一种汽车动力锂电池管理系统 【技术领域】
本发明涉及一种混合动力汽车的动力电池的管理系统。
背景技术
锂离子电池最近开始应用在混合动力汽车上，与传统的铅酸电池、镍氢电池相比，锂离子电池具有大容量、高功率的特点，更符合混合动力车的动力要求。但是，锂离子电池在蕴含惊人高密度能量的同时，它的不稳定性也是闻名于世的，各种过充、过温、碰撞保护不好的情况都可能引发事故，而如果做不好均衡化管理，锂电池的寿命就会大幅降低，甚至导致损坏，造成高成本的浪费。
现有的锂离子电池管理系统都是在每块锂电池保护板上采用MCU加电池单体电压信号采样电路，如利用P-MOS隔离锂电池电压，利用精密电阻，精密差分运放，高精度ADC等分立元件对每串锂电池单体电压监测或采用电感互感隔离，对每一串单体电压信号单独进行处理，上述管理系统成本高，体积大，稳定性差，并且不易扩展。
【发明内容】
本发明的目的是提出一种性能稳定、体积小、成本低、易扩展的汽车动力锂电池管理系统。
本发明的汽车动力锂电池管理系统由主控板和保护板组成，所述保护板置于电池包中，所述电池包有多个，串联形成电池组，所述保护板由MCU及与MCU相连的CAN网关、锂电池专用保护芯片构成，所述主控板由MCU和CAN网关构成，所述主控板与保护板之间通过CAN网络通讯。
上述保护板的锂电池专用保护芯片可以为LINEAR公司的LTC6802、ADI公司的AD7280，O2公司的O2-890等等，其内部均集成有多项针对锂电池的管理功能，体积小、成本低、性能稳定。主控板与保护板之间采用CAN网络通讯可以保证信号的稳定性。主控板与保护板之间采用分布式架构，结构简单，易于扩展，当某个保护板发生故障时方便替换，不影响使用。
所述电池组的正端与负载之间串接有正端继电器，电池组的负端与负载之间串接有负端继电器，所述正端继电器及负端继电器均由主控板的MCU控制，主控板的MCU通过控制继电器的吸合来控制整个动力电池电路的通断，设置正、负端两个继电器可以防止某个继电器因为触点烧结而不能断开，确保电路安全。
为防止在电池组电路接通瞬间电流过大，造成继电器触头烧结，上述管理系统设置有预充电电路，所述预充电电路由串联的预充电电阻与预充电继电器，及与负载并联的预充电电容组成，所述预充电电阻与预充电继电器形成的串联电路与正端继电器并联，所述预充电继电器由主控板的MCU控制。当需要向负载供电时，首先接通负端继电器，因为此时正端继电器及预充电继电器都未接通，所以负端继电器的触点没有电流流过，不会产生拉弧现象；然后再接通预充电继电器，这样电池组即可通过预充电继电器、预充电电阻向预充电电容充电，因为预充电电容与负载并联，预充电电容的等效电阻远远小于负载，所以此时负载并不能启动，即电池组流出的电流都是在向预充电电容充电，同时因为预充电电阻的存在，流过预充电继电器的电流不会很大，不会产生拉弧现象。当预充电电容的电压上升到一定值时，再断开预充电继电器，然后控制正端继电器吸合，此时因为预充电电容的电压已经较高，所以正端继电器的触头的电压差就不是很大了，不会发生拉弧现象，保护了继电器触头。
所述主控板的MCU连接有可监测电池组输出电压的电压传感器和可监测电池组输出电流的电流传感器。这样当电池组出现过压、欠压、过流、欠流时，主控板的MCU控制正、负端两个继电器断开，实现过压、欠压、过流、欠流保护。
为确保在短路、过流时能够断开电路，所述电池组的输出端与负载之间最好串接有熔断器，熔断器可以与上述的正、负端继电器形成双保险。
所述保护板的MCU连接有可监测电池包温度的温度传感器，所述主控板的MCU连接有冷却风扇。将温度传感器分散设置在电池包中，可以更准确地监测各个电池包的温度，当温度过高时，主控板的MCU启动冷却风扇对电池包进行降温，防止因电池温度过高而导致保护板的功能不正常。
所述保护板的MCU通过锂电池专用保护芯片对电池进行被动和主动均衡化。保护板的MCU与主控板的MCU进行数据交换，主控板的MCU根据收到的数据进行对比、判断，并发信号至需要进行均衡化的电池包中的保护板，从而实现电池地均衡化，延长电池寿命。
本发明的汽车动力锂电池管理系统采用分布式架构，结构简单，易于扩展，并采用集成度高的锂电池专用保护芯片对电池进行管理，性能稳定、体积小、成本低。
【附图说明】
图1是本发明的汽车动力锂电池管理系统架构图。
【具体实施方式】
下面结合具体实施例和附图来详细说明本发明。
实施例1：
如图1所示，本实施例的汽车动力锂电池管理系统由主控板和保护板组成，所述保护板置于电池包中，所述电池包有多个，串联形成电池组，所述保护板由MCU及与MCU相连的CAN网关、锂电池专用保护芯片构成，所述主控板由MCU和CAN网关构成，所述主控板与保护板之间通过CAN网络通讯(CAN网络如图中粗实线所示，保护板和主控板的内部结构未画出)。
电池组的正端与负载R2之间串接有正端继电器RL1，电池组的负端与负载R2之间串接有负端继电器RL3，所述正端继电器RL1及负端继电器RL3均由主控板的MCU控制，主控板的MCU通过控制继电器的吸合来控制整个动力电池电路的通断。
该管理系统设置有预充电电路，所述预充电电路由串联的预充电电阻R1与预充电继电器RL2，及与负载R2并联的预充电电容C1组成，所述预充电电阻R1与预充电继电器RL2形成的串联电路与正端继电器RL1并联，所述预充电继电器RL2由主控板的MCU控制。
为确保在短路、过流时能够断开电路，所述电池组的输出端与负载之间串接有熔断器F1，熔断器F1可以与上述的正、负端继电器RL1、RL3形成双保险。
所述主控板的MCU连接有可监测电池组输出电压的电压传感器和可监测电池组输出电流的电流传感器。这样当电池组出现过压、欠压、过流、欠流时，主控板的MCU控制正、负端两个继电器RL1、RL3断开，实现过压、欠压、过流、欠流保护(上述电压传感器和电流传感器在图中未画出)。
所述保护板的MCU连接有可监测电池包温度的温度传感器，所述主控板的MCU连接有冷却风扇(上述温度传感器和冷却风扇在图中未画出)。