一种一主多从可扩展式动力锂电池管理系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种一主多从可扩展式动力锂电池管理系统，包括一个电池控制单元和两个以上的可扩展的电池管理单元，每个所述电池管理单元对两组以上电池组进行均衡充放电管理，并定时采集对应电池组的状态参数，电池管理单元通过CAN总线将电池组的状态参数发送至电池控制单元；电池控制单元测量电池组的总电流信息，电池控制单元根据各个电池管理单元的电池组的状态参数和测量的电池组的总电流信息形成电池系统的剩余电量和健康状态信息，电池控制单元将电池系统的剩余电量和健康状态信息通过CAN总线传递至车辆上设有的整车电子控制单元。本实用新型的结构简洁，严格控制充放电过程，避免过充、过放、过热，且扩充方便。
【专利说明】
一种一主多从可扩展式动力锂电池管理系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及汽车电池领域，尤其涉及一种一主多从可扩展式动力锂电池管理系统。
【背景技术】
[0002]电动汽车和混合动力汽车都使用电池作为动力系统，电池作为电动汽车的三大核心零部件之一，是电动汽车发展的关键。电动汽车复杂的应用背景，要求动力电池具备比能量大、循环寿命长、安全可靠和无污染等特点，以确保电动汽车的正常运行。
[0003]虽然锂离子电池有诸多好处，但其缺点是“娇气”，一次过放电就会造成电池的永久性损坏。极端情况下，锂电池过热或者过充电会导致热失控、电池破裂甚至爆炸。因此锂离子电池需要电池管理系统BMS(Battery Management System)来严格控制充放电过程，避免过充、过放、过热。
[0004]在电动汽车应用领域，动力锂电池组通常又数百节甚至几千节单体电池串联组成，同时电动汽车运行工况恶劣干扰严重，在实际使用中需通过电池管理系统对动力电池组进行实时参数估计、管理和控制来保障应用的安全并延长其使用寿命。为保证电池使用的安全性，在提高电池本身材料性能及加强工艺控制的同时，动力电池管理系统也成为锂离子电池应用研究的重中之重。申请号为CN201320610856的实用新型专利涉及一种电动汽车电池能量管理系统，其电池检测与管理主要通过CAN总线的方式分别与单体电池进行连接，连线较为繁琐，不便扩展；申请号为CN201010592802的发明专利所述检测模块包括电流检测、温度检测和电压检测，它们均分别与控制芯片和单节动力电池连接，存在同样的问题。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简洁、扩充方便的一主多从可扩展式动力锂电池管理系统。
[0006]本实用新型采用的技术方案是:
[0007]—种一主多从可扩展式动力锂电池管理系统，其包括一个电池控制单元和两个以上的可扩展的电池管理单元，每个所述电池管理单元对两组以上电池组进行均衡充放电管理，并定时采集对应电池组的状态参数，电池管理单元通过CAN总线将电池组的状态参数发送至电池控制单元；电池控制单元测量电池组的总电流信息，电池控制单元根据各个电池管理单元的电池组的状态参数和测量的电池组的总电流信息形成电池系统的剩余电量和健康状态信息，电池控制单元将电池系统的剩余电量和健康状态信息通过CAN总线传递至车辆上设有的整车电子控制单元。
[0008]每组所述电池组包括6节串联的电池。
[0009]所述状态参数包括电池的电压和温度。
[0010]两个以上的可扩展的电池管理单元采用级联连接。
[0011]所述电池控制单元包括16位汽车级主控芯片、第一CAN收发模块、电池组总电流检测单元，所述16位汽车级主控芯片的输入端分别连接第一 CAN收发模块和电池组总电流检测单元，16位汽车级主控芯片通过第一CAN收发模块连接CAN总线，电池组总电流检测单元的检测电池组的总电流信息。
[0012]所述电池管理单元包括8位汽车级主控芯片、第二CAN收发模块、开关电源管理芯片、电源隔离芯片、SPI隔离芯片和两片以上的电池管理芯片；两片以上的电池管理芯片串行连接后通过SPI隔离芯片连接8位汽车级主控芯片，所述8位汽车级主控芯片连接第二 CAN收发模块，并通过第二 CAN收发模块连接CAN总线，车载电源连接开关电源管理芯片的输入端，开关电源管理芯片的输出端通过电源隔离芯片为所述电池管理单元供电。
[0013]两片以上的电池管理芯片采用菊花链串行连接。
[0014]本实用新型采用以上技术方案，电池控制单元与电池管理单元通过CAN总线连接；每个电池管理单元可同时监控12节电池的电压、温度等状态参数，并将相应的状态参数通过CAN总线传送给电池控制单元，同时根据实际情况对电池进行充放电均衡管理，严格控制充放电过程，避免过充、过放、过热；电池控制单元接收来自电池管理单元的信息，电池控制单元并测量的总线电流信息，电池控制单元分析并预测电池的剩余电量和健康状态，并通过CAN总线，将电池的剩余电量和健康状态传递给整车电子控制单元(ECU)。本实用新型的结构简洁，扩充方便。
【附图说明】
[0015]以下结合附图和【具体实施方式】对本实用新型做进一步详细说明；
[0016]图1为本实用新型一种一主多从可扩展式动力锂电池管理系统的结构示意图；
[0017]图2为本实用新型一种一主多从可扩展式动力锂电池管理系统的电池控制单元的结构示意图；
[0018]图3为本实用新型一种一主多从可扩展式动力锂电池管理系统的电池管理单元的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]如图1-3之一所示，本实用新型包括一个电池控制单元和两个以上的可扩展的电池管理单元，每个所述电池管理单元对两组以上电池组进行均衡充放电管理，并定时采集对应电池组的状态参数，电池管理单元通过CAN总线将电池组的状态参数发送至电池控制单元；电池控制单元测量电池组的总电流信息，电池控制单元根据各个电池管理单元的电池组的状态参数和测量的电池组的总电流信息形成电池系统的剩余电量和健康状态信息，电池控制单元将电池系统的剩余电量和健康状态信息通过CAN总线传递至车辆上设有的整车电子控制单元。
[0020]每组所述电池组包括6节串联的电池。
[0021]所述状态参数包括电池的电压和温度。
[0022]两个以上的可扩展的电池管理单元采用级联连接。
[0023]所述电池控制单元(B⑶)包括16位汽车级主控芯片、第一 CAN收发模块、电池组总电流检测单元，所述16位汽车级主控芯片的输入端分别连接第一 CAN收发模块和电池组总电流检测单元，16位汽车级主控芯片通过第一 CAN收发模块连接CAN总线，电池组总电流检测单元检测所述电池组的输出总线上的电池组的总电流信息。
[0024]所述电池管理单元包括8位汽车级主控芯片、第二CAN收发模块、开关电源管理芯片、电源隔离芯片、SPI隔离芯片和两片以上的电池管理芯片；两片以上的电池管理芯片串行连接后通过SPI隔离芯片连接8位汽车级主控芯片，所述8位汽车级主控芯片连接第二 CAN收发模块，并通过第二 CAN收发模块连接CAN总线，车载电源连接开关电源管理芯片的输入端，开关电源管理芯片的输出端通过电源隔离芯片为所述电池管理单元供电。
[0025]两片以上的电池管理芯片采用菊花链串行连接。
[0026]具体地，电池管理芯片采用BQ76PL536芯片，SPI隔离芯片采用的是AdumHOl，8位汽车级芯片采用的是FreeScale的8位汽车级芯片，第二 CAN收发模块是TJA1050的CAN收发模块，开关电源管理芯片采用MP1584芯片。
[0027]为了进一步理解本实用新型，结合图1、图2和图3对本实用新型的运行工作过程进行具体描述。
[0028]一主多从可扩展式动力锂电池管理系统由一个电池控制单元(B⑶)与N个电池管理单元(BMU)组成，电池控制单元只有一个，电池管理单元根据需要进行扩充;每个电池管理单元均有唯一的ID号或者CAN总线标示符，该ID号或者CAN总线标示符可由上位机进行配置;每个电池管理单元内含两片电池管理芯片，每片电池管理芯片可同时监控一个包括6节电池的电池组的相关参数信息。
[0029]本实用新型的电池管理单元的工作流程如下:
[0030]A.电池控制单元BCU通过CAN总线发送查询命令，电池管理单元BMU根据ID号进行过滤识别，如果是对本模块进行查询，则转B;否则电池管理单元BMU定时采集电池的电压、温度等信息，并根据实际情况进行充放电均衡。
[0031]B.电池管理单元BMU通过CAN总线将电压、温度等信息发送给B⑶；
[0032]C.电池管理单元BMU在以上两个步骤循环。
[0033]本实用新型的整个系统工作流程如下:
[0034]A.电池控制单元B⑶定时采集总线电流及总电压信息等；
[0035]B.电池控制单元BCU通过CAN总线发送查询指令，符合条件的电池管理单元将监测到的12节电池电压、温度等信息通过CAN总线发送给电池控制单元BCU;
[0036]C.电池控制单元BCU通过CAN总线遍历所有的电池管理单元，同时通过电池组总电流检测单元的检测电池组的总电流信息；
[0037]D.电池控制单元BCU根据得到的所有电池信息及总线电流，通过算法预测电池组的剩余电量及健康状态；
[0038]E.电池控制单元B⑶将预测的剩余电量及健康状态通过CAN总线发送给整车电子控制单元E⑶；
[0039]F.电池控制单元B⑶在以上5个步骤循环。
[0040]本实用新型采用以上技术方案，电池控制单元与电池管理单元通过CAN总线连接；每个电池管理单元可同时监控12节电池的电压、温度等状态参数，并将相应的状态参数通过CAN总线传送给电池控制单元，同时根据实际情况对电池进行充放电均衡管理，严格控制充放电过程，避免过充、过放、过热；电池控制单元接收来自电池管理单元的信息，电池控制单元并测量的总线电流信息，电池控制单元分析并预测电池的剩余电量和健康状态，并通过CAN总线，将电池的剩余电量和健康状态传递给整车电子控制单元(ECU)。本实用新型的结构简洁，扩充方便。
[0041]以上是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种一主多从可扩展式动力锂电池管理系统，其特征在于:其包括一个电池控制单元和两个以上的可扩展的电池管理单元，每个所述电池管理单元对两组以上电池组进行均衡充放电管理，并定时采集对应电池组的状态参数，电池管理单元通过CAN总线将电池组的状态参数发送至电池控制单元；电池控制单元测量电池组的总电流信息，电池控制单元根据各个电池管理单元的电池组的状态参数和测量的电池组总电流信息形成电池系统的剩余电量和健康状态信息，电池控制单元将电池系统的剩余电量和健康状态信息通过CAN总线传递至车辆上设有的整车电子控制单元。2.根据权利要求1所述的一种一主多从可扩展式动力锂电池管理系统，其特征在于:每组所述电池组包括6节串联的电池。3.根据权利要求1所述的一种一主多从可扩展式动力锂电池管理系统，其特征在于:所述状态参数包括电池的电压和温度。4.根据权利要求1所述的一种一主多从可扩展式动力锂电池管理系统，其特征在于:两个以上的可扩展的电池管理单元采用级联连接。5.根据权利要求1所述的一种一主多从可扩展式动力锂电池管理系统，其特征在于:所述电池控制单元包括16位汽车级主控芯片、第一 CAN收发模块、电池组总电流检测单元，所述16位汽车级主控芯片的输入端分别连接第一 CAN收发模块和电池组总电流检测单元，16位汽车级主控芯片通过第一CAN收发模块连接CAN总线，电池组总电流检测单元检测电池组的总电流信息。6.根据权利要求1所述的一种一主多从可扩展式动力锂电池管理系统，其特征在于:所述电池管理单元包括8位汽车级主控芯片、第二 CAN收发模块、开关电源管理芯片、电源隔离芯片、SPI隔离芯片和两片以上的电池管理芯片;两片以上的电池管理芯片串行连接后通过SPI隔离芯片连接8位汽车级主控芯片，所述8位汽车级主控芯片连接第二CAN收发模块，并通过第二 CAN收发模块连接CAN总线，车载电源连接开关电源管理芯片的输入端，开关电源管理芯片的输出端通过电源隔离芯片为所述电池管理单元供电。7.根据权利要求6所述的一种一主多从可扩展式动力锂电池管理系统，其特征在于:两片以上的电池管理芯片采用菊花链串行连接。
【文档编号】H02J7/00GK205489698SQ201620245436
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月28日
【发明人】何志杰, 乐仁昌, 卢宇, 吴进营, 陈清华, 陈曦
【申请人】福建师范大学