本發(fā)明涉及電池均衡技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種微速四輪電動(dòng)車的鉛酸電池管理系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

鉛酸蓄電池已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，如不間斷電源（ｕｐｓ）、電力電源、通訊電源，近幾年出現(xiàn)的電動(dòng)車輛如電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車、電動(dòng)轎車等很多也采用鉛酸蓄電池，電動(dòng)車輛需要對(duì)電池頻繁充放電，對(duì)電池的性能提出了更高的要求，也將電池的性能發(fā)揮到了極限。隨著充電次數(shù)的增加，串聯(lián)鉛酸電池中的各只單體電池的性能差異性越來越大，有的電池沒有被充滿，有的電池過度充電，繼續(xù)發(fā)展導(dǎo)致串聯(lián)電池組容量快速下降，壽命終結(jié)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：針對(duì)串聯(lián)的鉛酸電池中的各只單體電池隨著充電次數(shù)的增加，性能差異越來越大，導(dǎo)致電池組容量快速下降的問題，本發(fā)明提供了一種微速四輪電動(dòng)車的鉛酸電池管理系統(tǒng)及控制方法來解決上述問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種微速四輪電動(dòng)車的鉛酸電池管理系統(tǒng)，包括：

電壓采樣模塊，用于采集單體電池的電壓值；

pic單片機(jī)，與電壓采樣模塊連接，獲得單體電池的電壓值；

均衡模塊，與pic單片機(jī)連接，所述pic向均衡模塊發(fā)送脈沖信號(hào)，控制均衡模塊均衡各電池之間的電量；所述均衡模塊包括與單體電池?cái)?shù)量相同的單體均衡電路，所述單體均衡電路包括驅(qū)動(dòng)電路和放電電路，所述驅(qū)動(dòng)電路包括帶阻三極管，所述放電電路包括光耦合器、發(fā)光二極管、第一電阻、保險(xiǎn)絲和mos管，所述帶阻三極管的基極與pic單片機(jī)連接，集電極與光耦合器的正極連接，所述第一電阻的一端分別與一個(gè)單體電池的正極和光耦合器的集電極連接，所述mos管的源極與此單體電池的負(fù)極連接，所述第一電阻的另外一端與保險(xiǎn)絲的一端連接，所述保險(xiǎn)絲的另外一端與mos管的漏極連接，所述發(fā)光二極管的正極與光耦合器的集電極連接，負(fù)極與mos管的漏極連接，所述mos管的柵極與光耦合器的發(fā)射極連接；

電源模塊，與電壓采樣模塊、pic單片機(jī)以及均衡模塊連接并為他們供電。

作為優(yōu)選，所述電壓采樣模塊包括模擬開關(guān)芯片、放大電路和采集電路，每個(gè)單體電池連接有一個(gè)所述采集電路，所述采集電路包括第一二極管、第二電阻和第三電阻，所述第二電阻的一端與單體電池的正極連接，所述第二電阻的另外一端、第一二極管的負(fù)極以及第三電阻的一端連接在同一節(jié)點(diǎn)，所述模擬開關(guān)芯片的一個(gè)輸入端與此節(jié)點(diǎn)連接，所述第一二極管的正極與第三電阻的另外一端連接后接模擬地，所述模擬開關(guān)芯片輸出端與所述放大電路的同相端連接，所述放大電路的輸出端與pic單片機(jī)連接，所述模擬開關(guān)芯片的多個(gè)選擇端與所述pic單片機(jī)連接。

作為優(yōu)選，還包括can收發(fā)器，所述pic單片機(jī)通過can收發(fā)器與車輛控制器連接。

作為優(yōu)選，還包括設(shè)置在單體電池處的溫度傳感器，所述溫度傳感器與pic單片機(jī)連接。

本發(fā)明還提供了一種微速四輪電動(dòng)車的鉛酸電池管理系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：

s1、pic單片機(jī)中預(yù)設(shè)有第一均衡閾值vb、第二均衡閾值vb1、第三均衡閾值vb2和占空比基值d0，其中d0為小于1且大于0的正數(shù)；

s2、電壓采樣模塊采集單體電池的電壓值va并輸入所述pic單片機(jī)；

s3、pic單片機(jī)將電壓值va最小的一個(gè)單體電池作為參照電池m，將它的電壓值記為vmin；

s4、將除參照電池m之外所有的單體電池的電壓值分別與電壓值vmin進(jìn)行比較：當(dāng)一單體電池的電壓值va-vmin≤vb，則pic單片機(jī)向該單體電池的單體均衡電路輸出的pwm信號(hào)的占空比d=0；

當(dāng)vb＜va-vmin≤vb1，占空比d=d0；

當(dāng)vb1＜va-vmin≤vb2，占空比d=k*vmin+d0，d為線性函數(shù)，k為正數(shù)；

當(dāng)vb2＜va-vmin，占空比d=1。

作為優(yōu)選，在步驟s4中，當(dāng)vb2＜va-vmin時(shí)，pic單片機(jī)生成報(bào)警信號(hào)并發(fā)送至車輛控制器。

作為優(yōu)選，所述pic單片機(jī)連接通過溫度傳感器采集單體電池的溫度，當(dāng)單體電池溫度超過溫度閾值時(shí)向車輛控制器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

本發(fā)明的有益效果是，這種微速四輪電動(dòng)車的鉛酸電池管理系統(tǒng)及其控制方法根據(jù)單體電池之間的壓差針對(duì)性的對(duì)相應(yīng)的電池進(jìn)行放電，調(diào)整它們之間的容量差，使串聯(lián)的鉛酸電池中的各只單體電池隨著充電次數(shù)的增加，性能差異維持在較小的范圍之內(nèi)，減緩電池組容量的下降速度。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明的微速四輪電動(dòng)車的鉛酸電池管理系統(tǒng)的最優(yōu)實(shí)施例的電壓采樣模塊和溫度采樣部分的電路結(jié)構(gòu)分布圖。

圖2是本發(fā)明的微速四輪電動(dòng)車的鉛酸電池管理系統(tǒng)的最優(yōu)實(shí)施例的均衡模塊的電路結(jié)構(gòu)分布圖。

圖3是本發(fā)明的微速四輪電動(dòng)車的鉛酸電池管理系統(tǒng)的最優(yōu)實(shí)施例的pic單片機(jī)部分的電路結(jié)構(gòu)分布圖。

圖4是本發(fā)明的微速四輪電動(dòng)車的鉛酸電池管理系統(tǒng)的最優(yōu)實(shí)施例的can收發(fā)器部分的電路結(jié)構(gòu)分布圖。

圖5是本發(fā)明的微速四輪電動(dòng)車的鉛酸電池管理系統(tǒng)的最優(yōu)實(shí)施例的電源模塊的電路結(jié)構(gòu)分布圖。

圖6是本發(fā)明的微速四輪電動(dòng)車的鉛酸電池管理系統(tǒng)的控制方法的最優(yōu)實(shí)施例的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長(zhǎng)度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。此外，在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。

流程圖中或在此以其他方式描述的任何過程或方法描述可以被理解為，表示包括一個(gè)或更多個(gè)用于實(shí)現(xiàn)特定邏輯功能或過程的步驟的可執(zhí)行指令的代碼的模塊、片段或部分，并且本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的范圍包括另外的實(shí)現(xiàn)，其中可以不按所示出或討論的順序，包括根據(jù)所涉及的功能按基本同時(shí)的方式或按相反的順序，來執(zhí)行功能，這應(yīng)被本發(fā)明的實(shí)施例所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。

如圖1~5所示，本發(fā)明提供了一種微速四輪電動(dòng)車的鉛酸電池管理系統(tǒng)，包括：

電壓采樣模塊，用于采集單體電池的電壓值；包括模擬開關(guān)芯片u1、放大電路和采集電路，此實(shí)例中，電池組中總共包含四個(gè)串聯(lián)的12v鉛酸單體電池，第一節(jié)電池的正極電位為48v，最后一節(jié)電池的負(fù)極電位為0，相當(dāng)于模擬地sgnd；因此模擬開關(guān)芯片u1使用的8選1型模擬開關(guān)芯片，型號(hào)為74hc4051a；每個(gè)單體電池連接有一個(gè)采集電路，采集電路包括第一二極管d1、第二電阻r2和第三電阻r3，第二電阻r2的一端與一個(gè)單體電池的正極連接，第二電阻r2的另外一端、第一二極管d1的負(fù)極以及第三電阻r3的一端連接在同一節(jié)點(diǎn)，模擬開關(guān)芯片的一個(gè)輸入端與此節(jié)點(diǎn)連接，第一二極管d1的正極與第三電阻r3的另外一端連接后接模擬地sgnd，放大電路包括運(yùn)算放大器，運(yùn)算放大器的同相端與模擬開關(guān)芯片u1的輸出端連接，異相端接模擬地sgnd；

pic單片機(jī)u2，與電壓采樣模塊連接，獲得單體電池的電壓值；此實(shí)例中，pic單片機(jī)u2的型號(hào)為pic18f25k80，模擬開關(guān)芯片u1的三個(gè)選擇端與pic單片機(jī)u2連接，運(yùn)算放大器的輸出端與pic單片機(jī)u2連接；

均衡模塊，與pic單片機(jī)連接，pic向均衡模塊發(fā)送脈沖信號(hào)，控制均衡模塊均衡各電池之間的電量；均衡模塊包括4個(gè)單體均衡電路，單體均衡電路包括驅(qū)動(dòng)電路和放電電路，驅(qū)動(dòng)電路包括帶阻三極管q1，放電電路包括光耦合器u3、發(fā)光二極管d2、第一電阻r1、保險(xiǎn)絲f1和mos管q2，光耦合器u3的型號(hào)為el357；帶阻三極管q1的基極通過一電阻與pic單片機(jī)u2連接，集電極通過一電阻與光耦合器u3的正極連接并通過一電阻接vcc5v電源，發(fā)射極通過一電阻接模擬第sgnd；光耦合器u3的負(fù)極接地gnd并且與正極之間連接有一電容器，第一電阻r1的一端分別、一個(gè)單體電池的正極、光耦合器u3的集電極以及發(fā)光二極管d2的正極連接在同一節(jié)點(diǎn)，第一電阻r1的另外一端與保險(xiǎn)絲f1的一端連接，mos管q2的源極與此單體電池的負(fù)極連接，保險(xiǎn)絲f1的另外一端與mos管q2的漏極連接，發(fā)光二極管d2的負(fù)極通過一電阻與mos管q2的漏極連接，mos管q2的柵極通過一電阻與光耦合器u3的發(fā)射極連接，mos管q2的源極與柵極之間連接有一電阻；由于單體電池間是串聯(lián)，與第一節(jié)電池連接的單體均衡電路的mos管q2的源極不僅是連接在第一節(jié)電池的負(fù)極，也是連接在第二節(jié)電池的正極；

電源模塊，與電壓采樣模塊、pic單片機(jī)以及均衡模塊連接并為他們供電，電源電路包括：

型號(hào)為mp4560的降壓形電源轉(zhuǎn)換器u4，輸入48v電源，輸出vcc12v；

型號(hào)為mic5233-5.0bm5的降壓芯片u5，輸入vcc12v，輸出vcc5v；

型號(hào)為icl7660s的反轉(zhuǎn)電源轉(zhuǎn)換器u6，輸入vcc5v，輸出-5v；

can收發(fā)器u7，型號(hào)為tja1041at，pic單片機(jī)通過can收發(fā)器與車輛控制器連接，can收發(fā)器u7還與降壓芯片u5的使能端；

溫度傳感器u8，設(shè)置在單體電池處，溫度傳感器與pic單片機(jī)連接。

如圖6所示，本發(fā)明還提供了一種微速四輪電動(dòng)車的鉛酸電池管理系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：

s1、pic單片機(jī)中預(yù)設(shè)有第一均衡閾值vb、第二均衡閾值vb1、第三均衡閾值vb2和占空比基值d0，其中d0為小于1且大于0的正數(shù)；

s2、電壓采樣模塊采集單體電池的電壓值va并輸入pic單片機(jī)；

s3、pic單片機(jī)將電壓值va最小的一個(gè)單體電池作為參照電池m，將它的電壓值記為vmin；

s4、將除參照電池m之外所有的單體電池的電壓值分別與電壓值vmin進(jìn)行比較：當(dāng)一單體電池的電壓值va-vmin≤vb，則pic單片機(jī)向該單體電池的單體均衡電路輸出的pwm信號(hào)的占空比d=0；

當(dāng)vb＜va-vmin≤vb1，占空比d=d0；

當(dāng)vb1＜va-vmin≤vb2，占空比d=k*vmin+d0，d為線性函數(shù)，k為正數(shù)，例如d=0.05*vmin+d0；

當(dāng)vb2＜va-vmin，占空比d=1，pic單片機(jī)生成報(bào)警信號(hào)并發(fā)送至車輛控制器；

s5、pic單片機(jī)連接通過溫度傳感器采集單體電池的溫度，當(dāng)單體電池溫度超過溫度閾值時(shí)向車輛控制器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)所述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。