電動汽車磷酸鐵鋰電池組能量均衡控制系統(tǒng)及其電壓采集模塊技術(shù)方案

本實用新型專利技術(shù)涉及一種電動汽車磷酸鐵鋰電池組能量均衡控制系統(tǒng)及其電壓采集模塊，該系統(tǒng)包括供電電池組、電池電壓溫度監(jiān)測單元、電流監(jiān)測單元、動態(tài)均衡單元、主機單元、上位機、串口液晶模塊和接觸保護器；供電電池組連接有充放電口；電池電壓溫度監(jiān)測單元包括電壓監(jiān)測模塊、電壓采集模塊和溫度傳感器。電壓采集模塊由電壓采集電路組成，包括電壓采集芯片以及數(shù)據(jù)隔離芯片；電壓采集芯片連接供電電池組及多個工作模式選擇端；電壓采集端口通過電容接地且與供電電池組的單個電池之間串接有電阻。本實用新型專利技術(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、合理，能對磷酸鐵鋰電池的能量實現(xiàn)高效均衡，同時磷酸鐵鋰電池的電壓監(jiān)控和采集效果好、精度高。（*該技術(shù)在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
電動汽車磷酸鐵鋰電池組能量均衡控制系統(tǒng)及其電壓采集模塊
[0001 ] 本技術(shù)涉及電動汽車
，尤其涉及電動汽車磷酸鐵鋰電池組能量均衡控制系統(tǒng)及其電壓采集模塊。
技術(shù)介紹
電動汽車的研發(fā)成功是解決能源危機和環(huán)境污染的最佳方案之一，然而，傳統(tǒng)動力電池存在電池組壽命短、充放電速度慢、甚至在劇烈碰撞下可能引起爆炸等問題。因此新型鋰離子電池一磷酸鐵鋰電池應運而生，但是，磷酸鐵鋰電池串聯(lián)使用中的不均衡現(xiàn)象大大的限制了其發(fā)展，解決電池組中各電池單體的不均衡問題，對電池組能量實現(xiàn)均衡控制，避免電池組進行惡性循環(huán)，以此提升電池組整體使用壽命，是電動汽車推廣應用的首要任務(wù)。尤其，現(xiàn)有的關(guān)于磷酸鐵鋰電池的電壓采集通常采用的電壓采集電路結(jié)構(gòu)較復雜、零配件繁多，不僅無法對電池進行穩(wěn)定、準確的電壓監(jiān)控，而且電壓采集的精度和效果也相對較差，無法為電池組能量均衡提供可靠的依據(jù)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)是為了解決現(xiàn)有電動汽車的磷酸鐵鋰電池串聯(lián)使用中易出現(xiàn)不均衡現(xiàn)象，尤其關(guān)于磷酸鐵鋰電池的電壓采集無法對電池進行有效、準確的監(jiān)控且電壓采集精度和效果相對較差等問題而提出一種結(jié)構(gòu)簡單，能高效實現(xiàn)電池充電過程的能量均衡，能對磷酸鐵鋰電池電壓進行有效監(jiān)控，電壓采集效率高、效果好且精度高的電動汽車磷酸鐵鋰電池組能量均衡控制系統(tǒng)及其電壓采集模塊。本技術(shù)是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:上述的電動汽車磷酸鐵鋰電池組能量均衡控制系統(tǒng)，包括供電電池組；所述供電電池組為由若干單體電池箱通過電纜線串接而成的磷酸鐵鋰電池組；所述供電電池組連接有充放電口 ；所述控制系統(tǒng)還包括均與所述供電電池組電連接的電池電壓溫度監(jiān)測單元、電流監(jiān)測單元、動態(tài)均衡單元以及與所述電池電壓溫度監(jiān)測單元電連接的主機單元、連接所述主機單元的上位機和串口液晶模塊；所述電池電壓溫度監(jiān)測單元連接于所述供電電池組和主機單元之間，其包括電壓監(jiān)測模塊、電壓采集模塊和溫度傳感器；所述電壓監(jiān)測模塊的信號輸入端分別通過所述溫度傳感器和電壓采集模塊與所述供電電池組電連接；所述電壓監(jiān)測模塊的信號輸出端通過CAN總線連接所述主機單元；所述電壓采集模塊由電壓采集電路組成，所述電壓采集電路包括電壓采集芯片U5以及與所述電壓采集芯片U5連接的數(shù)據(jù)隔離芯片U4 ;所述電壓采集芯片U5通過電壓采集端口連接所述供電電池組，同時連接有多個工作模式選擇端；同時，所述電壓采集芯片U5的電壓采集端口通過電容接地，且與所述供電電池組的單個電池之間串接有電阻。所述電動汽車磷酸鐵鋰電池組能量均衡控制系統(tǒng)，其中:所述電壓采集芯片U5通過端口 CSBI連接所述數(shù)據(jù)隔離芯片U4的端口 V0A，通過端口 SDO連接所述數(shù)據(jù)隔離芯片U4的端口 VID，通過端口 SDI連接所述數(shù)據(jù)隔離芯片U4的端口 VOB，通過端口 SCKI連接所述數(shù)據(jù)隔離芯片U4的VOC端口 ；所述電壓采集芯片U5的端口 VREG通過電容C20接地，端口 VREF通過電容C21也接地，端口 NC接地。所述電動汽車磷酸鐵鋰電池組能量均衡控制系統(tǒng)，其中:所述溫度傳感器采用可串聯(lián)工作且具有單總線工作模式的溫度傳感器。所述電動汽車磷酸鐵鋰電池組能量均衡控制系統(tǒng)，其中:所述CAN總線上設(shè)有多個CAN接口 ；所述電壓監(jiān)測模塊的信號輸出端與所述CAN接口雙向通信連接；所述主機單元也與所述CAN接口雙向通信連接。所述電動汽車磷酸鐵鋰電池組能量均衡控制系統(tǒng)，其中:所述電流監(jiān)測單元連接于所述供電電池組與主機單元之間。所述電動汽車磷酸鐵鋰電池組能量均衡控制系統(tǒng)，其中:所述動態(tài)均衡單元包括并聯(lián)于所述供電電池組兩端的雙向功率開關(guān)及與所述雙向功率開關(guān)連接的功率器件驅(qū)動模塊；所述動態(tài)均衡單元由動態(tài)均衡電路組成，所述動態(tài)均衡電路由儲能電感L、功率MOS管Q和續(xù)流二極管D連接組成；所述功率MOS管Q為N溝道功率MOS管Q，其漏極D和源極S分別通過所述儲能電感L連接至所述供電電池組的單個電池的正負兩極；所述續(xù)流二極管D的陽極端連接至功率MOS管Q的源極S，陰極端連接至功率MOS管Q的漏極D。所述電動汽車磷酸鐵鋰電池組能量均衡控制系統(tǒng)，其中:所述供電電池組和充放電口之間還連接有接觸保護器；所述接觸保護器還與所述主機單元連接；所述主機單元通過多路分配器連接所述功率器件驅(qū)動模塊，同時還分別通過RS232接口連接所述上位機和串口液晶模塊；所述上位機接受由所述主機單元通過RS232接口傳來的信息并進行顯示。上述的電動汽車磷酸鐵鋰電池組能量均衡控制系統(tǒng)的電壓采集模塊，由電壓采集電路組成，所述電壓采集電路包括電壓采集芯片U5以及與所述電壓采集芯片U5連接的數(shù)據(jù)隔離芯片U4 ;所述電壓采集芯片U5通過電壓采集端口連接所述供電電池組，同時連接有多個工作模式選擇端；同時，所述電壓采集芯片U5的電壓采集端口通過電容接地，且與所述供電電池組的單個電池之間串接有電阻。所述的電動汽車磷酸鐵鋰電池組能量均衡控制系統(tǒng)的電壓采集模塊，其中:所述電壓采集芯片U5通過端口 CSBI連接所述數(shù)據(jù)隔離芯片U4的端口 V0A，通過端口 SDO連接所述數(shù)據(jù)隔離芯片U4的端口 VID，通過端口 SDI連接所述數(shù)據(jù)隔離芯片U4的端口 V0B，通過端口 SCKI連接所述數(shù)據(jù)隔離芯片U4的VOC端口 ；所述電壓采集芯片U5的端口 VREG通過電容C20接地，端口 VREF通過電容C21也接地，端口 NC接地。有益效果:本技術(shù)電動汽車磷酸鐵鋰電池組能量均衡控制系統(tǒng)及其電壓采集模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、合理，尤其電壓采集模塊由電壓采集電路組成，該電壓采集電路結(jié)構(gòu)簡單，零部件少，能對磷酸鐵鋰電池進行高效、精確的電壓監(jiān)控以及電壓采集，能為磷酸鐵鋰電池組能量均衡提供可靠的依據(jù)；同時，整個控制系統(tǒng)能較好地實現(xiàn)電池充電過程的能量均衡、電流采集、電池管理以及保護等功能，結(jié)構(gòu)相比其他均衡結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、模塊化強，均衡效率高，能量損耗小的特點；能夠可靠的完成磷酸鐵鋰電池的充電過程的能量均衡，保護完善，功能齊全，具有良好的人機交互界面，適于推廣與應用。【附圖說明】圖1為本技術(shù)電動汽車磷酸鐵鋰電池組能量均衡控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖2為本技術(shù)電動汽車磷酸鐵鋰電池組能量均衡控制系統(tǒng)的控制電路圖；圖3為本技術(shù)電動汽車磷酸鐵鋰電池組能量均衡控制系統(tǒng)的電壓采集模塊的電壓采集電路圖；圖4本技術(shù)電動汽車磷酸鐵鋰電池組能量均衡控制系統(tǒng)的動態(tài)均衡單元的均衡電路圖。【具體實施方式】如圖1至4所示，本技術(shù)電動汽車磷酸鐵鋰電池組能量均衡控制系統(tǒng)，包括供電電池組1、電池電壓溫度監(jiān)測單元2、該電流監(jiān)測單元3、動態(tài)均衡單元4、主機單元5、上位機6、接觸保護器7、充放電口 8和多路分配器9。供電電池組I為磷酸鐵鋰電池組，其是由若干單體電池箱通過電纜線串接而成，其分別與電池電壓溫度監(jiān)測單元2和動態(tài)均衡單元4電連接，其與充放電口 8電連接，接觸保護器7連接于供電電池組I與充放電口 8之間。本實施例中供電電池組I具有16節(jié)；其中，單體電池規(guī)格為LAF10-1565148型磷酸鐵鋰電池，IOAh,電池電壓3.2V，終止放電電壓2V，終止充電電壓3.65V。電池電壓 溫度監(jiān)測單元2連接于供電電池組I與主機單元5之間；該電池監(jiān)測電壓溫度單元2包括電壓監(jiān)測模塊21、電壓采集模塊22和溫度傳感本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種電動汽車磷酸鐵鋰電池組能量均衡控制系統(tǒng)，包括供電電池組；所述供電電池組為由若干單體電池箱通過電纜線串接而成的磷酸鐵鋰電池組；所述供電電池組連接有充放電口；其特征在于：所述控制系統(tǒng)還包括均與所述供電電池組電連接的電池電壓溫度監(jiān)測單元、電流監(jiān)測單元、動態(tài)均衡單元以及與所述電池電壓溫度監(jiān)測單元電連接的主機單元、連接所述主機單元的上位機和串口液晶模塊；?所述電池電壓溫度監(jiān)測單元連接于所述供電電池組和主機單元之間，其包括電壓監(jiān)測模塊、電壓采集模塊和溫度傳感器；所述電壓監(jiān)測模塊的信號輸入端分別通過所述溫度傳感器和電壓采集模塊與所述供電電池組電連接；所述電壓監(jiān)測模塊的信號輸出端通過CAN總線連接所述主機單元；?所述電壓采集模塊由電壓采集電路組成，所述電壓采集電路包括電壓采集芯片U5以及與所述電壓采集芯片U5連接的數(shù)據(jù)隔離芯片U4；所述電壓采集芯片U5通過電壓采集端口連接所述供電電池組，同時連接有多個工作模式選擇端；同時，所述電壓采集芯片U5的電壓采集端口通過電容接地，且與所述供電電池組的單個電池之間串接有電阻。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種電動汽車磷酸鐵鋰電池組能量均衡控制系統(tǒng)，包括供電電池組；所述供電電池組為由若干單體電池箱通過電纜線串接而成的磷酸鐵鋰電池組；所述供電電池組連接有充放電口 ；其特征在于:所述控制系統(tǒng)還包括均與所述供電電池組電連接的電池電壓溫度監(jiān)測單元、電流監(jiān)測單元、動態(tài)均衡單元以及與所述電池電壓溫度監(jiān)測單元電連接的主機單元、連接所述主機單元的上位機和串口液晶模塊； 所述電池電壓溫度監(jiān)測單元連接于所述供電電池組和主機單元之間，其包括電壓監(jiān)測模塊、電壓采集模塊和溫度傳感器；所述電壓監(jiān)測模塊的信號輸入端分別通過所述溫度傳感器和電壓采集模塊與所述供電電池組電連接；所述電壓監(jiān)測模塊的信號輸出端通過CAN總線連接所述主機單元； 所述電壓采集模塊由電壓采集電路組成，所述電壓采集電路包括電壓采集芯片U5以及與所述電壓采集芯片U5連接的數(shù)據(jù)隔離芯片U4 ;所述電壓采集芯片U5通過電壓采集端口連接所述供電電池組，同時連接有多個工作模式選擇端；同時，所述電壓采集芯片U5的電壓采集端口通過電容接地,且與所述供電電池組的單個電池之間串接有電阻。2.如權(quán)利要求1所述的電動汽車磷酸鐵鋰電池組能量均衡控制系統(tǒng)，其特征在于:所述電壓采集芯片U5通過端口 CSBI連接所述數(shù)據(jù)隔離芯片U4的端口 VOA，通過端口 SDO連接所述數(shù)據(jù)隔離芯片U4的端口 VID，通過端口 SDI連接所述數(shù)據(jù)隔離芯片U4的端口 V0B，通過端口 SCKI連接所述數(shù)據(jù)隔離芯片U4的VOC端口 ； 所述電壓采集芯片U5的端口 VREG通過電容C20接地，端口 VREF通過電容C21也接地，端口 NC接地。3.如權(quán)利要求1所述的電動汽車磷酸鐵鋰電池組能量均衡控制系統(tǒng)，其特征在于:所述溫度傳感器采用可串聯(lián) 工作且具有單總線工作模式的溫度傳感器。4.如權(quán)利要求1所述的電動汽車磷酸鐵鋰電池組能量均衡控制系統(tǒng)，其特征在于:所述CAN總線上設(shè)有多個CAN接口； 所述電壓監(jiān)測模塊的信號輸出端與所述CAN接口雙向通信連接； 所述主機單元也與所述CAN接口雙向通信連接。5.如權(quán)利要求1所述的電動汽車磷酸鐵鋰電池組能...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：簡煒，江學煥，陳宇峰，張金亮，張濤，向鄭濤，王思山，周鵬，史小平，
申請(專利權(quán))人：湖北汽車工業(yè)學院，
類型：新型
國別省市：湖北;42