專利名稱：基于arm微處理器的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)汽車動(dòng)力電池管理技術(shù)領(lǐng)域的系統(tǒng)，具體地說(shuō)，涉及一種基于ARM微處理器的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池管理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步,人們對(duì)汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、安全性及排放方面的要求越來(lái)越高，新能源汽車逐漸成為當(dāng)前乃至今后一段時(shí)間的發(fā)展方向，而新能源汽車用的動(dòng)力電池由于其自身的特殊性，沒有一個(gè)合理可靠的管理系統(tǒng)，動(dòng)力電池很容易出現(xiàn)過充、過放、溫度過高等問題，輕則出現(xiàn)電池自身性能下降、壽命縮短甚至出現(xiàn)嚴(yán)重故障，重則影響動(dòng)力電池自身安全及人員、車輛的安全。一個(gè)性能可靠的電池管理系統(tǒng)對(duì)于防止電池過充過放，提高電池的利用率，延長(zhǎng)電池壽命具有重要意義，對(duì)于新能源汽車來(lái)說(shuō)就顯得尤為重要。目前的動(dòng)力電池管理系統(tǒng)存在以下問題(I)電壓檢測(cè)精度不高；(2)剩余容量 (SOC，State Of Charge)估算誤差較大；SOC對(duì)于車輛的整車控制和加速性能都有很大影響；(3)發(fā)生故障后，故障點(diǎn)前后一段時(shí)間內(nèi)電池的實(shí)際狀態(tài)和變化趨勢(shì)無(wú)法追溯，不便于問題的查找。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于ARM (Advanced RISC Machines)微處理器的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一種更合理可靠、管理完善且特別適用于電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池管理系統(tǒng)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種基于ARM微處理器的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池管理系統(tǒng)，包括主控模塊、若干個(gè)從控模塊、診斷設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備和若干節(jié)電池，該主控模塊分別與診斷設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、電動(dòng)汽車和若干個(gè)從控模塊電連接，每個(gè)從控模塊與相同節(jié)數(shù)的電池電連接。所述主控模塊采用基于ARM的32位微處理器作為主控CPU。所述主控模塊與主從CAN總線電連接，主從CAN總線與若干個(gè)從控模塊電連接。所述主控模塊對(duì)各從控模塊數(shù)據(jù)統(tǒng)一運(yùn)算處理，該主控模塊對(duì)電池充放電電流進(jìn)行采集、對(duì)SOC進(jìn)行估算，該主控模塊同時(shí)向電動(dòng)汽車CAN網(wǎng)絡(luò)發(fā)送當(dāng)前電池的重要狀態(tài)信息及報(bào)警信息，供儀表顯示和整車控制的參考，主控模塊可以記錄和存儲(chǔ)故障發(fā)生點(diǎn)特定時(shí)間內(nèi)電池工作狀態(tài)及參數(shù)信息，便于問題追溯及原因分析。所述監(jiān)控設(shè)備可以在車輛行駛、充電或空閑時(shí)間監(jiān)控全部動(dòng)力電池組內(nèi)總電壓、 總電流、各單體電壓、電池溫度、剩余容量、電池健康指數(shù)(SOH, State of Health)、絕緣電阻、工作狀態(tài)和故障信息。所述診斷設(shè)備可以和電池管理系統(tǒng)進(jìn)行通訊，將發(fā)生故障前后特定時(shí)間內(nèi)動(dòng)力電池的狀態(tài)及變化趨勢(shì)信息存儲(chǔ)下來(lái)，作為專業(yè)人員分析判斷、排除故障的最原始資料。
所述主控CPU內(nèi)部包括CAN轉(zhuǎn)換器、AD轉(zhuǎn)換器和RS232接口。該主控CPU運(yùn)算速度快，片內(nèi)最高可達(dá)60MHz的操作頻率，片內(nèi)自帶10位AD轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)間低至2. 44us。所述主控模塊包括主控CPU、電流檢測(cè)單元、總電壓檢測(cè)模塊、絕緣監(jiān)控模塊、熱管理單元、系統(tǒng)時(shí)鐘、故障信息及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、車體CAN總線收發(fā)模塊、診斷CAN總線收發(fā)模塊、RS232通訊接口、充電設(shè)備、SOC估算模塊、SOH監(jiān)測(cè)模塊和充電控制模塊，該主控CPU分別與電流檢測(cè)單元、總電壓檢測(cè)模塊、絕緣監(jiān)控模塊、熱管理單元、系統(tǒng)時(shí)鐘和故障信息及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元電連接，所述主控CPU通過診斷CAN總線收發(fā)模塊與診斷設(shè)備連接，主控CPU 與車體CAN總線收發(fā)模塊連接，車體CAN總線收發(fā)模塊分別與電動(dòng)汽車和充電設(shè)備連接，所述主控CPU分別與SOC估算模塊、SOH監(jiān)測(cè)模塊和充電控制模塊耦合連接。所述電流檢測(cè)單元依次通過電流傳感器和信號(hào)調(diào)理電路與主控CPU連接。所述故障信息及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元通過I2C通訊總線與主控CPU連接。所述監(jiān)控設(shè)備通過電平轉(zhuǎn)換模塊與RS232通訊接口連接。所述熱管理單元與繼電器控制模塊連接，繼電器控制模塊分別與加熱膜和風(fēng)扇連接。所述車體CAN總線收發(fā)模塊和診斷CAN總線收發(fā)模塊均采用芯片為CTM1050。所述電平轉(zhuǎn)換模塊采用芯片為SP3232E。所述主控模塊中的總電壓檢測(cè)模塊可以采集總電壓，電流檢測(cè)單元可以采集充放電電流，絕緣監(jiān)控模塊可以監(jiān)控絕緣電阻、熱管理單元用于動(dòng)力電池的熱管理、該主控模塊通過車體CAN總線收發(fā)模塊與整車進(jìn)行通訊、SOC估算模塊進(jìn)行電池剩余容量(SOC)估算、 SOH監(jiān)測(cè)模塊進(jìn)行電池健康指數(shù)估算、充電控制模塊控制充電。所述故障信息及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元具有大容量的鐵電存儲(chǔ)器，掉電后數(shù)據(jù)可以保存， 百億次甚至是億億次的擦寫次數(shù)基本等于是無(wú)限次。由于絕緣電阻的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)對(duì)動(dòng)力電池組自身、電動(dòng)汽車乃至人員的人身安全都有著很大的關(guān)系，所述的絕緣監(jiān)控模塊可以通過實(shí)時(shí)監(jiān)控絕緣情況來(lái)分級(jí)報(bào)警，輕微漏電時(shí)報(bào)警提醒要停車檢修，若沒有及時(shí)停車檢修達(dá)到嚴(yán)重報(bào)警時(shí)自動(dòng)切斷充放電繼電器，能夠保證動(dòng)力電池組及人員的安全。所述電流檢測(cè)單元能夠采集充放電電流，能夠作為SOC安時(shí)累積估算的基礎(chǔ)，電流的精度直接影響SOC的精度。所述電流檢測(cè)單元采用霍爾傳感器采集電流，該傳感器采集精度高、響應(yīng)時(shí)間短。 SOC的精確估算為車輛的整車控制、加減速等提供準(zhǔn)確的依據(jù)。同時(shí)可以讓駕駛員大致估算可行駛的剩余里程。SOH的估算直接關(guān)系到動(dòng)力電池的壽命，動(dòng)力電池管理系統(tǒng)通過完善的管理機(jī)制可以極大的延長(zhǎng)動(dòng)力電池的使用壽命，盡可能的使動(dòng)力電池的健康指數(shù)維持在一個(gè)較高水平。所述從控模塊包括從控CPU、第一采集單元、第二采集單元和I2C總線，從控CPU的控制端與主從CAN總線電連接，從控CPU的通訊端與I2C總線的控制端電連接，兩個(gè)采集單元的通訊端分別與I2C總線的兩個(gè)采樣端電連接，第一采集單元的電壓采樣端和溫度采樣端分別與第一至第八節(jié)電池的輸出端和第一溫度監(jiān)查設(shè)備電連接，第二采集單元的電壓采樣端和溫度采樣端分別與第九至第十六節(jié)電池的輸出端和第二溫度監(jiān)查設(shè)備電連接。所述采集單元包括電池監(jiān)控芯片、電壓采集模塊、均衡控制模塊和溫度采集模塊，電池監(jiān)控芯片的輸入端分別與電壓采集模塊、均衡控制模塊和溫度采集模塊的輸出端耦合連接，電壓采集模塊和均衡控制模塊的輸入端均與第一至第八節(jié)電池耦合連接，溫度采集模塊的輸入端與第一溫度監(jiān)查設(shè)備耦合連接，電池監(jiān)控芯片的輸出端與I2C總線耦合連接。所述從控CPU采用芯片為L(zhǎng)PC2194。所述從控CPU通過主從CAN收發(fā)模塊與主從CAN總線的CAN接口連接。所述從控模塊可以采集電池電壓和電池溫度。所述從控模塊采集單體電壓，精度高、時(shí)間段。同時(shí)將采集的電壓、溫度信號(hào)通過串行I2C總線發(fā)送給從控模塊的單片機(jī)。所述采集單元的電壓采樣端和溫度采樣端分別與電池和溫度監(jiān)查設(shè)備電連接。所述采集單元對(duì)電池電壓進(jìn)行采集、對(duì)電池溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、同時(shí)與單片機(jī)通過串行I2C 總線進(jìn)行通訊，而從控模塊的單片機(jī)與主控模塊通過主從CAN總線實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和信息傳輸。由于動(dòng)力電池在低溫和高溫的環(huán)境下放電能力大大降低，本發(fā)明可以根據(jù)實(shí)時(shí)采集的溫度信號(hào)來(lái)控制冷卻風(fēng)扇或者加熱模塊工作狀態(tài)，從而使動(dòng)力電池維持在一個(gè)較佳的環(huán)境中，這樣對(duì)于電池的充放電能力的提高和壽命的延長(zhǎng)都起著至關(guān)重要的作用。 充電控制對(duì)于動(dòng)力電池組來(lái)說(shuō)尤為重要，合理的充電控制策略對(duì)于電池來(lái)說(shuō)同樣重要，因?yàn)榧纫ＷC電池完全充滿，使其能放出的電量最多，同時(shí)又要保證所有電池不會(huì)因過充而損壞或降低壽命，同時(shí)要對(duì)充電過程中的電池溫度、充電電流等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)整，使其始終處于最佳的充電狀態(tài)。本系統(tǒng)可以與車載充電機(jī)或充電站進(jìn)行通訊，對(duì)整個(gè)充電過程進(jìn)行全程監(jiān)控，保證了動(dòng)力電池及充電設(shè)備的安全工作。本系統(tǒng)具有繼電器控制信號(hào)輸出，以控制充放電繼電器及其它車載電器等。本系統(tǒng)主要完成對(duì)動(dòng)力電池組在實(shí)車運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和信息傳輸，狀態(tài)監(jiān)測(cè)包括電池電壓、電池組總電壓、充放電電流、電池溫度、絕緣監(jiān)測(cè)等，同時(shí)將電池組各種報(bào)警信號(hào)通過主從CAN總線發(fā)送給整車控制單元，供整車控制作為參考。同時(shí)實(shí)時(shí)估算電池剩余容量SOC和電池健康指數(shù)S0H。另外根據(jù)整車控制策略完成對(duì)高壓繼電器的控制，并根據(jù)電池箱內(nèi)環(huán)境溫度對(duì)電池組進(jìn)行熱管理。本系統(tǒng)可以通過精確的采集各單體電池電壓、總電壓、充放電電流、電池溫度、電池的絕緣性能的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及剩余容量估算，來(lái)有效防止電池過充、過放、過熱等，提高電池利用率、延長(zhǎng)電池壽命、保證電池的使用安全，從而保證人身和車輛的安全。本系統(tǒng)一方面對(duì)電池各種參數(shù)、狀態(tài)進(jìn)行采集、監(jiān)測(cè)，同時(shí)可以依據(jù)電池的保護(hù)要求及整車控制需要進(jìn)行綜合判斷后，通過主從CAN總線向整車提供動(dòng)力電池的實(shí)時(shí)狀態(tài)及各種故障信息，另外可以通過診斷設(shè)備和監(jiān)控設(shè)備對(duì)動(dòng)力電池當(dāng)前詳細(xì)信息進(jìn)行查看以及參數(shù)標(biāo)定，極大的方便了對(duì)動(dòng)力電池的診斷和維護(hù)。


圖I為本發(fā)明系統(tǒng)的原理框圖。圖2為本發(fā)明的主控模塊的原理框圖。圖3為本發(fā)明的從控模塊的原理框圖。
圖4為本發(fā)明的從控模塊的采集單元的原理框圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。應(yīng)理解，以下實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而非用于限定本發(fā)明的范圍。實(shí)施例I如圖I所示，本發(fā)明的基于ARM微處理器的動(dòng)力電池管理系統(tǒng)，包括主控模塊I、主從CAN總線2、若干個(gè)從控模塊3、診斷設(shè)備4、監(jiān)控設(shè)備5和若干節(jié)電池6，該主控模塊I分別與診斷設(shè)備4、監(jiān)控設(shè)備5和電動(dòng)汽車7電連接，主控模塊I與主從CAN總線2電連接，主從CAN總線2與若干個(gè)從控模塊3電連接，每個(gè)從控模塊3與相同節(jié)數(shù)的電池6電連接。所述主控模塊I對(duì)各從控模塊3數(shù)據(jù)統(tǒng)一運(yùn)算處理，該主控模塊I對(duì)電池6充放電電流進(jìn)行采集、對(duì)SOC進(jìn)行估算，該主控模塊I同時(shí)向電動(dòng)汽車CAN網(wǎng)絡(luò)發(fā)送當(dāng)前電池6 的重要狀態(tài)信息及報(bào)警信息，供儀表顯示和整車控制的參考，主控模塊I可以記錄和存儲(chǔ)故障發(fā)生點(diǎn)前后5分鐘電池6工作狀態(tài)及參數(shù)信息，便于問題追溯及原因分析。所述監(jiān)控設(shè)備5可以在車輛行駛、充電、空閑等任意時(shí)刻監(jiān)控全部動(dòng)力電池組內(nèi)總電壓、總電流、各單體電壓、電池6溫度、SOC、S0H、絕緣電阻、工作狀態(tài)、故障信息等。所述診斷設(shè)備4可以和電池6管理系統(tǒng)進(jìn)行通訊，將發(fā)生故障前后5分鐘內(nèi)動(dòng)力電池的狀態(tài)及變化趨勢(shì)信息存儲(chǔ)下來(lái)，作為專業(yè)人員分析判斷、排除故障的最原始資料。所述主控模塊I采用基于ARM的32位微處理器作為主控CPUl I，該主控CPUll內(nèi)部包括CAN轉(zhuǎn)換器、AD轉(zhuǎn)換器和RS232接口。所述主控CPUll的型號(hào)為L(zhǎng)PC2294。該主控 CPUll運(yùn)算速度快，片內(nèi)最高可達(dá)60MHz的操作頻率，片內(nèi)自帶10位AD轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)間低至 2. 44us。如圖2所示，所述主控模塊I包括主控CPUlI、電流檢測(cè)單元12、總電壓檢測(cè)模塊 13、絕緣監(jiān)控模塊14、熱管理單元15、系統(tǒng)時(shí)鐘16、故障信息及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元17、車體CAN 總線收發(fā)模塊19、診斷CAN總線收發(fā)模塊18、RS232通訊接口 20、充電設(shè)備10、SOC估算模塊21、SOH監(jiān)測(cè)模塊22和充電控制模塊29，該主控CPUll分別與電流檢測(cè)單元12、總電壓檢測(cè)模塊13、絕緣監(jiān)控模塊14、熱管理單元15、系統(tǒng)時(shí)鐘16和故障信息及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元17 電連接，所述主控CPUll通過診斷CAN總線收發(fā)模塊18與診斷設(shè)備4連接，主控CPUll與車體CAN總線收發(fā)模塊19連接，車體CAN總線收發(fā)模塊19分別與電動(dòng)汽車7和充電設(shè)備 10連接，所述主控CPUll分別與SOC估算模塊21、SOH監(jiān)測(cè)模塊22和充電控制模塊29耦合連接。所述電流檢測(cè)單元12依次通過電流傳感器24和信號(hào)調(diào)理電路23與主控CPUll 連接。所述故障信息及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元17通過I2C通訊總線與主控CPUll連接。所述監(jiān)控設(shè)備5通過電平轉(zhuǎn)換模塊28與RS232通訊接口 20連接。所述熱管理單元15與繼電器控制模塊25連接，繼電器控制模塊25分別與加熱膜 26和風(fēng)扇27連接。所述車體CAN總線收發(fā)模塊19和診斷CAN總線收發(fā)模塊18均采用芯片為 CTM1050。
所述電平轉(zhuǎn)換模塊28采用芯片為SP3232E。所述主控模塊I中的總電壓檢測(cè)模塊13可以采集總電壓，電流檢測(cè)單元12可以采集充放電電流，絕緣監(jiān)控模塊14可以監(jiān)控絕緣電阻、熱管理單元15用于動(dòng)力電池的熱管理、該主控模塊I通過車體CAN總線收發(fā)模塊19與整車進(jìn)行通訊、SOC估算模塊進(jìn)行電池6 剩余容量(SOC)估算、SOH監(jiān)測(cè)模塊進(jìn)行電池6健康指數(shù)估算、充電控制模塊控制充電。所述故障信息及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元17具有大容量的鐵電存儲(chǔ)器，掉電后數(shù)據(jù)可以保存，百億次甚至是億億次的擦寫次數(shù)基本等于是無(wú)限次。所述鐵電存儲(chǔ)器的型號(hào)為FM24V10。由于絕緣電阻的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)對(duì)動(dòng)力電池組自身、電動(dòng)汽車乃至人員的人身安全都有著很大的關(guān)系，所述的絕緣監(jiān)控模塊14可以通過實(shí)時(shí)監(jiān)控絕緣情況來(lái)分級(jí)報(bào)警，輕微漏電時(shí)報(bào)警提醒要停車檢修，若沒有及時(shí)停車檢修達(dá)到嚴(yán)重報(bào)警時(shí)自動(dòng)切斷充放電繼電器，能夠保證動(dòng)力電池組及人員的安全。所述電流檢測(cè)單元12能夠采集充放電電流，能夠作為SOC安時(shí)累積估算的基礎(chǔ)， 電流的精度直接影響SOC的精度。所述電流檢測(cè)單元12采用霍爾傳感器采集電流，該傳感器采集精度高、響應(yīng)時(shí)間短。SOC的精確估算為車輛的整車控制、加減速等提供準(zhǔn)確的依據(jù)。同時(shí)可以讓駕駛員大致估算可行駛的剩余里程。SOH的估算直接關(guān)系到動(dòng)力電池的壽命，動(dòng)力電池管理系統(tǒng)通過完善的管理機(jī)制可以極大的延長(zhǎng)動(dòng)力電池的使用壽命，盡可能的使動(dòng)力電池的健康指數(shù)維持在一個(gè)較高水平。如圖3所示，所述從控模塊3包括從控CPU31、第一采集單元32、第二采集單元33 和I2C總線34，從控CPU31的控制端與主從CAN總線2電連接，從控CPU31的通訊端與I2C 總線34的控制端電連接，兩個(gè)采集單元32、33的通訊端分別與I2C總線34的兩個(gè)采樣端電連接，第一采集單元32的電壓采樣端和溫度采樣端分別與第一至第八節(jié)電池61的輸出端和第一溫度監(jiān)查設(shè)備35電連接，第二采集單元33的電壓采樣端和溫度采樣端分別與第九至第十六節(jié)電池62的輸出端和第二溫度監(jiān)查設(shè)備36電連接。所述溫度監(jiān)查設(shè)備35、36包括三個(gè)溫度傳感器。所述采集單元32或33包括電池監(jiān)控芯片321、電壓采集模塊322、均衡控制模塊 323和溫度采集模塊324，電池監(jiān)控芯片321的輸入端分別與電壓采集模塊322、均衡控制模塊323和溫度采集模塊324的輸出端耦合連接，電壓采集模塊322和均衡控制模塊323的輸入端均與第一至第八節(jié)電池61耦合連接，溫度采集模塊324的輸入端與第一溫度監(jiān)查設(shè)備35耦合連接，電池監(jiān)控芯片321的輸出端與I2C總線34耦合連接。所述從控CPU31采用芯片為L(zhǎng)PC2194。所述從控CPU31通過主從CAN收發(fā)模塊37與主從CAN總線2的CAN接口連接。所述從控模塊3可以采集電池6電壓和電池6溫度。所述從控模塊3采集單體電壓，精度高、時(shí)間段。同時(shí)將采集的電壓、溫度信號(hào)通過串行I2C總線34發(fā)送給從控模塊3 的從控CPU31。所述采集單元32、33的電壓采樣端和溫度采樣端分別與電池6和溫度監(jiān)查設(shè)備電連接。所述采集單元對(duì)電池6電壓進(jìn)行采集、對(duì)電池6溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、同時(shí)與從控CPU31 通過串行I2C總線34進(jìn)行通訊，而從控模塊3的從控CPU31與主控模塊I通過主從CAN總線2實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和信息傳輸。如圖I所示，由于動(dòng)力電池在低溫和高溫的環(huán)境下放電能力大大降低，本發(fā)明可以根據(jù)實(shí)時(shí)采集的溫度信號(hào)來(lái)控制冷卻風(fēng)扇或者加熱模塊工作狀態(tài)，從而使動(dòng)力電池維持在一個(gè)較佳的環(huán)境中，這樣對(duì)于電池6的充放電能力的提高和壽命的延長(zhǎng)都起著至關(guān)重要的作用。充電控制對(duì)于動(dòng)力電池組來(lái)說(shuō)尤為重要，合理的充電控制策略對(duì)于電池6來(lái)說(shuō)同樣重要，因?yàn)榧纫ＷC電池6完全充滿，使其能放出的電量最多，同時(shí)又要保證所有電池6 不會(huì)因過充而損壞或降低壽命，同時(shí)要對(duì)充電過程中的電池6溫度、充電電流等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)整，使其始終處于最佳的充電狀態(tài)。本系統(tǒng)可以與車載充電機(jī)或充電站進(jìn)行通訊，對(duì)整個(gè)充電過程進(jìn)行全程監(jiān)控，保證了動(dòng)力電池及充電設(shè)備10的安全工作。本系統(tǒng)具有繼電器控制信號(hào)輸出，以控制充放電繼電器及其它車載電器等。本系統(tǒng)主要完成對(duì)動(dòng)力電池組在實(shí)車運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和信息傳輸，狀態(tài)監(jiān)測(cè)包括電池6電壓、電池組總電壓、充放電電流、電池6溫度、絕緣監(jiān)測(cè)等，同時(shí)將電池6組各種報(bào)警信號(hào)通過車體CAN總線收發(fā)模塊19發(fā)送給整車控制單元，供整車控制作為參考。同時(shí)實(shí)時(shí)估算電池6剩余容量SOC和電池6健康指數(shù)S0H。另外根據(jù)整車控制策略完成對(duì)高壓繼電器的控制，并根據(jù)電池6箱內(nèi)環(huán)境溫度對(duì)電池6組進(jìn)行熱管理。本系統(tǒng)可以通過精確的采集各單體電池6電壓、總電壓、充放電電流、電池6溫度、 電池6的絕緣性能的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及剩余容量估算，來(lái)有效防止電池6過充、過放、過熱等，提高電池6利用率、延長(zhǎng)電池6壽命、保證電池6的使用安全,從而保證人身和車輛的安全。本系統(tǒng)一方面對(duì)電池6各種參數(shù)、狀態(tài)進(jìn)行采集、監(jiān)測(cè)，同時(shí)可以依據(jù)電池6的保護(hù)要求及整車控制需要進(jìn)行綜合判斷后，通過主從CAN總線2向整車提供動(dòng)力電池的實(shí)時(shí)狀態(tài)及各種故障信息，另外可以通過診斷設(shè)備4和監(jiān)控設(shè)備5對(duì)動(dòng)力電池當(dāng)前詳細(xì)信息進(jìn)行查看以及參數(shù)標(biāo)定，極大的方便了對(duì)動(dòng)力電池的診斷和維護(hù)。
權(quán)利要求
1.一種基于ARM微處理器的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池管理系統(tǒng)，包括主控模塊、若干個(gè)從控模塊、診斷設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備和若干節(jié)電池，其特征在于，所述主控模塊分別與診斷設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、電動(dòng)汽車和若干個(gè)從控模塊電連接，每個(gè)從控模塊與相同節(jié)數(shù)的電池電連接；所述主控模塊采用基于ARM的32位微處理器作為主控CPU。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于ARM微處理器的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池管理系統(tǒng)，其特征在于，所述主控模塊與主從CAN總線電連接，主從CAN總線與若干個(gè)從控模塊電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于ARM微處理器的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池管理系統(tǒng)，其特征在于，所述主控模塊包括主控CPU、電流檢測(cè)單元、總電壓檢測(cè)模塊、絕緣監(jiān)控模塊、熱管理單元、系統(tǒng)時(shí)鐘、故障信息及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、車體CAN總線收發(fā)模塊、診斷CAN總線收發(fā)模塊、 RS232通訊接口、充電設(shè)備、SOC估算模塊、SOH監(jiān)測(cè)模塊和充電控制模塊，該主控CPU分別與電流檢測(cè)單元、總電壓檢測(cè)模塊、絕緣監(jiān)控模塊、熱管理單元、系統(tǒng)時(shí)鐘和故障信息及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元電連接，所述主控CPU通過診斷CAN總線收發(fā)模塊與診斷設(shè)備連接，主控CPU與車體CAN總線收發(fā)模塊連接，車體CAN總線收發(fā)模塊分別與電動(dòng)汽車和充電設(shè)備連接，所述主控CPU分別與SOC估算模塊、SOH監(jiān)測(cè)模塊和充電控制模塊耦合連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于ARM微處理器的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池管理系統(tǒng)，其特征在于，所述電流檢測(cè)單元依次通過電流傳感器和信號(hào)調(diào)理電路與主控CPU連接；所述故障信息及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元通過I2C通訊總線與主控CPU連接；所述監(jiān)控設(shè)備通過電平轉(zhuǎn)換模塊與RS232通訊接口連接；所述熱管理單元與繼電器控制模塊連接，繼電器控制模塊分別與加熱膜和風(fēng)扇連接；所述車體CAN總線收發(fā)模塊和診斷CAN總線收發(fā)模塊均采用芯片為CTM1050 ；所述電平轉(zhuǎn)換模塊采用芯片為SP3232E。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于ARM微處理器的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池管理系統(tǒng)，其特征在于，所述電流檢測(cè)單元采用霍爾傳感器采集電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于ARM微處理器的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池管理系統(tǒng)，其特征在于，所述從控模塊包括從控CPU、第一采集單元、第二采集單元和I2C總線，從控CPU的控制端與主從CAN總線電連接，從控CPU的通訊端與I2C總線的控制端電連接，兩個(gè)采集單元的通訊端分別與I2C總線的兩個(gè)采樣端電連接，第一采集單元的電壓采樣端和溫度采樣端分別與第一至第八節(jié)電池的輸出端和第一溫度監(jiān)查設(shè)備電連接，第二采集單元的電壓采樣端和溫度采樣端分別與第九至第十六節(jié)電池的輸出端和第二溫度監(jiān)查設(shè)備電連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于ARM微處理器的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池管理系統(tǒng)，其特征在于，所述采集單元包括電池監(jiān)控芯片、電壓采集模塊、均衡控制模塊和溫度采集模塊，電池監(jiān)控芯片的輸入端分別與電壓采集模塊、均衡控制模塊和溫度采集模塊的輸出端耦合連接，電壓采集模塊和均衡控制模塊的輸入端均與第一至第八節(jié)電池耦合連接，溫度采集模塊的輸入端與第一溫度監(jiān)查設(shè)備耦合連接，電池監(jiān)控芯片的輸出端與I2C總線耦合連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電動(dòng)汽車動(dòng)力電池管理技術(shù)領(lǐng)域的基于ARM微處理器的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池管理系統(tǒng)，包括主控模塊、若干個(gè)從控模塊、診斷設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備和若干節(jié)電池，所述主控模塊分別與診斷設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、電動(dòng)汽車和若干個(gè)從控模塊電連接，每個(gè)從控模塊與相同節(jié)數(shù)的電池電連接。本系統(tǒng)是一種更合理可靠、管理完善且特別適用于電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池管理系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H01M10/42GK102593541SQ20121003765
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月20日
發(fā)明者王佳, 聶歲兵, 鄒宜才 申請(qǐng)人:上海億威泰客新能源技術(shù)有限公司, 上海億瑞泰客科技有限公司