CN109742462B - Agv车用锂离子电池管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池管理技术领域，且公开了一种AGV车用锂离子电池管理系统，包括由微控制器、数据采集模块组、液晶显示模块、适配器、控制开关组与均衡电源模块组成的硬件系统、以及运行在上述硬件系统上的软件操作系统与应用程序；数据采集模块组的输出端口与微控制器的输入端口连接；微控制器的输出端口与适配器的数据输入端口连接；适配器的电源接口与充电器的输出端口和均衡电源模块的通信端口均连接；控制开关组内的控制开关用于导通或者断开锂离子电池组内的单体电池和适配器之间的闭合回路。本发明解决了AGV车用锂离子电池管理系统，无法有效提高锂离子电池组的充电效率与安全性能的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电池管理技术领域，具体为一种AGV车用锂离子电池管理系统。
背景技术
AGV车是一种自动化的无人驾驶的智能搬运设备，主要以锂离子电池为动力，在调度系统的控制下运行，自动搬运货物，实现货物的自动运输。目前，AGV车除了主要用于烟草行业外，已逐渐拓展到多个行业，由于AGV车在工作期间具有启动频繁、装卸载频繁、行程较短、排队等待的工作特点，所以AGV车对作为电源的锂离子电池的基本要求是充电速度要快、安全性能要高、使用寿命要长。
申请公布号为CN107508329A的发明专利申请公开了一种AGV车用锂离子电池管理系统，包括中央处理器、电压均衡模块、电池温度采集模块、电池电压采集模块、时钟模块和显示器。该发明专利申请能够在AGV车用锂离子电池使用过程中，对其温度和电压进行监控，在充电时，通过电压均衡模块使电池组中最低电压的单体电池进行充电，使各个单体电池均衡充电，从而使单体电池电压偏差保持在预期的范围内，让单体电池之间的电压差别很小或几乎不存在差异，保证每个单体电池在正常使用时不发生损坏，避免了各单体电池容量逐渐分化所出现的正反馈现象，从而增加了AGV车用锂离子电池的使用寿命。
尽管上述发明专利申请解决了AGV车用锂离子电池使用寿命不够长的技术问题，但是并没有给出如何提高AGV车用锂离子的充电效率与安全性能的技术方案。
本发明提供一种AGV车用锂离子电池管理系统，旨在解决AGV车用锂离子电池管理系统，无法有效提高锂离子电池组的充电效率与安全性能的技术问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种AGV车用锂离子电池管理系统，解决了AGV车用锂离子电池管理系统，无法有效提高锂离子电池组的充电效率与安全性能的技术问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
AGV车用锂离子电池管理系统，包括由微控制器、数据采集模块组、液晶显示模块、适配器、控制开关组与均衡电源模块组成的硬件系统、以及运行在上述硬件系统上的软件操作系统与应用程序；
数据采集模块组内的数据采集模块的输出端口与微控制器的输入端口呈相互连接设置；微控制器的输出端口一与液晶显示模块的输入端口呈相互连接设置；微控制器的输出端口二与适配器的数据输入端口呈相互连接设置；适配器的电源接口一与充电器的输出端口呈相互连接设置，适配器的电源接口二与均衡电源模块的通信端口呈相互连接设置；控制开关组内的控制开关主要用于导通或者断开锂离子电池组内的单体电池和适配器之间的闭合回路。
优选的，所述数据采集模块组由相互独立且相互并联连接的数据采集模块A、数据采集模块B、数据采集模块C、数据采集模块D与数据采集模块N组成。
优选的，所述数据采集模块组内的数据采集模块A的输出端口、数据采集模块B的输出端口、数据采集模块C的输出端口、数据采集模块D的输出端口、数据采集模块N的输出端口依次与微控制器的输入端口一、输入端口二、输入端口三、输入端口四、输入端口N呈相互连接设置。
优选的，所述控制开关组由相互独立且相互并联连接的控制开关A、控制开关B、控制开关C、控制开关D与控制开关N组成。
优选的，所述控制开关组内的控制开关A用于导通或者断开单体电池A和适配器之间的闭合回路、控制开关B用于导通或者断开单体电池B和适配器之间的闭合回路、控制开关C用于导通或者断开单体电池C和适配器之间的闭合回路、控制开关D用于导通或者断开单体电池D和适配器之间的闭合回路、控制开关N用于导通或者断开单体电池N和适配器之间的闭合回路。
优选的，所述锂离子电池管理系统的控制方法包括以下步骤：
S1.数据采集模块组内的数据采集模块实时采集锂离子电池组内的单体电池的电压与温度数据，并传输至微控制器；
S2.微控制器接收步骤S1中的数据后，与预先设定的锂离子电池组的标准工作电压和温度数据进行对比分析处理后，输出对锂离子电池组内各单体电池的执行操作命令；
S3.微控制器将步骤S2中的执行操作命令传输至液晶显示模块，液晶显示模块接收执行操作命令并显示在液晶显示屏上，与此同时，微控制器将步骤S2中的执行操作命令传输至适配器，适配器接收并执行命令；
S4.适配器根据执行命令确定控制开关组内的控制开关的导通与非导通状态，并进一步确定锂离子电池组内的各单体电池的充电功率；
若适配器与充电器连通,充电器与充电电源连通，则适配器通过充电器向锂离子电池组内的单体电池输出功率；若适配器与充电器不连通,则适配器通过均衡电源模块向锂离子电池组内的单体电池输出功率。
(三)有益的技术效果
与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：
本发明通过为锂离子电池组内的每一个单体电池，独立配置一个与适配器连接的控制开关，且适配器能够根据每一个单体电池的电压和温度数据独立配置一个与其相匹配的充电功率，有效提高单体电池的充电效率，进而提高了锂离子电池组的充电效率；
锂离子电池组内的每一个单体电池的电压和温度数据均由一个独立的数据采集模块采集，同时每一个单体电池的电压与温度的异常值都会被一个独立负责的数据采集模块监测到，并能够通过微控制器、适配器与控制开关组成的控制系统进行及时有效地处理，有效地提高单体电池的安全性能，进而提高了锂离子电池组的安全性能；
这一技术方案取得了有效提高锂离子电池组的充电效率与安全性能的技术效果。
附图说明
图1为本发明AGV车用锂离子电池管理系统的逻辑框图；
图2为本发明的控制开关组与数据采集模块组的逻辑框图；
图3为本发明AGV车用锂离子电池管理系统的控制方法的逻辑框图。
具体实施方式
AGV车用锂离子电池管理系统，参见图1，主要包括由微控制器、数据采集模块组、液晶显示模块、适配器、控制开关组与均衡电源模块组成的硬件系统、以及运行在上述硬件系统上的软件操作系统与应用程序；
其中，微控制器主要用于存储锂离子电池组的标准工作电压和温度数据、接收数据采集模块组采集的锂离子电池组内的单体电池的电压与温度数据、输出对锂离子电池组内各单体电池的执行操作命令；
如图2所示，数据采集模块组主要由呈相互独立且相互并联连接设置的数据采集模块A、数据采集模块B、数据采集模块C、数据采集模块D与数据采集模块N组成，数据采集模块组内的数据采集模块A主要用于实时采集锂离子电池组内的单体电池A的电压与温度数据、数据采集模块B主要用于实时采集锂离子电池组内的单体电池B的电压与温度数据、数据采集模块C主要用于实时采集锂离子电池组内的单体电池C的电压与温度数据、数据采集模块D主要用于实时采集锂离子电池组内的单体电池D的电压与温度数据、数据采集模块N主要用于实时采集锂离子电池组内的单体电池N的电压与温度数据；其中单体电池A、单体电池B、单体电池C、单体电池D与单体电池N串联连接形成锂离子电池组；
数据采集模块组内的数据采集模块A的输出端口、数据采集模块B的输出端口、数据采集模块C的输出端口、数据采集模块D的输出端口、数据采集模块N的输出端口依次与微控制器的输入端口一、输入端口二、输入端口三、输入端口四、输入端口N呈相互连接设置；
微控制器的输出端口一与液晶显示模块的输入端口呈相互连接设置，且液晶显示模块主要用于接收与显示微控制器传输的执行操作命令；
微控制器的输出端口二与适配器的数据输入端口呈相互连接设置，且适配器的电源接口一与充电器的输出端口呈相互连接设置，适配器的电源接口二与均衡电源模块的通信端口呈相互连接设置；适配器主要用于执行微控制器传输的执行命令、确定控制开关组的导通与非导通状态、进一步确定锂离子电池组内的各单体电池的充电功率；
控制开关组主要由呈相互独立且相互并联连接设置的控制开关A、控制开关B、控制开关C、控制开关D与控制开关N组成，控制开关组内的控制开关A主要用于导通或者断开单体电池A和适配器之间的闭合回路、控制开关B主要用于导通或者断开单体电池B和适配器之间的闭合回路、控制开关C主要用于导通或者断开单体电池C和适配器之间的闭合回路、控制开关D主要用于导通或者断开单体电池D和适配器之间的闭合回路、控制开关N主要用于导通或者断开单体电池N和适配器之间的闭合回路；
如图3所示，上述AGV车用锂离子电池管理系统的控制方法包括以下步骤：
S1.数据采集模块组内的数据采集模块实时采集锂离子电池组内的单体电池的电压与温度数据，并传输至微控制器
数据采集模块组内的数据采集模块A实时采集锂离子电池组内的单体电池A的电压与温度数据、数据采集模块B实时采集锂离子电池组内的单体电池B的电压与温度数据、数据采集模块C实时采集锂离子电池组内的单体电池C的电压与温度数据、数据采集模块D实时采集锂离子电池组内的单体电池D的电压与温度数据、数据采集模块N实时采集锂离子电池组内的单体电池N的电压与温度数据；
数据采集模块A、数据采集模块B、数据采集模块C、数据采集模块D与数据采集模块N将各自采集的电压与温度数据同时传输至微控制器；
S2.微控制器接收步骤S1中的数据后，与预先设定的锂离子电池组的标准工作电压和温度数据进行对比分析处理后，输出对锂离子电池组内各单体电池的执行操作命令
微控制器的CPU依次将单体电池A的电压与温度数据、单体电池B的电压与温度数据、单体电池C的电压与温度数据、单体电池D的电压与温度数据、单体电池N的电压与温度数据,与预先设定的锂离子电池组的标准工作电压和温度数据进行对比分析处理，根据分析处理结果输出对单体电池A、单体电池B、单体电池C、单体电池D、单体电池N的执行操作命令；
S3.微控制器将步骤S2中的执行操作命令传输至液晶显示模块，液晶显示模块接收执行操作命令并显示在液晶显示屏上，与此同时，微控制器将步骤S2中的执行操作命令传输至适配器，适配器接收并执行命令
微控制器将步骤S2中输出的对单体电池A、单体电池B、单体电池C、单体电池D、单体电池N的执行操作命令输至液晶显示模块，液晶显示模块接收上述的执行操作命令并显示在液晶显示屏上；
与此同时，微控制器将步骤S2中输出的对单体电池A、单体电池B、单体电池C、单体电池D、单体电池N的执行操作命令传输至适配器，适配器接收并执行命令；
S4.适配器根据执行命令确定控制开关组内的控制开关的导通与非导通状态，并进一步确定锂离子电池组内的各单体电池的充电功率
适配器根据微控制器对单体电池A的执行命令，确定控制开关A的导通与非导通；若微控制器要求对单体电池A执行降低电压的执行命令，则适配器将控制开关A断开，适配器停止向单体电池A输出电压；若微控制器要求对单体电池A执行升高电压的执行命令，则适配器将控制开关A导通，并根据单体电压A的温度数据进一步确定，适配器向单体电池A的充电功率；且若适配器与充电器连通,充电器与充电电源连通，则适配器通过充电器向单体电池A输出功率；若适配器与充电器不连通,则适配器通过均衡电源模块向单体电池A输出功率；
适配器根据微控制器对单体电池B的执行命令，确定控制开关B的导通与非导通；若微控制器要求对单体电池B执行降低电压的执行命令，则适配器将控制开关B断开，适配器停止向单体电池B输出电压；若微控制器要求对单体电池B执行升高电压的执行命令，则适配器将控制开关B导通，并根据单体电压B的温度数据进一步确定，适配器向单体电池B的充电功率；且若适配器与充电器连通,充电器与充电电源连通，则适配器通过充电器向单体电池B输出功率；若适配器与充电器不连通,则适配器通过均衡电源模块向单体电池B输出功率；
适配器根据微控制器对单体电池C的执行命令，确定控制开关C的导通与非导通；若微控制器要求对单体电池C执行降低电压的执行命令，则适配器将控制开关C断开，适配器停止向单体电池C输出电压；若微控制器要求对单体电池C执行升高电压的执行命令，则适配器将控制开关C导通，并根据单体电压C的温度数据进一步确定，适配器向单体电池C的充电功率；且若适配器与充电器连通,充电器与充电电源连通，则适配器通过充电器向单体电池C输出功率；若适配器与充电器不连通,则适配器通过均衡电源模块向单体电池C输出功率；
适配器根据微控制器对单体电池D的执行命令，确定控制开关D的导通与非导通；若微控制器要求对单体电池D执行降低电压的执行命令，则适配器将控制开关D断开，适配器停止向单体电池D输出电压；若微控制器要求对单体电池D执行升高电压的执行命令，则适配器将控制开关D导通，并根据单体电压D的温度数据进一步确定，适配器向单体电池D的充电功率；且若适配器与充电器连通,充电器与充电电源连通，则适配器通过充电器向单体电池D输出功率；若适配器与充电器不连通,则适配器通过均衡电源模块向单体电池D输出功率；
适配器根据微控制器对单体电池N的执行命令，确定控制开关N的导通与非导通；若微控制器要求对单体电池N执行降低电压的执行命令，则适配器将控制开关N断开，适配器停止向单体电池N输出电压；若微控制器要求对单体电池N执行升高电压的执行命令，则适配器将控制开关N导通，并根据单体电压N的温度数据进一步确定，适配器向单体电池N的充电功率；且若适配器与充电器连通,充电器与充电电源连通，则适配器通过充电器向单体电池N输出功率；若适配器与充电器不连通,则适配器通过均衡电源模块向单体电池N输出功率。
Claims (2)
1.AGV车用锂离子电池管理系统的控制方法，其特征在于：所述的AGV车用锂离子电池管理系统，包括由微控制器、数据采集模块组、液晶显示模块、适配器、控制开关组与均衡电源模块组成的硬件系统、以及运行在上述硬件系统上的软件操作系统与应用程序；
数据采集模块组内的数据采集模块的输出端口与微控制器的输入端口呈相互连接设置；微控制器的输出端口一与液晶显示模块的输入端口呈相互连接设置；微控制器的输出端口二与适配器的数据输入端口呈相互连接设置；适配器的电源接口一与充电器的输出端口呈相互连接设置，适配器的电源接口二与均衡电源模块的通信端口呈相互连接设置；控制开关组内的控制开关主要用于导通或者断开锂离子电池组内的单体电池和适配器之间的闭合回路；
所述控制开关组由相互独立且相互并联连接的控制开关A、控制开关B、控制开关C、控制开关D与控制开关N组成；
所述控制开关组内的控制开关A用于导通或者断开单体电池A和适配器之间的闭合回路、控制开关B用于导通或者断开单体电池B和适配器之间的闭合回路、控制开关C用于导通或者断开单体电池C和适配器之间的闭合回路、控制开关D用于导通或者断开单体电池D和适配器之间的闭合回路、控制开关N用于导通或者断开单体电池N和适配器之间的闭合回路；
锂离子电池组内的每一个单体电池，独立配置一个与适配器连接的控制开关，且适配器能够根据每一个单体电池的电压和温度数据独立配置一个与其相匹配的充电功率；
锂离子电池组内的每一个单体电池的电压和温度数据均由一个独立的数据采集模块采集，同时每一个单体电池的电压与温度的异常值都会被一个独立负责的数据采集模块监测到，并能够通过微控制器、适配器与控制开关组成的控制系统进行及时有效地处理；
所述锂离子电池管理系统的控制方法包括以下步骤：
S1.数据采集模块组内的数据采集模块实时采集锂离子电池组内的单体电池的电压与温度数据，并传输至微控制器
数据采集模块组内的数据采集模块A实时采集锂离子电池组内的单体电池A的电压与温度数据、数据采集模块B实时采集锂离子电池组内的单体电池B的电压与温度数据、数据采集模块C实时采集锂离子电池组内的单体电池C的电压与温度数据、数据采集模块D实时采集锂离子电池组内的单体电池D的电压与温度数据、数据采集模块N实时采集锂离子电池组内的单体电池N的电压与温度数据；
数据采集模块A、数据采集模块B、数据采集模块C、数据采集模块D与数据采集模块N将各自采集的电压与温度数据同时传输至微控制器；
S2.微控制器接收步骤S1中的数据后，与预先设定的锂离子电池组的标准工作电压和温度数据进行对比分析处理后，输出对锂离子电池组内各单体电池的执行操作命令
微控制器的CPU依次将单体电池A的电压与温度数据、单体电池B的电压与温度数据、单体电池C的电压与温度数据、单体电池D的电压与温度数据、单体电池N的电压与温度数据,与预先设定的锂离子电池组的标准工作电压和温度数据进行对比分析处理，根据分析处理结果输出对单体电池A、单体电池B、单体电池C、单体电池D、单体电池N的执行操作命令；
S3.微控制器将步骤S2中的执行操作命令传输至液晶显示模块，液晶显示模块接收执行操作命令并显示在液晶显示屏上，与此同时，微控制器将步骤S2中的执行操作命令传输至适配器，适配器接收并执行命令
微控制器将步骤S2中输出的对单体电池A、单体电池B、单体电池C、单体电池D、单体电池N的执行操作命令输至液晶显示模块，液晶显示模块接收上述的执行操作命令并显示在液晶显示屏上；
与此同时，微控制器将步骤S2中输出的对单体电池A、单体电池B、单体电池C、单体电池D、单体电池N的执行操作命令传输至适配器，适配器接收并执行命令；
S4.适配器根据执行命令确定控制开关组内的控制开关的导通与非导通状态，并进一步确定锂离子电池组内的各单体电池的充电功率
适配器根据微控制器对单体电池A的执行命令，确定控制开关A的导通与非导通；若微控制器要求对单体电池A执行降低电压的执行命令，则适配器将控制开关A断开，适配器停止向单体电池A输出电压；若微控制器要求对单体电池A执行升高电压的执行命令，则适配器将控制开关A导通，并根据单体电压A的温度数据进一步确定，适配器向单体电池A的充电功率；且若适配器与充电器连通,充电器与充电电源连通，则适配器通过充电器向单体电池A输出功率；若适配器与充电器不连通,则适配器通过均衡电源模块向单体电池A输出功率；
适配器根据微控制器对单体电池B的执行命令，确定控制开关B的导通与非导通；若微控制器要求对单体电池B执行降低电压的执行命令，则适配器将控制开关B断开，适配器停止向单体电池B输出电压；若微控制器要求对单体电池B执行升高电压的执行命令，则适配器将控制开关B导通，并根据单体电压B的温度数据进一步确定，适配器向单体电池B的充电功率；且若适配器与充电器连通,充电器与充电电源连通，则适配器通过充电器向单体电池B输出功率；若适配器与充电器不连通,则适配器通过均衡电源模块向单体电池B输出功率；
适配器根据微控制器对单体电池C的执行命令，确定控制开关C的导通与非导通；若微控制器要求对单体电池C执行降低电压的执行命令，则适配器将控制开关C断开，适配器停止向单体电池C输出电压；若微控制器要求对单体电池C执行升高电压的执行命令，则适配器将控制开关C导通，并根据单体电压C的温度数据进一步确定，适配器向单体电池C的充电功率；且若适配器与充电器连通,充电器与充电电源连通，则适配器通过充电器向单体电池C输出功率；若适配器与充电器不连通,则适配器通过均衡电源模块向单体电池C输出功率；
适配器根据微控制器对单体电池D的执行命令，确定控制开关D的导通与非导通；若微控制器要求对单体电池D执行降低电压的执行命令，则适配器将控制开关D断开，适配器停止向单体电池D输出电压；若微控制器要求对单体电池D执行升高电压的执行命令，则适配器将控制开关D导通，并根据单体电压D的温度数据进一步确定，适配器向单体电池D的充电功率；且若适配器与充电器连通,充电器与充电电源连通，则适配器通过充电器向单体电池D输出功率；若适配器与充电器不连通,则适配器通过均衡电源模块向单体电池D输出功率；
适配器根据微控制器对单体电池N的执行命令，确定控制开关N的导通与非导通；若微控制器要求对单体电池N执行降低电压的执行命令，则适配器将控制开关N断开，适配器停止向单体电池N输出电压；若微控制器要求对单体电池N执行升高电压的执行命令，则适配器将控制开关N导通，并根据单体电压N的温度数据进一步确定，适配器向单体电池N的充电功率；且若适配器与充电器连通,充电器与充电电源连通，则适配器通过充电器向单体电池N输出功率；若适配器与充电器不连通,则适配器通过均衡电源模块向单体电池N输出功率。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池管理系统的控制方法，其特征在于：所述数据采集模块组内的数据采集模块A的输出端口、数据采集模块B的输出端口、数据采集模块C的输出端口、数据采集模块D的输出端口、数据采集模块N的输出端口依次与微控制器的输入端口一、输入端口二、输入端口三、输入端口四、输入端口N呈相互连接设置。
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