[发明专利]用于动力电池组的非接触式分布控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种动力电池组控制系统，尤其涉及一种用于动力电池组的非接触式分布控制系统，属于电池管理技术领域。

背景技术

随着石油资源争夺日益升级、全球气候环境不断恶化，汽车节能环保技术已经成为当今全球汽车业所面临的重大技术挑战。近年来，人们对电动汽车的期望越来越高，但由于电动汽车的成本，尤其是动力电池组的制造成本很高，使得电动汽车一直未能真正进入市场。如何降低动力电池组的制造成本、减少研发上市时间、提高工作可靠性，是电动汽车大量投入市场前需要解决的重要问题。

图1为一个典型的电池控制系统的电路结构图。动力电池组要获得高压，需要由多个电池进行串联。通常一个动力电池组中由1～25个电池模块串联而成，每个电池模块包含多个电池单元。每个电池模块均有电池控制电路，其包括至少有一个电压控制器和一个均衡电路。电压控制器对每个独立电池单元的电压值和温度值进行采样，采样数据通过内部总线传送到上一级电池控制系统（Battery Management System，简称为BMS）。BMS决定了电池的状态和控制电能存储的方式。它将对所有电池单元的采样数据进行计算，并推导出动力电池组的整体状态。计算结果通过外部总线传送到汽车控制系统中。此外，BMS还具有电池均衡、热调整、高压开关、安全控制等功能。

欧洲ENIAC JUE3CAR计划已经完成了图1所示电池控制系统的设计、测试和验证工作。其中，一个动力电池组包含25个电池模块，每个电池模块包含4个电池单元。图2显示了一个典型的电池模块，其包括4个电池单元。每个电池单元单独连接温度传感器、电压连接器等器件。电池模块的控制电路要实现对每个电池单元电压调整、电流均衡和温度测量，需要进行复杂的连线。当每个电池模块所含电池单元的数量较多时，整个电池控制系统的成本是很大的。另一方面，供电部分和信号部分要有可靠的电隔离，元器件的选取以及集成需要充分考虑。除了上述问题之外，现有的电池控制系统还存在以下几个问题：

（1）大量的连线和触点容易引起电池失效；

（2）大规模生产时，安装电池单元的人工成本非常高；

（3）不同的电动汽车需要不同的动力电池组。对于新的动力电池组，电池控制电路不能实现通用，需要重新设计。这样会延长产品上市时间，增加研发费用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于动力电池组的非接触式分布控制系统。

为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种用于动力电池组的非接触式分布控制系统，包括电池控制系统和多个电池控制单元；

多个所述电池控制单元通过非接触式数据传输方式与所述电池控制系统进行通信；

所述电池控制单元采集所连接的电池单元的状态数据，发送至所述电池控制系统；

所述电池控制系统接收并处理各所述电池控制单元所采集的数据。

其中较优地，所述电池控制单元包括电池电压均衡器、温度传感器、微控制器以及信号调整模块；

所述电池电压均衡器连接所述电池单元的两极；

所述微控制器分别与所述电池单元的两极、所述电池电压均衡器、所述温度传感器以及所述信号调整模块相连接；

所述信号调整模块与所述电池控制系统进行通信。

其中较优地，所述电池电压均衡器包括晶体管和电阻；

所述晶体管的栅极与所述微控制器相连，漏极连接所述电阻，源极与所述电池单元的负极相连；

所述电阻的另一端连接电池单元的正极。

其中较优地，所述非接触式数据传输方式为射频方式、电容耦合方式、电感耦合方式或者光耦合方式中的一种。

其中较优地，在所述电容耦合方式下，各电池控制单元之间采用差分信号串级链接结构或者差分信号并行链接结构。

本发明所提供的动力电池组非接触式分布控制系统，不仅结构简单巧妙、装配的复杂程度小，提高了整个电池系统的可靠性；同时本发明可以对多种动力电池组通用，减少了电池控制系统的开发时间以及开发费用。

附图说明

图1为现有技术中，一个典型的电池控制系统的结构示意图；

图2为多个电池单元组成电池模块的原理框图；

图3为本发明中，采用差分信号串级链接结构的非接触式分布控制系统的结构示意图；

图4为本发明中，采用差分信号并行链接结构的非接触式分布控制系统的结构示意图；

图5为本发明所采用的双向信号发送电路的示意图。

具体实施方式