專利名稱：電動汽車鉛酸電池智能管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
電動汽車鉛酸電池智能管理系統(tǒng) 技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及一種電池管理系統(tǒng)，尤其涉及一種電動汽車鉛酸電池智能管理系 統(tǒng)，適用于純電動汽車鉛酸動力電池的管理和保護。
背景技術(shù)：
[0002]對于純電動車輛，動力電池及其管理是其關(guān)鍵核心技術(shù)。電池管理系統(tǒng)負責動力 電池電壓、溫度及充放電流的采集，高低壓繼電器控制，SOC和SOH的計算，電池系統(tǒng)的監(jiān)測 及故障診斷，電池單體的均衡管理等，是整車控制策略中不可或缺的一部分。[0003]鉛酸電池技術(shù)發(fā)展至今已非常成熟，造價低廉，安全可靠，能輸出較大的電流和功 率，適用于純電動車輛。但隨著電池老化，其各項性能指標同樣會出現(xiàn)下降，各個電池間會 出現(xiàn)不同程度的能量衰減，運行過程中的電池電壓出現(xiàn)較大程度的不均衡。故鉛酸電池同 樣需要一種管理系統(tǒng)，來實施監(jiān)測電池狀態(tài)，保護電池不過沖過放，延長電池使用壽命。[0004]目前用鉛酸電池作為動力電池，多不包括管理系統(tǒng)，有的即使有，SOC以及SOH估 算都不是很準確。實用新型內(nèi)容[0005]為解決以上技術(shù)問題，本實用新型提供一種電動汽車鉛酸電池智能管理系統(tǒng)，具 體技術(shù)方案如下[0006]—種電動汽車鉛酸電池智能管理系統(tǒng),包括中央處理器,米樣模塊，CAN通訊模 塊和控制模塊；[0007]所述中央處理器用于接收采樣模塊采樣信號，進行計算處理，實時監(jiān)測電池及系 統(tǒng)狀態(tài)，并將接收信號及計算處理結(jié)果實時傳送給CAN通訊模塊及人機顯示界面，同時將 計算處理結(jié)果輸出給控制模塊；[0008]所述采樣模塊用于對鉛酸電池的電壓、溫度和電流信號進行采樣；[0009]所述CAN通訊模塊經(jīng)CAN總線與充電機以及整車系統(tǒng)通訊連接；[0010]所述中央處理器分別與采樣模塊、CAN通訊模塊及控制模塊通訊連接；[0011]進一步的所述中央處理器為單片機。[0012]進一步的所述采樣模塊包括[0013]多路電壓采樣模塊，用于對每只鉛酸電池的電壓進行采樣；[0014]多路溫度采樣模塊，用于對每只鉛酸電池的溫度進行采樣；[0015]電流采樣模塊，用于對鉛酸電池的電流值進行采樣。[0016]進一步的所述電流采樣模塊包括[0017]多路電流采樣模塊，用于對每只鉛酸電池的電流值進行采樣；[0018]單路電流采樣模塊，用于對單只鉛酸電池的電流值進行采樣。[0019]進一步的所述采樣模塊還包括[0020]漏電監(jiān)測模塊，用于檢測鉛酸電池是否漏電；[0021]充電感應模塊，用于判斷鉛酸電池的使用狀態(tài)；[0022]均衡模塊，用于當單體鉛酸電池電壓出現(xiàn)差異時，檢測電壓高于均值的單體，并對 其進行放電，從而達到均衡效果；[0023]內(nèi)阻檢測模塊，用于對鉛酸電池內(nèi)阻進行檢測。[0024]進一步的所述采樣模塊與鉛酸電池通過插件與鉛酸電池線束連接。[0025]進一步的所述多路電壓采樣采集每只電池單體電壓，每只鉛酸電池需兩根采樣 線，正負各一根，經(jīng)硬體電路光藕隔離切換將該電池電壓分壓后進入A/D芯片，通過A/D芯 片輸出數(shù)字量，經(jīng)SPI通訊將A/D芯片轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量進入單片機，由中央處理器計算單體 電壓，同時將單體電壓累加可得到總電壓。[0026]進一步的所述多路溫度采樣模塊采集每只電池單體溫度，通過溫度傳感器引入電 池溫度和環(huán)境溫度，數(shù)字量被單片機采集，由單片機計算當前溫度值。[0027]進一步的所述電流采樣模塊，通過霍爾傳感器將總線電流信號轉(zhuǎn)換為總線電壓信 號，經(jīng)A/D芯片將數(shù)字量輸入單片機，由單片機計算電流值。[0028]進一步的所述電動汽車鉛酸電池管理系統(tǒng)還包括繼電器控制模塊，用于對動力系 統(tǒng)進行預充電確保動力系統(tǒng)的安全接通及安全切斷。[0029]本實用新型的有益效果是有效解決鉛酸電池的管理和維護困難，通過檢測鉛酸 電池電壓、電流、溫度等模擬量，準確估算電池狀態(tài)，對車輛中間出現(xiàn)的問題進行及時處理 及維護，可有效保護電池，延緩電池衰老，充分延長電池使用壽命。


[0030]圖1為電動汽車鉛酸電池智能管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；[0031]圖2為電動汽車鉛酸電池智能管理系統(tǒng)連接使用示意圖。
具體實施方式
[0032]本實用新型提供一種電動汽車鉛酸電池智能管理系統(tǒng)，具體技術(shù)方案如下[0033]—種電動汽車鉛酸電池智能管理系統(tǒng),包括中央處理器,米樣模塊，CAN通訊模 塊和控制模塊；[0034]所述中央處理器用于接收采樣模塊采樣信號，進行計算處理，實時監(jiān)測電池及系 統(tǒng)狀態(tài)，并將接收信號及計算處理結(jié)果實時傳送給CAN通訊模塊，同時將計算處理結(jié)果輸 出給控制模塊；[0035]所述采樣模塊用于對鉛酸電池的電壓、溫度和電流信號進行采樣；[0036]所述CAN通訊模塊經(jīng)CAN總線與充電機以及整車系統(tǒng)通訊連接；[0037]所述中央處理器分別與采樣模塊、CAN通訊模塊及控制模塊通訊連接；[0038]進一步的所述中央處理器為單片機。[0039]進一步的所述采樣模塊包括[0040]多路電壓采樣模塊，用于對每只鉛酸電池的電壓進行采樣；[0041]多路溫度采樣模塊，用于對每只鉛酸電池的溫度進行采樣；[0042]電流采樣模塊，用于對鉛酸電池的電流值進行采樣。[0043]進一步的所述電流采樣模塊包括[0044]多路電流采樣模塊，用于對每只鉛酸電池的電流值進行采樣；[0045]單路電流采樣模塊，用于對單只鉛酸電池的電流值進行采樣。[0046]進一步的所述采樣模塊還包括[0047]漏電監(jiān)測模塊，用于檢測鉛酸電池是否漏電；[0048]充電感應模塊，用于判斷鉛酸電池的使用狀態(tài)；[0049]均衡模塊，用于當單體鉛酸電池電壓出現(xiàn)差異時，檢測電壓高于均值的單體，并對 其進行放電，從而達到均衡效果；[0050]內(nèi)阻檢測模塊，用于對鉛酸電池內(nèi)阻進行檢測。[0051 ] 進一步的所述采樣模塊與鉛酸電池通過插件與鉛酸電池線束連接。[0052]進一步的所述多路電壓采樣采集每只電池單體電壓，每只鉛酸電池需兩根采樣 線，正負各一根，經(jīng)硬體電路光藕隔離切換將該電池電壓分壓后進入A/D芯片，通過A/D芯 片輸出數(shù)字量，經(jīng)SPI通訊將A/D芯片轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量進入單片機，由中央處理器計算單體 電壓，同時將單體電壓累加可得到總電壓。[0053]進一步的所述多路溫度采樣模塊采集每只電池單體溫度，通過溫度傳感器引入電 池溫度和環(huán)境溫度，數(shù)字量被單片機采集，由單片機計算當前溫度值。[0054]進一步的所述電流采樣模塊，通過霍爾傳感器將總線電流信號轉(zhuǎn)換為總線電壓信 號，經(jīng)A/D芯片將數(shù)字量輸入單片機，由單片機計算電流值。[0055]進一步的所述電動汽車鉛酸電池管理系統(tǒng)還包括繼電器控制模塊，用于對動力系 統(tǒng)進行預充電確保動力系統(tǒng)的安全接通及安全切斷。[0056]本實用新型的具體實現(xiàn)過程為[0057]如圖1及圖2，系統(tǒng)硬件采用集中式方案，在同一塊板上實現(xiàn)模擬量的采集和控制 算法及通訊功能。具體包含多路電壓采集、多路電流采集、電路電流采集、繼電器控制和回 檢，CAN通訊模塊，漏電檢測模塊，充電感應模塊,均衡模塊。這些模塊均和中央處理芯片相 連，通過軟件實時檢測系統(tǒng)狀態(tài)同時由控制策略依據(jù)相應狀態(tài)作出控制。該硬件外部由相 應插件連接鉛酸電池線束采集模擬量，并由CAN線同整車系統(tǒng)以及充電機通訊。[0058]系統(tǒng)軟件負載模擬量計算，控制邏輯的處理，同整車系統(tǒng)的CAN通訊及信息交互。 具體包括系統(tǒng)狀態(tài)計算，高壓安全計算，漏電監(jiān)測，系統(tǒng)故障診斷算法，電池和電狀態(tài)的檢 測及估算，CAN通訊的處理。本系統(tǒng)具有采樣和控制功能，由CAN總線與充電機以及整車控 制器通訊。采樣模塊負責電池電壓、溫度、電流的采集，通過中央處理器單元運算，實時監(jiān)測 電池以及系統(tǒng)運行狀況，并驅(qū)動輸出。[0059]系統(tǒng)可完成鉛酸電池各個模擬量的采集，包括單體電壓、單體溫度及總線電流。同 時利用這些數(shù)據(jù)來進行系統(tǒng)狀態(tài)的監(jiān)控和對電池的控制和保護。各采集模擬量及中央處理 器計算處理結(jié)果可通過人機界面顯示，所述人機界面與中央處理器電連接。[0060]多路電壓采集，采集每只電池單體的電壓。由于鉛酸電池體積較大，在整車分布可 能不集中，多只電池分散于前艙，底板及后備箱，同時其放電電流有較大，故為了減少連接 線束壓降，每只電池需兩根采樣線，正負各一根。經(jīng)硬體電路切換將該電池電壓分壓后進入 A/D芯片，通過A/D轉(zhuǎn)換A/D芯片輸出數(shù)字量，經(jīng)由SPI通訊將A/D芯片轉(zhuǎn)化后的數(shù)字量輸 入單片機，在由單片機單體累加可得到總電壓。[0061]多路溫度采樣，采集每只電池單體溫度。通過溫度傳感器引入電池溫度及環(huán)境溫度，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)化將數(shù)字量輸入單片機，由單片機計算當前溫度值。[0062]電流采樣，電流采樣可以監(jiān)控電池組當前的充放電狀態(tài)，充放電電流大小，根據(jù)電 池狀態(tài)，及時調(diào)整充放電最大電流限制以保護電池。同時電流采樣的準確度直接影響到電 池和電池狀態(tài)，及時調(diào)整充放電最大電流限制來保護電池。同時電流采樣準確度直接影響 到SOC的計算。本模塊通過霍爾傳感器及相關(guān)硬件電路來實現(xiàn)電流采集。[0063]SOC估算，計算當前電池和狀態(tài)，采用開路電壓法和安分積時法，模糊控制算法完 成。[0064]漏電檢測，用于檢測電池是否漏電。[0065]CAN收發(fā)器，負責接收發(fā)送CAN數(shù)據(jù)，同整車系統(tǒng)通訊。[0066]充電感應，用于判斷電池的使用狀態(tài)。[0067]均衡模塊，用于電池的維護。長期使用會導致電池容量衰減，及各單體之間出現(xiàn)差 異。本模塊可以檢測模塊電壓高于均值單體，平對其放電，從而達到均衡效果。[0068]繼電器控制，包含動力系統(tǒng)的預充電及安全切斷功能。預充電功能用于確保動力 系統(tǒng)的安全接通，當整個動力系統(tǒng)瞬間接通時可能導致繼電器粘連，故增加預充電繼電器 及預充電電阻。當接收到動力系統(tǒng)閉合指令后，先閉合正極繼電器，之后斷開預充電繼電 器。當本管理系統(tǒng)檢測到嚴重故障及異常時，斷開所有繼電器，確保整車及人員安全。[0069]上面結(jié)合附圖對本實用新型進行了是示例性描述，顯示本實用新型具體實現(xiàn)并不 受上述方式的限制，只要采用了本實用新型的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進行各種改進，或未經(jīng) 改進就直接應用于其它場合，均為本實用新型保護范圍。
權(quán)利要求1.一種電動汽車鉛酸電池智能管理系統(tǒng)，其特征在于，所述電動汽車鉛酸電池智能管理系統(tǒng)包括中央處理器，采樣模塊，CAN通訊模塊和控制模塊；所述中央處理器用于接收采樣模塊采樣信號，進行計算處理，實時監(jiān)測電池及系統(tǒng)狀態(tài)，并將接收信號及計算處理結(jié)果實時傳送給CAN通訊模塊，同時將計算處理結(jié)果輸出給控制|吳塊；所述采樣模塊用于對鉛酸電池的電壓、溫度和電流信號進行采樣；所述CAN通訊模塊經(jīng)CAN總線與充電機以及整車系統(tǒng)通訊連接；所述中央處理器分別與采樣模塊、CAN通訊模塊及控制模塊通訊連接。
2.如權(quán)利要求1所述電動汽車鉛酸電池智能管理系統(tǒng)，其特征在于所述中央處理器為單片機。
3.如權(quán)利要求1所述電動汽車鉛酸電池智能管理系統(tǒng)，其特征在于，所述采樣模塊包括多路電壓采樣模塊，用于對每只鉛酸電池的電壓進行采樣；多路溫度采樣模塊，用于對每只鉛酸電池的溫度進行采樣；電流采樣模塊，用于對鉛酸電池的電流值進行采樣。
4.如權(quán)利要求3所述電動汽車鉛酸電池智能管理系統(tǒng)，其特征在于，所述電流采樣模塊包括多路電流采樣模塊，用于對每只鉛酸電池的電流值進行采樣；單路電流采樣模塊，用于對單只鉛酸電池的電流值進行采樣。
5.如權(quán)利要求3所述電動汽車鉛酸電池智能管理系統(tǒng)，其特征在于，所述采樣模塊還包括漏電監(jiān)測模塊，用于檢測鉛酸電池是否漏電；充電感應模塊，用于判斷鉛酸電池的使用狀態(tài)；均衡模塊，用于當單體鉛酸電池電壓出現(xiàn)差異時，檢測電壓高于均值的單體，并對其進行放電，從而達到均衡效果；內(nèi)阻檢測模塊，用于對鉛酸電池內(nèi)阻進行檢測。
6.如權(quán)利要求1所述電動汽車鉛酸電池智能管理系統(tǒng)，其特征在于所述采樣模塊與鉛酸電池通過插件與鉛酸電池線束連接。
7.如權(quán)利要求3所述電動汽車鉛酸電池智能管理系統(tǒng)，其特征在于所述多路電壓采樣模塊采集每只電池單體電壓，每只鉛酸電池需兩根采樣線，正負各一根，經(jīng)硬體電路光藕隔離切換將該電池電壓分壓后進入A/D芯片，通過A/D芯片輸出數(shù)字量，經(jīng)SPI通訊將A/D芯片轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量進入單片機，由中央處理器計算單體電壓，同時將單體電壓累加可得到總電壓。
8.如權(quán)利要求3所述電動汽車鉛酸電池智能管理系統(tǒng)，其特征在于所述多路溫度采樣模塊采集每只電池單體溫度，通過溫度傳感器引入電池溫度和環(huán)境溫度，數(shù)字量被單片機采集，由單片機計算當前溫度值。
9.如權(quán)利要求3或4所述電動汽車鉛酸電池智能管理系統(tǒng)，其特征在于所述電流采樣模塊，通過霍爾傳感器將總線電流信號轉(zhuǎn)換為總線電壓信號，經(jīng)A/D芯片將數(shù)字量輸入單片機，由單片機計算電流值。
10.如權(quán)利要求1所述電動汽車鉛酸電池智能管理系統(tǒng)，其特征在于所述電動汽車鉛酸電池管理系統(tǒng)還包括繼電器控制模塊，用于對動力系統(tǒng)進行預充電確保動力系統(tǒng)的安全接通及安全切斷。
專利摘要本實用新型涉及一種電動汽車鉛酸電池智能管理系統(tǒng)，包括中央處理器，采樣模塊，CAN通訊模塊和控制模塊；所述中央處理器用于接收采樣模塊采樣信號，進行計算處理，實時監(jiān)測電池及系統(tǒng)狀態(tài)，并將接收信號及計算處理結(jié)果實時傳送給CAN通訊模塊，同時將計算處理結(jié)果輸出給控制模塊；所述采樣模塊用于對鉛酸電池的電壓、溫度和電流信號進行采樣；所述CAN通訊模塊經(jīng)CAN總線與充電機以及整車系統(tǒng)通訊連接；所述中央處理器分別與采樣模塊、CAN通訊模塊及控制模塊通訊連接。本實用新型有效解決鉛酸電池的管理和維護困難，通過檢測鉛酸電池電壓、電流、溫度等模擬量，準確估算電池狀態(tài)，可有效保護電池，延緩電池衰老，充分延長電池使用壽命。
文檔編號B60L11/18GK202827180SQ20122021664
公開日2013年3月27日 申請日期2012年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月15日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請人:深圳市陸地方舟電動車有限公司