[实用新型]电动汽车锂电池组管理系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电池管理系统，尤其是一种电动汽车锂电池组管理系统。

背景技术

随着电动汽车、混合动力汽车的发展，各种锂电池开始大量应用于其能量存储单元。锂电池能量密度大，充放电寿命长，自放电率低，无记忆效应，使得锂电池成为电动汽车最有前景的动力电池。但是锂离子电池物理性质非常活跃，过充过放都会对电池造成伤害甚至会爆炸，因此锂电池对电池管理系统要求比较苛刻。对电池电压的检测以及均衡充放电提出了特殊的要求。

现有的车用锂电池管理系统对电池电压的检测以及均衡控制主要有两种解决思路。

一种解决思路是采用悬浮地的方式，模块化处理，对有限节电池进行分组管理，使用电池的电位作为电池检测单元的参考电位。1、部分公司的电池管理芯片把较多数量的电池检测、均衡以及AD转换集成到一起，顺便解决了均衡以及控制芯片的电位参考点的问题。例如凌力尔特公司的LTC6801、LTC6802、LTC6803芯片实现了对12节电池的管理，凹凸科技的QZ890、QZ8920，能实现对5-8节锂电池的管理。2、部分公司设计的电池管理芯片实现单节电池的管理，电池管理IC实现电池与控制芯片的隔离。电池管理ECU与单节的IC通讯来完成对电池的管理。例如美国达拉斯半导体公司的DS2438芯片，德州仪器的bq系列芯片。

另一种解决思路是不改变电池的参考地的方法。1、使用精密电阻分压，将串联电池组的电压降到普通集成元件和单片机能够承受的电压范围内进行管理。但是这种办法检测精度低，易受温度漂移等条件的影响，而且不便于电池管理系统的扩展，目前没有采用这种电池管理方法的工业级产品。2、使用隔离运算放大器(例如BB公司的AD202)，实现电池的隔离检测。但是这种方法只解决了电池电压检测的问题，电池的均衡仍需通过别的方式隔离控制。而且隔离运放的耐压性能有限，因此尚未见这种性质的工业级产品。

申请人为芜湖天元汽车电子有限公司，申请号为：201010140237.1的专利申请公开了《一种锂电池组电源管理系统》，其使用了凹凸科技的QZ8920电池管理芯片来实现对8节为一组的锂电池进行管理。申请人为奇瑞汽车股份有限公司，申请号为：200910192029.3的专利申请公开了《一种汽车动力锂电池管理系统》，其设计使用其他公司生产的锂电池管理IC，例如LTC6802，来完成对电池的保护功能，他们做的工作内容更倾向于电池管理IC的通讯与控制算法。

申请人为重庆长安汽车股份有限公司，申请号为：201010162444.7的专利申请公开了《一种锂电池管理系统》，其同样使用了电池模块监控单元，来完成对电池管理系统的隔离检测与隔离均衡功能。且该专利始终未提及所用电池模块监控单元所用的IC，据其所述应该是LTC6801、LTC6802、LTC6803中的一款。

在已有的电池管理系统中，电压检测以及均衡控制方面仍存在着以下的问题或缺点：

现有的锂电池的电压检测以及均衡控制基本采用工业级电池管理IC的方法，使用现有的电池管理芯片来实现电池管理功能，创新性不够；且使用时易受到厂家专利的限制(上述三篇专利申请文件皆是此类问题)。

使用普通的检测电路来实现有限节电池的管理，但是这样的管理系统面临着不能扩展的缺点；

使用多个普通光耦来模拟线性光耦，来实现对电池电压的线性检测。但是这种方法存在线性度不够完善的缺点；

使用线性光耦检测电池电压，但是线性光耦的光电导和光电压模式两种使用方法中，高压侧均有普通的运放元件，仍然面临着高压环境下不适用的缺点。

电池均衡也面临着和电池电压检测类似的高压不共地的问题。

实用新型内容

本实用新型目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种电动汽车锂电池管理系统。不使用现有的电池管理IC，单独设计了电池的电压高精度隔离线性检测电路以及隔离均衡控制电路。其中电池电压的检测方案使用了线性光耦。对其光电导模式进行了改进，高压侧使用悬浮地来解决集成运放等元件的耐压问题，达到了较好的效果。使用光耦继电器完成单片机对电池均衡系统的隔离控制，实现了主动均衡并提高了均衡电路的电流均衡能力。新锂电池电池管理系统易实现、极易扩展。一个主控ECU使用CAN与多个底层ECU通讯，扩展管理电池数量时，仅需将扩展的底层管理模块通讯借口接入CAN网络即可。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：