CN108091944A - 一种具有静电放电抗扰功能的电池管理*** - Google Patents

一种具有静电放电抗扰功能的电池管理*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有静电放电抗扰功能的电池管理***，包括电池箱与中央处理器，电池箱与中央处理器之间通过静电放电抗扰电路连接在一起，电池箱内部并联有若干个电池模组，电池箱连接有数据采集***，数据采集***包括总电压电流检测模块、温度检测模块与通用模拟量检测模块，数据采集***通过状态计算管理***与中央处理器连接在一起，通过状态计算管理***将接收到的数据进行处理，状态计算管理***通过均衡电路与电池箱连接在一起，通过在电池与中央处理器之间设置静电放电抗扰电路，确保了电池***内部静电放电抗扰，避免了静电放电导致中央处理器受到损坏，提高了整个电池管理***的安全性，确保了电动汽车正常运行。

Description

一种具有静电放电抗扰功能的电池管理***
技术领域
本发明涉及电池管理技术领域，具体为一种具有静电放电抗扰功能的电池管理***。
背景技术
电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。它使用存储在电池中的电来发动。在驱动汽车时有时使用12或24块电池，有时则需要更多。电动汽车的组成包括：电力驱动及控制***、驱动力传动等机械***、完成既定任务的工作装置等。电力驱动及控制***是电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大不同点。电力驱动及控制***由驱动电动机、电源和电动机的调速控制装置等组成。电动汽车的其他装置基本与内燃机汽车相同。
电动车未来将以锂电池为主要动力驱动来源，主因在于锂电池有高能量密度优势，所以性能较为稳定。然而锂电池大量生产时品质不易掌握，电池芯出厂时电量即存在些微差异，且随着操作环境、老化等因素，电池间不一致性将愈趋明显，电池效率、寿命也都将变差，再加上过充或过放等情况，严重时可能导致起火燃烧等安全问题。
因此，透过电池管理***(BMS)能准确量测电池组使用状况，保护电池不至于过度充放电，平衡电池组中每一颗电池的电量，以及分析计算电池组的电量并转换为驾驶可理解的续航力信息，确保动力电池可安全运作。
申请号为CN201610077608.3，名称为一种电动汽车动力电池管理***的发明专利，包括动力电池组、一个总电池管理***CBMS和若干分电池管理***SBMS，所述分电池管理***SBMS包括分别连接单体电池的单体电压检测电路、温度检测电路和均衡电路，各分电池管理***SBMS之间通过CAN通讯电路交换信息，并通过CAN通讯电路上报给总电池管理***CBMS；所述动力电池组上连接有总电流检测电路、总电压检测电路和绝缘检测电路。本发明每个单体电池一个独立的分电池管理***SBMS，整个电池***有一个总的电池管理***CBMS，一个CBMS可以跟任意个随机的SBMS组成一个电池管理***，增加、减少或者更换SBMS，CBMS能够自动适应新的电池数量、容量、电池状态等，对于换电模式的电池***具有独特的优势。
但是目前很多的电动汽车在使用的时候，其内部电池模块容易受到静电干扰，导致内部电路结构受损，严重时甚至会导致整个电池管理***瘫痪，放电时产生的放电电流及其电磁场经传导和辐射耦合进入电子设备,引起电子设备的故障或损坏,尤其是计算机芯片、集成电路等,因此设计了一种具有静电放电抗扰功能的电池管理***。
发明内容
为了克服现有技术方案的不足,本发明提供一种具有静电放电抗扰功能的电池管理***，通过在电池与中央处理器之间设置静电放电抗扰电路，确保了电池***内部静电放电抗扰，避免了静电放电导致中央处理器受到损坏，提高了整个电池管理***的安全性，确保了电动汽车正常运行，通过数据采集***采集整个汽车内部电池***内的参数，实现了各种参数的监控与检测，提高了电池***的安全性，避免了主回路出现电路故障，提高了汽车的安全性能，值得推广。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有静电放电抗扰功能的电池管理***，包括电池箱与中央处理器，所述电池箱与中央处理器之间通过静电放电抗扰电路连接在一起，所述电池箱内部并联有若干个电池模组，所述电池箱连接有数据采集***，所述数据采集***包括总电压电流检测模块、温度检测模块与通用模拟量检测模块，所述数据采集***通过状态计算管理***与中央处理器连接在一起，通过状态计算管理***将接收到的数据进行处理，所述状态计算管理***通过均衡电路与电池箱连接在一起；
所述静电放电抗扰电路内包括两只二极管，通过二极管同时抑制正、负极性的瞬态电压，电池箱内并联的电池模组产生的瞬态电压被两只二极管箝位在V++VPN至V―-VPN范围内，从而串联电阻担负功率耗散，利用整个电池箱内并联电池模组的电压范围作为瞬态电压的抑制范围，起到静电放电保护作用。
进一步地，所述总电压电流检测模块内设置有主回路总电压传感器与主回路总电压传感器，通过主回路总电压传感器与主回路总电压传感器检测主回路中的电压与电流参数，具体方法如下：
如果出现过充、过放、高压电回路甚至反极现象的时候，通过状态计算管理***向中央处理器报警，在中央处理器内部设置报警阈值，超过报警阈值时通过中央处理器进行主回路电源切断；
如果出现超高温、内短路故障、接头松动、电解液泄漏与绝缘降低现象的时候，通过状态计算管理***向中央处理器报警，中央处理器发出报警信号，确定电池模组本身出现故障。
进一步地，所述温度检测模块包括电池箱外侧安装的温度传感器、电池箱空气入口的温度传感器、电池箱空气出口的温度传感器与电池模组表面的单片温度传感器。
进一步地，所述通用模拟量检测模块包括两个加速踏板位置传感器与两个制动踏板位置传感器，通过成对的位置传感器来检测加速踏板与制动踏板的位置。
进一步地，所述均衡电路采用恒定分流电阻均衡充电技术，具体方法是在每个电池模组上都并联一个分流电阻，无论电池充电过程还是电池放电过程，分流电阻始终消耗功率。
进一步地，所述中央处理器还通过接口电路连接有触摸屏，通过触摸屏来显示电池管理***内部数据，并可进行手动切断电源操作。
进一步地，所述中央控制器连接有通讯模块，所述通讯模块包括CCP标定通道与主控制器CAN通道，与整车控制器等网络节点通信，在不拆壳的情况下进行在线标定、监控与升级维护。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过在电池与中央处理器之间设置静电放电抗扰电路，确保了电池***内部静电放电抗扰，避免了静电放电导致中央处理器受到损坏，提高了整个电池管理***的安全性，确保了电动汽车正常运行；
(2)本发明通过数据采集***采集整个汽车内部电池***内的参数，实现了各种参数的监控与检测，提高了电池***的安全性，避免了主回路出现电路故障，提高了汽车的安全性能。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向和位置用语，例如「上」、「中」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向和位置。因此，使用的方向和位置用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
实施例：
如图1所示，本发明提供了一种具有静电放电抗扰功能的电池管理***，包括电池箱与中央处理器，所述电池箱与中央处理器之间通过静电放电抗扰电路连接在一起，所述电池箱内部并联有若干个电池模组，所述电池箱连接有数据采集***，所述数据采集***包括总电压电流检测模块、温度检测模块与通用模拟量检测模块，所述数据采集***通过状态计算管理***与中央处理器连接在一起，通过状态计算管理***将接收到的数据进行处理，所述状态计算管理***通过均衡电路与电池箱连接在一起；
静电对器件造成的损坏有显性的和隐性的两种，显性损坏容易发现,问题也相对比较容易解决。隐性损坏在当时看不出来，但器件参数漂移或变得更脆弱,在过压、高温等条件下极易损坏或工作一段时间后故障才会出现。
本发明中，针对静电问题，所述静电放电抗扰电路内包括两只二极管，通过二极管同时抑制正、负极性的瞬态电压，电池箱内并联的电池模组产生的瞬态电压被两只二极管箝位在V++VPN至V―-VPN范围内，从而串联电阻担负功率耗散，利用整个电池箱内并联电池模组的电压范围作为瞬态电压的抑制范围，起到静电放电保护作用，具有极好的保护效果,同时其造价低廉,适合成本控制比较严、静电放电强度和频率不十分严重的场合。
进一步地，所述总电压电流检测模块内设置有主回路总电压传感器与主回路总电压传感器，通过主回路总电压传感器与主回路总电压传感器检测主回路中的电压与电流参数，具体方法如下：
如果出现过充、过放、高压电回路甚至反极现象的时候，通过状态计算管理***向中央处理器报警，在中央处理器内部设置报警阈值，超过报警阈值时通过中央处理器进行主回路电源切断；
如果出现超高温、内短路故障、接头松动、电解液泄漏与绝缘降低现象的时候，通过状态计算管理***向中央处理器报警，中央处理器发出报警信号，确定电池模组本身出现故障。
进一步地，所述温度检测模块包括电池箱外侧安装的温度传感器、电池箱空气入口的温度传感器、电池箱空气出口的温度传感器与电池模组表面的单片温度传感器，同时检测电池***内各个部位的温度，避免某处温度过高导致整个电池***瘫痪，提高了电池***的安全性。
进一步地，所述通用模拟量检测模块包括两个加速踏板位置传感器与两个制动踏板位置传感器，通过成对的位置传感器来检测加速踏板与制动踏板的位置，使用的时候，成对的位置传感器分别记录位置参数，从而确定踏板的具***置，确定电池应该提供的功率。
进一步地，所述均衡电路采用恒定分流电阻均衡充电技术，具体方法是在每个电池模组上都并联一个分流电阻，无论电池充电过程还是电池放电过程，分流电阻始终消耗功率，将主回路的电路分流均衡，避免了单片电池模组功率过高导柱损毁，提高了整个电池箱内部电池模组的使用寿命。
进一步地，所述中央处理器还通过接口电路连接有触摸屏，通过触摸屏来显示电池管理***内部数据，并可进行手动切断电源操作，人机交换界面方便操作，直观显示内部数据。
进一步地，所述中央控制器连接有通讯模块，所述通讯模块包括CCP标定通道与主控制器CAN通道，与整车控制器等网络节点通信，在不拆壳的情况下进行在线标定、监控与升级维护。
综上所述，本发明的主要特点在于：
(1)本发明通过在电池与中央处理器之间设置静电放电抗扰电路，确保了电池***内部静电放电抗扰，避免了静电放电导致中央处理器受到损坏，提高了整个电池管理***的安全性，确保了电动汽车正常运行；
(2)本发明通过数据采集***采集整个汽车内部电池***内的参数，实现了各种参数的监控与检测，提高了电池***的安全性，避免了主回路出现电路故障，提高了汽车的安全性能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种具有静电放电抗扰功能的电池管理***，其特征在于：包括电池箱与中央处理器，所述电池箱与中央处理器之间通过静电放电抗扰电路连接在一起，所述电池箱内部并联有若干个电池模组，所述电池箱连接有数据采集***，所述数据采集***包括总电压电流检测模块、温度检测模块与通用模拟量检测模块，所述数据采集***通过状态计算管理***与中央处理器连接在一起，通过状态计算管理***将接收到的数据进行处理，所述状态计算管理***通过均衡电路与电池箱连接在一起；
所述静电放电抗扰电路内包括两只二极管，通过二极管同时抑制正、负极性的瞬态电压，电池箱内并联的电池模组产生的瞬态电压被两只二极管箝位在V++VPN至V―-VPN范围内，从而串联电阻担负功率耗散，利用整个电池箱内并联电池模组的电压范围作为瞬态电压的抑制范围，起到静电放电保护作用。
2.根据权利要求1所述的一种具有静电放电抗扰功能的电池管理***，其特征在于：所述总电压电流检测模块内设置有主回路总电压传感器与主回路总电压传感器，通过主回路总电压传感器与主回路总电压传感器检测主回路中的电压与电流参数，具体方法如下：
如果出现过充、过放、高压电回路甚至反极现象的时候，通过状态计算管理***向中央处理器报警，在中央处理器内部设置报警阈值，超过报警阈值时通过中央处理器进行主回路电源切断；
如果出现超高温、内短路故障、接头松动、电解液泄漏与绝缘降低现象的时候，通过状态计算管理***向中央处理器报警，中央处理器发出报警信号，确定电池模组本身出现故障。
3.根据权利要求1所述的一种具有静电放电抗扰功能的电池管理***，其特征在于：所述温度检测模块包括电池箱外侧安装的温度传感器、电池箱空气入口的温度传感器、电池箱空气出口的温度传感器与电池模组表面的单片温度传感器。
4.根据权利要求1所述的一种具有静电放电抗扰功能的电池管理***，其特征在于：所述通用模拟量检测模块包括两个加速踏板位置传感器与两个制动踏板位置传感器，通过成对的位置传感器来检测加速踏板与制动踏板的位置。
5.根据权利要求1所述的一种具有静电放电抗扰功能的电池管理***，其特征在于：所述均衡电路采用恒定分流电阻均衡充电技术，具体方法是在每个电池模组上都并联一个分流电阻，无论电池充电过程还是电池放电过程，分流电阻始终消耗功率。
6.根据权利要求1所述的一种具有静电放电抗扰功能的电池管理***，其特征在于：所述中央处理器还通过接口电路连接有触摸屏，通过触摸屏来显示电池管理***内部数据，并可进行手动切断电源操作。
7.根据权利要求1所述的一种具有静电放电抗扰功能的电池管理***，其特征在于：所述中央控制器连接有通讯模块，所述通讯模块包括CCP标定通道与主控制器CAN通道，与整车控制器等网络节点通信，在不拆壳的情况下进行在线标定、监控与升级维护。
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