CN103692924A - 一种数据可异构的电动摩托车电池管理方法及其控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数据可异构的电动摩托车电池管理方法及其控制装置，其装置由异构数据同构及控制模块、级联电池电压采集模块、单位时间电池组温差采集模块、负载电流采集和控制模块、主控制器模块、RS232接口模块、上位机异构数据设置和通信模块、休眠检测模块组成，将此装置与电动摩托车充放电回路相串联；上位机修改电池类型、级联数量、充电和放电电压保护的输入接口，与采集及通信接口相连接的主控制模块。本发明可方便设置电脑客户端软件、更换不同类型的电池，并对其进行自适应的电池系统管理，具有电池均值低压预警功能、电池静默下的剩余电量刷新及功耗控制功能，有利于延长电动摩托车使用寿命，发挥电池最佳性能。

Description

一种数据可异构的电动摩托车电池管理方法及其控制装置

技术领域

本发明涉及电动摩托车多种类电池管理系统技术领域，尤其涉及一种用于电池管理系统中的工况信息采集、剩余电量分析领域的数据可异构的电动摩托车电池管理方法及其控制装置。

背景技术

据有关研究，影响动力电池推广应用的主要因素包括电池的安全性和使用成本问题，延长电池的使用寿命是降低使用成本的有效途径之一。为确保电池性能良好，延长电池使用寿命，必须对电池进行合理有效的管理和控制。目前，电动摩托车的剩余电量估计主要采用端电压法，当电动摩托车大功率工作时，电动机的电流增大，造成电池组端电压很快变小，使得仪表的剩余容量显示很快下降，影响了用户的驾驶。另外，不同种类的电池具有不同的特性，用一种电池管理方案显然无法满足客观需求；每当用户更换电池组时，应该通过外设接口重新设置相关参数，使系统刷新，并具有适应能力，适配不同种类电池组以及级联数；同时，工作在复杂工况下的电动摩托车上的电池组，很容易造成电池的容量衰减，电池管理系统应该自动计算出容量衰减，提高剩余容量估算的精确性；为了降低电池管理控制装置的功耗，电动摩托车电池管理应该具有休眠功能。因此，针对以上方面，需要对现有技术进行有效创新。

发明内容

针对以上缺陷，本发明提供一种数据可异构的电动摩托车电池管理方法及其控制装置，其包含电池信息采集模块、显示驱动模块、主控模块、上位机通信监听模块，装置能够通过配置电池管理装置上位机的参数，使系统能适应磷酸铁锂、锰酸锂、铅酸电池等电池类型和级联数量，并对其进行有效管理；该装置能够采集动态电池组工况下的单体电池电压、电流和温度差值等状态数据，并对这些数据进行提取分析，计算电池剩余容量，发出状态预警信息。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种数据可异构的电动摩托车电池管理方法及其控制装置，由以下步骤组成：

⑴设置由异构数据同构及控制模块、级联电池电压采集模块、单位时间电池组温差采集模块、负载电流采集和控制模块、主控制器模块、RS232接口模块、上位机异构数据设置和通信模块、休眠检测模块组成的装置本体，其中的异构数据同构及控制模块两侧分别双向连接负载电流采集和控制模块、用于AD与剩余电量计算及控制的主控制器模块，此异构数据同构及控制模块另外两个输入端分别接入级联电池电压采集模块、单位时间电池组温差采集模块；同时，所述主控制器模块两侧的端口分别双向可逆式连接上位机异构数据设置和通信模块、休眠检测模块，位于主控制器模块外部配置电池组状态显示模块，该主控制器模块连接RS232接口模块；将此装置与电动摩托车充放电回路相串联，并含有对电压、电流信息、电池温差进行采集的信息汇集模块、多种显示方式的输出接口；

⑵采用上位机修改电池类型、级联数量、充电和放电电压保护的输入接口，与采集及通信接口相连接的主控制模块，用于对电池的电压、电流参数信息进行计算、分析后得出电池剩余电量并与显示模块通信显示当前电池状态；同时，电池组控制系统能够接受上位机控制信息，自适应配置电池的类型、串数、容量、充放电保护电压；

⑶将主控制模块与电池组状态显示模块的输出端相连接并留有显示驱动模块的接口，接收上位机端口指令，通过电流的周期采样，并利用电流累加、电池温度差值计算电池的剩余电量；同时，通过一个充放电循环计算电池容量衰减并检测激活端口电压，进一步判断是否需要进入休眠状态。

对于主控制模块，通过电池组后端高精度分压差分网络，与主控模块的I/O口连接，由主控制模块计算电池组的总电压值，同时，通过与电池组充放电回路相连接的霍尔电流传感器采集充、放电回路的电流大小，并将其变换为同构电压信号值，由主控制模块计算得出电动摩托车动力电池的电流值，电池组温度差值模块均匀采集工况下温度差值，并将其变换为同构电压信号值，由主控制器监控其平稳性。

基于上述硬件连接，结合电池组历史工作状态、分析电池组电量刷新状态，从而计算出电动摩托车的剩余电池电量。

当打开电动摩托车的主供电回路时，由主回路给装置本体供电，并激活使其工作，激活后，装置获得自主性，当电动摩托车静默持续24小时后，通过主控制模块的I/O口关闭装置供电回路以降低功耗。

当与电动摩托车充放电回路直接相连的级联电压采集模块检测到电池组的电压值超过或者低于预先设定的范围、或电流同构后的电压值超过或者低于预先设定的范围、或温度差值超过预先设定的范围，由主控制模块判断电池工作状态并向显示模块发出报警信息。

若电动摩托车静默2小时后，通过判断电动摩托车电池组工作状态信息，主控模块刷新电池组的剩余电量信息，以获取更高的剩余电量精度。

基于装置本体模块间的连接，和主控制模块的分析、判断，当刷新后的电池剩余电量为0%或100%时，启动动态容量刷新程序，完成一个充、放电循环后，若计算出的容量与现有容量误差超过10%，则刷新电池组剩余容量。

本发明所述的数据可异构的电动摩托车电池管理方法及其控制装置的有益效果为：该装置可方便设置电脑客户端软件、更换不同类型的电池，并对其进行自适应的电池系统管理，同时，该装置具有电池均值低压预警功能、电池静默下的剩余电量刷新及功耗控制功能，有利于延长电动摩托车使用寿命，发挥电池的最佳性能。

附图说明

下面根据附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明实施例所述数据可异构的电动摩托车电池管理控制装置的结构组成示意图；

图2是本发明实施例所述数据可异构的电动摩托车电池管理方法流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例所述的数据可异构的电动摩托车电池管理控制装置，包括异构数据同构及控制模块、级联电池电压采集模块、负载电流采集和控制模块、主控制器模块、RS232接口模块，其中的异构数据同构及控制模块设置于装置中间部位并且其两侧分别双向连接负载电流采集和控制模块、用于AD与剩余电量计算及控制的主控制器模块，此异构数据同构及控制模块另外两个输入端分别接入级联电池电压采集模块、单位时间电池组温差采集模块；同时，所述主控制器模块两侧的端口分别双向可逆式连接上位机异构数据设置和通信模块、休眠检测模块，位于主控制器模块外部配置电池组状态显示模块，该主控制器模块连接RS232接口模块。

如图2所示，本发明实施例所述的数据可异构的电动摩托车电池管理方法，主要由以下步骤组成：

⑴根据以上各个模块连接关系所组成的装置与电动摩托车充放电回路相串联，并含有对电池组电压、负载电流信息、电池温度状态信息进行信息数字处理过程模块、多种显示方式的输出接口；

⑵通过上位机修改电池类型、级联数量、充电和放电电压保护的输入接口，与采集及通信接口相连接的主控制模块，用于对电池的电压、电流参数信息进行计算、分析后得出电池剩余电量并与显示模块通信显示当前电池状态；同时，电池组控制系统能够接受上位机控制信息，自适应配置电池的类型、串数、容量、充放电保护电压；

⑶当该装置开机复位时，装置通过电压检测单元检测出级联电池组电压，并得到初始化的剩余级联电池组容量，该装置在开机过程中不停地通过电流检测单元检测电流，并利用得到的电流进行剩余容量的估计；温度的采集采用状态变量来实现的，比较现态和前一个状态的差值，并把数值同构化，送入主控制器中，用于计算电池剩余电量的修正因子；

⑷系统安装系统时钟指令要求以便自动更新电子组剩余电量，提高剩余电量的动态计算精度，当电池充放电电流为0，并持续超过2个小时，系统再次读取级联电池组电压，重新初始化电池剩余容量。

对于以上步骤：该装置具有休眠功能，当电池充放电电流为0，并持续超过24个小时，或者读取到休眠检测单元的输出电压小于200 mV，装置断电，进入休眠，以降低装置的功耗；

该装置具有多种输出接口，具有很强适应性，配置有RS232接口，16×02显示屏接口，LED灯显示接口；可输出电池电压，充电和放电电流、剩余级联电池组容量、温度状态变化等工作状态信息；

当用户更换电池时，系统可通过上位机设置新电池的参数，包括电池类型，电池容量，串接数量，充电截止电压，放电截止电压等。

上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用本案技术，熟悉本领域技术的人员显然可轻易对这些实例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本案不限于以上实施例，本领域的技术人员根据本案的揭示，对于本案做出的改进和修改都应该在本案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种数据可异构的电动摩托车电池管理方法，其特征在于，由以下步骤组成：

⑴设置由异构数据同构及控制模块、级联电池电压采集模块、单位时间电池组温差采集模块、负载电流采集和控制模块、主控制器模块、RS232接口模块、上位机异构数据设置和通信模块、休眠检测模块组成的装置本体，其中的异构数据同构及控制模块两侧分别双向连接负载电流采集和控制模块、用于AD与剩余电量计算及控制的主控制器模块，此异构数据同构及控制模块另外两个输入端分别接入级联电池电压采集模块、单位时间电池组温差采集模块；同时，所述主控制器模块两侧的端口分别双向可逆式连接上位机异构数据设置和通信模块、休眠检测模块，位于主控制器模块外部配置电池组状态显示模块，该主控制器模块连接RS232接口模块；将此装置与电动摩托车充放电回路相串联，并含有对电压、电流信息、电池温差进行采集的信息汇集模块、多种显示方式的输出接口；

⑵采用上位机修改电池类型、级联数量、充电和放电电压保护的输入接口，与采集及通信接口相连接的主控制模块，用于对电池的电压、电流参数信息进行计算、分析后得出电池剩余电量并与显示模块通信显示当前电池状态；同时，电池组控制系统能够接受上位机控制信息，自适应配置电池的类型、串数、容量、充放电保护电压；

⑶将主控制模块与电池组状态显示模块的输出端相连接并留有显示驱动模块的接口，接收上位机端口指令，通过电流的周期采样，并利用电流累加、电池温度差值计算电池的剩余电量；同时，通过一个充放电循环计算电池容量衰减并检测激活端口电压，进一步判断是否需要进入休眠状态。

2.根据权利要求1所述的数据可异构的电动摩托车电池管理方法，其特征在于：对于主控制模块，通过电池组后端高精度分压差分网络，与主控模块的I/O口连接，由主控制模块计算电池组的总电压值，同时，通过与电池组充放电回路相连接的霍尔电流传感器采集充、放电回路的电流大小，并将其变换为同构电压信号值，由主控制模块计算得出电动摩托车动力电池的电流值，电池组温度差值模块均匀采集工况下温度差值，并将其变换为同构电压信号值，由主控制器监控其平稳性。

3.根据权利要求1所述的数据可异构的电动摩托车电池管理方法，其特征在于：基于上述硬件连接，结合电池组历史工作状态、分析电池组电量刷新状态，从而计算出电动摩托车的剩余电池电量。

4.根据权利要求1所述的数据可异构的电动摩托车电池管理方法，其特征在于：当打开电动摩托车的主供电回路时，由主回路给装置本体供电，并激活使其工作，激活后，装置获得自主性，当电动摩托车静默持续24小时后，通过主控制模块的I/O口关闭装置供电回路以降低功耗。

5.根据权利要求1所述的数据可异构的电动摩托车电池管理方法，其特征在于：当与电动摩托车充放电回路直接相连的级联电压采集模块检测到电池组的电压值超过或者低于预先设定的范围、或电流同构后的电压值超过或者低于预先设定的范围、或温度差值超过预先设定的范围，由主控制模块判断电池工作状态并向显示模块发出报警信息。

6.根据权利要求1所述的数据可异构的电动摩托车电池管理方法，其特征在于：若电动摩托车静默2小时后，通过判断电动摩托车电池组工作状态信息，主控模块刷新电池组的剩余电量信息，以获取更高的剩余电量精度。

7.根据权利要求1所述的数据可异构的电动摩托车电池管理方法，其特征在于：基于装置本体模块间的连接，和主控制模块的分析、判断，当刷新后的电池剩余电量为0%或100%时，启动动态容量刷新程序，完成一个充、放电循环后，若计算出的容量与现有容量误差超过10%，则刷新电池组剩余容量。

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