專利名稱：一種智能電動車電池管理系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電動車電池系統(tǒng)，特別涉及一種智能電動車電池管理系統(tǒng)。
背景技術：
隨著電動汽車的發(fā)展，對作為動力的電池提出了更高的要求，即必須對電池(通常是電池組)的電壓、電流、溫度等進行管理。在本發(fā)明之前，針對鉛酸和鎳氫電池和鋰電池的電動車電池管理系統(tǒng)(簡稱BMS) 已經(jīng)應用了。它存在著不具備數(shù)據(jù)存儲功能，不能將當前電池組的測量數(shù)據(jù)與之前電池的狀態(tài)和標準的電池狀態(tài)進行實時、動態(tài)的對比，從而判斷電池是否工作正常的缺陷，導致執(zhí)行效率比較低，且缺少相應的故障處理功能。之前的電動車電池管理系統(tǒng)對于普通使用者來說缺少一個交互的信息平臺。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要克服上述缺陷，設計一種智能電動車電池管理系統(tǒng)。本發(fā)明的技術方案是一種智能電動車電池管理系統(tǒng)，其主要技術特征在于核心控制模塊經(jīng)K總線連接 N個電池數(shù)據(jù)采集模塊，核心控制模塊連接充電模塊、電池組監(jiān)測模塊和觸摸屏顯示系統(tǒng)； 所述的核心控制模塊有數(shù)據(jù)庫管理模塊、電池組監(jiān)測模塊、自檢控制模塊、異?？刂颇K； 所述的電池數(shù)據(jù)采集模塊包含有多個電池數(shù)據(jù)采集控制芯片；所述核心控制模塊接車身 CAN總線至車載CAN總線設備；所述核心控制模塊采用usb接口或RJ45接口連接到計算機控制軟件。本發(fā)明的優(yōu)點和效果在于除了實現(xiàn)對電池的電壓、電流和溫度等數(shù)據(jù)進行采集、 SOC估算、實時通信、均衡、絕緣監(jiān)測等功能，還實時的檢測每一個電池單元的電壓、電流和溫度數(shù)據(jù)，并與數(shù)據(jù)庫中的各個特性的標準數(shù)據(jù)進行比較，建立動態(tài)的對比模型。如果采集的數(shù)據(jù)超過了數(shù)據(jù)庫中標準值的士(X為根據(jù)當前溫度和使用次數(shù)等數(shù)據(jù)計算得出)， 則通過智能異常處理系統(tǒng)控制相應動作。每天對數(shù)據(jù)進行一次存儲，在對電池運行情況進行檢查時從數(shù)據(jù)庫中調(diào)出數(shù)據(jù)提供參考。由于采取了分層模式進行操作，核心控制模塊主要負責進行邏輯判斷，采集模塊負責數(shù)據(jù)采集，控制模塊負責電壓、電流和溫度的控制。同時通過總線模式與電池充電模塊進行通信智能控制電池組的放電和充電動作，并通過觸摸屏的方式與使用者進行交互和報警。本發(fā)明的其他優(yōu)點和效果將在下面繼續(xù)說明。


圖1——本發(fā)明整體系統(tǒng)框架示意圖。圖2——圖1中電池數(shù)據(jù)采集模塊的框架示意圖。圖3——圖2中電池監(jiān)測總線的框架示意圖。
圖4——圖1中電池管理系統(tǒng)核心控制模塊的框架示意圖。圖5——圖4中絕緣監(jiān)測模塊功能示意圖。圖6——圖4中觸摸屏示意圖。圖7——本發(fā)明中電池使用壽命曲線示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述如圖1所示本發(fā)明包括電池管理系統(tǒng)核心控制模塊(以下簡稱核心控制模塊)和電池數(shù)據(jù)采集模塊，核心控制模塊和電池數(shù)據(jù)采集模塊之間通過K總線進行通信，同時有N(N= 1,2, 3...)個電池數(shù)據(jù)采集模塊連接到電池管理系統(tǒng)核心控制模塊，同時對N(N = 1,2,3...) 個電池組進行電壓，電流，溫度和內(nèi)阻的檢測。本發(fā)明采集MXN的電池陣列(M，N= 1,2, 3...)，這里我們以一個6X8的電池陣列為例，該電池陣列有8個電池組，每組有6節(jié)電池。 電池數(shù)據(jù)采集模塊分4個采集板，每塊采集板負責對2個電池組進行電壓、電流，溫度和內(nèi)阻進行采集。如圖2、圖3所示電池數(shù)據(jù)采集模塊采用飛思卡爾的型號為MC9S08AW32的單片機作為電池數(shù)據(jù)采集控制芯片，對電池數(shù)據(jù)的采集和與電池管理系統(tǒng)核心控制模塊進行通信。電池數(shù)據(jù)采集模塊對單塊電池數(shù)據(jù)采集方法；電池監(jiān)測總線將6塊電池的電壓，電流和溫度信息發(fā)送到電池數(shù)據(jù)采集模塊，通過電池數(shù)據(jù)采集模塊連接K總線，發(fā)送到電池管理系統(tǒng)核心控制模塊。電池監(jiān)測總線是以DALLAS公司生產(chǎn)的電池監(jiān)測芯片DSM38為核心構成電池監(jiān)測總線模塊，通過增加隔離措施，將數(shù)據(jù)線由單線制改進為收、發(fā)兩線制，并采用輪詢方式與電池數(shù)據(jù)采集模塊進行通信，每一個光電隔離模塊都具有獨立的地址碼，其結(jié)構框圖如圖3所示。電池數(shù)據(jù)采集模塊的電池數(shù)據(jù)采集控制芯片向電池檢測總線發(fā)送一個地址碼，則與地址碼對應的電池檢測芯片將電壓、電流和溫度數(shù)據(jù)通過電池檢測總線發(fā)送到電池數(shù)據(jù)采集控制芯片。內(nèi)阻測量采用交流壓降內(nèi)阻測量法，通過給電池施加一個固定頻率和固定電流 (目前一般使用IKHZ頻率，50mA小電流)，然后對其電壓進行采樣，經(jīng)過整流、濾波等一系列處理后通過運放電路計算出該電池的內(nèi)阻值。電池數(shù)據(jù)采集控制芯片將由電池檢測總線采集的電池電壓、電流、溫度和內(nèi)阻數(shù)據(jù)存儲在特定存儲區(qū)中，當電池數(shù)據(jù)采集模塊從K總線接收到電池管理系統(tǒng)核心控制模塊的查詢命令，則將存儲在特定存儲區(qū)中的電池參數(shù)信息通過K總線發(fā)送到電池管理系統(tǒng)核心控制模塊。核心控制模塊主要負責實時的對4個電池數(shù)據(jù)采集模塊通過K總線發(fā)送來的電池參數(shù)信息數(shù)據(jù)進行匯總分析，通過一個輕量級快速MySQL數(shù)據(jù)庫，存儲這些信息，并和數(shù)據(jù)庫中的標準數(shù)據(jù)進行對比實時判斷電池是否工作正常，通過車身CAN總線與整車系統(tǒng)即車載CAN總線設備進行通信(CAN為CONTROLLER AREANETffORK的縮寫，指控制器局部網(wǎng))，智能控制充電機工作；主控芯片采用ARM9系列微處理器，移植適體剪裁的嵌入式Linux系統(tǒng)。如圖4所示
電池管理系統(tǒng)核心控制模塊主要分為電池組檢測模塊、自檢控制模塊、觸摸屏顯示模塊、SOC估測模塊、通信模塊、異?？刂颇K和數(shù)據(jù)庫管理模塊。如圖5所示電池組監(jiān)測模塊分為電池組參數(shù)采集ADC模塊(ADC為 Analog-to-DigitalConverter的縮寫，指模/數(shù)轉(zhuǎn)換器或者模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器)和絕緣監(jiān)測模塊。電池組參數(shù)采集ADC模塊通過ADC轉(zhuǎn)換電路獲取每列電池組上電壓、電流和溫度值，并將這些數(shù)據(jù)送到自檢控制模塊和數(shù)據(jù)庫管理模塊。通過測量電動汽車直流母線與電底盤之間的電壓，通過計算得到系統(tǒng)的絕緣電阻值來衡量電動車的絕緣情況。高壓絕緣系統(tǒng)原理框。設計動汽車的直流系統(tǒng)電壓(即電池總電壓)為U，待測的正、負母線與電底盤之間的絕緣電阻分別為Rp、1 ，正、負母線與電底盤之間的電壓分別為Up、Un，則待測直流系統(tǒng)的等效模型，圖中的虛線框內(nèi)所示。圖中Rcl、Rc2，為測量用的已知阻值的標準電阻。測量原理為當開關S1、S2全部斷開時，測量正、負母線與電底盤之間的電壓分別為up、im由電路定律得到公式1。
權利要求
1.一種智能電動車電池管理系統(tǒng)，其特征在于核心控制模塊經(jīng)K總線連接N個電池數(shù)據(jù)采集模塊，核心控制模塊連接充電模塊、電池組監(jiān)測模塊和觸摸屏顯示系統(tǒng)；所述的核心控制模塊有數(shù)據(jù)庫管理模塊、電池組監(jiān)測模塊、自檢控制模塊、異?？刂颇K；所述的電池數(shù)據(jù)采集模塊包含有多個電池數(shù)據(jù)采集控制芯片；所述核心控制模塊接車身CAN總線至車載CAN總線設備；所述核心控制模塊采用usb接口或RJ45接口連接到計算機控制軟件。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種智能電動車電池管理系統(tǒng)，其特征在于分為電池管理系統(tǒng)核心控制模塊和電池數(shù)據(jù)采集模塊；所述核心控制模塊與電池數(shù)據(jù)采集模塊采用K總線連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種智能電動車電池管理系統(tǒng)，其特征在于電池組監(jiān)測模塊中有絕緣監(jiān)測模塊和電池組參數(shù)采集ADC模塊；所述絕緣監(jiān)測模塊與電池組絕緣模塊連接；所述電池組參數(shù)采集ADC模塊與電池組參數(shù)采集模塊連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種智能電動車電池管理系統(tǒng)，其特征在于核心控制模塊連接觸摸屏顯示系統(tǒng)；所述觸摸屏顯示系統(tǒng)與觸摸屏連接。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種智能電動車電池管理系統(tǒng)，其特征在于核心控制模塊中的有異?？刂颇K、SOC估測模塊；所述異常控制模塊連接充電模塊、斷開問題電路模塊和斷開電池組模塊；所述的SOC估測模塊連接自檢控制模塊和數(shù)據(jù)庫管理模塊。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種智能電動車電池管理系統(tǒng)，其特征在于核心控制模塊中的數(shù)據(jù)庫管理模塊有小型MySQL數(shù)據(jù)庫；所述小型MySQL數(shù)據(jù)庫與K總線、SOC估測模塊， USB通信模塊和RJ45通信模塊連接；所述的數(shù)據(jù)庫存放標準數(shù)據(jù)，所述的MySQL數(shù)據(jù)庫存放監(jiān)測到的電池數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種智能電動車電池管理系統(tǒng)，其特征在于有計算機控制軟件；所述計算機管理軟件通過USB和RJ45通信模塊與數(shù)據(jù)庫管理模塊連接。
8.根據(jù)權利要求2所述的電池管理系統(tǒng)核心控制模塊，其特征在于有自檢控制模塊； 所述自檢控制模塊連接CAN通信模塊、觸摸屏驅(qū)動模塊、異?？刂颇K和數(shù)據(jù)庫管理模塊。
9.根據(jù)權利3所述的一種智能電動車電池管理系統(tǒng)，其特征在于緣監(jiān)測模塊中絕緣電阻測量模塊是正、負母線與電底盤之間的絕緣電阻分別為Rp、Rn, Rp、1 兩端分別經(jīng)開關 S1、S2 并聯(lián) Rcl、Rc2。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種智能電動車電池管理系統(tǒng)。本發(fā)明核心控制模塊經(jīng)K總線連接N個電池數(shù)據(jù)采集模塊，且連接充電模塊、電池組監(jiān)測模塊和觸摸屏顯示系統(tǒng)；包括數(shù)據(jù)庫管理模塊、電池組監(jiān)測模塊、自檢控制模塊、異?？刂颇K；電池數(shù)據(jù)采集模塊有多個電池數(shù)據(jù)采集控制芯片；核心控制模塊采用usb接口接口連接到計算機控制軟件。解決了過去無法進行實時、動態(tài)的對比，缺少相應的故障處理功能及缺少交互信息平臺等缺陷。本發(fā)明實現(xiàn)對電池的電壓、電流和溫度等數(shù)據(jù)進行采集、SOC估算、實時通信、均衡、絕緣監(jiān)測，與數(shù)據(jù)庫中的各個標準數(shù)據(jù)進行比較，建立動態(tài)的對比模型，采取分層模式進行，控制模塊負責電壓、電流和溫度，通過觸摸屏與使用者進行交互和報警。
文檔編號H01M10/42GK102205800SQ20111004633
公開日2011年10月5日 申請日期2011年2月25日 優(yōu)先權日2011年2月25日
發(fā)明者周劍明, 周海峰, 時慶春, 趙超 申請人:南京華博科技有限公司