(hào)線10向充電機(jī)發(fā)出高壓保護(hù)信號(hào)，關(guān)閉充電機(jī)并自動(dòng)切斷動(dòng)力電池組I與充電機(jī)的聯(lián)接，防止電池過(guò)充電。4、本發(fā)明采用稀土永磁直流無(wú)刷電機(jī)，在輕型電動(dòng)汽車制動(dòng)、下坡時(shí)可實(shí)施能量回饋，在動(dòng)力電池組I電荷量滿負(fù)荷的情況下，能量回饋可能構(gòu)成對(duì)電池的過(guò)充，需要對(duì)能量回饋充電的電池進(jìn)行保護(hù)，其方法是當(dāng)動(dòng)力電池組I其中某一個(gè)單體電池電壓達(dá)到3. 8V時(shí)，電池保護(hù)板2向電機(jī)控制器3發(fā)出高壓保護(hù)信號(hào)，由電機(jī)控制器3采取相應(yīng)措施，不再向動(dòng)力電池組I進(jìn)行能量回饋充電，防止電池過(guò)充電。
權(quán)利要求
1.一種管控一體化的電動(dòng)車動(dòng)カ平臺(tái)系統(tǒng)，其特征在于，包括動(dòng)カ電池組、電池保護(hù)板、電機(jī)控制器和電機(jī)；電機(jī)分別通過(guò)電機(jī)三相電源線、電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)線、電機(jī)控制信號(hào)線與電機(jī)控制器連接；電機(jī)控制器分別于動(dòng)力電池組的的正極和動(dòng)力電池組的負(fù)極連接；電池保護(hù)板分別通過(guò)低電量告警信號(hào)線、低壓保護(hù)信號(hào)線和高壓保護(hù)信號(hào)線與電機(jī)控制器連接，分別向電機(jī)控制器發(fā)送低電量告警、低壓保護(hù)及高壓保護(hù)開(kāi)關(guān)信號(hào)； 所述動(dòng)カ電池組由多個(gè)單體動(dòng)カ電池通過(guò)串聯(lián)或并聯(lián)所組成； 電池保護(hù)板包括多個(gè)單節(jié)鋰電池保護(hù)模塊、低電量報(bào)警信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路、放電保護(hù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路和充電保護(hù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路，動(dòng)カ電池組中每節(jié)鋰電池對(duì)應(yīng)設(shè)置ー個(gè)單節(jié)鋰電池保護(hù)模塊；每個(gè)單節(jié)鋰電池保護(hù)模塊通過(guò)過(guò)充檢測(cè)輸出線、過(guò)放檢測(cè)輸出線和低電量檢測(cè)輸出線分別與充電保護(hù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路、放電保護(hù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路和低電量報(bào)警信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路連接； 所述單節(jié)鋰電池保護(hù)模塊包括第一電池保護(hù)芯片、第二電池保護(hù)芯片、電池接ロ正端、電池接ロ負(fù)端和過(guò)流檢測(cè)輸入端；第一電池保護(hù)芯片和第二電池保護(hù)芯片的正電源輸入端子通過(guò)電池接ロ正端與相應(yīng)的單節(jié)電池正極相連，第一電池保護(hù)芯片和第二電池保護(hù)芯片的負(fù)電源輸入端子通過(guò)電池接ロ負(fù)端與相應(yīng)的單節(jié)電池負(fù)極相連；第一電池保護(hù)芯片的通過(guò)過(guò)流檢測(cè)輸入端通過(guò)過(guò)流電阻與相應(yīng)的單節(jié)電池負(fù)極相連，其中，第一電池保護(hù)芯片是通過(guò)過(guò)流檢測(cè)輸入端和電流采樣電阻與最后ー節(jié)的單節(jié)電池負(fù)極相連；第一電池保護(hù)芯片和第二電池保護(hù)芯片是通過(guò)監(jiān)視連接正電源輸入端子與負(fù)電源輸入端子間的電池電壓，以及過(guò)流檢測(cè)端子與負(fù)電源輸入端子的端子間的電壓差實(shí)現(xiàn)控制充電和放電；電池組負(fù)端的單節(jié)鋰電池對(duì)應(yīng)的單節(jié)鋰電池保護(hù)模塊還通過(guò)電流采樣電阻檢測(cè)整個(gè)電池組回路是否過(guò)流或短路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的管控一體化的電動(dòng)車動(dòng)カ平臺(tái)系統(tǒng)，其特征在于，所述動(dòng)カ電池為鋰離子動(dòng)カ電池或鎳氫動(dòng)力電池。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的管控一體化的電動(dòng)車動(dòng)カ平臺(tái)系統(tǒng)，其特征在于，所述電機(jī)為交流電機(jī)、永磁同步電機(jī)、無(wú)刷直流電機(jī)；電機(jī)額定功率為300w至15Kw，額定電壓為24V至 96V。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的管控一體化的電動(dòng)車動(dòng)カ平臺(tái)系統(tǒng)，其特征在于，所述低電量報(bào)警信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路、放電保護(hù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路和充電保護(hù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路中，低電量檢測(cè)輸出線、過(guò)放檢測(cè)輸出線和過(guò)充檢測(cè)輸出線分別通過(guò)第一電阻與PMOS管的柵極相連，每個(gè)PMOS管的漏極分別與對(duì)應(yīng)所檢測(cè)電池的正極相連，每個(gè)PMOS管的源極分別與第二電阻連接后并接，并與第三電阻和NMOS管的柵極相連，第三電阻另一端和NMOS管的源極并接后與電池組負(fù)端電池的負(fù)極相連；第四電阻的一端與第一三極管的射極并接后與電池組正端電池的正極相連，第四電阻的另一端與第一三極管的基極并接后與第二三極管的射極相連，第一三極管的集電極與第二三極管的基極并接后與第五電阻相連，第五電阻另一端與第一三極管的集電極并接后與光耦的輸入端正極相連，光耦的輸入端負(fù)極與NMOS管的漏極相連；光I禹的輸出端集電極與電源相連，光I禹的輸出端射電極與第六電阻和低電量報(bào)警接ロ相連，第六電阻另一端接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的管控一體化的電動(dòng)車動(dòng)カ平臺(tái)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電池保護(hù)芯片和第二電池保護(hù)芯片選用S8211D芯片、R5400N或R5403N系列芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的管控一體化的電動(dòng)車動(dòng)カ平臺(tái)系統(tǒng)，其特征在于，所述充電保護(hù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路、放電保護(hù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路和低電量報(bào)警信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路分別設(shè)有充電保護(hù)接ロ、放電保護(hù)接ロ和低電量報(bào)警接ロ。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種管控一體化的電動(dòng)車動(dòng)力平臺(tái)系統(tǒng)，包括動(dòng)力電池組、電池保護(hù)板、電機(jī)控制器和電機(jī)；電機(jī)分別通過(guò)電機(jī)三相電源線、電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)線、電機(jī)控制信號(hào)線與電機(jī)控制器連接；電機(jī)控制器分別于動(dòng)力電池組的的正極和動(dòng)力電池組的負(fù)極連接；電池保護(hù)板分別通過(guò)低電量告警信號(hào)線、低壓保護(hù)信號(hào)線和高壓保護(hù)信號(hào)線與電機(jī)控制器連接，分別向電機(jī)控制器發(fā)送低電量告警、低壓保護(hù)及高壓保護(hù)開(kāi)關(guān)信號(hào)；本發(fā)明由電機(jī)控制器執(zhí)行對(duì)動(dòng)力電池組的充電保護(hù)、放電保護(hù)，克服了因電池保護(hù)板為保護(hù)動(dòng)力電池組突然切斷電源而形成的浪涌電流對(duì)電池保護(hù)板、電機(jī)控制器損壞，提高了系統(tǒng)的效率和可靠性，降低成本。
文檔編號(hào)B60L3/00GK102815221SQ20121018696
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月7日
發(fā)明者查鴻山, 李慧琪, 周遠(yuǎn)山 申請(qǐng)人:廣州益維電動(dòng)汽車有限公司