專利名稱：動力鋰蓄電池組管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
動力鋰蓄電池組管理系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種動力鋰蓄電池組管理系統(tǒng)，該電池組通過若干鋰電池組合而成，可用作電動汽車的驅(qū)動電源。
背景技術(shù)：
近年來，隨著汽車保有量的迅速增長所帶來的能源與環(huán)保的矛盾越發(fā)明顯，世界 各國已將發(fā)展新能源汽車作為汽車行業(yè)發(fā)展的主要方向，我國也將發(fā)展電動汽車作為國家 能源戰(zhàn)略的一個重要方面，并已列入863計劃重點項目。世界各大汽車公司紛紛推出混合 動力汽車和電動汽車發(fā)展方案，其中的關(guān)鍵技術(shù)就是高性能動力電池及其管理系統(tǒng)。鋰離 子電池具有工作電壓高、功率密度高、能量密度高、循環(huán)壽命長、自放電率低、無記憶效應、 無污染等優(yōu)點而成為動力蓄電池的研究熱點，但是僅僅研制出性能良好的單體電芯對于動 力電池系統(tǒng)而言是不夠的，在實際使用過程中，為避免電池的過充、過放、熱失控等情況的 發(fā)生，延長蓄電池的使用壽命，提高電源系統(tǒng)運行的可靠性和安全性，降低維護成本，需要 通過適當?shù)谋O(jiān)測控制來管理蓄電池組的行為。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型提供一種可對動力蓄電池組進行實時監(jiān)測，能在線判斷蓄電池組的充 放電異常情況(如過充、過放、過溫、短路等)并進行適當控制的動力鋰蓄電池組管理系統(tǒng)， 達到充分發(fā)揮動力鋰電池優(yōu)良性能的目的。本實用新型提供一種適于批量生產(chǎn)的模塊化設計方式，所研制的模塊除了具有較 好的一致性、安全性、可靠性外，還具備良好的工藝特性，便于產(chǎn)業(yè)化，同時降低成本。本實用新型為實現(xiàn)上述功能主要是通過下列技術(shù)方案得以解決該動力鋰蓄電池 組管理系統(tǒng)包括N個電池模塊串接組成的蓄電池組；每個電池模塊兩端連接一個監(jiān)測控 制模塊；在第N個電池模塊后面連接一個電池組的監(jiān)測控制模塊；所述的監(jiān)測控制模塊通 過CAN通訊總線與電源綜合管理模塊連接，并能在顯示屏上顯示蓄電池組的狀態(tài)信息；通 風冷卻系統(tǒng)根據(jù)電源綜合管理模塊發(fā)送的控制指令向所述蓄電池組提供冷卻空氣；充放電 控制模塊依據(jù)電源綜合管理模塊發(fā)送的指令作出保護控制動作。所述的電池模塊由多個鋰離子電池通過先并聯(lián)后串聯(lián)的方式組合而成。所述的監(jiān)測控制模塊包括數(shù)據(jù)采集電路、均衡電路、數(shù)據(jù)存儲器，其中，數(shù)據(jù)采集 電路包括電壓、電流、溫度的數(shù)據(jù)采集電路。所述的電源綜合管理模塊包括嵌入式單片機MCU、數(shù)據(jù)存儲器、均衡電路，通過 CAN通訊總線接收監(jiān)測控制模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)進行計算判斷，再將控制命令發(fā)送至監(jiān)測控制 模塊、充放電控制模塊和通風冷卻系統(tǒng)，并可在顯示屏上顯示蓄電池組的狀態(tài)信息。所述的充放電控制模塊包括充電電路、保險熔斷器、主接觸器，其中，充電電路的 輸入電源為交流電源，主接觸器主要包括充放電控制接口及充電擋位控制接口。
圖1為本實用新型的一種原理連接框圖。圖2為本實用新型中監(jiān)測控制模塊的原理方塊圖。圖3為本實用新型中電源綜合管理模塊的原理方塊圖。圖4為本實用新型中充放電控制模塊的原理方塊圖。
具體實施方式
結(jié)合附圖1-4詳細描述本實用新型動力鋰蓄電池組管理系統(tǒng)實施例的工作原理。參閱圖1，本實用新型動力鋰蓄電池組管理系統(tǒng)包括電池模塊1、監(jiān)測控制模塊 2、CAN通訊總線3、電源綜合管理模塊4、顯示屏5、通風冷卻系統(tǒng)6、充放電控制模塊7，其 中，監(jiān)測控制模塊2可實時監(jiān)測電池模塊1和整個蓄電池組的電壓、電流和溫度等參數(shù)，并 通過CAN通訊總線3將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至電源綜合管理模塊4，依據(jù)這些數(shù)據(jù)進行分析計 算進而自動判斷蓄電池組狀態(tài)并生成控制指令，從而實現(xiàn)對蓄電池組運行狀態(tài)的管理與協(xié) 調(diào)。其中電池模塊1是由多個電池通過先并聯(lián)后串聯(lián)的方式組合在一起，管理系統(tǒng)通 過溫度傳感器檢測蓄電池組的溫度，該傳感器放置在通風冷卻系統(tǒng)與蓄電池組聯(lián)接處入風每個電池模塊配備一個監(jiān)測控制模塊2，其原理方塊圖如圖2所示，主要包括數(shù)據(jù) 采集電路、均衡電路、數(shù)據(jù)存儲器。其中，數(shù)據(jù)采集電路由片外獨立A/D(TLC2543)和S12片 內(nèi)A/D模塊組成。電池電壓采用光MOS繼電器陣列進行采樣，電池電流采用霍爾器件進行采 樣，電池溫度采用溫度傳感器進行采樣。TLC2543負責對電流電壓模擬量的轉(zhuǎn)換，考慮到硬 件上采用浮地技術(shù)，故需要I/O 口控制電子開關(guān)矩陣，以配合TLC2543的通道選擇，完成電 流電壓數(shù)據(jù)的采集。S12片內(nèi)A/D模塊采集程序負責對溫度模擬量的轉(zhuǎn)換，由于溫度模擬量 物理信號直接與S12的端口連接，依據(jù)采集的電池狀態(tài)信息如電壓、電流等數(shù)據(jù)進行均衡， 并將采集的數(shù)據(jù)通過CAN通訊總線3發(fā)送至電源綜合管理模塊4。電源綜合管理模塊4的原理方塊圖如圖3所示，主要包括嵌入式單片機MCUJ^ 衡電路、數(shù)據(jù)存儲器，當蓄電池組充電時，嵌入式單片機MCU根據(jù)接收的電池狀態(tài)信息自動 判斷后，向均衡電路和充放電控制模塊發(fā)出控制指令以采取不同充電方式(串聯(lián)充電和/ 或均衡充電)和充電電流大?。粚π铍姵亟M的電流積分并記錄其輸出或輸入的能量，再根 據(jù)充放電的起始SOC狀態(tài)，計算出蓄電池的S0C，同時在顯示屏5上進行顯示；根據(jù)采集的 數(shù)據(jù)估算電池組的健康狀況(SOH)，同時在顯示屏5上進行顯示；當蓄電池組放電時，根據(jù) SOC、SOH和溫度的綜合比較分析，向充放電控制模塊7發(fā)送控制指令來限定蓄電池組的放 電電流；當蓄電池組發(fā)生過流、過壓、過溫時，將向充放電控制模塊7發(fā)出切斷電路的信號， 并調(diào)節(jié)通風冷卻系統(tǒng)6的運作，同時發(fā)出報警信號并在顯示屏5上顯示，當危險因素消失 后，保護功能自動取消。為了便于以后對電池組進行診斷研究，增設了基于USBCAN的PC機 端CAN通訊接口，實現(xiàn)PC對BMS的快速訪問，以便用PC強大的數(shù)據(jù)處理功能來處理所采集 到的數(shù)據(jù)。圖4為充放電控制模塊7的原理方塊圖，充放電控制模塊7主要包括充電電路、保 險熔斷器(當主回路發(fā)生短路時起作用)、主接觸器、主控開關(guān)。充電電路的輸入電源為交流電，可方便地接插在市電網(wǎng)(220V/50HZ)上進行直接充電；根據(jù)電源綜合管理模塊4的控制指令，通過主接觸器來選擇不同的電流擋位，通過主控開關(guān)實現(xiàn)主回路的切斷和接通；當 蓄電池組發(fā)生短路或嚴重過充時，保險熔斷器自動切斷電路以保護蓄電池組，在硬件上確 保系統(tǒng)的安全性。
權(quán)利要求一種動力鋰蓄電池組管理系統(tǒng)，其特征在于包括N個電池模塊串接組成的蓄電池組，所述鋰蓄電池組用作電動汽車的驅(qū)動電源；每個電池模塊兩端連接一個監(jiān)測控制模塊；在第N個電池模塊后面連接一個電池組的監(jiān)測控制模塊；所述的監(jiān)測控制模塊通過CAN通訊總線與電源綜合管理模塊連接，并能在顯示屏上顯示蓄電池組的狀態(tài)信息；通風冷卻系統(tǒng)根據(jù)電源綜合管理模塊發(fā)送的控制指令向所述蓄電池組提供冷卻空氣；充放電控制模塊依據(jù)電源綜合管理模塊發(fā)送的指令作出保護控制動作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動力鋰蓄電池組管理系統(tǒng)，其特征是所述的電池模塊是 將多個鋰離子電池通過先并聯(lián)后串聯(lián)的方式連接在一起，管理系統(tǒng)通過溫度傳感器檢測蓄 電池組的溫度，該傳感器放置在通風冷卻系統(tǒng)與蓄電池組聯(lián)接處入風口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動力鋰蓄電池組管理系統(tǒng)，其特征是所述的監(jiān)測控制模 塊包括數(shù)據(jù)采集電路、均衡電路、數(shù)據(jù)存儲器，其中數(shù)據(jù)采集電路包括電壓、電流、溫度的數(shù) 據(jù)采集電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動力鋰蓄電池組管理系統(tǒng)，其特征是所述的電源綜合管 理模塊包括嵌入式單片機MCU、均衡電路、數(shù)據(jù)存儲器，通過CAN通訊總線接收監(jiān)測控制模 塊發(fā)送的數(shù)據(jù)并進行計算判斷蓄電池組的狀態(tài)，再將控制命令發(fā)送至監(jiān)測控制模塊、充放 電控制模塊和通風冷卻系統(tǒng)，并可在顯示屏上顯示蓄電池組的狀態(tài)信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的的一種動力鋰蓄電池組管理系統(tǒng)，其特征是所述的充放電控 制模塊包括充電電路、保險熔斷器、主接觸器、主控開關(guān)，其中充電電路的輸入電源為交流 電源，主接觸器主要包括充放電控制接口及充電擋位控制接口。
專利摘要本實用新型公開了一種動力鋰蓄電池組的管理系統(tǒng)，包括N個電池模塊、監(jiān)測控制模塊、電源綜合管理模塊、充放電控制模塊、通風冷卻系統(tǒng)以及蓄電池狀態(tài)顯示屏。所述的監(jiān)測控制模塊具有均衡電路，并實時監(jiān)測電池電壓、電流及溫度等參數(shù)，能對蓄電池組及電池模塊內(nèi)各單體電池進行監(jiān)控和協(xié)調(diào)。所述的電源綜合管理模塊通過CAN通訊總線與監(jiān)測控制模塊進行數(shù)據(jù)的交換并進行計算處理，對電池狀態(tài)作出自動判斷，然后向監(jiān)測控制模塊、充放電控制模塊和通風冷卻系統(tǒng)發(fā)送控制指令，并在顯示屏上顯示蓄電池組的狀態(tài)信息。
文檔編號H01M10/48GK201773918SQ20092025686
公開日2011年3月23日 申請日期2009年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月10日
發(fā)明者周建新, 沈曉彥, 黃斌, 黃鐘琪 申請人:江蘇海四達電源股份有限公司;江蘇省新動力電池及其材料工程技術(shù)研究中心有限公司