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CN106207283A - 一种车载并联蓄电池组的监控装置 - Google Patents

一种车载并联蓄电池组的监控装置 Download PDF

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CN106207283A CN201610591970.2A CN201610591970A CN106207283A CN 106207283 A CN106207283 A CN 106207283A CN 201610591970 A CN201610591970 A CN 201610591970A CN 106207283 A CN106207283 A CN 106207283A
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parallel
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魏学哲
戴海峰
王学远
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Tongji University
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Tongji University
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Abstract

本发明涉及一种车载并联蓄电池组的监控装置，并联蓄电池组由多个串联的并联蓄电池模块组成，所述的并联蓄电池模块由多个并联的电池单体构成，该装置包括：蓄电池组控制器：用以获取车载并联蓄电池组的监测数据，对车载并联蓄电池组进行监控；并联蓄电池模块监控组件：分别与蓄电池组控制器和并联蓄电池模块连接，用以获取并联蓄电池模块的电压以及其中每个电池单体的电流和温度；负载监控组件：分别与蓄电池组控制器和并联蓄电池模块连接，用以获取并联蓄电池组的干路电流和总电压，用以实现对负载的驱动控制。与现有技术相比，本发明具有适用于并联监测、监测范围广等优点。

Description

一种车载并联蓄电池组的监控装置
技术领域
本发明涉及电动汽车及插电式混合动力汽车电池管理领域，尤其是涉及一种车载并联蓄电池组的监控装置。
背景技术
目前，随着电动汽车、插电式混合动力汽车的快速发展，对其续驶里程和电源系统的可靠性越来越高的要求。在现有的电池材料体系下很难做出比能量更高的电池，工程应用中均为通过电池的并联实现电池容量的提高进而提升电动汽车或者插电式混合动力汽车的续驶里程。但是，提高蓄电池包容量的同时电池单元的数量也大幅度的增多。传统的针对串联电池组设计的串联电池监控装置无法对相当数量的处于并联状态下的电池单体进行有效的监控、管理，为电动汽车、插电式混合动力汽车的电源系统安全性、可靠性留下了隐患。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适用于并联监测、监测范围广的车载并联蓄电池组的监控装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种车载并联蓄电池组的监控装置，并联蓄电池组由多个串联的并联蓄电池模块组成，所述的并联蓄电池模块由多个并联的电池单体构成，该装置包括：
蓄电池组控制器：用以获取车载并联蓄电池组的监测数据，对车载并联蓄电池组进行监控；
并联蓄电池模块监控组件：分别与蓄电池组控制器和并联蓄电池模块连接，用以获取并联蓄电池模块的电压以及其中每个电池单体的电流和温度；
负载监控组件：分别与蓄电池组控制器和并联蓄电池模块连接，用以获取并联蓄电池组的干路电流和总电压，用以实现对负载的驱动控制。
所述的并联蓄电池模块监控组件包括控制模块、并联蓄电池模块电压测量模块、电池单体电流测量模块和电池单体温度测量模块，所述的并联蓄电池模块电压测量模块、电池单体电流测量模块和电池温度测量模块分别通过AD转换电路与控制模块连接，所述的控制模块通过第一通信模块与蓄电池组控制器连接。
所述的并联蓄电池模块电压测量模块包括相互连接的第一差分放大单元和第一低通滤波单元，所述的第一差分放大单元并联设置在并联蓄电池模块两端，所述的第一低通滤波单元与AD转换电路连接。
所述的电池单体电流测量模块包括依次连接的分流电阻、测量选通单元、第二差分放大单元和第二低通滤波单元，所述的分流电阻设有多个，分别串联在并联蓄电池模块的正极集流板与每个电池单体的正极之间，所述的第二低通滤波单元与AD转换电路连接。
所述的电池单体温度测量模块包括信号调理单元和设置在每个电池单体极柱上的热电偶，所述的热电偶、测量选通单元、信号调理单元和AD转换电路依次连接。
所述的负载监控组件包括正极主继电器、预充电电路、负极主继电器、总电压测量模块和干路电流测量模块，所述的总电压测量模块并联在并联蓄电池组正负极两端，所述的并联蓄电池组正极、正极主继电器、预充电电路、电机负载、负极主继电器和并联蓄电池组负极依次连接。
所述的控制模块通过第二通信模块与AD转换电路连接。
该监控装置还包括电源组件，所述的电源组件包括一升压稳压单元，所述的升压稳压单元输入端与并联蓄电池模块的正负极集流板连接，输出端与并联蓄电池模块监控组件连接。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、适用于并联监测：与现有的只能实现串联蓄电池模块电池单元监控、管理方式不同，本发明所提出的装置和方法能够实现并联蓄电池模块中电压、电池单元电流和温度的测量、监控；
二、监测范围广：本发明基于测量得到并联电池单元电压、电流、温度易于实现电池单元状态估计及其故障的诊断预警。
附图说明
图1为本发明的装置结构示意图。
图2为本发明的电源组件的结构示意图。
其中，101、蓄电池组控制器，102、并联蓄电池模块，103、第一通信模块，104、并联蓄电池模块监控组件，111、热电偶，112、控制模块，113、测量选通单元，114、第一差分放大单元，115、第一低通滤波单元，116、第二差分放大单元，117、信号调理单元，118、第二通信模块，119、AD转换电路，120、第二低通滤波单元，130、分流电阻，141、正极主继电器，142、预充电电路，143、负极主继电器，144、总电压测量模块，145、干路电流测量模块，150、电机负载，211、电源组件，212、升压稳压单元。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例：
如图1所示，蓄电池组由两个并联蓄电池模块102串联而成，每个并联蓄电池模块102由6个蓄电池单元并联而成。实施例给出的电池单元尺寸为18650型的圆柱三元材料电池。并联蓄电池模块102中的每个蓄电池单体的正极与一个电阻值已知的分流电阻130串联后，再通过正极集流板连接到一起，而负极则直接通过集流板连接。根据系统设计的需要只测量了两个蓄电池单元的极柱温度，而在某些实施例中，测量温度点可以有更多个。测量选通单元用来选通测量各个温度点温度或各个串联分流电阻130两端电压。经过热电偶111测量得到的表征温度的电信号经过信号调理单元117后输入到AD转换电路119中，经过分流电阻130测量得到的表征流过电池单体电流大小的电压信号经过第二差分放大单元116和第二低通滤波单元120后输入到AD转换电路119中。通过，与正负极集流板相连的第一差分放大单元114将并联蓄电池模块的电压进行差分放大后输入至第一低通滤波单元115中，而后也输入到AD转换电路119中。AD转换电路119将转换结果传输至控制模块112，控制模块112便计算得到了流过蓄电池单元的电流、蓄电池单元极柱温度和并联蓄电池模块的电压。
为了能够更好的管理蓄电池组，并联蓄电池模块监控组件104分别将以上电压、电流、温度数据通过第一通信模块103上传至蓄电池组控制器101，同时，蓄电池组控制器101也与干路电流测量模块145和总电压测量模块144相连以测量得到蓄电池组干路电流和总电压，并控制正极主继电器141、负极主继电器143和预充电电路142最终实现对如同步电动机等电机负载150的驱动。
在具体实施本发明时，对于本发明中的并联蓄电池模块中的各单元、电路的供电可按如图2所示的方案施行，电源组件211中的升压稳压单元212与并联蓄电池模块102的正负极相连，经过升压稳压单元212后，原本为2.5V～4.2V波动的电池电压被稳定在5V输出，从而向并联蓄电池模块监控装置中的各单元、电路的供电。
在一些实施例中，分流电阻130可以采用阻值事先标定好的电阻丝来代替，这样便可以实现电阻丝的附加功能。

Claims (8)

1.一种车载并联蓄电池组的监控装置，并联蓄电池组由多个串联的并联蓄电池模块(102)组成，所述的并联蓄电池模块(102)由多个并联的电池单体构成，其特征在于，该装置包括：
蓄电池组控制器(101)：用以获取车载并联蓄电池组的监测数据，对车载并联蓄电池组进行监控；
并联蓄电池模块监控组件(104)：分别与蓄电池组控制器(101)和并联蓄电池模块(102)连接，用以获取并联蓄电池模块(102)的电压以及其中每个电池单体的电流和温度；
负载监控组件：分别与蓄电池组控制器(101)和并联蓄电池模块(102)连接，用以获取并联蓄电池组的干路电流和总电压，用以实现对负载的驱动控制。
2.根据权利要求1所述的一种车载并联蓄电池组的监控装置，其特征在于，所述的并联蓄电池模块监控组件(104)包括控制模块(112)、并联蓄电池模块电压测量模块、电池单体电流测量模块和电池单体温度测量模块，所述的并联蓄电池模块电压测量模块、电池单体电流测量模块和电池温度测量模块分别通过AD转换电路(119)与控制模块(112)连接，所述的控制模块(112)通过第一通信模块(103)与蓄电池组控制器(101)连接。
3.根据权利要求2所述的一种车载并联蓄电池组的监控装置，其特征在于，所述的并联蓄电池模块电压测量模块包括相互连接的第一差分放大单元(114)和第一低通滤波单元(115)，所述的第一差分放大单元(114)并联设置在并联蓄电池模块(102)两端，所述的第一低通滤波单元(115)与AD转换电路(119)连接。
4.根据权利要求2所述的一种车载并联蓄电池组的监控装置，其特征在于，所述的电池单体电流测量模块包括依次连接的分流电阻(130)、测量选通单元(113)、第二差分放大单元(116)和第二低通滤波单元(120)，所述的分流电阻(130)设有多个，分别串联在并联蓄电池模块(102)的正极集流板与每个电池单体的正极之间，所述的第二低通滤波单元(120)与AD转换电路(119)连接。
5.根据权利要求4所述的一种车载并联蓄电池组的监控装置，其特征在于，所述的电池单体温度测量模块包括信号调理单元(117)和设置在每个电池单体极柱上的热电偶(111)，所述的热电偶(111)、测量选通单元(113)、信号调理单元(117)和AD转换电路(119)依次连接。
6.根据权利要求1所述的一种车载并联蓄电池组的监控装置，其特征在于，所述的负载监控组件包括正极主继电器(141)、预充电电路(142)、负极主继电器(143)、总电压测量模块(144)和干路电流测量模块(145)，所述的总电压测量模块(144)并联在并联蓄电池组正负极两端，所述的并联蓄电池组正极、正极主继电器(141)、预充电电路(142)、电机负载(150)、负极主继电器(143)和并联蓄电池组负极依次连接。
7.根据权利要求2所述的一种车载并联蓄电池组的监控装置，其特征在于，所述的控制模块(112)通过第二通信模块(118)与AD转换电路(119)连接。
8.根据权利要求1所述的一种车载并联蓄电池组的监控装置，其特征在于，该监控装置还包括电源组件(211)，所述的电源组件(211)包括一升压稳压单元(212)，所述的升压稳压单元(212)输入端与并联蓄电池模块的正负极集流板连接，输出端与并联蓄电池模块监控组件(104)连接。
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