[发明专利]一种混合动力汽车电池组均衡充电控制系统

说明书

 

技术领域

本发明属于节能与新能源汽车领域，尤其涉及一种混合动力汽车电池组均衡充电控制系统。

背景技术

随着汽车工业的迅猛发展，能源和环境问题更加突出。混合动力汽车(Hybrid-Electric Vehicle, HEV）是为减少燃油汽车的能源消耗和所引起的污染这两个问题而产生的。其中的动力锂离子电池一般多节电池串联，而由于各单体电池的加工制作、初始容量、电压、内阻以及蓄电池组中各单体电池的温度等方面均不完全相同，单体电池间的不均衡性是影响电池组工作的一个非常有害的因素，因而，电池组的外特性监控成为电动汽车领域亟待解决的一个关键问题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种混合动力汽车电池组均衡充电控制系统。

本发明的技术方案具体如下：

一种混合动力汽车电池组均衡充电控制系统，包括用于控制整个系统的微控制器、用于为整个混合动力汽车电池组均衡充电控制系统提供电能的电源模块、用于与微控制器及其他模块通信的通信模块、存储模块、用于电池组电压采样、电流采样和温度采样的数据采集模块、用于过充保护、过放保护以及温度保护的保护模块、用于实现单体电池均衡充放电的均衡模块。

所述的电源模块中设置一个防止混合动力汽车启动时的电流尖峰对后续电路产生破坏的共模电感。

所述的数据采集模块包括电压采集模块、电流采集模块和温度采集模块。

所述的数据采集模块电压采样的方式，包括如下步骤：先通过采样数模转换器采集单体电池电压信号，然后将采集到的各个电压信号通过选通开关的方式传输至微控制器中。

所述的通信模块采用串口通信和CAN总线通信两种通信模式。

本发明相对于现有技术的优点是提出了多分组管理的策略和备用电源策略，分析了多分组管理策略的局限性，指出了在HEV场合使用备用电源策略的合理性。采用该策略主要包括电池分组的原则和充放电的控制方法等。实验数据分析表明，采用本能量管理策略能有效改善被管理电池组的工作状况。

本发明提供的电池组管理系统能对蓄电池组进行安全监控及有效管理，可以提高蓄电池的使用效率，达到增加续驶里程、延长其使用寿命、降低运行成本的目的，从而进一步提高电池组的可靠性。

附图说明

图1为硬件整体设计框图。

图2为电源模块示意图。

图3为电压采样模/数转换电路示意图。

图4为过充电保护电路示意图；其中，（a）为S-8242过充电保护电路；（b）为S-8254过充电保护电路。

图5为过放电保护电路示意图；其中，（a）为S-8242过放电保护电路；（b）为S-8254过放电保护电路。

图6为均衡控制驱动模块示意图。

图7为改进均衡电路的性能对比图。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施实例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种测试用锂离子电池组，该电池组包括100个串联的额定电压为3.8V的单体锂离子电池，将这100个单体电池平均分成4箱，然后将每箱中25个电池单体平均分成5组，即每5个电池单体为一小组。

由于电池组的不均衡具有很强的随机性，在电池组中既有可能存在剩余能量低的电池，也有可能存在剩余能量高的电池，因此，高性能的均衡管理系统既要具备充电均衡功能也要具备放电均衡功能。

本发明提供的混合动力汽车电池组均衡充电控制系统，如图1所示，包括微控制器模块(MCU) 、电源模块、通信模块、存储模块、数据采集模块、保护模块以及均衡模块。

（1）电源模块

该电池管理系统的电源模块如图2所示，该电池管理系统采用车载24V蓄电池供电，MCU工作电压为1.5V，外围接口电压为3.3V。图2中Dl是防反二极管，保险F能在电路短路时把系统和电源迅速断开；共模电感COM是为了防止HEV启动时的电流尖峰对后续电路产生破坏；D2、C1起吸收瞬间电流尖峰的作用；图2右边上半部分产生1.8V电压，下半部分产生3.3V电压；LM1117为DC/DC转换芯片。

（2）数据采集模块