[实用新型]电动汽车用锂电池电源管理系统

说明书

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，涉及一种电池电源管理系统，具体的说是一种电动汽车用锂电池电源管理系统。

背景技术

以锂电池作为动力来源的电动汽车的车载能源是由若干个（几十个甚至上百个）锂单电池串联而成的大型电池组。由于采用串联连接，对整个电池组充电与放电的过程同时作用于每个单电池。在对电动汽车提供动力时，电池组处于放电状态，每个串联中的锂单电池随着放电过程的进行，电压随之下降，整个电池组的电压也随之下降。当对电池组充电时，每个单电池都被充电，电压随之上升，整个电池组的电压也随之上升。每个锂单电池在正常运行（充电与放电）时都有固定的最高与最低电压阀值。超过这个阀值运行时会迅速缩短锂电池寿命，造成电池过早损坏。由于每个锂单电池自身的容量与特性略有不同，在对电池组充电放电的过程中会有部分单电池首先达到最高或最低电压阀值。如果不对每个单电池的充放电过程单独控制，使每个电池的充放电状态与其他电池保持一致，则首先到达最高或最低电压阀值的单电池会过早损坏，造成整个电池组故障。另一方面，由于电池组由单电池串联连接，当某一个单电池出现故障，整个电池组将无法使用。以电池组作为唯一动力来源的电动汽车随时都可能遇到无法行使的风险。如果能够提前预测出即将失效的单电池并反馈给车辆维修人员，或者系统能够自动将故障电池进行失效处理，将很大程度上提高电池组的实用性和续航能力。

针对以上技术问题，多年来人们总结出多种解决方案。如专利号申请号为200610164524.X的发明专利申请公开了一种电池管理系统。该系统具备一个主控单元和多个从控制单元，每个从控制单元检测若干个电池单位中相应电池单位的充电电压值，同时主控单元的电流检测单元检测所有电池点位的代表电流值，并传给每个从控制单元，每个从控制单元根据其检测的电压值和获得的代表电流值来判断是否进行充电或放电操作。该方案能够在一定程度上解决本节一开始提出的问题，但首先其实现结构较为复杂；其次在控制的过程中过多地依赖主控单元，对整体系统的可靠性造成一定影响；再次其无法对单个电池单独控制；另外该方案没有给出均衡电路作为电池管理系统重要组成部分的具体实现；最后，没有给出电池失效检测与处理的解决方案。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种电动汽车用锂电池电源管理系统，结构简单，可靠性强，增大了电动汽车续驶里程，提高了电池的充电效率，延长了电池寿命，降低了电池故障率。

本实用新型解决以上技术问题的技术方案是：

电动汽车用锂电池电源管理系统，电动汽车用锂电池由N个锂单电池串联而成，N为大于等于2的整数；

电动汽车用锂电池电源管理系统包括一个主控单元和N个子控单元，主控制单元与每个子控制单元，以及每个子控制单元之间均通过第一CAN总线连接进行数据交换，主控制单元还通过第二CAN总线连接至上层系统，主控制单元与每个子控制单元都通过供电总线连接供电系统；

主控制单元包括主控CPU处理器、电流传感器、断路器、主控CAN总线通讯单元及主控通讯光电隔离器；电流传感器串联在第N个锂单电池之后，用以测量电池组运行过程中的电流值；断路器串联在第一个锂单电池之前，用以在紧急或电池组失效状态将电池组断路；电流传感器和断路器都与主控CPU处理器通信连接并受其控制，主控CPU处理器连接并控制主控CAN总线通讯单元，主控CAN总线通讯单元通过主控通讯光电隔离器连接至第一CAN总线；

子控单元包括子控CPU处理器、电压测量单元、功率旁路电路、大功率继电器或手动跳线装置、子控CAN总线通讯单元及子控通讯光电隔离器；电压测量单元的正负极与相应锂单电池的正负极相连，用以测量该锂单电池的实时电压；功率旁路电路与相应锂单电池并联连接，用以在充电过程中以及充电完成以后通过旁路对该锂电池进行电压平衡操作，旁路电路中包括旁路电阻，用于模拟相应锂单电池的内阻，使该锂电池的旁路不会对电池组产生影响；大功率继电器或手动跳线装置与相应锂单电池并联连接，用以当该锂电池将要或已经损坏时自动或手动旁路该锂电池；电压测量单元、功率旁路电路以及大功率继电器或手动跳线装置都与子控CPU处理器通信连接并受其控制，子控CPU处理器连接并控制子控CAN总线通讯单元，子控CAN总线通讯单元通过子控通讯光电隔离器连接至第一CAN总线。

本实用新型进一步限定的技术方案是：

前述的电动汽车用锂电池电源管理系统，主控制单元还包括电池组温度传感器，电池组温度传感器与CPU处理器通信连接，用以检测电池组的温度。