[发明专利]一种电动汽车磷酸铁锂电池组三级管理系统

说明书

【技术领域】

本发明属于电动汽车电池组充放电管理与控制技术领域，尤其涉及一种电动汽车磷酸铁锂电池组三级管理系统。

【背景技术】

我国大城市的大气污染已不能忽视，燃油汽车排放是主要污染源之一，已有16 个城市被列入全球大气污染最严重的20 个城市之中。我国现今人均汽车是每1000 人有10 辆汽车，但石油资源不足，每年已进口石油几千万吨，随着经济的发展，假如中国人均汽车持有量达到现在全球水平——每1000 人有110 辆汽车，石油进口就成为大问题。因此在我国研究发展电动汽车不是一个临时的短期措施，而是意义重大的、长远的战略考虑。电动汽车本身不排放污染大气的有害气体，废气排出比燃油汽车减少92%—98%。即使按所耗电量换算为发电厂的排放，除硫和微粒外，其它污染物也显著减少。由于电厂大多建在远离人口密集的城市，对人类伤害较少，而且电厂是固定不动的，集中的排放，清除各种有害排放物较容易，也已有了相关技术。电力可以从多种一次能源中获得，如煤、核能、水力等，可缓解人类对石油资源的依赖以及对其日见枯竭的担心。电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电，使发电设备日夜都能充分利用，大大提高其经济效益。有研究表明，同样的原油经过粗炼，送至电厂发电，经充入电池，再由电池驱动汽车，其能量利用效率比经过精炼变为汽油，再经汽油机驱动汽车要高，因此有利于节约能源和减少二氧化碳的排量。正是这些优点，使电动汽车的研究和应用成为现代汽车工业的一个“热点”。电动汽车将会慢慢成为汽车发展的一种趋势和必然。

目前用作锂离子电池的正极材料主要有：LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiNiO₂及LiFePO₄。这些组成电池正极材料的金属元素中，钴（Co）最贵，并且存储量不多，镍（Ni）、锰（Mn）较便宜，而铁（Fe）最便宜。正极材料的价格也与这些金属的价格行情一致。因此，采用LiFePO₄正极材料做成的锂离子电池应是最便宜的。它的另一个特点是对环境无污染。 

作为可充电电池的要求是：容量高、输出电压高、良好的充放电循环性能、输出电压稳定、能大电流充放电、电化学稳定性能、使用中安全（不会因过充电、过放电及短路等操作不当而引起燃烧或爆炸）、工作温度范围宽、无毒或少毒、对环境无污染。 

LiCoO₂电池充电容差值只有0.1V，而LiFePO₄的充电容差值达到0.7V，LiFePO₄过冲发热值为90J/g，LiCoO₂过冲发热1600J/g，LiFePO₄无电路板保护的最大值达到30V，LiFePO₄电池与铅酸电池一致，但同时没有铅酸电池的污染性。 

采用LiFePO₄作正极的磷酸铁锂电池特别在大放电率放电（5～10C放电）、放电电压平稳上、安全上（不燃烧、不爆炸）、寿命上（循环次数）、对环境无污染上，它是最好的，是目前最好的大电流输出动力电池。 

锂离子电池组在应用过程中往往需要串并联连接，多个单体电池组成的电池组如果没有管理系统的精确控制，则存在着安全性和性能快速下降的风险。 

【发明内容】

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种可实现平衡控制、故障诊断、电池组自动级联识别和自举功能、磷酸铁锂电池组电化学模型以及与之相匹配的模型算法，硬件拓扑电路，从而提高电池组的电压精度、安全性和性能的电动汽车磷酸铁锂电池组三级管理系统。

本发明解决现有技术问题所采用的技术方案为： 

一种电动汽车磷酸铁锂电池组三级管理系统，包括有一与汽车行车电脑连接的用于对电池组的状态和故障进行实时显示的人机界面，一用于完成上下级模拟数据和数字数据的相互转换、运算处理的数字信号处理模块，以及一用于对电池组状态和故障进行实时检测、控制的三段式电池控制模块；所述人机界面、数字信号处理模块和三段式电池控制模块依次导通连接。