[发明专利]基于PIC单片机的双向主动均衡电动汽车电池监控系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种基于PIC单片机的双向主动均衡电动汽车电池监控系统及控制方法，包括对电池组中单体锂电池的电压进行实时监测的锂电池监视模块、实现电池组之间双向主动均衡操作的均衡模块、采用PIC18LF27K40芯片实现系统控制的控制模块，以及实现所述控制模块与所述锂电池监视模块之间SPI通信的隔离式通信模块。本发明采用专用电荷平衡器LTC3300‑1，实现电池组与个别电池双向主动平衡，缩短了电压均衡时间，提高了电荷转移效率，提高了系统的集成度和精确度，减少了成本，设置的电流检测模块，检测电池充放电时电流，保证系统正常工作，提高了系统的可靠度。

技术领域

本发明涉及一种电动汽车电池监控系统，具体地说，是涉及一种基于PIC单片机的双向主动均衡电动汽车电池监控系统及控制方法。

背景技术

在全球汽车工业面临金融危机和能源以及环境问题的巨大挑战之下，人们提出了新能源车的概念。发展纯电动汽车，实现汽车能源动力系统的电气化，推动汽车产业战略转型，在国际上形成了共识。电动汽车的核心技术之一就是电池技术。电池是电动汽车的动力来源，是制约电动汽车发展的主要因素。因此，对电动汽车电池的管理，就显得非常重要。电动汽车电池管理系统BMS，是用户与电池之间的纽带，它主要工作对象是二次电池。由于二次电池性能非常复杂，而且，不同类型电池具有很大的差异，因此，电池管理系统要具备提高电池的利用率，避免电池出现过充过放电，尽可能的延长电池使用寿命，同时监控电池的工作状态。

现有公开号为“CN107359671A”的文件公开了一种空间高压蓄电池组充放电均衡控制系统和控制方法，通过蓄电池单体电压采样电路采集电压信息，蓄电池组平衡器接收电压信息并通过反激变压器实现单体电池和电池组之间双向传输能量，从而实现高压蓄电池组电压的均衡，并提高均衡速度，实现系统的高集成设计，该控制系统虽然能够达到高压电源系统高共模电压下的均衡要求，但还是存在如下缺陷：

(1)设计复杂、成本高：在隔离通信方式上，蓄电池单体电压采样芯片LTC6811-1通过隔离变压器与LTC6820通信，LTC6820需通过隔离器与控制单元进行四线式SPI通信，设置的隔离器在一定程度上增加了系统设计的复杂度，增加了隔离器的使用数量。

(2)系统的可靠度低：从公开的技术内容来看，该方案通过蓄电池单体电压采样电路采集电压信息，最后反激变压器通过蓄电池组平衡器的指令实现电压均衡，在均衡的过程中并没有对流过电池组的电流进行检测，在异常充放电情况下不能及时发现，降低了系统的可靠度。

(3)均衡的精确度低：在该方案中电池组内设置有电压阈值，当检测到单体电池电压不在设置的电压阈值范围内时，就会启动反激变压器实现电压均衡，实现电池组电压与单体电池电压间的能量传递；可知，在电池电压不在设置的范围内时才会进行均衡操作，在某一电池出现失衡但没有超出电压阈值时并不会进行均衡操作，从而降低了系统中电池间均衡的精确度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于PIC单片机的双向主动均衡电动汽车电池监控系统及控制方法，解决了现有电池均衡系统的设计成本高、可靠度低，且均衡精确度低的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:

基于PIC单片机的双向主动均衡电动汽车电池监控系统，包括：

锂电池监视模块，用于对电池组中单体锂电池的电压进行实时监测，通过GPIO端口与均衡模块实时通信，并将输出信号通过隔离式通信模块传输给控制模块；

隔离式通信模块，用于隔离强电和弱电，通过隔离变压器和双绞线与锂电池监视模块通信，使整个系统工作在低压状态；

控制模块，采用PIC18LF27K40芯片实现系统控制，电流检测模块通过采样电阻检测电池组的电压信号，并将电压信号传输给控制模块进行A/D转换，通过计算出的电流判断是否需要进行电压均衡操作；