車載動力鋰電池系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及車載動力鋰電池系統(tǒng)充放管理技術(shù)領(lǐng)域，屬于電動汽車的車載動力鋰電池系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，電動汽車主要使用閥控鉛酸電池(VRLA)，由于其比能量高、價格低、以及能高比功率放電特性，是目前大批量生產(chǎn)使用的電動汽車用電池。車載動力電池的一個發(fā)展趨勢是輕量化、高比能量、高比功率、以及較好的循環(huán)充放壽命，鋰離子/鋰集合物可充電電池的比能量和比功率都比鉛酸電池高，因此能大大提升電動汽車的動力性能和續(xù)駛里程。
[0003]以往鉛酸電池存在的問題:
[0004]過重的電池組；有限的汽車動力性能和續(xù)駛里程(鉛酸電池的能量密度較低，電池組的自重過大，因此，即使電動汽車的動力系統(tǒng)效率很高，使用鉛酸電池的電動汽車一次充電的續(xù)航里程也很有限);
[0005]電池組相對有限的循環(huán)壽命而導(dǎo)致高昂的運行成本；
[0006]汽車配件的使用受到限制(由于電動汽車所能攜帶的電能有限，所以在車上對電能的使用必須注意節(jié)省，車內(nèi)用電設(shè)備的選用必須充分考慮其對電動汽車續(xù)航里程的影響。除此之外，動力轉(zhuǎn)向，真空助力器，主動(半主動)懸架以及其他一些車載電器的使用也受限，乘員的舒適性受到影響)。
[0007]在實際應(yīng)用中，鋰離子/鋰集合物可充電電池用于大功率系統(tǒng)時，通常需要將多節(jié)單體電池成組。隨著電池數(shù)量的增多，必須對電池組進行管理與充放電控制，以達到穩(wěn)定的放電性能與延長使用壽命。其中，成組的鋰電池串聯(lián)充電時，應(yīng)保證每組鋰電池均衡充電，否則充電使用過程中會影響整組電池的性能和壽命。而現(xiàn)有的單節(jié)鋰電池保護芯片均不含均衡充電控制功能，多節(jié)/多組鋰電池保護芯片均衡充電控制功能需外接CPU，通過和保護芯片的串行通信(如:12C總線)來實現(xiàn)，加大了保護電路的復(fù)雜程度和設(shè)計難度、降低了系統(tǒng)的效率和可靠性、增加了功耗。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]本實用新型的目的在于，針對上述不足，提供一種車載動力鋰電池系統(tǒng)，用于解決在多組動力鋰電池組進行串聯(lián)使用時，存在的各動力鋰電池組間的荷電差異、降低動力鋰電池組整體的使用性能和壽命的問題。
[0009]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所提供的技術(shù)方案是:一種車載動力鋰電池系統(tǒng)，其被構(gòu)成用于對其串聯(lián)的多組動力鋰電池組進行均衡充放電、過流與短路保護，所述車載動力鋰電池系統(tǒng)包括:用于控制所述串聯(lián)的多組動力鋰電池組進行均衡充電的執(zhí)行模組，所述執(zhí)行模組包括與串聯(lián)的多組動力鋰電池組一一對應(yīng)相連的多個的分流放電支路，所述分流放電支路串聯(lián)在對應(yīng)的動力鋰電池組的正負極兩端，包括控制開關(guān)單元和分流電阻，所述控制開關(guān)單元的漏極和源極分別與所述對應(yīng)的動力鋰電池組的正負極兩端相連，所述分流電阻串聯(lián)在所述對應(yīng)的動力鋰電池組的正極端與控制開關(guān)單元的漏極之間；根據(jù)對應(yīng)的動力鋰電池組的狀態(tài)信息得到對應(yīng)的動力鋰電池組的荷電狀態(tài)以及對所述對應(yīng)的動力鋰電池組進行控制的保護1C模組，所述保護1C模組包括與所述分流放電支路一一對應(yīng)相連的多個的電池保護1C單元，所述電池保護1C單元的電量平衡控制用輸出端子與對應(yīng)的控制開關(guān)單元的柵極相連，沿所述串聯(lián)的多組動力鋰電池組的負極端到正極端的方向，位于上游位置的一個電池保護1C單元的放電控制用輸出端子和充電控制用輸出端子各與相鄰的位于下游位置的一個電池保護1C單元對應(yīng)的放電用控制端子和充電用控制端子相連；接收來自所述串聯(lián)的多組動力鋰電池組的電壓信息，對串聯(lián)的多組動力鋰電池組進行控制和過電流保護的過電流保護1C單元，所述過電流保護1C單元的負電源輸入端子和正電源輸入端子各與串聯(lián)的多組動力鋰電池組的正負極兩端對應(yīng)相連；用于對應(yīng)控制所述串聯(lián)的多組動力鋰電池組的放電電路和充電電路導(dǎo)通或關(guān)閉的第一開關(guān)單元與第二開關(guān)單元，位于最下游位置的電池保護1C單元的放電控制用輸出端子與第一開關(guān)單元的控制端相連，第二開關(guān)單元的控制端與過電流保護1C單元的放電控制用FET門極連接端子相連、同時與所述位于最下游位置的電池保護1C單元的充電控制用輸出端子相連。
[0010]本實用新型的另一優(yōu)選方案，所述控制開關(guān)單元包括一個自放電M0SFET管。在動力鋰電池組的電壓達到設(shè)定的均衡起點電壓后，所述電池保護1C單元控制自放電M0SFET管對對應(yīng)的動力鋰電池組執(zhí)行導(dǎo)通或關(guān)閉。
[0011]本實用新型的另一優(yōu)選方案，所述分流放電支路還包括一個泄放電阻，所述泄放電阻并接在所述放電M0SFET管的柵極與源極之間。
[0012]本實用新型的另一優(yōu)選方案，所述第一開關(guān)單元與第二開關(guān)單元均包括一級開關(guān)和二級開關(guān)，所述一級開關(guān)為一個雙極晶體管，所述二級開關(guān)為M0SFET管，第一開關(guān)單元的雙極晶體管的集電極與第一開關(guān)單元的放電M0SFET管的柵極相連，發(fā)射極與所述串聯(lián)的多組動力鋰電池組的正極端相連，基極與所述位于最下游位置的電池保護1C單元的放電控制用輸出端子相連，第二開關(guān)單元的雙極晶體管的集電極與第二開關(guān)單元的充電M0SFET管的柵極相連，發(fā)射極與所述串聯(lián)的多組動力鋰電池組的正極端相連，基極與所述位于最下游位置的電池保護1C單元的充電控制用輸出端子相連。
[0013]本實用新型的另一優(yōu)選方案，所述電池保護1C單元的型號為S-8209A。
[0014]本實用新型的另一優(yōu)選方案，所述過電流保護1C單元的型號為S-8239A。
[0015]本實用新型的有益效果為:相比以往技術(shù)，本實用新型在工作時，電池保護1C單元根據(jù)對應(yīng)的電池組的荷電狀態(tài)(S0C)，通過對對應(yīng)的電池組的兩端電壓進行實時檢測，期間，當(dāng)被檢測的電池組在充放電過程中出現(xiàn)過充或過放時(高于或低于設(shè)定值)時，控制對應(yīng)的分流放電支路進行充電均衡，進而控制第一開關(guān)單元和第二開關(guān)單元與相對應(yīng)的放電電路或充電電路進行導(dǎo)通或關(guān)閉，使各電池組的荷電狀態(tài)(S0C)保持一致；并且，過電流保護1C單元用于檢測電池組整體的電流狀態(tài)和欠壓狀態(tài)，過電流時，控制第二開關(guān)單元對充電電路進行關(guān)閉，從而關(guān)斷電路；當(dāng)欠壓狀態(tài)時，過電流保護1C單元控制第二開關(guān)單元對充電電路進行關(guān)閉，使放電截止；整個工作過程在電池保護1C單元和過電流保護1C單元的控制下由分流放電支路、第一開關(guān)單元和第二開關(guān)單元實現(xiàn)自動工作，從而保證了各電池組的充放均衡、過電流保護以及欠壓保護，使得各電池組綜合性能趨于一致，充分發(fā)揮電池組的性能，并且延長了電池組整體的使用壽命。
[0016]相比以往技術(shù)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜和設(shè)計難度高，具有成本低，工作簡單高效的特點，而且故障率低。達到簡化結(jié)構(gòu)與改良控制模式，提高電路的可靠性目的。
[0017]下面結(jié)合附圖與實施例，對本實用新型進一步說明。
【附圖說明】
[0018]附圖是用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的限制，在附圖中。
[0019]圖1是本實用新型實現(xiàn)串聯(lián)電池組保護電路實施例原理圖。
[0020]圖2是本實用新型中多組動力鋰電池組的聯(lián)接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3是本實用新型的電池均衡模塊的均衡原理圖。
【具體實施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限制本實用新型。
[0023]本實施例中提及的鋰電池為鋰離子可充電電池或鋰集合物可充電電池。
[0024]本實用新型的多組動力鋰電池組以串聯(lián)成組的方式，每一組動力鋰電池組是以10個4V/100000mAh的單體電池并聯(lián)為一組，再串聯(lián)成24V/100A系統(tǒng)。作為具體實施例，多組動力鋰電池組100由Bl、B2、B3、B4、B5和B6六組動力鋰電池組串聯(lián)而成。由于采用了先并聯(lián)再串聯(lián)的方式，電池的可靠度遠大于先串聯(lián)再并聯(lián)方式電池的可靠度。根據(jù)可靠性工程原理，并聯(lián)的單體電池在充放電運行時，單體電池之間的關(guān)系是“各盡其力”。有助于延長成組電池的使用壽命。
[0025]本實施例的充電電路和放電電路由串聯(lián)的多組動力鋰電池組100和與其連接的CHA (充電輸入端口)以及放電輸出端口構(gòu)成。車載動力鋰電池系統(tǒng)包括分流放電支路、電池保護1C單元、過電流保護1C單元、第一開關(guān)單元和第二開關(guān)單元。
[0026]本實施例的電池保護1C單元為內(nèi)置高精度電壓監(jiān)測電路和延遲電路，以及帶電量平衡功能的電池保護用1C，包括設(shè)置在串聯(lián)的多組動力鋰電池組100的各組動力鋰電池組正負極兩端的電池保護1C，依次為IC1、IC2、IC3、IC4、IC5和IC6。電池保護1C的VDD(正電源輸入端子)與VSS (負電源輸入端子)用于與對應(yīng)的動力鋰電池組的正負極連接。該電池保護1C的型號為S-8209A。本實施例中使用六個S-8209A構(gòu)成六組串連連接的動力鋰電池組的保護電路。為采用單個電池保護芯片對任意串聯(lián)數(shù)的成組鋰電池進行保護的含均衡充電功能的技術(shù)方案。
[0027]本實施例的過電流保護1C單元為內(nèi)置高精度電壓監(jiān)測電路和延遲電路，用于多組串連連接的動力鋰電池組的過電流監(jiān)測1C，該過電流監(jiān)測IC (IC7)的型號為S-8239A，本實施例中使用一個S-8239A構(gòu)成六組串連連接的動力鋰電池組的過電流的保護。
[0028]圖1至圖3示出了根據(jù)本實用新型的一較佳實施例的車載動力鋰電池系統(tǒng)實現(xiàn)串聯(lián)電池組保護電路原理圖。包括:用于控制所述串聯(lián)的多組動力鋰電池組100進行均衡充電的執(zhí)行模組200，所述執(zhí)行模組200包括與串聯(lián)的多組動力鋰電池組100 —一對應(yīng)相連的多個的分流放電支路6