CN107839530A - 一种用于智能车辆动力电池组的新型管理器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于智能车辆动力电池组的新型管理器，包括上位机、主控单元、从控单元、监测模块、过压保护机制、欠压保护机制和电池模组，所述上位机与主控单元通过CAN连接，所述主控单元与PC端通过无线发射模块和无线接收模块连接，所述主控单元与从控单元连接，所述从控单元包括数据采集模块和执行模块，所述执行模块安装有散热风扇和继电器，所述数据采集模块安装有温度检测模块，所述温度检测模块内部安装有温度传感器，所述从控单元与监测模块通过SPI通讯技术连接，所述监测模块与电池模组连接。本发明实现了电压、电流、温度测量，具有较强的实用性。

Description

一种用于智能车辆动力电池组的新型管理器
技术领域
本发明涉及电池应用技术领域，具体为一种用于智能车辆动力电池组的新型管理器。
背景技术
基于国内外智能车辆技术迅猛发展的现状，鉴于对动力电池节能环保安全的要求，电池组管理器研发技术越发重要。动力电池组作为智能车辆的动力源，运行周期长、存在恶劣工况、干扰严重，对电池的组装工艺，实时参数估计等方面提出了较高要求。目前国内对于动力电池组的组装工艺与电池管理系统的研究有一定的基础，但在诸多方面仍有提升空间。
第一、由于作为智能车辆的动力源，需要电压高，需要由若干个小容量单元并联，存在各单元到输出极端距离的差异，导致工作过程中各单元之间电流密度分布的不一致，造成电池连续输出能力低、循环和安全性能变差等问题；
第二、对于电芯选择、焊接工艺、组装配套材料选择等的研究甚少，使得电芯组装成品具有放电倍率低，使用寿命短的等的不足；
第三、现有的soc建模难以较好的模拟大量动力电池串联组成的动力源在电压电流波动剧烈的智能车辆上的工况；
第四、电芯的一致性对电池组充放电过程是一个难题；
第五、动力电池组运行信息获取、故障检测存在欠缺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于智能车辆动力电池组的新型管理器，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于智能车辆动力电池组的新型管理器，包括上位机、主控单元、从控单元、监测模块、过压保护机制、欠压保护机制和电池模组，所述上位机与主控单元通过CAN连接，所述主控单元与PC端通过无线发射模块和无线接收模块连接，所述主控单元与从控单元连接，所述从控单元包括数据采集模块和执行模块，所述执行模块安装有散热风扇和继电器，所述数据采集模块安装有温度检测模块，所述温度检测模块内部安装有温度传感器，所述从控单元与监测模块通过SPI通讯技术连接，所述监测模块安装有检测芯片、过压保护机制、欠压保护机制、过流保护机制和均衡保护机制，所述过压保护机制和欠压保护机制均与检测芯片电性连接，过流保护和均衡保护机制均与检测芯片电性连接，所述欠压保护机制与警报器连接，所述监测模块与电池模组连接。
优选的，所述主控单元和从控单元均为飞思卡尔MC9S12XS128芯片。
优选的，所述温度传感器为TC1047A温度传感器。
优选的，所述检测芯片为LTC6802-2芯片。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过PC端通过无线接收模块接收信息并予以显示，实现了电池状态的远程监控，使用检测芯片测量电芯的电压数据，通过SPI通讯上传至从控单元处，从控单元将计算平均电压，判定需要均衡的电池单体，实现对电池信息监测功能的基础上，电量均衡策略设计实现了电池组电量的动态均衡；通过设置在温度检测模块的温度传感器测量温度信息，通过检测芯片检测电压、电流情况，通过安装有警报器，实现预警提示，通过无线发射模块向PC端发送数据，PC端通过无线接收模块接收信息并予以显示，实现了电池状态的远程监控，实现了电压、电流、温度测量，电量估计，预警提示，安全管理，远程实时监测等多种功能，在现代和未来智能汽车上有很强的实用性；通过安装有散热风扇，可以有效的降低电池的温度。
附图说明
图1为为本发明的整体结构设计框图；
图2为本发明局部结构示意图；
图3为本发明的电池组均衡策略设计流程图；
附图标记中：1-PC端；2-从控单元；3-上位机；4-主控单元；5-警报器；6-监测模块；7-电池模组；8-过压保护机制；9-检测芯片；10-均衡保护机制；11-执行模块；12-继电器；13-散热风扇；14-欠压保护机制；15-过流保护机制；16-温度检测模块；17-温度传感器；18-数据采集模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供的一种实施例：一种用于智能车辆动力电池组的新型管理器，包括上位机3、主控单元4、从控单元2、监测模块6、过压保护机制8、欠压保护机制14和电池模组7，所述上位机3与主控单元4通过CAN连接，所述主控单元4与PC端1通过无线发射模块和无线接收模块连接，所述主控单元4与从控单元2连接，所述从控单元2包括数据采集模块18和执行模块11，所述执行模块11安装有散热风扇13和继电器12，所述数据采集模块18安装有温度检测模块16，所述温度检测模块16内部安装有温度传感器17，所述从控单元2与监测模块6通过SPI通讯技术连接，所述监测模块6安装有检测芯片9、过压保护机制8、欠压保护机制14、过流保护机制15和均衡保护机制10，所述过压保护机制8和欠压保护机制14均与检测芯片9电性连接，过流保护机制15和均衡保护机制10均与检测芯片9电性连接，所述欠压保护机制14与警报器5连接，所述监测模块6与电池模组7连接。
优选的，所述主控单元4和从控单元2均为飞思卡尔MC9S12XS128芯片。
优选的，所述温度传感器17为TC1047A温度传感器。
优选的，所述检测芯片9为LTC6802-2芯片。
具体使用方式：使用时，电池管理器中监测模块6通过SPI通讯技术与从控单元2进行信息交互，从控单元2对接收到的数据做出计算处理判断，向执行模块11发回指令，执行模块11根据从控单元2的指令实现具体动作（包括电量均衡，继电器12的吸合和断开，散热风扇13的通电和断电），电池管理器中从控单元2发送温度测量命令，通过设置在温度检测模块16中的温度传感器17测量温度信息，然后通过CAN上传温度数据，主控单元4判断是否触发执行器，将信号传送至执行模块11，执行模块11安装有散热风扇13和继电器，实现继电器12的吸合和断开，散热风扇13的通电和断电，散热风扇13可以有效的强制电池冷却，同时通过一个主控单元4搭配多个从控单元2，下级为数据采集模块18和执行模块11。（从控单元2为数据采集模块18和执行模块11）采用这种分块设计理念可以根据产品的实际设计情况，来增加或减少从控单元2的数量，提高了设计的BMS在不同产品上的适用性。从控单元2与主控单元4通过CAN进行通讯，从控单元2将接收到的数据上传到主控单元4，主控单元4对接收数据进行处理，另外再通过无线发射模块向PC端1发送数据，PC端1通过无线接收模块接收信息并予以显示，实现了电池状态的远程监控，使用检测芯片9测量电芯的电压数据，通过SPI通讯技术上传至从控单元2处，从控单元2将计算平均电压，判定需要均衡的电池单体。再次确认后通过均衡保护机制10，启动均衡电路。充电时设置过压保护机制8，电芯单体超出标准电压10%时启动均衡电路；放电时设置欠压保护机制14，电池欠压仍会保持均匀水平进行放电。但是当SOC低于标准水平的一定程度提醒充电，继续放电时，警报器5则过放警告，工作时设置过流保护机制15，母线电流超出一定程度，启动保护电路；设置均衡保护机制10，电芯单体电压超出或低于平均电压水平，启动均衡电路。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (4)

1.一种用于智能车辆动力电池组的新型管理器，包括上位机（3）、主控单元（4）、从控单元（2）、监测模块（6）、过压保护机制（8）、欠压保护机制（14）和电池模组（7），其特征在于：所述上位机（3）与主控单元（4）通过CAN连接，所述主控单元（4）与PC端（1）通过无线发射模块和无线接收模块连接，所述主控单元（4）与从控单元（2）连接，所述从控单元（2）包括数据采集模块（18）和执行模块（11），所述执行模块（11）安装有散热风扇（13）和继电器（12），所述数据采集模块（18）安装有温度检测模块（16），所述温度检测模块（16）内部安装有温度传感器（17），所述从控单元（2）与监测模块（6）通过SPI通讯技术连接，所述监测模块（6）安装有检测芯片（9）、过压保护机制（8）、欠压保护机制（14）、过流保护机制（15）和均衡保护机制（10），所述过压保护机制（8）和欠压保护机制（14）均与检测芯片（9）电性连接，过流保护机制（15）和均衡保护机制（10）均与检测芯片（9）电性连接，所述欠压保护机制（14）与警报器（5）连接，所述监测模块（6）与电池模组（7）连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于智能车辆动力电池组的新型管理器，其特征在于：所述主控单元（4）和从控单元（2）均为飞思卡尔MC9S12XS128芯片。
3.根据权利要求1所述的一种用于智能车辆动力电池组的新型管理器，其特征在于：所述温度传感器（17）为TC1047A温度传感器。
4.根据权利要求1所述的一种用于智能车辆动力电池组的新型管理器，其特征在于：所述检测芯片（9）为LTC6802-2芯片。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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