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一種電動(dòng)汽車(chē)電池管理系統(tǒng)的制作方法

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一種電動(dòng)汽車(chē)電池管理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及動(dòng)力電池組電池管理領(lǐng)域,尤其涉及一種高精度、可移植性強(qiáng)的動(dòng)力電池組監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]21世紀(jì)已經(jīng)全面進(jìn)入了新能源開(kāi)發(fā)的重要時(shí)代,隨著科技的飛速發(fā)展,新能源的開(kāi)發(fā)逐漸占據(jù)了能源發(fā)展的主流位置,尤其是在國(guó)際能源競(jìng)爭(zhēng)和國(guó)家防御日趨激烈的情況下,新能源的作用至關(guān)重要,特別是現(xiàn)今汽車(chē)工業(yè)發(fā)展迅猛,以傳統(tǒng)的石油作為動(dòng)力帶來(lái)了石油能源短缺和環(huán)境污染等重大問(wèn)題。近年來(lái)以鉛蓄電池為動(dòng)力的汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展,電池組在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、電池工作安全警報(bào)和電池剩余電量的估計(jì)顯得尤為重要。
[0003]單個(gè)電池電量等性能的研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)的要求,在實(shí)際使用時(shí)必須采用單體電池成組集成的應(yīng)用方式,但是如果電池組中某個(gè)電池開(kāi)路電壓與其它電池不匹配將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電池組容量不能那個(gè)發(fā)揮最大功率。在實(shí)際應(yīng)用中,雖然通過(guò)單體電池的充放電電流相同,由于其本省容量的差異,單體電池的放電勝讀不通,容量小的電池在充電過(guò)程中會(huì)過(guò)沖,在放電過(guò)程中會(huì)過(guò)放。這就造成了大容量電池電池衰減犯滿(mǎn),壽命長(zhǎng),小容量電池;S減快,壽命短,隨著時(shí)間的推移兩者的差異性會(huì)越來(lái)越大,因此整個(gè)電池組會(huì)提前失效由于小容量電池的損壞。而解決電池組使用問(wèn)題的前提是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池組每個(gè)電池的端電壓,正極溫度,負(fù)極溫度和外殼溫度,電池組的總電壓和電流,從這些參數(shù)分析電池組中容量差異最大的電池,單體電池的使用壽命,同時(shí)還能估算電池組的剩余電量。
[0004]目前,電動(dòng)汽車(chē)電池管理系統(tǒng)的電壓,電流采集精度制約了電池組電量估算精度,電壓采集精度制約了電池組能量估計(jì)精度,溫度過(guò)高預(yù)示著由于振動(dòng)等問(wèn)題導(dǎo)致電池連接松動(dòng)帶來(lái)的安全隱患,這勢(shì)必增加了電池管理決策的失誤率,因此迫切需要開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)一種高精度、可移植性強(qiáng)的動(dòng)力電池組監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足,本發(fā)明提供了一種高精度、可移植性強(qiáng)的動(dòng)力電池組監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:
[0007]—種電動(dòng)汽車(chē)電池管理系統(tǒng),系統(tǒng)采用層次化模塊結(jié)構(gòu),由模擬模塊,數(shù)字模塊和模數(shù)通信模塊三部分組成,模擬模塊包括電壓采集電路、電流采集電路;數(shù)字模塊包括微處理器Μ⑶、溫度采集電路、液晶驅(qū)動(dòng)電路、FLASH存儲(chǔ)電路、蜂鳴器報(bào)警電路、SD卡存儲(chǔ)電路、WIFI模塊;模數(shù)通信模塊包括高速光耦模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、光耦繼電器切換電路、微型繼電器校準(zhǔn)電路。
[0008]所述的模擬模塊中電壓采集電路通過(guò)多個(gè)光耦繼電器快速切換用高精度16位AD芯片輪流采集多個(gè)鉛蓄電池端電壓;電流采集模塊通過(guò)非接觸電流傳感器將原邊負(fù)載電流轉(zhuǎn)換成副邊電流,然后經(jīng)過(guò)功率采樣電阻轉(zhuǎn)換成電壓,隨后經(jīng)過(guò)超低失調(diào)運(yùn)放搭建的同相比例放大器將電壓放大,接著放大后的電壓送入ADC驅(qū)動(dòng)器將負(fù)電壓轉(zhuǎn)換成正電壓,根據(jù)實(shí)際電池參數(shù)設(shè)定充放電狀態(tài)的閾值零點(diǎn)電壓,最后將轉(zhuǎn)換電壓送至AD采集。
[0009]所述的光耦繼電器數(shù)量大于十個(gè);
[0010]所述的數(shù)字模塊中,微處理器MCU采用SPI總線(xiàn)的方式與外部FLASH數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與讀取;微處理器Μ⑶采用SD10方式與SD卡完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ);液晶驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)FSMC總線(xiàn)與微處理器Μ⑶相連;WIFI模塊通過(guò)串口與微處理器MCU的串口相連接;蜂鳴器報(bào)警電路與微處理器MCU的普通I/O 口相連;
[0011]所述的模數(shù)通信模塊主要包括以下幾個(gè)部分:高速光耦模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將模擬部分中ADC采樣的電壓和電流SPI數(shù)據(jù)輸入到高速光耦,高速光耦的輸出交由微處理器MCU進(jìn)行數(shù)字處理,從而實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的完全隔離;微處理器MCU的數(shù)據(jù)輸出通過(guò)光耦繼電器切換電路與模擬部分相連;光耦繼電器切換電路將被測(cè)電池組中的一節(jié)電池端電壓或者電池組總電壓接入到電壓采集電路和電流采集電路;微處理器MCU的數(shù)據(jù)輸出通過(guò)微型繼電器校準(zhǔn)電路與模擬部分相連接入到電壓采集電路和電流采集電路。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0013]1,系統(tǒng)將模擬模塊和數(shù)字模塊完全隔離,并不是傳統(tǒng)意義上的將數(shù)字地和模擬地通過(guò)磁珠(或者0歐姆電阻)單點(diǎn)連接。盡管傳統(tǒng)意義上的數(shù)字地和模擬地分開(kāi)能在一定程度上改善數(shù)字部分對(duì)模擬部分的影響,但當(dāng)數(shù)字部分電源負(fù)載過(guò)重,勢(shì)必會(huì)影響模擬信號(hào)的采集。為了從根本上解決這個(gè)問(wèn)題,系統(tǒng)采用模擬模塊和數(shù)字模塊分別供電,從而達(dá)到數(shù)字地和模擬地完全隔離的效果。數(shù)字模塊和模擬模塊之間的通信可以采用光耦繼電器,高速光耦,微型繼電器等電子元器件。
[0014]2,系統(tǒng)測(cè)量動(dòng)力電池組電流范圍相當(dāng)寬泛,從最大充電電流50Α到最大放電電流300Α,測(cè)量精度100mA,故測(cè)量倍率為300A/100mA = 3000,所以要想精確測(cè)量這么寬范圍的電流,必須微弱信號(hào)處理得當(dāng)。系統(tǒng)從電流傳感器,運(yùn)算放大器,ADC驅(qū)動(dòng)器和ADC的選型全面分析,最終達(dá)到了高精度電流測(cè)量的目的。
[0015]3,系統(tǒng)測(cè)量12個(gè)鉛蓄電池,每個(gè)電池需測(cè)量正極溫度,負(fù)極溫度和殼體溫度,共計(jì)36組溫度,如果采用普通的溫度傳感器進(jìn)行測(cè)量,需要耗費(fèi)大量的10 口資源。系統(tǒng)采用單總線(xiàn)數(shù)字溫度采集器,由于總線(xiàn)的驅(qū)動(dòng)能力有限,規(guī)定6個(gè)溫度傳感器掛在1根溫度總線(xiàn)上,這樣共需要6個(gè)10口,從而節(jié)省了30路10口。同時(shí)采用數(shù)字式溫度傳感器,對(duì)于距離的限制不高,這樣更能夠提高系統(tǒng)對(duì)每只蓄電池正極,負(fù)極,殼體溫度采集精度,溫度采集精度能達(dá)至IJ0.1攝氏度。
[0016]4,系統(tǒng)同時(shí)測(cè)量12只鉛蓄電池的端電壓,采樣的方式是輪流讓每個(gè)電池的負(fù)極接入系統(tǒng)地??梢酝ㄟ^(guò)改變分壓電阻的比例,改變蓄
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