CN100561152C - 混合动力汽车用动力电池组的温度检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种混合动力车用动力电池组的温度检测系统，包括温度采集模块、A/D转换模块、数据处理及控制模块数据处理及控制模块数据处理及控制模块数据处理及控制模块数据处理及控制模块和通讯模块。温度信号由热电偶线传出，控制芯片接收温度的模拟信号后进行相应的模数转换后通过串口输出，本系统采用120路的多路温度采集，每个电池小模块上都分布了一个温度传感器，这样就能准确的测出每个小电池块的温度分布，进而可以采用的相的散热措施，尽量使动力电池的温度分布均匀。采用了4块芯片，其中一个当主芯片，另外的三个当从芯片。采集的数据都是通过串口传输出去。本系统设计简单，成本低，投资少，使用方便，值得推广和应用。

Description

混合动力汽车用动力电池组的温度检测系统

技术领域

本发明属于汽车电子应用技术领域，具体涉及汽车的电池管理技术。本发明是一种混合动力汽车动力电池的温度场采集系统，涉及车辆行驶过程中动力电池的温度场分布，属于汽车数据采集技术领域。特别适合于混合动力汽车开发过程中或行驶过程中的动力电池温度场的监测，以及需要作动力电池温度场处理的场合。

背景技术

随着汽车的越来越普及，而石油资源却日益枯竭以及环境污染的日益严重，开发新的节能环保型的汽车成为大家研究的焦点。混合动力汽车就是具有这种功能的新型汽车，它是汽车界的新宠，技术还处于不断发展的阶段，车上所用的模块技术并不成熟，特别是动力电池这个关键的部件，它的好坏直接影响到汽车的动力性和经济性以及排放。对混合动力汽车动力电池温度场的数据采集，有利于开发人员的了解混合动力汽车在不同工况下电池的温度场分布以及做出相应的散热控制措施，尽量使得电池模块中的各个小电池的温度尽量均匀，从而可以延长动力电池的使用寿命，降低使用成本。

用于混合动力电动汽车上的多个二次电池组是混合动力汽车体系中的关键控制部件，在它们经历高压串联及多次充、放周期后，这些电池组都可能出现组间的温度不平衡，这将大大影响电动汽车的动力供给，以及影响这些二次电池组的工作效率和使用寿命，会使整个系统的电量减少，因此，在工作状态下要实时检测电池组中各电池运行状态及性能好坏，如电池温度就是一个很重要的参数，向上位机或PC机动态报告所检测内容，同时接受上位机或PC机发回的对策指令，是否要对电池组进行散热平衡、保护等一系列的电池管理工作。在系统中采用串口通讯技术等，使整个系统在整车实际工况中操作更为方便。

混合动力汽车电池温度采集的现有措施一般是在整个动力电池中取几个点采集或者是按照电池中的一小组布一个温度传感器，这样采集虽然简单方便但他们都不能精确的说明每一个小电池的准确温度；在传感器的选型上也用的是传统的NTC热敏电阻，而这种传感器的温度特性呈现倒数特性，在室温下电阻变换比较大，到了有可疑的温度范围反而电阻变换很小，若不做传感器特性的线性化处理，精度肯定不够，做相应的处理势必又复杂了很多。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，设计出一种混合动力汽车用动力电池组的温度检测系统，提高系统的温度采集精度和速度，在整车复杂的实际工况中数据发送的稳定性，以及单个电池在各个工况下的温度变化，以及对动力电池性能的影响和需要采取的散热措施。

本发明是完全针对动力电池的温度采集，对每个小电池上都布置了传感器，这样能准确的知道每个小电池的温度状态，便于对电池的温度管理。在传感器的选型上，选用T型热电偶线，它具有线性度好，热电动势较大，灵敏度较高，稳定性和均匀性较好，价格便宜等优点，也避免了NTC热敏电阻的缺点。由于温度采集系统是对每个小电池进行温度采集，采集的温度路数有120路，因此，如何在硬件上实现如此多路的温度采集也是本系统的一项特点。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种混合动力汽车用动力电池组的温度检测系统，其特征在于：该温度检测系统包括多组检测通道，每一组检测通道包括一个电池温度采集模块、一个多路转换开关、一个A/D转换模块、一个数据处理及控制模块和一个通讯模块，电池温度采集模块用于电池温度的采集，其输出与相应的多路转换开关相连，多路转换开关的输出与相应的A/D转换模块的输入相连，A/D转换模块的输出连接至相应的数据处理及控制模块，电池温度采集模块采集电池组的多路温度信号，所述电池温度采集模块将采集的电池组的多路温度信号进行补偿放大，由该多路转换开关控制多路温度采集信号的选通，补偿放大后的多路温度采集信号经多路转换开关选通后输入至每一组A/D转换模块，进行A/D转换，多路温度采集信号经A/D转换后输入至数据处理及控制模块，然后通过各自的通讯模块上传至上位机或PC机，；其中一路温度检测通道中的数据处理及控制模块为主控模块，其他温度检测通道中的数据处理及控制模块为从控模块，从控模块分别与主控模块相连，由主控模块对其他温度检测通道中的从控模块的控制来实现温度信号的顺序采集；所述温度检测系统可以检测每一个电池的温度，并且根据所测量的每一个电池的温度还能够同时检测电池组之间的温度不平衡工况。

该技术方案可以有效的监测动力电池的温度，采用120路的多路温度采集，每个电池小模块上都分布了一个温度传感器，这样就能准确的测出每个小电池块的温度分布，进而可以采用的相的散热措施，尽量使动力电池的温度分布均匀。由于120路的采集量一般的一片芯片不可能完成，因此，这里采用了4块芯片，其中一个当主芯片，另外的三个当从芯片。采集的数据都是通过串口传输出去。本系统设计简单，成本低，投资少，使用方便，值得推广和应用。

附图说明

图1为本实用新型提出的混合动力汽车用动力电池组温度检测系统总体结构框图；

图2为本实用新型提出的混合动力汽车用动力电池组温度检测系统中四个CPU的引脚连接图；

图3为本实用新型提出的混合动力汽车用动力电池组温度检测系统电池组32个单体电池的温度采集电路图；

图4为本实用新型提出的混合动力汽车用动力电池组温度检测系统电池组单个单体电池的温度采集补偿放大电路图。

具体实施方式

下面根据说明书附图，对本实用新型的技术方案进行详细表述。

本实用新型混合动力汽车动力电池组温度监测系统目的是提供一种准确、方便实用的温度采集硬件系统，具体的功能连接原理结构图如图1所示。系统由数据采集模块，温度补偿放大模块，多路转换模块，A/D转换模块以及CPU数据处理发送模块组成。数据采集模块是由120路的T型热电偶线组成，负责采集120个小电池的温度。温度补偿放大模块也是由120片AD595[1]芯片组成，负责对T型热电偶线采集的信号进行补偿放大。多路转换模块由15个多路转换开关芯片ADG608[2]组成，每个开关转换芯片负责8路信号中的一路选通，每个CPU负责4个开关转换芯片的使能。负责A/D转换模块由4片A/D转换芯片ADS8320[3]组成，一个CPU与一个A/D转换芯片相连，负责把采集的模拟信号量转换为数字量送入单片机进行处理。CPU数据处理发送模块由4个PIC16F877[4]单片机组成，负责数据的采集传送，其中有一个主CPU和3个从CPU，主CPU控制从CPU。具体的工作工程如下：通过热电藕线传感器采集动力电池的温度场数据经由热电偶补偿放大芯片AD595[1]放大和补偿，输出单个电池的温度，再通过多路转换开关芯片ADG608[2]控制决定采集哪一路的温度信号。采集上来的温度信号送给A/D转换芯片ADS8320[3]进行模数转换，转换后的信号送入CPU控制芯片PIC16F877[4]，经过处理器的处理后通过串口控制芯片MAX487[5]传输给上位机或者是PC机。在此温度采集系统中，由于采用的是120路大数量的温度点采集，一片PIC16F877无法完成。因此，本系统采用4片PIC16F877单片机来完成。

4片PIC16F877单片机中的CPU1，CPU2，CPU3各控制32路温度采集，CPU4控制24路，各芯片间的通信如图2所示：主控芯片的28、29、30这三个引脚输出的信号通过接两个电阻进行分压限流与其它的控制芯片相应的引脚相连。其中主控芯片的28和29引脚共同作用来选择是哪个从CPU工作，而30引脚则是相应的CPU的应答信号，主控制芯片接收到应答信号后，两个CPU间就可以进行通信了。通信的目的是控制从CPU通过串口发送数据给上位机。

具体的单个芯片控制的32路采集电路图如下图3，其它的几个CPU电路和这图3的一样。各图中的CPU的16引脚相连的发光二极管亮起，说明该芯片正在发送数据。其中温度采集补偿放大电路如图4所示，采用的是AD595热电藕补偿放大芯片，经过芯片处理后信号经由两个精密电阻采用分压形式输出，在输出电路中还采用了电容和宵特基二极管进行退藕滤波消除干扰。

Claims (3)

1、一种混合动力汽车用动力电池组的温度检测系统，其特征在于：该温度检测系统包括多组检测通道，每一组检测通道包括一个电池温度采集模块、一个多路转换开关、一个A/D转换模块、一个数据处理及控制模块和一个通讯模块，电池温度采集模块用于电池温度的采集，其输出与相应的多路转换开关相连，多路转换开关的输出与相应的A/D转换模块的输入相连，A/D转换模块的输出连接至相应的数据处理及控制模块，所述电池温度采集模块采集电池组的多路温度信号，电池温度采集模块将采集的电池组的多路温度信号进行补偿放大，由该多路转换开关控制多路温度采集信号的选通，补偿放大后的多路温度采集信号经多路转换开关选通后输入至每一组的A/D转换模块，进行A/D转换，多路温度采集信号经A/D转换后输入至数据处理及控制模块，然后通过各自的通讯模块上传至上位机；其中一路温度检测通道中的数据处理及控制模块为主控模块，其他温度检测通道中的数据处理及控制模块为从控模块，从控模块分别与主控模块相连，由主控模块对其他温度检测通道中的从控模块的控制来实现温度信号的顺序采集；所述温度检测系统检测每一个电池的温度，并且根据所测量的每一个电池的温度还能够同时检测电池组之间的温度不平衡工况。

2、根据权利要求1所述的混合动力汽车用动力电池组的温度检测系统，其特征在于：所述多组检测通道为4组检测通道，1-3组检测通道各自进行32路温度采集，第4组检测通道进行24路温度采集，每一路温度采集通过T型热电耦线传感器采集电池组单个电池的温度，每路热电耦线传感器采集的温度信号通过相应的热电偶补偿放大芯片进行信号放大，并采用电容和肖特基二极管进行退耦滤波消除干扰。

3、根据权利要求1所述的混合动力汽车用动力电池组的温度检测系统，其特征在于：主控模块中的CPU的三个引脚通过电阻进行分压限流后分别与其他通道中从控模块中的CPU的相应引脚相连，实现主控模块与从控模块之间的通信，由主控模块控制各从控模块的顺序工作和从控模块通过各自的通讯模块将检测数据上传给上位机。

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