[发明专利]一种混合动力汽车的分布式电池管理系统

说明书

技术领域

本发明涉及混合动力汽车的电池管理技术领域，特别涉及一种混合动力汽车的分布式电池管理系统。

背景技术

新能源汽车是指使用非常规车用燃料(或使用常规车用燃料但装载新型动力装置)，具有新技术、新结构和先进技术原理的汽车。其中纯电动汽车(BEV)、混合动力电动汽车(HEV)和燃料电池电动汽车(FCEV)发展前景最为良好，也是目前国家大力推广的主要新能源车型。

混合动力汽车的整车性能很大程度上依赖于动力蓄电池。高性能、高可靠性的电池管理系统(BMS)能使电池在各种条件下获得最佳的性能。电池管理系统不仅要监测混合动力汽车电池的充放电电流、总电压、单体电压和剩余电量SOC，还要预测电池的功率强度，以便监控电池的使用状况，在汽车起动和加速时提供足够的输出功率，刹车时电池组能回收更多的能量，即提供足够的输入功率，并且不对电池造成伤害。当电池出现过充或过放、温度过高等异常情况时，电池管理系统会记录电池号、诊断电池故障并报警，同时整车控制系统对充电机和用电设备给出控制信号。因此，电池管理系统是混合动力汽车的重要电子控制单元之一，对保障电池的可靠性和安全性起到重要作用。

发明内容

(一)解决的技术问题

为了解决上述问题，本发明提供了一种混合动力汽车的分布式电池管理系统，基于飞思卡尔单片机的集成A/D转换器，可对锂离子电池模块的电压、电流和温度等状态参数实时采集和处理，实现了对锂离子电池模块的实时监控。

(二)技术方案

一种混合动力汽车的分布式电池管理系统，包括子模块电压检测单元、子模块温度检测单元、子模块均衡单元、子模块控制单元、子模块CAN接口单元、总模块电压检测单元、总模块电流检测单元、总模块控制单元、第一总模块CAN接口单元、第二总模块CAN接口单元和DC-DC转换单元；所述子模块电压检测单元采样锂离子电池模块各子模块的电压参数，所述子模块温度检测单元采样所述锂离子电池模块各子模块的温度参数，上述各子模块参数送入所述子模块控制单元的ADC口；所述子模块控制单元对接收的参数进行处理，并发送均衡控制信号给所述子模块均衡单元以均衡控制对应的子模块，所述子模块控制单元通过所述子模块CAN接口单元接入第一车载CAN总线，与所述总模块控制单元进行数据交换；所述总模块电压检测单元采样所述锂离子电池模块的总电压参数，所述总模块电流检测单元采样所述锂离子电池模块的总电流参数，上述参数送入所述总模块控制单元的ADC口进行处理；所述总模块控制单元通过所述第一总模块CAN总线接口单元接入所述第一车载CAN总线，与所述子模块控制单元进行数据交换，所述总模块控制单元还通过所述第二总模块CAN接口单元接入第二车载CAN总线，与整车控制系统进行数据交换；所述DC-DC模块输入车载12V电源，将其转化为+5V和±15V，为系统中的芯片提供工作电压。

进一步的，所述子模块电压检测单元包括高压光电隔离开关阵列、跟随器、光电隔离放大器、CPLD、第一二极管、第一电阻、第一和第二电容，其中所述光电隔离放大器选用线性光电隔离放大器ISO124，所述第一二极管为肖特基二极管。

进一步的，所述子模块温度检测单元包括温度传感器、第二～第四电阻、第三和第四电容，其中所述温度传感器选用热敏电阻，所述第三电阻为低温漂精密电阻。

进一步的，所述子模块均衡单元包括隔离器、场效应管、第二二极管、第五电容和第五～第十电阻，其中所述隔离器选用光电耦合器TLP121。

进一步的，所述总模块电压检测单元包括光耦隔离器、第六电容和第十一～第十五电阻，其中所述光耦隔离器选用PhotoMOS光耦继电器AQW214。

进一步的，所述总模块电流检测单元包括电流传感器、第一和第二运算放大器、第三和第四二极管、第十六～第二十四电阻和第七～第十二电容，其中所述电流传感器选用霍尔电流传感器，所述第一和第二运算放大器选用LM224。

进一步的，所述子模块控制单元选用飞思卡尔的16位单片机MC9S12DG128。

进一步的，所述总模块控制单元选用飞思卡尔的16位单片机MC9S12DP512。

进一步的，所述子模块CAN接口单元、所述第一总模块CAN接口单元和所述第二总模块CAN接口单元具有相同的电路结构，包括CAN总线收发器、第十三～第十六电容、第二十五和第二十六电阻，其中所述CAN总线收发器选用PCA82C250。

进一步的，所述DC-DC转换单元选用降压芯片LM7805和升压芯片TMS61170。