CN110962685A - 一种用于电动客车的电池管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于电动客车的电池管理系统，包括电池组和微控制器，所述电池组连接有数据采集，所述数据采集通过CAN连接到微控制器，所述电池组连接有电池组开关，所述电池组开关连接有电源开关，所述电源开关连接到微控制器，所述电池组连接有均衡电路，所述均衡电路通过串口连接到微控制器，所述串口连接有人机接口和通信接口，所述微控制器包括状态计算能量管理，本发明电池管理系统设置数据采集模块，分别对电池组进行电压、电流和温度的采集检测，对电池进行全方位的安全管理，同时采用绝缘检测系统、烟雾报警系统进行实时的管理和监测，保障了电池的安全使用。

Description

一种用于电动客车的电池管理系统
技术领域
本发明涉及电动客车的电池技术领域，具体为一种用于电动客车的电池管理系统。
背景技术
新能源电动汽车，英文：(New energy electric vehicles)新能源电动汽车的组成包括：电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统、完成既定任务的工作装置等。电力驱动及控制系统是电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大不同点。电力驱动及控制系统由驱动电动机、电源和电动机的调速控制装置等组成。电动汽车的其他装置基本与内燃机汽车相同。为电动汽车的驱动电动机提供电能，电动机将电源的电能转化为机械能。目前，应用最广泛的电源是铅酸蓄电池，但随着电动汽车技术的发展，铅酸蓄电池由于能量低，充电速度慢，寿命短，逐渐被其他蓄电池所取代。正在发展的电源主要有钠硫电池、镍镉电池、锂电池、燃料电池等，这些新型电源的应用，为电动汽车的发展开辟了广阔的前景。
电动客车方面，电池管理系统是对是对电池进行管理的系统，现有的电池的管理系统中，虽然具备对电池的电压、电流和温度的采集检测，但是缺少对电池管理的自动灭火功能，同时也缺少对绝缘检测和烟雾报警的功能，往往在电池故障完全发生后才能了解到电池的整体性能，管理和反馈性能的效率低下，容易因为电池管理系统的时效较长，导致电动客车事故的发生，由于不能进行协调控制，无法判断电池是否处于最佳工作状态，并且用户也不能第一时间了解到电池的管理数据，导致调整和了解的时效性不能保证，为此，我们提出一种用于电动客车的电池管理系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于电动客车的电池管理系统，电池管理系统设置数据采集模块，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：一种用于电动客车的电池管理系统，包括电池组和微控制器，其特征在于：所述电池组连接有数据采集，所述数据采集包括电压采集模块、电流采集模块和温度采集模块，电压采集模块、电流采集模块数据与车载监控系统互联，且数据为实时传输状态，数据采集分别对电池组进行电压、电流和温度的采集检测，并反馈给微控制器，所述温度采集模块设置个数为电池组个数的2倍，且均布在电池组周围，所述微控制器内设置有报警模块，且微控制器为自带电源式微控制器，所述温度采集模块通过微控制器进行供电，且温度采集模块与报警模块互联，所述数据采集通过CAN连接到微控制器，所述电池组连接有电池组开关，所述电池组开关连接有电源开关，所述电源开关连接到微控制器，所述电池组连接有均衡电路，所述均衡电路通过串口连接到微控制器，微控制器经过采集的数据进行分析电池状态，经过均衡电路可以进行电压和电流的调节，保证电池组处于正常状态，同时通过对温度采集数据的判断可以进行温度的调节，实现温度控制管理，所述串口连接有人机接口和通信接口，所述微控制器包括状态计算能量管理，所述微控制器连接有车载监控系统，所述车载监控系统通过无线网络模块连接有用户终端，所述车载监控系统包括存储模块和摄像探头，所述用户终端包括PC机终端、平板电脑终端和手机终端。
优选的，所述微控制器采用UPS自行供电，不采用电池组电源，温度采集模块设定有温度范围，不在温度范围定可通过报警模块发出警报提示，温度采集模块与热管理系统互通。
优选的，所述状态计算能量管理连接有热管理系统、绝缘检测系统、烟雾报警系统和数据通信系统。
优选的，所述热管理系统包括温度控制模块，所述温控控制模块连接有加热器和风扇，且温度控制模块设置有与温度采集模块相同的温度范围。
优选的，所述状态计算能量管理包括自动灭火模块、过电压控制模块、过电流控制模块和过放电控制模块。
优选的，所述电池组的荷电状态SOC变化公式为：
SOC＝Qc/CI (1)
式中，Qc为电池剩余的容量，CI为电池以恒定电流I放电时所具有的容量。
优选的，所述微控制器的接口包括内存、计数器、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA接口，工作频率在16-50MHz之间。
优选的，所述CAN为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线，通信速率超过1Mbps。
优选的，所述串口采用的RS-232的标准串口，数据位传送，传按位顺序进行，最少采用一根传输线。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明电池管理系统设置数据采集模块，分别对电池组进行电压、电流和温度的采集检测，并反馈给微控制器，并通过微控制器内的温度控制模块、自动灭火模块、过电压控制模块、过电流控制模块和过放电控制模块，对电池进行全方位的安全管理，同时采用绝缘检测系统、烟雾报警系统进行实时的管理和监测提高了电池管理时效性，保障了电池的安全使用，优化了电动客车的电池管理，增设车载监控系统可以协调控制和优化充电，使电池处于最佳工作状态，充分发挥电池的功能和寿命，并通过无线网络模块将数据发送给用户终端，用户终端可以第一时间了解到电池的管理数据，方便及时进行调整和了解。
附图说明
图1为本发明一种用于电动客车的电池管理系统框图；
图2为本发明一种用于电动客车的电池管理系统的数据采集模块图；
图3为本发明一种用于电动客车的电池管理系统的状态计算能量管理系统框图；
图4为本发明一种用于电动客车的电池管理系统的状态计算能量管理系统的车载监控系统框图。
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1-4，本发明提供一种技术方案：一种用于电动客车的电池管理系统，包括电池组和微控制器，所述电池组连接有数据采集，所述数据采集通过CAN连接到微控制器，所述电池组连接有电池组开关，电池组开关采用继电器，所述电池组开关连接有电源开关，所述电源开关连接到微控制器，所述电池组连接有均衡电路，所述均衡电路通过串口连接到微控制器，所述串口连接有人机接口和通信接口，人机接口是指人与计算机之间建立联系、交换信息的输入/输出设备的接口，所述微控制器包括状态计算能量管理，状态计算能量管理的设置，能够增强对电池管理的管理和监控，所述微控制器连接有车载监控系统，所述车载监控系统通过无线网络模块连接有用户终端，所述车载监控系统包括存储模块和摄像探头，所述用户终端包括PC机终端、平板电脑终端和手机终端。
微控制器是把中央处理器的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。
具体的，所述数据采集包括电压采集模块、电流采集模块和温度采集模块。
将继电器接在电池和充电电路中间，待电池接入充电电路当中，对电池进行电压、电流和温度信号的采集，然后将采集信号传输给微控制器。
具体的，所述状态计算能量管理连接有热管理系统、绝缘检测系统、烟雾报警系统和数据通信系统。
绝缘检测系统和烟雾报警系统的设立，能够对电池的绝缘性和电池是否产生烟雾进行报警监测，实时监测，提高了安全使用性能，相比较现有技术中增加的绝缘监测和烟雾报警系统，对电池的安全使用提供了保证，也优化了电动客车的电池管理，相比现有的电动客车电池管理系统，安全性更高，绝缘监测实时探测设备的绝缘性能，烟雾报警实时监测电池内部是否发生破坏产生烟雾情况。
具体的，所述热管理系统包括温度控制模块，所述温控控制模块连接有加热器和风扇。
具体的，所述状态计算能量管理包括自动灭火模块、过电压控制模块、过电流控制模块和过放电控制模块。
自动灭火模块中由火灾早期探测预警系统、灭火装置主机、灭火报警启动开关和连接管路组成的供水机构，用于进行灭火处理。
过电压控制模包括过电压保护器，型号可以为BWKG-B-12.7，进行电压控制。
过电流控制模块由变频器进行控制，如遇到突变性电流或者峰值电流超过变频器允许值的情况，都会引起变频器过流保护。
通过采用自动灭火模块、过电压控制模块、过电流控制模块和过放电控制模块实时的监测和控制电池管理，对电池的电压、电流、充放电过程中监控，保证了电池充放电时的安全性和管理的统一性，相比较传统的电池管理系统，对电池的全方位管理更加的广泛和适用性更高。
过放电控制模块由充放电控制进行控制保护。
具体的，所述电池组的荷电状态SOC变化公式为：
SOC＝Qc/CI (1)
式中，Qc为电池剩余的容量，CI为电池以恒定电流I放电时所具有的容量。
SOC为电池荷电状态，也叫剩余电量，代表的是电池使用一段时间或长期搁置不用后的剩余可放电电量与其完全充电状态的电量的比值，常用百分数表示。其一般用一个字节也就是两位的十六进制表示(取值范围为0-100)，含义是剩余电量为0％-100％，当SOC＝0时表示电池放电完全，当SOC＝100％时表示电池完全充满。
具体的，所述微控制器的接口包括内存、计数器、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA接口，工作频率在16-50MHz之间。
具体的，所述CAN为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线，通信速率超过1Mbps；
CAN是Controller Area Network的缩写(以下称为CAN)，是ISO国际标准化的串行通信协议。
CAN总线采用了多主竞争式总线结构，具有多主站运行和分散仲裁的串行总线以及广播通信的特点。
具体的，所述串口采用的RS-232的标准串口，数据位传送，传按位顺序进行，最少采用一根传输线；
RS-232-C标准规定的数据传输速率为50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400波特。
本发明电池管理系统中数据采集模块对电池组进行数据采集，采集数据传输至微控制器，微控制器根据采集的数据进行控制，并控制电池组开关和均衡电路，利用状态计算能量管理来迅速的做出处理，先比较常规的手段来说，涉及到电压、电流和温度、绝缘和烟雾报警方面处理，电池管理的方面时效性更高，使用安全性得到保障。
综上所述：本发明电池管理系统设置数据采集模块，分别对电池组进行电压、电流和温度的采集检测，并反馈给微控制器，并通过微控制器内的温度控制模块、自动灭火模块、过电压控制模块、过电流控制模块和过放电控制模块，对电池进行全方位的安全管理，同时采用绝缘检测系统、烟雾报警系统进行实时的管理和监测提高了电池管理时效性，保障了电池的安全使用，优化了电动客车的电池管理，增设车载监控系统可以协调控制和优化充电，使电池处于最佳工作状态，充分发挥电池的功能和寿命，并通过无线网络模块将数据发送给用户终端，用户终端可以第一时间了解到电池的管理数据，方便及时进行调整和了解。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种用于电动客车的电池管理系统，包括电池组和微控制器，其特征在于：所述电池组连接有数据采集，所述数据采集包括电压采集模块、电流采集模块和温度采集模块，电压采集模块、电流采集模块数据与车载监控系统互联，且数据为实时传输状态，数据采集分别对电池组进行电压、电流和温度的采集检测，并反馈给微控制器，所述温度采集模块设置个数为电池组个数的2倍，且均布在电池组周围，所述微控制器内设置有报警模块，且微控制器为自带电源式微控制器，所述温度采集模块通过微控制器进行供电，且温度采集模块与报警模块互联，所述数据采集通过CAN连接到微控制器，所述电池组连接有电池组开关，所述电池组开关连接有电源开关，所述电源开关连接到微控制器，所述电池组连接有均衡电路，所述均衡电路通过串口连接到微控制器，微控制器经过采集的数据进行分析电池状态，经过均衡电路可以进行电压和电流的调节，保证电池组处于正常状态，同时通过对温度采集数据的判断可以进行温度的调节，实现温度控制管理，所述串口连接有人机接口和通信接口，所述微控制器包括状态计算能量管理，所述微控制器连接有车载监控系统，所述车载监控系统通过无线网络模块连接有用户终端，所述车载监控系统包括存储模块和摄像探头，所述用户终端包括PC机终端、平板电脑终端和手机终端。
2.根据权利要求1所述的一种用于电动客车的电池管理系统，其特征在于：所述状态计算能量管理连接有热管理系统、绝缘检测系统、烟雾报警系统和数据通信系统。
3.根据权利要求2所述的一种用于电动客车的电池管理系统，其特征在于：所述微控制器采用UPS自行供电，不采用电池组电源，温度采集模块设定有温度范围，不在温度范围定可通过报警模块发出警报提示，温度采集模块与热管理系统互通。
4.根据权利要求3所述的一种用于电动客车的电池管理系统，其特征在于：所述热管理系统包括温度控制模块，所述温控控制模块连接有加热器和风扇，且温度控制模块设置有与温度采集模块相同的温度范围。
5.根据权利要求3所述的一种用于电动客车的电池管理系统，其特征在于：所述状态计算能量管理包括自动灭火模块、过电压控制模块、过电流控制模块和过放电控制模块。
6.根据权利要求1所述的一种用于电动客车的电池管理系统，其特征在于：所述电池组的荷电状态SOC变化公式为：
SOC＝Qc/CI (1)
式中，Qc为电池剩余的容量，CI为电池以恒定电流I放电时所具有的容量。
7.根据权利要求1所述的一种用于电动客车的电池管理系统，其特征在于：所述微控制器的接口包括内存、计数器、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA接口，工作频率在16-50MHz之间。
8.根据权利要求1所述的一种用于电动客车的电池管理系统，其特征在于：所述CAN为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线，通信速率超过1Mbps。
9.根据权利要求1所述的一种用于电动客车的电池管理系统，其特征在于：所述串口采用的RS-232的标准串口，数据位传送，传按位顺序进行，最少采用一根传输线。
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