CN109747479A - 一种混合动力汽车的电源管理芯片及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混合动力汽车的电源管理芯片及系统，电源管理系统中所述动力电池组包含多个电池，每个电池中都设有相应的温度感应器，所述电源管理芯片中设有温度控制模块和数据存储模块，数据存储模块包括若干与所述电池一一对应的存储单元，所述温度控制模块包含第一比较单元和计算单元，所述温度感应器将等间隔时间测得的单一电池的温度信息和测定时间信息发送到所述温度控制模块，所述温度控制模块将每个电池测得的信息存储在对应的所述存储单元，所述计算单元依次从相应的存储单元调取存储单元中的信息计算出间隔时间内温度的变化速率，并将温度信息和温度的变化速率发送到所述第一比较单元与事先设定的阈值进行比较。本发明能更准确的对单个电池进行温度控制，延长电池寿命并可以对冷却装置进行节能。
Description
技术领域
本发明涉及汽车电源领域，具体涉及一种混合动力汽车的电源管理芯片及系统。
背景技术
目前，已有的电源管理控制系统大多为单一储能元件的电源管理系统，在各领域应用最为广泛的是电池电源管理系统，例如锂离电池电源管理系统、铅酸电池电源管理系统。这种传统的电源管理系统通过电压、电流和温度传感器监测电池的工作状态，在充放电过程中若出现过压、过流和温度过高的时候，系统利用声光报警发出危险警告，若警报一段时间内未得到消除，系统主控单元会切断电源保护管理系统和所供电设备，以免烧毁。但是，现有的电源管理系统无法对单个电池的温度变化的具体情况进行检测和控制，由于电池在升温时由于自身导热性能较差，不仅要测定单个电池的温度还需要根据其一定时间内的温度变化趋势预计之后是否需要进一步降温还是减少降温节约能源，这些都是现有电源管理系统不具备的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混合动力汽车的电源管理芯片及系统，以解决现有技术中无法有效针对单个电池进行精细温度和变化趋势的检测和冷却控制的问题。
所述的混合动力汽车的电源管理系统，包括动力电池组、电压电量采样模块、温度感应器、充电装置、电源管理芯片、电池冷却装置、车载蓄电池和电动机，动力电池组驱动所述电动机；
所述动力电池组连接充电装置并经所述电源管理芯片对所述车载蓄电池供电，所述电源管理芯片还连接到所述电压电量采样模块、所述温度感应器、所述电池冷却装置；
所述动力电池组包含多个电池，每个电池中都设有相应的温度感应器，所述电源管理芯片中设有温度控制模块和数据存储模块，数据存储模块包括若干与所述电池一一对应的存储单元，所述温度控制模块包含第一比较单元和计算单元，所述温度感应器将等间隔时间测得的单一电池的温度信息和测定时间信息发送到所述温度控制模块，所述温度控制模块将每个电池测得的信息存储在对应的所述存储单元，所述计算单元依次从相应的存储单元调取存储单元中的信息计算出间隔时间内温度的变化速率，并将温度信息和温度的变化速率发送到所述第一比较单元与事先设定的阈值进行比较，当温度信息大于设定的温度阈值时发出信号打开电池冷却装置，当所述温度的变化速率大于设定的变化速率时，发出信号令电池冷却装置增大对应电池该部分的冷却介质流速，当所述温度的变化速率大于0但低于设定的变化速率时，所述电池冷却装置不改变对应电池部分的冷却效果，当所述温度的变化速率小于0，所述电池冷却装置减小对应电池该部分的冷却介质流速。
优选的，每个电池中都设有相应的电压电量采样模块，所述电源管理芯片还包括与所述存储单元连接的电压电量监控模块，所述电压电量采样模块从每个电池采集的电压电量数据也存储在对应的所述存储单元，所述电压电量监控模块也依次从相应的存储单元调取相应的电压电量数据与设定阈值进行比较，电压电量数据都在正常阈值内时，将统计后整个动力电池组的电压和电量数据经CAN总线发送到仪表界面，当存在电池的电压电量数据超出正常阈值内时，发出警告信号并将比较结果异常的电池的对应编号和电压电量数据经CAN总线发送到仪表界面。
优选的，所述温度控制模块还包括第二比较单元，所述第一第一比较单元设定的比较阈值包括正常工作时电池进入过热状态的第一过热温度和正常冷却时温度仍然会升高的第一过热速率，所述第二比较单元设定的比较阈值包括电池最高安全温度和电池冷却装置最大效率时能实现冷却的最高过热速率，所述第二比较单元与第一比较单元相连，当温度信息大于设定的第一过热温度以及温度的变化速率大于设定的第一过热速率时，温度信息和温度的变化速率进一步发送到第二比较单元，如果超过第二比较单元的任一阈值则会向仪表界面发出警告信号和相应电池的编号和数据，同时对动力切换模块发出信号，紧急切换汽车的动力来源。
优选的，所述电池冷却装置为与汽车空调制冷管路相连的风冷系统，所述风冷系统包括风冷控制模块、进风阀门和连接到各个电池区域的冷却支路，所述冷却支路中的进风支路设有支路风扇，各支路风扇连接到所述风冷控制模块，所述风冷控制模块连接到所述温度控制模块，根据所述温度控制模块发出的比较结果和电池编号对所述支路风扇进行控制。
优选的，所述电池冷却装置为液冷系统，包括冷却泵、包含多个冷却支路的冷却管路和液冷控制模块，每个所述冷却支路都设有流向控制阀，所述流向控制阀连接到所述液冷控制模块，所述液冷控制模块连接到所述温度控制模块，根据所述温度控制模块发出的比较结果和电池编号对各支路的流向控制阀进行控制。
本发明提供了一种混合动力汽车的电源管理芯片，用于上述的混合动力汽车的电源管理系统，包括与所述动力电池组相连的第一电压输入端和连接到发电机的第二电压输入端，还包括分别连接到电压电量采样模块和温度感应器的多个数据输入端、开关端、分别连接到CAN总线、动力切换模块、电池冷却装置的多个信号输出端和连接到所述车载蓄电池的电压输出端，所述电源管理芯片内集成有升降压模块、计算单元、比较单元和与所述电池对应的多个存储单元。
本发明有下列优点：依据单个电池等间隔时间测得的温度信息通过计算比较得到单个电池是否过热以及将会继续升温、温度窄幅变化还是可能下降，由此控制电池冷却装置对单个电池的冷请效果进行具体改变，从而能更准确的对单个电池进行温度控制，延长电池寿命并可以对冷却装置进行节能。而且本芯片采用对各电池的测量数据进行逐一技术比较，只需要用较少的计算单元和比较单元，降低了电源管理芯片的设计难度和制作成本，同时能保证足够的可靠性。
附图说明
图1为本发明中电源管理系统的结构示意图；
图2为本发明中动力电池组的结构示意图；
图3为本发明中电源管理芯片的结构示意图。
上述附图中，1、电池，2、温度感应器，3、电压电量采样模块，4、电池冷却装置。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
实施例1：
如图1-3所示，本实施例中本发明提供了混合动力汽车的电源管理系统，包括动力电池组、电压电量采样模块3、温度感应器2、充电装置、电源管理芯片、电池冷却装置4、车载蓄电池和电动机，动力电池组驱动所述电动机。
所述动力电池组连接充电装置并经所述电源管理芯片对所述车载蓄电池供电，所述电源管理芯片还连接到所述电压电量采样模块3、所述温度感应器2、所述电池冷却装置4。
所述动力电池组包含多个电池1，每个电池1中都设有相应的温度感应器2，所述电源管理芯片中设有温度控制模块和数据存储模块，数据存储模块包括若干与所述电池1一一对应的存储单元，所述温度控制模块包含第一比较单元和计算单元，所述温度感应器2将等间隔时间测得的单一电池的温度信息和测定时间信息发送到所述温度控制模块，所述温度控制模块将每个电池1测得的信息存储在对应的所述存储单元，所述计算单元依次从相应的存储单元调取存储单元中的信息计算出间隔时间内温度的变化速率，并将温度信息和温度的变化速率发送到所述第一比较单元与事先设定的阈值进行比较，当温度信息大于设定的温度阈值时发出信号打开电池冷却装置4，当所述温度的变化速率大于设定的变化速率时，发出信号令电池冷却装置4增大对应电池1该部分的冷却介质流速，当所述温度的变化速率大于0但低于设定的变化速率时，所述电池冷却装置4不改变对应电池1部分的冷却效果，当所述温度的变化速率小于0，所述电池冷却装置4减小对应电池1该部分的冷却介质流速。
每个电池1中都设有相应的电压电量采样模块3，所述电源管理芯片还包括与所述存储单元连接的电压电量监控模块，所述电压电量采样模块3从每个电池1采集的电压电量数据也存储在对应的所述存储单元，所述电压电量监控模块也依次从相应的存储单元调取相应的电压电量数据与设定阈值进行比较，电压电量数据都在正常阈值内时，将统计后整个动力电池组的电压和电量数据经CAN总线发送到仪表界面，当存在电池1的电压电量数据超出正常阈值内时，发出警告信号并将比较结果异常的电池1的对应编号和电压电量数据经CAN总线发送到仪表界面。
所述温度控制模块还包括第二比较单元，所述第一第一比较单元设定的比较阈值包括正常工作时电池1进入过热状态的第一过热温度和正常冷却时温度仍然会升高的第一过热速率，所述第二比较单元设定的比较阈值包括电池最高安全温度和电池冷却装置4最大效率时能实现冷却的最高过热速率，所述第二比较单元与第一比较单元相连，当温度信息大于设定的第一过热温度以及温度的变化速率大于设定的第一过热速率时，温度信息和温度的变化速率进一步发送到第二比较单元，如果超过第二比较单元的任一阈值则会向仪表界面发出警告信号和相应电池1的编号和数据，同时对动力切换模块发出信号，紧急切换汽车的动力来源。
所述电池冷却装置4为与汽车空调制冷管路相连的风冷系统，所述风冷系统包括风冷控制模块、进风阀门和连接到各个电池1区域的冷却支路，所述冷却支路中的进风支路设有支路风扇，各支路风扇连接到所述风冷控制模块，所述风冷控制模块连接到所述温度控制模块，根据所述温度控制模块发出的比较结果和电池编号对所述支路风扇进行控制。
上述的混合动力汽车的电源管理系统中，本发明还提供了一种混合动力汽车的电源管理芯片，包括与所述动力电池组相连的第一电压输入端和连接到发电机的第二电压输入端，还包括分别连接到电压电量采样模块3和温度感应器2的多个数据输入端、开关端、分别连接到CAN总线、动力切换模块、电池冷却装置4的多个信号输出端和连接到所述车载蓄电池的电压输出端，所述电源管理芯片内集成有升降压模块、计算单元、比较单元和与所述电池1对应的多个存储单元。
实施例2：
本实施例中本发明提供了混合动力汽车的电源管理系统，包括动力电池组、电压电量采样模块3、温度感应器2、充电装置、电源管理芯片、电池冷却装置4、车载蓄电池和电动机，动力电池组驱动所述电动机。
所述动力电池组连接充电装置并经所述电源管理芯片对所述车载蓄电池供电，所述电源管理芯片还连接到所述电压电量采样模块3、所述温度感应器2、所述电池冷却装置4。
所述动力电池组包含多个电池1，每个电池1中都设有相应的温度感应器2，所述电源管理芯片中设有温度控制模块和数据存储模块，数据存储模块包括若干与所述电池1一一对应的存储单元，所述温度控制模块包含第一比较单元和计算单元，所述温度感应器2将等间隔时间测得的单一电池1的温度信息和测定时间信息发送到所述温度控制模块，所述温度控制模块将每个电池1测得的信息存储在对应的所述存储单元，所述计算单元依次从相应的存储单元调取存储单元中的信息计算出间隔时间内温度的变化速率，并将温度信息和温度的变化速率发送到所述第一比较单元与事先设定的阈值进行比较，当温度信息大于设定的温度阈值时发出信号打开电池冷却装置4，当所述温度的变化速率大于设定的变化速率时，发出信号令电池冷却装置4增大对应电池1该部分的冷却介质流速，当所述温度的变化速率大于0但低于设定的变化速率时，所述电池冷却装置4不改变对应电池1部分的冷却效果，当所述温度的变化速率小于0，所述电池冷却装置4减小对应电池1该部分的冷却介质流速。
每个电池1中都设有相应的电压电量采样模块3，所述电源管理芯片还包括与所述存储单元连接的电压电量监控模块，所述电压电量采样模块3从每个电池1采集的电压电量数据也存储在对应的所述存储单元，所述电压电量监控模块也依次从相应的存储单元调取相应的电压电量数据与设定阈值进行比较，电压电量数据都在正常阈值内时，将统计后整个动力电池组的电压和电量数据经CAN总线发送到仪表界面，当存在电池1的电压电量数据超出正常阈值内时，发出警告信号并将比较结果异常的电池1的对应编号和电压电量数据经CAN总线发送到仪表界面。
所述温度控制模块还包括第二比较单元，所述第一第一比较单元设定的比较阈值包括正常工作时电池1进入过热状态的第一过热温度和正常冷却时温度仍然会升高的第一过热速率，所述第二比较单元设定的比较阈值包括电池最高安全温度和电池冷却装置4最大效率时能实现冷却的最高过热速率，所述第二比较单元与第一比较单元相连，当温度信息大于设定的第一过热温度以及温度的变化速率大于设定的第一过热速率时，温度信息和温度的变化速率进一步发送到第二比较单元，如果超过第二比较单元的任一阈值则会向仪表界面发出警告信号和相应电池1的编号和数据，同时对动力切换模块发出信号，紧急切换汽车的动力来源。
所述电池冷却装置4为液冷系统，包括冷却泵、包含多个冷却支路的冷却管路和液冷控制模块，每个所述冷却支路都设有流向控制阀，所述流向控制阀连接到所述液冷控制模块，所述液冷控制模块连接到所述温度控制模块，根据所述温度控制模块发出的比较结果和电池编号对各支路的流向控制阀进行控制。
上述的混合动力汽车的电源管理系统中，本发明还提供了一种混合动力汽车的电源管理芯片，包括与所述动力电池组相连的第一电压输入端和连接到发电机的第二电压输入端，还包括分别连接到电压电量采样模块3和温度感应器2的多个数据输入端、开关端、分别连接到CAN总线、动力切换模块、电池冷却装置4的多个信号输出端和连接到所述车载蓄电池的电压输出端，所述电源管理芯片内集成有升降压模块、计算单元、比较单元和与所述电池1对应的多个存储单元。
本发明在使用时，将对应各个单一电池1的电压电量数据、温度信息和测定时间信息等间隔时间测定后输出到电源管理芯片，储存在对应的存储单元中。电压电量监控模块也依次从相应的存储单元调取相应的电压电量数据与设定阈值进行比较；温度控制模块模块也以相同次序进行计算和比较。例如上述模块读取第一电池的数据后分别进行计算和比较，如果存在温度高于设定的第一过热温度就打开电池冷却装置4，并进一步判断变化速率大于是否设定的第一过热速率，是则进一步增大冷却效果，如果不升温或升温幅度小可忽略则保持初始或现有的冷却效果，如果温度低于设定的第一过热温度，且变化速率的值为负值，说明电池1正在降温，可以将冷却效果下调。而如果在第二比较单元中结果是温度大于电池最高安全温度，或变化速率为正并大于电池冷却装置4最大效率时能实现冷却的最高过热速率，则说明电池1已经不能安全运行，向仪表界面发出警告信号和相应电池1的编号和数据，同时对动力切换模块发出信号，紧急切换汽车的动力来源。当第一电池数据处理完后自动再读取第二电池的数据，依次重复上述步骤后，当处理完最后的电池数据后，再重复从第一电池的存储单元中读取数据，一般测定数据的间隔时间与处理一轮动力电池组的时间对应。
根据电池冷却装置4的不同，可以通过调节支路风扇的转速或冷却支路的流向控制阀，分别控制风冷系统和液冷系统下对应各电池1的支路中冷却介质的流速，从而针对性调节冷却效果。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的发明构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明保护范围之内。
Claims (6)
1.一种混合动力汽车的电源管理系统，包括动力电池组、电压电量采样模块(3)、温度感应器(2)、充电装置、电源管理芯片、电池冷却装置(4)、车载蓄电池和电动机，动力电池组驱动所述电动机，其特征在于：所述动力电池组连接充电装置并经所述电源管理芯片对所述车载蓄电池供电，所述电源管理芯片还连接到所述电压电量采样模块(3)、所述温度感应器(2)、所述电池冷却装置(4)；所述动力电池组包含多个电池(1)，每个电池(1)中都设有相应的温度感应器(2)，所述电源管理芯片中设有温度控制模块和数据存储模块，数据存储模块包括若干与所述电池(1)一一对应的存储单元，所述温度控制模块包含第一比较单元和计算单元，所述温度感应器(2)将等间隔时间测得的单一电池(1)的温度信息和测定时间信息发送到所述温度控制模块，所述温度控制模块将每个电池(1)测得的信息存储在对应的所述存储单元，所述计算单元依次从相应的存储单元调取存储单元中的信息计算出间隔时间内温度的变化速率，并将温度信息和温度的变化速率发送到所述第一比较单元与事先设定的阈值进行比较，当温度信息大于设定的温度阈值时发出信号打开电池冷却装置(4)，当所述温度的变化速率大于设定的变化速率时，发出信号令电池冷却装置(4)增大对应电池(1)该部分的冷却介质流速，当所述温度的变化速率大于0但低于设定的变化速率时，所述电池冷却装置(4)不改变对应电池(1)部分的冷却效果，当所述温度的变化速率小于0，所述电池冷却装置(4)减小对应电池(1)该部分的冷却介质流速。
2.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车的电源管理系统，其特征在于：每个电池(1)中都设有相应的电压电量采样模块(3)，所述电源管理芯片还包括与所述存储单元连接的电压电量监控模块，所述电压电量采样模块(3)从每个电池(1)采集的电压电量数据也存储在对应的所述存储单元，所述电压电量监控模块也依次从相应的存储单元调取相应的电压电量数据与设定阈值进行比较，电压电量数据都在正常阈值内时，将统计后整个动力电池组的电压和电量数据经CAN总线发送到仪表界面，当存在电池(1)的电压电量数据超出正常阈值内时，发出警告信号并将比较结果异常的电池(1)的对应编号和电压电量数据经CAN总线发送到仪表界面。
3.根据权利要求1或2所述的一种混合动力汽车的电源管理系统，其特征在于：所述温度控制模块还包括第二比较单元，所述第一比较单元设定的比较阈值包括正常工作时电池(1)进入过热状态的第一过热温度和正常冷却时温度仍然会升高的第一过热速率，所述第二比较单元设定的比较阈值包括电池最高安全温度和电池冷却装置(4)最大效率时能实现冷却的最高过热速率，所述第二比较单元与第一比较单元相连，当温度信息大于设定的第一过热温度以及温度的变化速率大于设定的第一过热速率时，温度信息和温度的变化速率进一步发送到第二比较单元，如果超过第二比较单元的任一阈值则会向仪表界面发出警告信号和相应电池(1)的编号和数据，同时对动力切换模块发出信号，紧急切换汽车的动力来源。
4.根据权利要求3所述的一种混合动力汽车的电源管理系统，其特征在于：所述电池冷却装置(4)为与汽车空调制冷管路相连的风冷系统，所述风冷系统包括风冷控制模块、进风阀门和连接到各个电池(1)区域的冷却支路，所述冷却支路中的进风支路设有支路风扇，各支路风扇连接到所述风冷控制模块，所述风冷控制模块连接到所述温度控制模块，根据所述温度控制模块发出的比较结果和电池编号对所述支路风扇进行控制。
5.根据权利要求3所述的一种混合动力汽车的电源管理系统，其特征在于：所述电池冷却装置(4)为液冷系统，包括冷却泵、包含多个冷却支路的冷却管路和液冷控制模块，每个所述冷却支路都设有流向控制阀，所述流向控制阀连接到所述液冷控制模块，所述液冷控制模块连接到所述温度控制模块，根据所述温度控制模块发出的比较结果和电池编号对各支路的流向控制阀进行控制。
6.一种混合动力汽车的电源管理芯片，其特征在于：与权利要求1-5中任一所述的混合动力汽车的电源管理系统，包括与所述动力电池组相连的第一电压输入端和连接到发电机的第二电压输入端，还包括分别连接到电压电量采样模块(3)和温度感应器(2)的多个数据输入端、开关端、分别连接到CAN总线、动力切换模块、电池冷却装置(4)的多个信号输出端和连接到所述车载蓄电池的电压输出端，所述电源管理芯片内集成有升降压模块、计算单元、比较单元和与所述电池(1)对应的多个存储单元。
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