本實用新型涉及電池管理領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種電池系統(tǒng)均衡控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，電動汽車技術(shù)以及混合動力汽車技術(shù)發(fā)展迅速，其動力源采用將多個電池模組串聯(lián)在一起從而為汽車供電，由此，存在電池數(shù)目較多，因而對于其電池的狀態(tài)以及性能的監(jiān)測也較復(fù)雜。

在電池的充放電使用過程中，由于電池的物理特性的變化，諸如激化電壓，電池內(nèi)阻變化，各電池模組的一致性降低，將造成電池組性能的劣化甚至損壞，大大降低了電池組的使用壽命，在電池模組生產(chǎn)中由于在可控差異范圍內(nèi)，并且每個模組的電壓具有不相等性，給后期電池系統(tǒng)的控制帶來很多問題，以及長時間處于不相等的電壓條件下，導(dǎo)致后期的電池系統(tǒng)能量使用率急速下降，最終導(dǎo)致電動汽車的續(xù)航里程數(shù)急速下降。針對這種情況，開發(fā)電池均衡系統(tǒng)非常有必要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實用新型提供一種電池系統(tǒng)均衡控制系統(tǒng)，旨在解決避免電池模組在進行充電時，長時間處于電壓不均衡的情況，使得電池模組的使用壽命降低，導(dǎo)致后期的電池系統(tǒng)能量使用率急速下降的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案：

一種電池系統(tǒng)均衡控制系統(tǒng)，包括MCU控制器以及與所述MCU控制器連接的檢測所有電池模組上電電壓值以及充電電壓值的電池模組電壓檢測單元、檢測所有電池模組充電電流值的電池模組電流值檢測單元、檢測所有電池模組溫度的電池模組溫度檢測單元、對電池模組的充電電流進行均衡控制以使電池模組電壓達到相同的標準值的電池模組均衡單元、顯示電池模組充電電路故障的顯示屏、在電池模組的溫度達到報警閾值時或充電電路故障時進行蜂鳴報警的報警單元；所述電池模組均衡單元連接所述電池模組電流值檢測單元。

所述電池模組均衡單元包括與交流電壓連接的PTC保護電路、ACDC恒壓模塊U4，二極管TVS2，恒流模塊U5，繼電器K2，場效應(yīng)管Q2；PTC保護電路的輸出端分別與ACDC恒壓模塊U4的引腳1、2相連接，ACDC恒壓模塊U4的引腳4外接一下拉電阻R7并接地；電容C4和二極管TVS2并聯(lián)在ACDC恒壓模塊U4和恒流模塊U5間；電阻R4和電容C3并聯(lián)的一端與二極管TVS2的負極相連接；場效應(yīng)管Q2的源極接二極管TVS2的負極，場效應(yīng)管Q2的漏極與恒流模塊U5引腳1連接，柵極與電阻R3連接；電阻R3另一端與控制器的EN_5信號端連接；肖特基二極管D2的負極與恒流模塊U5的引腳1相連接且并聯(lián)在繼電器K2的引腳1和引腳8之間，恒流模塊U5的引腳2和繼電器的引腳8均接地；繼電器K2的引腳7與恒流模塊U5的引腳3連接，恒流模塊U5的引腳4連接電池模組電壓檢測單元5_Vout-端。

所述電池模組電流值檢測單元包括電流采樣芯片U7，所述電流采樣芯片U7的并聯(lián)的引腳1和引腳2通過熔斷器F8與繼電器K2的引腳5連接，電流采樣芯片U7的引腳3和引腳4并聯(lián)后與電池模組電壓檢測單元的5_Vout+連接；電流采樣芯片U7的引腳8接5V電源、引腳6和引腳5之間串聯(lián)電容C17并接地，電阻R17和電容C18串聯(lián)后一端接引腳7，另外一端接地。

所述PTC保護電路包括熔斷器F2，壓敏電阻U6，熱敏電阻RT2；熔斷器F2的電流輸出端與熱敏電阻RT2以及壓敏電阻U6的一端連接，熱敏電阻RT2、壓敏電阻U6的另一端分別接ACDC恒壓模塊U4的引腳1、2相連接。

所述電池模組電壓檢測單元包括通過濾波電路與電池模組電流檢測單元及電池模組均衡單元的5_Vout+、5_Vout-端分別連接的隔離檢測模塊、與所述隔離檢測模塊的輸出端連接的運算放大模塊，所述運算放大模塊的輸出端連接控制器的電壓檢測引腳。

所述控制器通過CAN通訊引腳連接CAN通訊模塊，所述CAN通訊模塊的CAN通訊腳連接電池系統(tǒng)。

本實用新型電池系統(tǒng)均衡控制系統(tǒng)，能夠更好的控制電池模組充電時各個模組的充電電壓值、充電電流值以及電池模組的溫度值，使各個電池模組處于一個均衡的充電環(huán)境，從而延長電池模組的使用壽命，降低使用成本。

附圖說明

圖1所示為本實用新型所提供的電池系統(tǒng)均衡控制系統(tǒng)的框架原理圖；

圖2所示為本實用新型所提供的均衡單元及電流檢測單元的電路示意圖；

圖3所示為本實用新型所提供的電壓檢測單元的電路示意圖；

圖4所示為本實用新型所提供的CAN通訊模塊的電路示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。

參見圖1-4所示，一種電池系統(tǒng)均衡控制系統(tǒng)，包括MCU控制器以及與所述MCU控制器連接的檢測所有電池模組上電電壓值以及充電電壓值的電池模組電壓檢測單元、檢測所有電池模組充電電流值的電池模組電流值檢測單元、檢測所有電池模組溫度的電池模組溫度檢測單元、對電池模組的充電電流進行均衡控制以使電池模組電壓達到相同的標準值的電池模組均衡單元、顯示電池模組充電電路故障的顯示屏、在電池模組的溫度達到報警閾值時或充電電路故障時進行蜂鳴報警的報警單元；所述電池模組均衡單元連接所述電池模組電流值檢測單元。

本實用新型通過采集電池系統(tǒng)的各個電池模組的上電電壓、充電時的充電電壓以及充電電流，然后MCU控制器MCU來控制并且處理所采集檢測到的數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)控制各個電池模組的均衡電流，使得各個模組電壓達到相同的標準值。

其中，所述MCU控制器可以通過壓電檢測端口與所均衡的電池系統(tǒng)相連接，通過測試數(shù)據(jù)來判斷各個電池模組的電壓值是否達到規(guī)定的電壓值，以便使各個電池模組電壓在安全范圍內(nèi)，達到相同的規(guī)定電壓值，并可實現(xiàn)根據(jù)電池模組的電壓來控制電池模組的均衡電流值，從而實現(xiàn)對電池模組電壓的均衡要求。

所述電池模組均衡單元包括ACDC恒壓模塊U4，采用不控整流把交流電轉(zhuǎn)換為直流電，可以通過有電源芯片UC3845及變壓器設(shè)計成隔離反激式開關(guān)電源，輸出12VDC；恒流模塊U5，可以采用專業(yè)電源芯片XL4015E1，運放芯片LM358以及電源芯片LM317組成恒流控制電路；

工作時，有ACDC恒壓模塊U4把交流市電轉(zhuǎn)換為12VDC，然后在12V輸出正常的條件的下，由MCU控制器輸出EN_5的使能信號接通繼電器，使恒流電源正常輸出，再有連接的電流采樣芯片U7(ACS712-05)，采樣此電芯的充電電流，把充電電流送到MCU(S9S12G128F0MLH)的檢測管腳進行檢測。

具體的，參見圖2所示，所述電池模組均衡單元包括熔斷器F2，壓敏電阻U6，熱敏電阻RT2，ACDC恒壓模塊U4，二極管TVS2，恒流模塊U5，繼電器K2，場效應(yīng)管Q2；所述壓敏電阻U6,熔斷器F2，熱敏電阻RT2構(gòu)成PTC保護電路，交流電壓通過PTC保護電路分別與ACDC恒壓模塊U4的引腳1、2相連接，ACDC恒壓模塊U4的引腳4外接一個下拉電阻R7并接地；電容C4和二極管TVS2并聯(lián)在ACDC恒壓模塊U4和恒流模塊U5之間；電阻R4和電容C3并聯(lián)的一端與二極管TVS2的負極相連接；場效應(yīng)管Q2的源極接二極管TVS2的負極，場效應(yīng)管Q2的漏極與恒流模塊U5引腳1連接，柵極與電阻R3連接；外接電阻R3與控制器的EN_5引腳相連接；肖特基二極管D2的負極與恒流模塊U5的引腳1相連接，且并聯(lián)在繼電器K2的引腳1和引腳8之間，恒流模塊U5的引腳2和繼電器的引腳8均接地；繼電器K2的引腳7與恒流模塊U5的引腳3連接。

繼續(xù)參見圖2所示，電池模組電流檢測單元包括：電流采樣芯片U7(ACS712-05)，電流采樣芯片U7引腳1和引腳2通過一個熔斷器F8與繼電器K2引腳5連接，電流采樣芯片U7的引腳3和引腳4并聯(lián)后輸出信號5_Vout+，恒流模塊U5引腳4輸出信號5_Vout-,該5_Vout+、5_Vout-兩個信號作為電壓檢測單元的輸入信號；電流采樣芯片U7的引腳8接5V電源，引腳6和引腳5之間串聯(lián)電容C17并接地，電阻R17和電容C18串聯(lián)后一端接引腳7，另外一端接DGND地,電阻R17和電容C18的連接端接負載電流輸出端IOUT。

作為一個實施例，所述電池模組電壓檢測單元包括隔離檢測芯片AMC1200以及運放LM358，通過隔離檢測芯片AMC1200的2腳和3腳檢測到電池模組的電壓值，通過隔離檢測芯片7腳和6腳輸出到運放LM358；把電壓檢測值送到控制器MCU(S9S12G128F0MLH)的檢測管腳實現(xiàn)電池模組電壓的檢測。

具體的，參見圖3所示，所述電壓檢測單元包括隔離檢測芯片U17(AMC1200),運算放大器U1A(LM358)，電池均衡單元以及電流檢測單元的5_Vout-、5_Vout+信號作為輸入信號，通過數(shù)個電阻(R77、R78、R82、R88)和電容(C55、C56、C60)進行濾波后，與隔離檢測芯片U17的引腳2(VIN+)和引腳3(VIN-)相連接，隔離檢測芯片U17引腳1(VDD1)外接12V電壓，引腳4(GND1)接地，電容C57連接引腳1和引腳4；隔離檢測芯片U17的引腳8(VDD1)和引腳5(GND1)之間通過電容C58連接，引腳8接5V電壓，引腳5接地；運算放大器U1A通過其5腳、6腳分別經(jīng)電阻R84、R85連接隔離檢測芯片U17的引腳6(VIN-)和引腳7(VIN+)，運算放大器U1A通過其5腳接電阻R4后接GNGD端、8腳接D5V電壓，4腳接GNGD端，7腳通過電阻R83接控制器的電壓信號引腳VBAT,電阻R83接電容C59后接GNGD端，其中，6腳與7腳通過電阻R87相接，通過隔離檢測芯片U17(AMC1200)檢測到電池模組的電壓值，通過隔離檢測芯片U17的引腳6(VIN-)和引腳7(VIN+)輸出到運算放大器U1A，把電壓檢測值送到控制器的電壓檢測引腳。

所述控制器與電池系統(tǒng)的電池模組之間通過CAN通訊模塊進行通訊，所述CAN通訊模塊包括有CAN芯片U10(TJA1051)和共模電感L1(ACT45B)；通過CANL和CANH與電池系統(tǒng)CAN連接，RXCAN和TXACAN與MCU(S9S12G128F0MLH)連接，已完成電池系統(tǒng)和MCU的通訊。

參見圖4所示，具體的，該CAN通訊模塊包括雙向二極管TVS3，共模電感L1(ACT45B)，CAN通訊芯片U10(TJA1051)；CAN通訊芯片U10(TJA1051)的RXCAN(4腳)、TXACAN(1腳)端與MCU相應(yīng)的CAN通訊引腳相連接，CAN通訊芯片U10(TJA1051)的引腳6和引腳7外接一個雙向二極管TVS3，雙向二極管TVS3的另一端接地；CAN通訊芯片U10(TJA1051)的引腳6和引腳7再與共模電感L1(ACT45B)的3、4端相連接，電容C9、C10串聯(lián)后另一端分別與共模電感L1(ACT45B)的1、2端連接，電阻R8跨接與電池系統(tǒng)連接的CANL、CANH端之間，CAN通訊芯片U10的8腳以及2腳相接后接地、5腳接電容C8的一端后接D5V電壓，電容C8的另一端接地，CAN通訊芯片U10的3腳接D5V電壓。

具體的，所述的報警模塊通過熟知的蜂鳴器電路進行報警，所述觸摸顯示屏與控制器的連接方式均為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知的連接電路，在此不再進行詳細說明。

本實用新型中，所述電池模組溫度檢測單元的檢測電路采用為本領(lǐng)域普通技術(shù)人中公知的熱敏電阻檢測電路，該檢測電路一端與電池模組連接而另一端與控制器連接，通過熱敏電阻檢測電路的熱敏電阻阻值的變化來改變檢測電路的輸出電壓，電壓信號輸出端與控制器的測試檢測端相連接，通過控制器檢測該電壓信號而實現(xiàn)溫度的檢測。

所述控制器MCU還可以利用控制程序的控制實現(xiàn)自我檢測，就是給MCU設(shè)定一個比較電壓值，通過與電池模組電壓檢測電路的采樣電壓進行比較，當采樣電壓過大時，通過MCU斷開相應(yīng)的電池模組的充電電路。

本實用新型可以根據(jù)電池模組電壓值及檢測模組的溫度，來判斷是否調(diào)整各個電池模組的均衡電流的大小，以滿足在相同的時間內(nèi)完成所有模組的電壓均衡。

工作時，所述電流檢測單元輸入端接入交流電，上電后通過電壓檢測單元，采樣所有的電池模組電壓并保存下來，通過溫度檢測單元實時檢測，當溫度過高時，報警單元就會報警；開通所有的充電模塊給電池模組充電，通過電流檢測單元實時檢測充電電流，檢測電流的同時一并檢測電路中的電壓，并傳輸?shù)組CU中進行保存，檢測到的電壓值與設(shè)定的電壓值進行比較，如果一路電壓沒有達到變化的設(shè)定值，則表示此充電電路存在問題，觸摸顯示屏?xí)@示故障，一切正常的條件下，當任何一路電池模組電壓充到最大電壓時，則通過MCU關(guān)斷此路，結(jié)束充電，其它充電電路正常進行充電，當所有電池模組充電完成后，關(guān)閉充電電路。

本電池系統(tǒng)均衡控制系統(tǒng)，方便給各個電池模組均壓，解決因電池模組電壓不相等帶來的問題；給電池系統(tǒng)電壓均衡時，均衡電壓是安全可靠。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。