專利名稱：一種具有數(shù)據(jù)和能量雙重總線的電池管理控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種具有數(shù)據(jù)和能量雙重總線的電池管理控制裝置本實用新型涉及電動汽車動力鋰電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是一種具有數(shù)據(jù)和能量雙重總線的電池管理控制裝置。目前，電動汽車使用的鋰電池都是采用多節(jié)串聯(lián)組成電池組進(jìn)行供電，并且電池箱一般由多組電池組組成?，F(xiàn)有電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由于采用技術(shù)手段的不同，一般需要根據(jù)實際情況而設(shè)計，設(shè)計安裝好后更改比較麻煩，不具有能量及數(shù)據(jù)雙重總線結(jié)構(gòu)的電池管理系統(tǒng),其沒有一個統(tǒng)一的接入標(biāo)準(zhǔn)和好的技術(shù)方案，若要在原有基礎(chǔ)上添加新的電池組以及能量均衡模塊時比較麻煩，需要重新添加能量均衡模塊的所有單元電路以及布置其與控制器的連接電路，甚至要調(diào)整能量均衡模塊之間的連接關(guān)系和控制過程，這不便于實際的應(yīng)用，而且在現(xiàn)有的技術(shù)方案中，能量均衡一般只能對同一電池組內(nèi)的單體電池間進(jìn)行均衡，或電池組內(nèi)單體電池均衡一般是相鄰單體電池間才能進(jìn)行能量均衡，沒有直接的實現(xiàn)任意兩點進(jìn)行能量均衡的簡易技術(shù)方案，使得均衡速度比較低，并隨著單體電池個數(shù)的增加使得整體電路越來越復(fù)雜。因此，有必要解決如上問題。本實用新型克服了上述技術(shù)的不足，提供了一種具有數(shù)據(jù)和能量雙重總線的電池管理控制裝置，其通過能量總線作為能量均衡時所有單體電池的能量中轉(zhuǎn)，以便于實現(xiàn)電池箱內(nèi)任意兩個單體電池的點對點均衡，并且主控制器通過數(shù)據(jù)總線與各控制裝置連接，實現(xiàn)電池管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸，從而整個電池箱只需采用一個主控制器就能精確的實現(xiàn)單體電池點到點的均衡，提高了均衡速度，并且節(jié)省了均衡控制器的成本。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了下列技術(shù)方案:一種具有數(shù)據(jù)和能量雙重總線的電池管理控制裝置，包括有主控制器10和若干個用于對系統(tǒng)中各單體電池進(jìn)行能量均衡控制的單片機(jī)1，所述單片機(jī)5上連接有用于對單體電池進(jìn)行電壓檢測的電壓采集模塊I和用于對單體電池進(jìn)行能量均衡的能量均衡驅(qū)動模塊2，所述電池管理系統(tǒng)還包括有在單體電池之間進(jìn)行能量均衡時作為能量中轉(zhuǎn)存儲的能量總線3，所述每個單體電池都通過對應(yīng)的能量均衡驅(qū)動模塊2與能量總線3連接，所述主控制器10上設(shè)有數(shù)據(jù)總線11，所述各單片機(jī)I都通過數(shù)據(jù)總線11與主控制器10連接。所述電壓采集模塊I包括有并聯(lián)在單體電池兩端的濾波電路11、電壓采集電路12、參考電位電路13，所述電壓采集電路2電壓采樣輸出端、參考電位電路13參考電位輸出端分別與單片機(jī)I連接。所述能量總線3采用若干個并聯(lián)的電解電容組成。所述能量均衡驅(qū)動模塊2包括有用于單體電池與能量總線3進(jìn)行能量交換的反激變壓器20，所述反激變壓器20初級繞組與單體電池之間連接有用于控制兩者連通形成回路以進(jìn)行能量傳遞的初級可控開關(guān)電路21，反激變壓器20次級繞組與能量總線3之間連接有用于控制兩者連通形成回路以進(jìn)行能量傳遞的次級可控開關(guān)電路22，所述初級可控開關(guān)電路21、次級可控開關(guān)電路22分別與單片機(jī)I連接。本實用新型的有益效果是:1、通過數(shù)據(jù)總線和電源總線將各電池組及電池組內(nèi)單體電池進(jìn)行連接，采用總線的好處是兼容性和擴(kuò)展性好，可以實現(xiàn)不同電池組間單體電池能量的均衡，也可實現(xiàn)組內(nèi)單體電池間的均衡，也就是電池箱內(nèi)任意兩節(jié)單體電池進(jìn)行點對點的均衡。2、通過主控制器實現(xiàn)精確的單體電池點到點均衡，不需要在各電池組中分別設(shè)置多個能量中轉(zhuǎn)存儲器，也不需要在各能量中轉(zhuǎn)存儲器之間進(jìn)行能量交換，其控制簡單容易實現(xiàn)，減小了均衡的多次中轉(zhuǎn)步驟和控制過程，從而提高了電池能量均衡的速度，以及減少了能量均衡時的損耗。3、整個電池箱采用一個主控制器即可，節(jié)省了在各電池組中分別設(shè)置均衡控制器的成本，使用統(tǒng)一的能量總線作為中轉(zhuǎn)，可以在單體電池與能量總線之間實現(xiàn)能量均衡驅(qū)動模塊的模塊化設(shè)計，實現(xiàn)中根據(jù)需要而設(shè)置其相應(yīng)的個數(shù)。4、通過電壓采集模塊對單體電池進(jìn)行電壓監(jiān)測，判斷有需要時才進(jìn)行能量均衡，去除了大多不需均衡的情況，而在均衡時，主控制器通過單片機(jī)控制能量均衡驅(qū)動模塊的工作，首先將能量高的電池的能量釋放到能量總線上，然后再通過數(shù)據(jù)總線控制，釋放到能量低的單體電池上，最終實現(xiàn)單體電池與單體電池之間的能量交換，其控制步驟少和控制方法簡單容易實現(xiàn)。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)原理圖。圖2是本實用新型的電壓采集模塊結(jié)構(gòu)原理圖。圖3是本實用新型的能量均衡驅(qū)動模塊結(jié)構(gòu)原理圖。
以下結(jié)合附圖與本實用新型的實施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的描述:如圖1所示，一種具有數(shù)據(jù)和能量雙重總線的電池管理控制裝置，其特征在于包括有主控制器10和若干個用于對系統(tǒng)中各單體電池進(jìn)行能量均衡控制的單片機(jī)1，所述單片機(jī)5上連接有用于對單體電池進(jìn)行電壓檢測的電壓采集模塊I和用于對單體電池進(jìn)行能量均衡的能量均衡驅(qū)動模塊2，所述電池管理系統(tǒng)還包括有在單體電池之間進(jìn)行能量均衡時作為能量中轉(zhuǎn)存儲的能量總線3，所述每個單體電池都通過對應(yīng)的能量均衡驅(qū)動模塊2與能量總線3連接，所述主控制器10上設(shè)有數(shù)據(jù)總線11，所述各單片機(jī)I都通過數(shù)據(jù)總線11與主控制器10連接。如上所述，通過數(shù)據(jù)總線11和能量總線3將各電池組及電池組內(nèi)單體電池進(jìn)行連接，采用總線的好處是兼容性和擴(kuò)展性好，可以實現(xiàn)不同電池組間單體電池能量的均衡，也可實現(xiàn)組內(nèi)單體電池間的均衡，也就是電池箱內(nèi)任意兩節(jié)單體電池進(jìn)行點對點的均衡。如圖2所示，如上所述的電壓采集模塊I包括有并聯(lián)在單體電池兩端的濾波電路11、電壓采集電路12、參考電位電路13，所述電壓采集電路2電壓采樣輸出端、參考電位電路13參考電位輸出端分別與單片機(jī)I連接，單片機(jī)I根據(jù)參考電位電路13的參考電位來對電壓采集電路2輸出信號進(jìn)行A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換并計算輸出電壓值、以及根據(jù)該輸出電壓值與單體電池兩端電壓的對應(yīng)關(guān)系來計算出單體電池兩端電壓。如上所述，通過電壓采集模塊I對單體電池進(jìn)行電壓監(jiān)測，判斷有需要時才進(jìn)行能量均衡，去除了大多不需均衡的情況。如上所述的能量總線3采用若干個并聯(lián)的電解電容組成。如圖3所示，如上所述的能量均衡驅(qū)動模塊2包括有用于單體電池與能量總線3進(jìn)行能量交換的反激變壓器20，所述反激變壓器20初級繞組與單體電池之間連接有用于控制兩者連通形成回路以進(jìn)行能量傳遞的初級可控開關(guān)電路21，反激變壓器20次級繞組與能量總線3之間連接有用于控制兩者連通形成回路以進(jìn)行能量傳遞的次級可控開關(guān)電路22，所述初級可控開關(guān)電路21、次級可控開關(guān)電路22分別與單片機(jī)I連接。如上所述，結(jié)合電壓采集模塊I對單體電池的電壓監(jiān)測，在檢測到電池組中有兩只單體電池的電壓超過了一定的差值范圍，就需要均衡。在均衡時，主控制器10通過單片機(jī)I控制能量均衡驅(qū)動模塊2的工作，首先控制能量高的電池的初級可控開關(guān)電路21和次級可控開關(guān)電路22，通過反激變壓器20將能量釋放到能量總線3上，然后通過數(shù)據(jù)總線控制，釋放到能量低的單體電池上，最終實現(xiàn)單體電池與單體電池之間的能量交換，這樣實現(xiàn)電池箱內(nèi)任意兩節(jié)單體電池的能量均衡，其控制步驟少和控制方法簡單容易實現(xiàn)。根據(jù)需要重復(fù)上述步驟，最終使電池箱中每個單體電池達(dá)到一個均衡，即其單體電池間能量差別都在一個設(shè)定的控制范圍內(nèi)，使的整個電池箱的性能表現(xiàn)穩(wěn)定，并且延長每個單體電池的使用壽命。如上所述，本案保護(hù)的是一種通過能量總線3作為能量均衡時所有單體電池的能量中轉(zhuǎn)，以便于實現(xiàn)電池箱內(nèi)任意兩個單體電池的點對點均衡，并且主控制器10通過數(shù)據(jù)總線11與各用于對系統(tǒng)中各單體電池進(jìn)行能量監(jiān)控的單片機(jī)I連接，實現(xiàn)電池管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸，從而整個電池箱只需采用一個主控制器10就能精確的實現(xiàn)單體電池點到點的均衡，提高了均衡速度，并且節(jié)省了均衡控制器的成本。一切與本實用新型技術(shù)方案相同或相近的技術(shù)手段都應(yīng)示為落入本案的保護(hù)范圍中。
權(quán)利要求1.一種具有數(shù)據(jù)和能量雙重總線的電池管理控制裝置，其特征在于包括有主控制器(10)和若干個用于對系統(tǒng)中各單體電池進(jìn)行能量均衡控的單片機(jī)(1)，所述單片機(jī)(5)上連接有用于對單體電池進(jìn)行電壓檢測的電壓采集模塊(I)和用于對單體電池進(jìn)行能量均衡的能量均衡驅(qū)動模塊(2)，所述電池管理系統(tǒng)還包括有在單體電池之間進(jìn)行能量均衡時作為能量中轉(zhuǎn)存儲的能量總線(3)，所述每個單體電池都通過對應(yīng)的能量均衡驅(qū)動模塊(2)與能量總線(3)連接，所述主控制器(10)上設(shè)有數(shù)據(jù)總線(11)，所述各單片機(jī)(I)都通過數(shù)據(jù)總線(11)與主控制器(10)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有數(shù)據(jù)和能量雙重總線的電池管理控制裝置，其特征在于所述電壓采集模塊(I)包括有并聯(lián)在單體電池兩端的濾波電路(11)、電壓采集電路(12 )、參考電位電路(13 )，所述電壓采集電路(2 )電壓采樣輸出端、參考電位電路(13 )參考電位輸出端分別與單片機(jī)(I)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有數(shù)據(jù)和能量雙重總線的電池管理控制裝置，其特征在于所述能量總線(3 )采用若干個并聯(lián)的電解電容組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有數(shù)據(jù)和能量雙重總線的電池管理控制裝置，其特征在于所述能量均衡驅(qū)動模塊(2)包括有用于單體電池與能量總線(3)進(jìn)行能量交換的反激變壓器(20)，所述反激變壓器(20)初級繞組與單體電池之間連接有用于控制兩者連通形成回路以進(jìn)行能量傳遞的初級可控開關(guān)電路(21)，反激變壓器(20)次級繞組與能量總線(3)之間連接有用于控制兩者連通形成回路以進(jìn)行能量傳遞的次級可控開關(guān)電路(22)，所述初級可控開關(guān)電路(21)、次級可控開關(guān)電路(22)分別與單片機(jī)(I)連接。
專利摘要本實用新型公開了一種具有數(shù)據(jù)和能量雙重總線的電池管理控制裝置，包括有主控制器和若干個用于能量均衡控制的單片機(jī)，所述單片機(jī)上連接有能量均衡驅(qū)動模塊，所述電池管理系統(tǒng)還包括有在單體電池之間進(jìn)行能量均衡時作為能量中轉(zhuǎn)存儲的能量總線，所述主控制器上設(shè)有數(shù)據(jù)總線，所述各單片機(jī)都通過數(shù)據(jù)總線與主控制器連接。本實用新型的目的是通過能量總線作為能量均衡時所有單體電池的能量中轉(zhuǎn)，以便于實現(xiàn)電池箱內(nèi)任意兩個單體電池的點對點均衡，并且主控制器通過數(shù)據(jù)總線與各控制裝置連接，實現(xiàn)電池管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸，從而整個電池箱只需采用一個主控制器就能精確的實現(xiàn)單體電池點到點的均衡，提高了均衡速度，并且節(jié)省了均衡控制器的成本。
文檔編號H01M10/42GK203005129SQ20122065282
公開日2013年6月19日 申請日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者王奉瑾 申請人:王奉瑾, 中山普潤斯電源設(shè)備技術(shù)有限公司