[发明专利]用于混合动力汽车的分步式电池控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及电动汽车或混合动力汽车电池控制系统，对电池组的电压、温度等信号实施实时采集与处理。

背景技术

混合动力汽车或纯电动汽车采用的动力电池由多个电池单体串联组成。在电池的使用过程中，电池控制或称控制系统必须实时采集电池单体的电压、温度。传统的做法是采用集中控制方法，即电池控制系统通过多根信号线束获取电池单体的电压及温度值，随着电池单体数量的增加，需要电池控制器提供更多的接口资源，同时增加了大量的线束，也增加了电池单体故障诊断的难度。

混合动力电池一般采用镍氢电池和锂离子电池，镍氢电池应用更广，主要优势是价格低、安全性高、技术成熟；而锂离子电池主要用于笔记本电脑或手机等较好的环境，用于混合动力车辆必须提高锂离子电池的安全性和经济性，为提高锂离子电池的安全性，要求电池单体电压和温度必须保持严格的一致性，采用集中控制方法对车用锂离子电池实施管理在技术上难以保证，

现有的镍氢电池控制系统采用集中式方案，如图1所示，集中式方案是指采用一块控制器实现对多路信号的采集和电池性能预测及控制，集中式电池控制控制器采用扫描式的方式实现对多路模拟信号的AD信号处理，不能在同一时刻，实现多路电压信号的采集，当电压变化波动较快时，电池采集信号将出现较大的不一致性，影响对电池性能一致性的预测。

电池充放电过程中，电池控制系统需要采集电池单体的电压及电池组的温度，以监测电池单体均衡性，预测电池性能和电池容量，如果这些模拟信号都输入给电池控制控制器，将消耗电池控制控制器的许多硬件资源，增加控制芯片的负荷。当某个电池出现故障时，也不易于维护人员的定位查找；图1是现集中式电池控制系统，电池管理控制器与电池单体信号连接图，如图1所示，集中式电池控制系统电气接口需要大量的连接用线束，设置过多的电压信号采集线束2和温度信号采集线束1，不仅增加了电池维护的难度，而且增加了电池风道设计的难度，由于线束增加会占用风道的空间。

发明内容

本发明的目的就是提供一种用于混合动力汽车的分步式电池控制系统，通过采用多个电池采集模块，实现了对电池组的电压、温度等信号的实时采集并将处理后的数据发给电池控制模块，提高电池工作的安全性和可靠性。

为实现上述目的，本发明提供的用于混合动力汽车的分步式电池控制系统包括：电池控制模块和电池信号采集模块，电池信号采集模块实施电池单体的电压和温度信号的采集和数据处理，处理后数据发给电池电池控制模块。

本发明设计的分布式电池控制系统，减少了电池单体与电池控制控制器的连接线束，每个采集模块负责一组电池单体温度和电压的采集和数据处理，并将处理后的数据发给电池控制模块。

本发明设计的分布式电池控制系统，能全面准确地监测电池单体的温度及电压，当监测到某个电池单体温度或电压与其它单体的温度或电压出现明显的不一致时，电池控制模块会报告此电池单体的序列号和故障码，方便操作者及时发现电池单体的故障。各电池采集模块通过内部总线将电池数据发给电池控制控制器，不仅减少了大量的线束，降低了电池控制系统中央处理器的工作负荷。

附图概述

图1是现有技术中集中式电池控制系统的电池控制控制器与电池单体信号连接图。

图2是本发明的控制系统框图；

图3是本发明的电池状态监测表；

图4是电池组电压与时间的变化曲线图。

具体实施方式

如图2所示，本发明设计的分布式电池控制系统由1个电池控制模块10和若干个电池信号采集模块20组成，电池控制模块10可视为电池本体和整车控制器的接口，具有控制电池充放电工作、监测电池状态、与整车控制器通讯等功能。电池信号采集模块20实施电池单体30的电压和温度信号的采集和数据处理，处理后数据发给电池电池控制模块10。

电池控制系统需要采集单体电池电压、电池组温度、总线电压、总线电流和风道的进、出口温度等相关信号。

本发明中的电池控制模块10实施高压总线预充电控制、实施高压总线电压和电流监测、高压总线和车辆底盘绝缘监测、与信号采集模块的内部总线通讯、与整车控制器的CAN总线通讯、故障诊断和报告以及预测电池荷电状态与功能状态及充放电可用功率。电池信号采集模块20采集电池单体的电压、电池包的温度同时进行数据处理，并与电池控制模块10通信，实现数据的传输。