基于can總線的電池組管理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電池管理領(lǐng)域，尤其涉及一種基于CAN總線的電池組管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電能存儲(chǔ)技術(shù)能夠有效地實(shí)現(xiàn)需平滑負(fù)荷、削峰填谷、有效地均衡電能的使用，從而提高電能的使用效率，是緩解當(dāng)今能源危機(jī)和環(huán)境污染的一項(xiàng)重要技術(shù)，其中電池儲(chǔ)能以其自身獨(dú)有的特點(diǎn)而越來(lái)越受到人們的關(guān)注，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)由于占地面積小，建設(shè)速度快，近年來(lái)得到了飛速的發(fā)展。在電池的充放電使用過(guò)程中，由于電池的物理特性的變化，諸如極化電壓、電池內(nèi)阻變化，各電池單體的一致性降低，將造成電池組性能的劣化甚至損壞，大大降低電池組的使用壽命。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]針對(duì)【背景技術(shù)】中存在的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型目的是提供一種基于CAN總線的電池組管理系統(tǒng)，可針對(duì)鋰電池和鉛酸電池儲(chǔ)能進(jìn)行管理，并對(duì)電池的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、電池單體的溫度檢測(cè)與控制，電池荷電狀態(tài)(SOC)實(shí)時(shí)計(jì)算與實(shí)時(shí)顯示與報(bào)警，可進(jìn)行各電池單體組間主動(dòng)均衡，實(shí)現(xiàn)電池能量的無(wú)損轉(zhuǎn)移，提高電池的一致性，延長(zhǎng)電池的使用壽命O
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:基于CAN總線的電池組管理系統(tǒng)，主要包括由N個(gè)電池包組成的電池組，每個(gè)電池包均包括至少一個(gè)電池單體，還包括N個(gè)電池管理模塊，每個(gè)電池管理模塊分別連接一個(gè)電池包；還包括一個(gè)ARM控制器，所述ARM控制器通過(guò)CAN總線與每個(gè)電池管理模塊通訊；其中，所述電池管理模塊主要包括單片機(jī)，與單片機(jī)輸入連接的電壓采集模塊，電流采集模塊，溫度采集模塊；與單片機(jī)輸出連接的均衡電路，過(guò)溫保護(hù)電路，報(bào)警模塊，以及雙向通訊的調(diào)試串口和CAN通訊單元。
[0005]作為優(yōu)選地，N為大于等于I小于等于30的整數(shù)。
[0006]作為優(yōu)選地，所述CAN總線上串聯(lián)有終端電阻。
[0007]作為優(yōu)選地，所述終端電阻為120 Ω。
[0008]作為優(yōu)選地，所述電壓檢測(cè)模塊包括電池檢測(cè)芯片LTC6804，所述電池檢測(cè)芯片LTC6804通過(guò)SPI接口通訊單片機(jī)。
[0009]作為優(yōu)選地，所述電流檢測(cè)模塊通過(guò)外接的霍爾電流傳感器測(cè)量電池組的充放電總電流。
[0010]作為優(yōu)選地，所述溫度檢測(cè)模塊通過(guò)外接的PT1000溫度傳感器測(cè)量電池組的溫度。
[0011]作為優(yōu)選地，所述報(bào)警模塊通過(guò)LED閃亮顯示報(bào)警信息。
[0012]作為優(yōu)選地，CAN總線通訊接口采用高速帶隔離通訊接口電路完成與ARM控制器的通訊。
[0013]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比:本系統(tǒng)可完成電池組各電池單體的端電壓，充放電電流，電池單體的溫度參數(shù)采集與顯示，可實(shí)時(shí)計(jì)算各電池單體的荷電狀態(tài)(SOC)。在電池的使用過(guò)程，由于電池內(nèi)部參數(shù)的變化，造成電池單體的荷電狀態(tài)(SOC)出現(xiàn)不一致，本系統(tǒng)可通過(guò)均衡電路完成電池單體的荷電狀態(tài)(SOC)的實(shí)時(shí)校正，提高電池組的一致性，本系統(tǒng)通過(guò)CAN總線連接多個(gè)節(jié)點(diǎn)的電池管理模塊單元，具有數(shù)據(jù)傳輸速率高，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，集中式管理等優(yōu)點(diǎn)，可有效的管理與保護(hù)電池組。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為電池管理系統(tǒng)系統(tǒng)示意圖；
[0015]圖2為電池管理模塊示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0017]如附圖1至2所示，本實(shí)用新型所述的基于CAN總線的電池組管理系統(tǒng)，主要包括由N個(gè)電池包組成的電池組，每個(gè)電池包均包括至少一個(gè)電池單體(本實(shí)施例為12個(gè)串聯(lián)的電池單體)，還包括N個(gè)電池管理模塊，每個(gè)電池管理模塊分別連接一個(gè)電池包，其中N為大于等于I小于等于30的整數(shù)；還包括一個(gè)ARM控制器，所述ARM控制器通過(guò)CAN總線與每個(gè)電池管理模塊通訊。為了實(shí)現(xiàn)電池管理模塊中通過(guò)跳線端子進(jìn)行選擇，以完成阻抗的匹配，使傳輸功率達(dá)到最大，保證CAN總線通訊數(shù)據(jù)可靠傳輸，所述CAN總線上串聯(lián)有終端電阻，所述終端電阻為120 Ω，并采用帶隔離的屏蔽雙絞線作為CAN通訊傳輸電纜。
[0018]所述電池管理模塊用于采集電池組中每個(gè)電池單體的電池荷電狀態(tài)(SOC)，電壓、電流、溫度，且根據(jù)電池單體的電池荷電狀態(tài)(SOC)確定需進(jìn)行電量均衡的電池單體，并控制電池高的電池單體對(duì)電量低的單體進(jìn)行組內(nèi)電量均衡。所述電池管理模塊主要包括單片機(jī)，與單片機(jī)輸入連接的電壓電流采集模塊，溫度采集模塊；與單片機(jī)輸出連接的均衡電路，過(guò)溫保護(hù)電路，報(bào)警模塊，以及雙向通訊的調(diào)試串口和CAN通訊單元。
[0019]通過(guò)單片機(jī)SPI接口通訊，該接口通過(guò)隔離芯片與電池檢測(cè)芯片LTC6804進(jìn)行通訊，完成電池電壓的采集，同時(shí)進(jìn)行掉線監(jiān)測(cè)，并將信息通過(guò)CAN總線傳輸至ARM控制器進(jìn)行顯示與控制。所述電池管理模塊采用高精度的霍爾電流傳感器進(jìn)行電池的充放電總電流監(jiān)測(cè)，信息通過(guò)CAN總線傳輸至ARM控制器。溫度檢測(cè)由高精度的PT1000溫度傳感器進(jìn)行電池溫度測(cè)量，當(dāng)電池溫度過(guò)高時(shí)，由單片機(jī)控制打開風(fēng)扇進(jìn)行降溫處理。通過(guò)單片機(jī)控制LED進(jìn)行報(bào)警信息的顯示，并將報(bào)警信息通過(guò)CAN總線傳輸至ARM控制器。主動(dòng)均衡電路采用雙向反激式拓?fù)潆娐吠瓿蓡喂?jié)電池與12串整簇雙向均衡，開關(guān)頻率為150KHz，本系統(tǒng)采用固定PWM脈沖寬度激勵(lì)開關(guān)M0SFET，脈沖寬度可進(jìn)行調(diào)整，以調(diào)整均衡電流。為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，可以通過(guò)所述調(diào)試串口，進(jìn)行電池信息的顯示與參數(shù)控制。CAN總線通訊接口采用高速帶隔離通訊接口電路完成與ARM控制器的通訊，數(shù)據(jù)傳輸具有高可靠性，通訊協(xié)議采用CAN2.0B具有數(shù)據(jù)校驗(yàn)，保證數(shù)據(jù)的可靠性。
[0020]本實(shí)用新型通過(guò)電池管理模塊采集電池包的電池荷電狀態(tài)(SOC)、電壓、電流、溫度等，并通過(guò)CAN總線通訊和控制各個(gè)電池包，以及實(shí)時(shí)顯示，由ARM控制器完成各個(gè)電池單體的電池荷電狀態(tài)(SOC)的計(jì)算，計(jì)算完成后，發(fā)送均衡控制命令，通過(guò)CAN總線實(shí)時(shí)傳輸各個(gè)電池單體電壓、電流、溫度等信息與均衡控制命令，由電池管理模塊完成均衡控制，ARM控制器實(shí)時(shí)顯示各電池單體的信息。
[0021]本實(shí)用新型所描述的技術(shù)方案具有以下特點(diǎn):
[0022]1、采用高精度電池管理芯片LTC6804實(shí)現(xiàn)電池單體的端電壓測(cè)量，誤差為lmV，采用高精度霍爾器件采集電池的充放電電流，精度準(zhǔn)確。
[0023]2、主動(dòng)均衡電路可完成電池組的主動(dòng)均衡，可預(yù)先設(shè)置電池的均衡電流值，均衡電流范圍為2A-4.5A。
[0024]3、采用高精度PT1000溫度傳感器進(jìn)行溫度采集，溫度采集誤差為±1°C。當(dāng)電池溫度高于設(shè)定值，通過(guò)過(guò)溫保護(hù)電路，對(duì)電池進(jìn)行散熱，實(shí)現(xiàn)電池溫度的精確控制，使電池工作于其最佳狀態(tài)。
[0025]4、可完成電池的欠壓過(guò)壓保護(hù)與告警，當(dāng)電池處于欠過(guò)壓時(shí)，通過(guò)控制繼電器開關(guān)切斷電池，從而實(shí)現(xiàn)電池有效的保護(hù)。
[0026]5、CAN通訊采用具有高壓隔離、總線保護(hù)功能的CTM8251T收發(fā)器，增強(qiáng)了 CAN總線的傳輸可靠性，信號(hào)線傳輸采用屏蔽雙絞線，抗干擾能力，通訊協(xié)議采用CAN2.0B總線協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0027]6、本系統(tǒng)由多個(gè)電池管理模塊單元組成，可連接多達(dá)30個(gè)模塊單元，各模塊單元數(shù)據(jù)通訊通過(guò)CAN總線進(jìn)行互連。
[0028]7、本系統(tǒng)可以進(jìn)行電池引線掉線檢測(cè)與保護(hù)。
[0029]8、本系統(tǒng)可以通過(guò)CAN總線進(jìn)行單片機(jī)程序的在線升級(jí)。
[0030]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于CAN總線的電池組管理系統(tǒng)，其特征在于:主要包括由N個(gè)電池包組成的電池組，每個(gè)電池包均包括至少一個(gè)電池單體，還包括N個(gè)電池管理模塊，每個(gè)電池管理模塊分別連接一個(gè)電池包；還包括一個(gè)ARM控制器，所述ARM控制器通過(guò)CAN總線與每個(gè)電池管理模塊通訊；其中，所述電池管理模塊主要包括單片機(jī)，與單片機(jī)輸入連接的電壓采集模塊，電流采集模塊，溫度采集模塊；與單片機(jī)輸出連接的均衡電路，過(guò)溫保護(hù)電路，報(bào)警模塊，以及雙向通訊的調(diào)試串口和CAN通訊單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAN總線的電池組管理系統(tǒng)，其特征在于:N為大于等于I小于等于30的整數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAN總線的電池組管理系統(tǒng)，其特征在于:所述CAN總線上串聯(lián)有終端電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于CAN總線的電池組管理系統(tǒng)，其特征在于:所述終端電阻為120 Ω。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAN總線的電池組管理系統(tǒng)，其特征在于:所述電壓檢測(cè)模塊包括電池檢測(cè)芯片LTC6804，所述電池檢測(cè)芯片LTC6804通過(guò)SPI接口通訊單片機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAN總線的電池組管理系統(tǒng)，其特征在于:所述電流檢測(cè)模塊通過(guò)外接的霍爾電流傳感器測(cè)量電池組的充放電總電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAN總線的電池組管理系統(tǒng)，其特征在于:所述溫度檢測(cè)模塊通過(guò)外接的PT1000溫度傳感器測(cè)量電池組的溫度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAN總線的電池組管理系統(tǒng)，其特征在于:所述報(bào)警模塊通過(guò)LED閃亮顯示報(bào)警信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAN總線的電池組管理系統(tǒng)，其特征在于:所述CAN總線通訊接口采用高速帶隔離通訊接口電路完成與ARM控制器的通訊。
【專利摘要】本實(shí)用新型揭示了一種基于CAN總線的電池組管理系統(tǒng)，包括由包含電池單體的電池包組成的電池組；記分別連接一個(gè)電池包的N個(gè)電池管理模塊；通過(guò)CAN總線與每個(gè)電池管理模塊通訊的ARM控制器；電池管理模塊包括單片機(jī)，與單片機(jī)輸入連接的電壓、電流、溫度采集模塊；與單片機(jī)輸出連接的均衡電路，過(guò)溫保護(hù)電路，報(bào)警模塊，以及雙向通訊的調(diào)試串口和CAN通訊單元。本系統(tǒng)可完成電池組各電池單體的電壓，充放電電流，溫度參數(shù)采集與顯示，可實(shí)時(shí)計(jì)算各電池單體的荷電狀態(tài)(SOC)。本系統(tǒng)可通過(guò)均衡電路完成單體SOC的實(shí)時(shí)校正，提高電池組的一致性，本系統(tǒng)通過(guò)CAN總線連接多個(gè)節(jié)點(diǎn)的電池管理模塊單元，具有數(shù)據(jù)傳輸速率高，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，集中式管理等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】H02J7-00
【公開號(hào)】CN204271704
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420812441
【發(fā)明人】趙永成, 張步偉
【申請(qǐng)人】陜西賽雷博瑞新能源科技有限公司
【公開日】2015年4月15日
【申請(qǐng)日】2014年12月18日