專利名稱：一種智能分時混合均衡電池管理系統的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電池管理系統領域，尤其是一種智能分時混合均衡電池管理系統。
背景技術：
目前，市面上不帶有智能電池管理系統的電池組基本采用普通充電機或者充電站對電池組統一進行充電。由于電池單元的物理化學特性存在差異，導致電池單體之間電量的差異性較大，嚴重影響了電池組的壽命，最近也開始出現基于電池管理的電池組。市面上帶有電池管理系統的電池組，基本都是很單一的均衡方式，要么是單一采用被動均衡方式，要么單一采用主動均衡方式。然而，這兩種方式都存在嚴重缺陷主動均衡是采用電阻放電方式實現均衡，是有損的。由于受放電電阻發(fā)熱溫度約束，均衡電流只能較小，通常為幾十毫安，導致均衡速度慢。主動均衡方式雖然均衡電流大，可以達到安培級， 但是誤差很大，當單體電池電壓比較接近時候，均衡效果非常差，不利于細分管理。此外，目前的電池管理系統的人機交互非常單一，采用普通的儀表或者LCD顯示，既容易影響駕駛者操作安全，又不易讓駕駛者看懂理解。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種結構簡單、便于維護、效率最優(yōu)的智能分時混合均衡電池管理系統。為實現上述目的，本發(fā)明采用了以下技術方案一種智能分時混合均衡電池管理系統，包括主控制器，主控制器的信號輸入輸出端分別與用于采集電池單體電壓和電流的電流電壓采集單元、均衡單元相連，所述的均衡單元包括主動均衡電路和被動均衡電路。由上述技術方案可知，本發(fā)明采用電流電壓采集單元實時對電池單體的電流、電壓進行采樣，采樣得來的數據通過CAN總線傳輸到主控制器，主控制器根據電流、電壓數據判斷當前電池的工作狀態(tài)，并在主動均衡方式和被動均衡方式之間動態(tài)切換，實現了效率最優(yōu)化，結構簡單，便于維護。


圖1是本發(fā)明的電路框圖；圖2是本發(fā)明中均衡單元的電路框圖；圖3是本發(fā)明中主動均衡電路、開關矩陣和電池組的電路圖；圖4是本發(fā)明中被動均衡電路、開關矩陣和電池組的電路圖。
具體實施例方式一種智能分時混合均衡電池管理系統，包括主控制器1，主控制器1的信號輸入輸出端分別與用于采集電池單體電壓和電流的電流電壓采集單元2、均衡單元3相連，所述的均衡單元3包括主動均衡電路和被動均衡電路。所述的主控制器1的信號輸出端分別與語音提示單元4和顯示單元5相連，所述的顯示單元5采用IXD顯示屏，如圖1所示。所述的語音提示單元4通過音頻放大電路，由喇叭播放，使得產品的人性化得到充分體現。如圖2所示，所述的均衡單元3由主動均衡電路、被動均衡電路、控制器MCU、開關矩陣6和電池組7組成，所述的控制器MCU通過SPI總線與開關矩陣6相連，所述的主動均衡電路、被動均衡電路分別通過開關矩陣6與電池組7相連，所述的電池組7由多個電池單體組成，控制器MCU和主控制器1之間通過CAN總線通訊?？刂破鱉CU根據獲得的電壓、 電流信息判斷目前電池的工作狀態(tài)，分析需要采用哪種均衡方式，控制開關矩陣6，即開關 Sffl SWn切換到需要的均衡電路部分，實現動態(tài)均衡，達到效率最優(yōu)化。如圖1所示，所述的主控制器1的信號輸入輸出端分別與熱管理單元、無線傳輸單元、電量管理單元和充電機控制單元相連，所述的主控制器1與電流電壓采集單元2、均衡單元3、語音提示單元4、顯示單元5、熱管理單元、無線傳輸單元、電量管理單元和充電機控制單元之間采用CAN總線通訊，所述的無線傳輸單元采用無線GPRS傳輸單元。主控制器1 的功能如下通過CAN總線獲取電流電壓采集單元2上的電壓電流信息，通過軟件算法得到電量值，顯示在IXD顯示屏上；主控制器1通過CAN總線獲取電流電壓采集單元2上的電壓電流信息，判斷當前充電狀態(tài)和充電電壓，控制充電開關的開關，實現安全保護；主控制器 1通過CAN總線獲取熱管理單元上的溫度信息，通過PID算法控制環(huán)境溫度，實現恒溫工作， 保證安全；主控制器1通過CAN總線控制無線傳輸單元，通過GPRS無線網絡發(fā)射系統信息； 主控制器1通過CAN總線控制車載喇叭提示當前系統信息。如圖3所示，所述的主動均衡電路包括控制芯片，所述的控制芯片采用MC9S12芯片，控制芯片的信號輸出端與MOS管的柵極相連，MOS管的漏極分別通過儲能電感、變壓器與開關矩陣6相連，MOS管的源極與開關矩陣6相連。MC9S12芯片根據得到的每個電池單體的電壓信息判讀哪個電池電池電壓需要放電就控制MOS管導通，通過變壓器對其他電池充電。比如MC9S12芯片測量到電池單體Bl的電池電壓高于電池單體B2的電池電壓時候， 就控制電池單體Bl上的能量向電池單體B2上轉移。首先，導通三極管Q1，電池單體Bl向儲能電感Ll和變壓器初級儲能，其次，關斷三極管Q1，則變壓器中初級儲能向次級耦合，通過二極管D21和儲能電感L2向電池單體B2儲能，抬高電壓，實現均衡。如圖4所示，所述的被動均衡電路包括控制芯片，所述的控制芯片采用MC9S12芯片，控制芯片的信號輸出端與驅動芯片的信號輸入端相連，所述的驅動芯片采用LTC6803 芯片，驅動芯片的信號輸出端與MOS管的柵極相連，MOS管的源極、漏極分別通過放電電阻與開關矩陣6相連。MC9S12芯片根據得到的每個電池電壓信息進行分析判讀控制LTC6803 芯片工作，哪個電池電壓需要放電，就控制此通道對應的MOS管導通，此路對應的電池單體即通過MOS管對放電電阻放電。
權利要求
1.一種智能分時混合均衡電池管理系統，其特征在于包括主控制器(1)，主控制器 (1)的信號輸入輸出端分別與用于采集電池單體電壓和電流的電流電壓采集單元O)、均衡單元C3)相連，所述的均衡單元C3)包括主動均衡電路和被動均衡電路。
2.根據權利要求1所述的智能分時混合均衡電池管理系統，其特征在于所述的主控制器(1)的信號輸出端分別與語音提示單元(4)和顯示單元( 相連。
3.根據權利要求1所述的智能分時混合均衡電池管理系統，其特征在于所述的均衡單元(3)由主動均衡電路、被動均衡電路、控制器MCU、開關矩陣(6)和電池組(7)組成，所述的控制器MCU通過SPI總線與開關矩陣(6)相連，所述的主動均衡電路、被動均衡電路分別通過開關矩陣(6)與電池組(7)相連，所述的電池組(7)由多個電池單體組成，控制器 MCU和主控制器(1)之間通過CAN總線通訊。
4.根據權利要求2所述的智能分時混合均衡電池管理系統，其特征在于所述的主控制器(1)的信號輸入輸出端分別與熱管理單元、無線傳輸單元、電量管理單元和充電機控制單元相連，所述的主控制器(1)與電流電壓采集單元O)、均衡模塊單元、語音提示單元 (4)、顯示單元( 、熱管理單元、無線傳輸單元、電量管理單元和充電機控制單元之間采用 CAN總線通訊。
5.根據權利要求2所述的智能分時混合均衡電池管理系統，其特征在于所述的顯示單元(5)采用IXD顯示屏。
6.根據權利要求3所述的智能分時混合均衡電池管理系統，其特征在于所述的主動均衡電路包括控制芯片，所述的控制芯片采用MC9S12芯片，控制芯片的信號輸出端與MOS 管的柵極相連，MOS管的漏極分別通過儲能電感、變壓器與開關矩陣(6)相連，MOS管的源極與開關矩陣(6)相連。
7.根據權利要求3所述的智能分時混合均衡電池管理系統，其特征在于所述的被動均衡電路包括控制芯片，所述的控制芯片采用MC9S12芯片，控制芯片的信號輸出端與驅動芯片的信號輸入端相連，所述的驅動芯片采用LTC6803芯片，驅動芯片的信號輸出端與MOS 管的柵極相連，MOS管的源極、漏極分別通過放電電阻與開關矩陣(6)相連。
8.根據權利要求4所述的智能分時混合均衡電池管理系統，其特征在于所述的無線傳輸單元采用無線GPRS傳輸單元。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種智能分時混合均衡電池管理系統，包括主控制器，主控制器的信號輸入輸出端分別與用于采集電池單體電壓和電流的電流電壓采集單元、均衡單元相連，所述的均衡單元包括主動均衡電路和被動均衡電路。本發(fā)明采用電流電壓采集單元實時對電池單體的電流、電壓進行采樣，采樣得來的數據通過CAN總線傳輸到主控制器，主控制器根據電流、電壓數據判斷當前電池的工作狀態(tài)，并在主動均衡方式和被動均衡方式之間動態(tài)切換，實現了效率最優(yōu)化，結構簡單，便于維護。
文檔編號H02J7/00GK102324764SQ20111026301
公開日2012年1月18日 申請日期2011年9月7日 優(yōu)先權日2011年9月7日
發(fā)明者張文亞 申請人:張文亞