[实用新型]锂离子动力电池控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种锂离子动力电池控制装置，属于电子控制技术领域，特别适用于电动汽车锂离子动力电池的控制。

背景技术

由于环保、节能等因素，油电混合动力汽车和纯目前呈现强劲的发展势头。锂离子动力电池因为高比能、高电压平台、无污染等优势成为动力电池、特别是电动汽车动力电池的首选。但作为锂离子动力电池，特别是汽车动力电池，锂离子动力电池必须成组使用，而成组使用达到一定循环次数后，组内各单体电池性能又会出现非一致性现象，极易引起组内单体电池的过充、过放，从而引发安全性能问题，这也是当前制约锂离子动力电池应用发展的主要因素。

市面上现有的锂离子动力电池控制装置，一般采用两种方式的均衡措施：一是，电阻耗能均衡，其主要原理就是将较高单体电压的多余能量通过均衡电阻消耗掉。这种方式简单，易于实现，但是白白消耗掉了电池能量，大大降低了电池能量利用率，而且仅仅只能做到小电流的均衡。二是：辅助充电均衡,其主要原理就是在充电过程中，除了由主充电机对电池组进行充电外，对每个单体电池还配备小容量的辅助充电模块对最低的单体电池进行补充充电。这种方式均衡效果较好，还可以进行大电流均衡，但是成本较高，而且只能做到充电均衡。事实证明，在放电过程中电池的非一致性也极易导致安全事故的发生。

发明内容

本实用新型的目的是:提供一种锂离子动力电池控制装置，实时监测各单体电池的运行状态，有效避免电池过充、过放等滥用情况的发生，从而保证锂离子动力电池的安全运行，同时，通过均衡控制，抑制和延缓组内单体电池不一致性，达到延长电池组，即锂离子动力电池使用寿命的目的。

本实用新型的一种锂离子动力电池控制装置技术方案是：它包括安装有电子器件的基板;电子器件包括：一个主控模块，一个连接有电流传感器的电流采集模块，以及若干个由电压温度采集模块和均衡控制模块组成的控制单元,每个控制单元用于分别控制构成电池组的若干电池包中的一个电池包;所述电压温度采集模块及均衡控制模块有分别与受控制的电池包的单体电池连接的接口；电流采集模块及每个控制单元的电压温度采集模块通过串行通讯总线与主控模块连接。

进一步的技术方案是:

所述的锂离子动力电池控制装置，其主控模块包括：主控模块控制器和非易失存储器,还有串行通讯总线接口以及外部接口；其中：主控模块控制器用于处理电流采集模块以及电压温度采集模块上传的数据、电池组的保护控制、均衡控制以及电池组剩余容量；非易失存储器用于掉电保存系统参数、报警阈值、均衡阈值、剩余容量估算值；串行通讯总线接口用于发送控制指令和接收采集模块上传的数据；外部接口用于控制主充电机或动力设备控制器的充电电流和起停。

所述的锂离子动力电池控制装置，其电流采集模块包括：电流采集模块控制器和电流传感器，还有电流测量电路以及串行通讯总线接口；其中：电流采集模块控制器用于采集电流值；电流传感器为电流霍尔传感器，用于测量主回路的充放电电流；电流测量电路用于将电流霍尔传感器输出的电流信号转换为电压信号，供电流采集模块控制器采集；串行通讯总线接口用于接收主控模块的控制指令和上传数据。

所述的锂离子动力电池控制装置，其电压温度采集模块包括：电压温度采集模块控制器和电压测量电路，还有温度传感器，以及均衡控制接口和串行通讯总线接口；其中：电压温度采集模块控制器用于采集电压值和温度值；电压测量电路用于将单体电池端电压转换为可供电压温度采集模块控制器采集的电压信号；温度传感器用于采集电池包内温度；均衡控制接口用于连接均衡控制模块，输出均衡控制信号；串行通讯总线接口用于接收主控模块的控制指令和上传数据。

所述的锂离子动力电池控制装置，其电压测量电路由光电继电器和仪表放大器构成；其中：光电继电器用来选通电池测量通道，仪表放大器将电池端电压转换成可供电压温度采集模块控制器采集的0～2.5V电压信号。

所述的锂离子动力电池控制装置，其均衡控制模块包括：辅助电源和继电器阵列，以及驱动控制电路；其中：辅助电源用于对最低的单体电池进行补充充电；继电器阵列用于构成辅助充电通道；驱动控制电路用于根据电压温度采集模块输出的均衡控制信号来驱动继电器以及控制辅助电源的起停。

所述的锂离子动力电池控制装置，其辅助电源输入端与电池组连接，输入电压为电池组端电压;输出端连接到最低的单体电池两端，电压为单体电池电压；输出电流为主充电电流的10％～20％，且小于等于继电器可通过的最高电流。