[发明专利]电池管理系统

权利要求书

1.一种电池管理系统，其特征在于，电池管理系统包括CPU、电池温度采集单元、电池电压采集单元、电池电流采集单元、电池保护单元、热量管理控制单元、模块电压采集单元以及电子开关单元；所述电池温度采集单元、电池电压采集单元、电池电流采集单元均分别与CPU和电池组连接，所述电池组经电子开关单元与模块电压采集单元连接，所述模块电压采集单元与CPU连接，所述CPU分别与热量管理控制单元和电池保护单元连接，所述电池保护单元与所述电池组连接；电池管理系统还包括无线通讯模块、报警单元和连接PC机端的CAN通讯接口，所述CAN通讯接口、报警单元和无线通讯模块分别与CPU连接。

2.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，电池管理系统的电池电压信号采集方式为通过电阻分压将电池组的单体电压转换成共地电压信号，假设对于每一组电压测量的相对误差为λ，实际真实值为U_n，测量值为U_n′，单体电池电压为V_Bn,则通过计算得到测量的单体电压值为：

V′_Bn＝U′_n-U′_n-1＝(U_n-U_n-1)+λ(U_n±U_n-1)＝V_Bn+λ(U_n±U_n-1)。

3.如权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于，电池系统的电流信号采集方式为使用采样电阻,电池组充电时，充电电流为I_in，通过功率电阻R1产生压降V1，经过正向放大器到ADC采样端口，电池组放电时，放电电流I_out，通过功率电阻产生压降为负值，经过反向放大器到ADC采样端口。

4.如权利要求3所述的电池管理系统，其特征在于，电池管理系统的电池温度信号采集使用数字温度传感器，数字温度传感器内部包含温度传感器，A/D转换器，信号处理器,多路选择器，中央控制器，随机存储器和只读存储器。

5.如权利要求4所述的电池管理系统，其特征在于，电池的计算参量包括SOC和内阻、实际容量计算；

SOC是电池使用一段时间或长期搁置不用后的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值：

剩余容量＝额定容量-净放电量-自放电量-温度补偿容量；

电池无负载时，电池的端电压为E，外部连接的电阻负载为RL，负载电流为I，负载电压为E2，电池内阻为R0，在负载电阻已知的情况下，根据电池电压与负载电压的测量，估算电池的内阻，首先，将供电开关打开，利用高输入阻抗的电压计，测得开路电压为E，再将供电开关闭合，测得负载电压为E_L，而电流计测得的负载电流为I，则由下式求得内部电阻值：

由于E_L＝IR_L，则可得，

电池容量与内电阻的关系如下：

上式中C表示待估计的电容量，E为端电压，R0为内电阻，const为常数，α，β，γ，δ为系数。

6.如权利要求5所述的电池管理系统，其特征在于，电池保护单元包括：电源特征采样模块，偏置电压发生模块，休眠控制模块，时延模块，基准电压发生模块，过压和欠压检测模块，过流和短路检测模块，逻辑控制模块，电平转换模块，驱动模块，以及辅助模块；

电源特征采样模块生成用于判断各节电池过压、欠压错误状态的特征电压，特征电压与基准电压发生模块的输出电压进行比较；

偏置电压发生模块用于产生一系列偏置电压，完成对内部电路的偏置设置；

休眠控制模块完成芯片进入休眠模式与重新启动的控制；

时延模块生成逻辑控制电路在对电池的过压、欠压、过流和短路错误进行逻辑分析的时候的延迟，由振荡器电路和延时控制电路组成；

基准电压发生模块生成进行过压、过压回滞、欠压、过流和短路判断时各节电池所需要的基准电压，这些基准电压将与电源特征采样模块输出的特征电压，和电流采样电压进行比较，其结果作为判断电池工作状态的依据；

过压和欠压检测模块完成特征电压与基准电压的比较；

过流和短路检测模块完成过流和短路采样电压与基准电压的比较；

逻辑控制模块完成对检测模块输出结果的逻辑分析，以确定各节电池的工作状态；

电平转换模块完成检测模块输出结果的电平转换，使之适合作为数字电路的输入；同时，完成逻辑控制模块输出结果的电平转换，使之适合作为驱动模块的输入；

驱动模块将根据输入信号来完成控制信号的输出，开启和关断外接MOSFET；

辅助模块包括逆偏电压保护电路和过温保护电路；

在工作时，基准电压发生模块的输出电压，与电源特征采样模块的输出电压同时送入到两个检测模块中进行电压的比较，比较的结果经过电平转换模块处理后送入逻辑控制模块，再经过逻辑判断和延时的处理，得到外接MOSFET需要的控制信号，这个控制信号由逻辑控制模块送入电平转换模块处理后，再经过驱动模块来执行最后的控制动作；

逻辑控制模块还控制着休眠控制模块，当电池电压低于电池所允许的最低电压时，休眠控制模块驱动整个芯片进入休眠模式。