CN104730461A - 串联电池组信息采集与显示装置 - Google Patents

Abstract

一种串联电池组信息采集与显示装置，包括至少一个下位机控制器，各下位机控制器分别与一组串联电池组电信相连；还包括电池主控制器、第一总线、第二总线、电池信息显示仪表、执行器单元、电流传感单元和电压传感器单元；下位机控制器、电池主控制器、电池信息显示仪表和执行器单元分别与第一总线、第二总线电信相连；电流传感单元和电压传感器单元分别与第二总线电信相连：下位机控制器与电池主控制器之间通过第一总线、第二总线进行通讯，并且第一总线和第二总线相互独立，各下位机控制器分别与第一总线、第二总线并联。本发明的电池组信息采集与显示装置具有采样精度高、采样速度快、抗干扰能力强的优点。

Description

串联电池组信息采集与显示装置

技术领域

本发明涉及一种信息设备，尤其涉及一种串联电池组信息采集与显示装置。

背景技术

电动车采用镍氢电池、锂离子电池所构成的电池组是由几只到上百只电池单体串联或并联构成的。任何一只电池单体的损坏都会影响整个电池组的工作，降低整个电池组的使用寿命，甚至造成起火爆炸等严重事故。因此，对每一个电池单体的电压、温度、电流进行信号采集和显示是电池管理系统的基本功能之一。现有技术的电池管理系统的电压采集方式，一种是如专利号为CN203054075U、CN200810038790.7所公开的继电器阵列采集方式，在不同时间段切换到不同的电池，然后将该电池电压输入到微控制器单元，再通过AD采集模块进行数据采集。第二种是如专利CN203218398U所公开的菊花链式采集方式，采用多通道数据采集芯片并级联成菊花链进行电池数据采集，电池数据采集电路下位机通过菊花链总线的方式级联，依次传递数据信息。第三种是如申请号为CN１03072489A所公开的单路CAN总线采集方式，下位机进行数据采集并通过CAN总线将电池的单体电压温度等信息传送到上位机进行数据处理。上述现有技术存在的问题是：

１、继电器阵列式采样方式依次切换到不同的电池单体，需要用多个继电器完成采样工作，并且采样操作是分时进行，采样速度慢，采样精度不高。

2、菊花链式采样方式是一种串联信号传输方法，其中一个下位机故障就会导致所有的下位机通讯都不能正常工作。

3、传统的单路CAN总线分布式数据采集系统在速度、精度、抗干扰能力和数据显示与处理方面存在各种问题，还不能令人满意。

发明内容

本发明的目的，就是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种串联电池组信息采集与显示装置。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种串联电池组信息采集与显示装置，包括至少一个下位机控制器，各下位机控制器分别与一组串联电池组电信相连；还包括电池主控制器、第一总线、第二总线、电池信息显示仪表、执行器单元、电流传感单元和电压传感器单元；下位机控制器、电池主控制器、电池信息显不仪表和执行器单元分别与第一总线、第二总线电信相连；电流传感单元和电压传感器单元分别与第二总线电信相连；下位机控制器与电池主控制器之问通过第一总线、第二总线进行通讯，并且第一总线和第二总线相互独立，各下位机控制器分别与第一总线、第二总线并联。

所述第一总线为SPI总线或ＩＩＣ总线，第二总线为CAN总线。

所述SPI总线包括时钟信号线CLK、主发从收信号线SIMO和主收从发信号线SOMI。

所述下位机控制器包括集成电压处理单元、地址设定单元、第一总线控制器、第二总线控制器、第一总线信号收发单元和第二总线信号收发单元；集成电压处理单元的输入端与相应串联电池组中的各电池单体并联，输出端连接第一总线控制器；地址设定单元和第二总线控制器分别与第一总线控制器电信相连；第一总线信号收发单元的输入与第一总线控制器电信相连，输出与第一总线电信相连；第二总线信号收发单元的输入与第二总线控制器电信相连，输出与第二总线电信相连。

所述地址设定单元向第一总线控制器输出由高低电平信号构成的二进制码数字信号。

所述电流传感单元包括顺序电信相连的电流传感器、第二总线控制器和第二总线信号收发单元，其中第二总线信号收发单元与第二总线电信相连，电压传感器单元包括顺序电信相连的电压传感器、第二总线控制器和第二总线信号收发单元，其中第二总线信号收发单元与第二总线电信相连。

所述电池信息显示仪表包括彩色液晶显示屏，该彩色液晶显示屏用于显示电池单体的电压、电池温度、总电流、总电压、电池荷电状态和电池组故障码。

所述电池单体电压的显示分为多屏，每屏显示6到32串的单体电压。

本发明可以提高电池电压信号采集装置的抗干扰性能、提高采样速度和精度、可对某一个下位机进行单独寻址和单独操作，从而提高系统的灵活性。另外电池信息显示仪表可以显示所有单体电池的电压、温度等信息，并采用一种柱状图形显示每一个电池的电压，柱状图随电池电压的高低，分为不同的颜色，便于用户使用。具有采样精度高、采样速度快、抗干扰能力强的优点。

附图说明

图１是本发明串联电池组信息采集与显示装置的结构框图；

图2是本发明一实施例的电池信息显示仪表的界面；

图3是单体电压显示界面；

图4是电池组温度显示界面；

图5是电池组电流、电压、报警显示界面；

图6是电池组继电器状态显示界面。

具体实施方式

图１是本发明串联电池组信息采集与显示装置一个实施例的结构框图，它包括两个下位机控制器１，两下位机控制器分别与一组串联电池组2电信相连；还包括电池主控制器3、第一总线4、第二总线5、电池信息显示仪表6、执行器单元7、电流传感单元8和电压传感器单元9。其中的下位机控制器１、电池主控制器3、电池信息显示仪表6和执行器单元7分别与第一总线4、第二总线5电信相连；电流传感单元8和电压传感器单元9分别与第二总线5电信相连；下位机控制器１与电池主控制器3之间通过第一总线4、第二总线5进行通讯，并且第一总线4和第二总线5相互独立，各下位机控制器分别与第一总线、第二总线并联。

本实施例中的第一总线为SPI总线或IIC总线，第二总线为CAN总线。SPI总线包括时钟信号线CLK、主发从收信号线SIMO和主收从发信号线SOMI。

本实施例中的下位机控制器1包括集成电压处理单元I１、地址设定单元12、第一总线控制器13、第二总线控制器14、第一总线信号收发单元15和第二总线信号收发单元16。集成电压处理单元的输入端与相应串联电池组中的各电池单体并联，输出端连接第一总线控制器；地址设定单元和第二总线控制器分别与第一总线控制器电信相连；第一总线信号收发单元的输入与第一总线控制器电信相连，输出与第一总线电信相连；第二总线信号收发单元的输入与第二总线控制器电信相连，输出与第二总线电信相连。

上述地址设定单元向第一总线控制器输出由高低电平信号构成的二进制码数字信号。

本实施例中的电流传感单元8包括顺序电信相连的电流传感器81、第二总线控制器82和第二总线信号收发单元83，其中第二总线信号收发单元与第二总线电信相连，电压传感器单元9包括顺序电信相连的电压传感器91、第二总线控制器92和第二总线信号收发单元93，其中第二总线信号收发单元与第二总线电信相连。

本实施例中的电池信息显示仪表6包括彩色液晶显示屏，该彩色液晶显示屏用于显示电池单体的电压、电池温度、总电流、总电压、电池荷电状态和电池组故障码。

本发明中的电池主控制器3是一个带有双总线接口的单片机控制器单元，包括SPI总线接口和CAN总线接口，主控制器内部具有单片机供电电路、晶振、数字输入输出接口等。能够接收CAN通讯信息和SPI信息并进行计算和存储。

本发明中的地址设定单元12设定下位机控制器的地址信息，下位机控制器的第一总线控制单元能够读取该信息，并将该信息打包在电池电压和温度信息的数据包中，发送到第一总线，此时电池主控制器3能够读取数据包，并进行解码，获取电池地址信息、电压信息和温度信息等。

本发明中的电池主控制器3能够发送含有地址信息的命令数据包，当下位机控制器1收到该信息包后，进行解码，如果与本身的地址信息相符合，则进行数据交换，否则将退出总线控制权。

附图2是电池信息显示仪表的界面，是利用基于嵌入式平台开发的智能人机界面，该显示仪表的显示部分由一个7英寸的液晶显示屏和10个按键组成。其中F7为上翻翻页键，F8为下翻翻页键，F4为增加键，F5为减小键，F2为数据存储键。显示仪表具有CAN总线接口，与电池管理系统的总线2相连接。

电池单体电压的数量根据电池包的组成从几只到几百甚至上千只不等，因此电池单体电压的显示分为多屏，每屏显示24串电池电压，电池单体电压以柱状图的形式显示，很直观。同时其数值在下方显示出来。便于用户读取。

附图3显示的单体电压为编号49到编号72的电池电压，如果要读取其它编号的电池信息，按动按钮F8或F7进行翻页即可。

图4是电池组温度显示界面；图5是电池组电流、电压、报警显示界面；图6是电池组继电器状态显示界面。

Claims (8)

1.一种串联电池组信息采集与显示装置，包括至少一个下位机控制器，各下位机控制器分别与一组串联电池组电信相连；其特征在于，还包括电池主控制器、第一总线、第二总线、电池信息显示仪表、执行器单元、电流传感单元和电压传感器单元；下位机控制器、电池主控制器、电池信息显示仪表和执行器单元分别与第一总线、第二总线电信相连；电流传感单元和电压传感器单元分别与第二总线电信相连；下位机控制器与电池主控制器之间通过第一总线、第二总线进行通讯，并且第一总线和第二总线相互独立，各下位机控制器分别与第一总线、第二总线并联。

2.如权利要求1所述的串联电池组信息采集与显示装置，其特征在于：所述第一总线为SPI总线或IIC总线，第二总线为CAN总线。

3.如权利要求2所述的串联电池组信息采集与显示装置，其特征在于：所述SPI总线包括时钟信号线CLK、主发从收信号线SIMO和主收从发信号线SOMI。

4.如权利要求１所述的串联电池组信息采集与显示装置，其特征在于：所述下位机控制器包括集成电压处理单元、地址设定单元、第一总线控制器、第二总线控制器、第一总线信号收发单元和第二总线信号收发单元；集成电压处理单元的输入端与相应串联电池组中的各电池单体并联，输出端连接第一总线控制器；地址设定单元和第二总线控制器分别与第一总线控制器电信相连；第一总线信号收发单元的输入与第一总线控制器电信相连，输出与第一总线电信相连；第二总线信号收发单元的输入与第二总线控制器电信相连，输出与第二总线电信相连。

5.如权利要求4所述的串联电池组信息采集与显示装置，其特征在于：所述地址设定单元向第一总线控制器输出由高低电平信号构成的二进制码数字信号。

6.如权利要求1所述的串联电池组信息采集与显示装置，其特征在于：所述电流传感单元包括顺序电信相连的电流传感器、第二总线控制器和第二总线信号收发单元，其中第二总线信号收发单元与第二总线电信相连，电压传感器单元包括顺序电信相连的电压传感器、第二总线控制器和第二总线信号收发单元，其中第二总线信号收发单元与第二总线电信相连。

7.如权利要求1所述的串联电池组信息采集与显示装置，其特征在于：所述电池信息显示仪表包括彩色液晶显示屏，该彩色液晶显示屏用于显示电池单体的电压、电池温度、总电流、总电压、电池荷电状态和电池组故障码。

8.如权利要求7所述的串联电池组信息采集与显示装置，其特征在于：所述电池单体电压的显示分为多屏，每屏显示6到32串的单体电压。