CN201781306U - 一种电池管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池管理系统，包括采集检测单元、主控单元、整车控制器，所述主控单元包括MCU和CAN通讯接口，所述采集检测单元和整车控制器分别通过CAN通讯接口与所述主控单元中MCU相连。本实用新型提供一种电池管理系统，该管理系统包含主控和采集检测单元。采集检测单元包含电池温度、电池电压、电池电流等检测功能。主控将采集检测单元所检测的数据进行处理后通过CAN与整车控制器(HCU)进行通讯，将电池的详细状况体现在汽车仪表盘，对严重故障问题还可通过外接继电器断开总电源，保障行车安全。

Description

一种电池管理系统

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池管理系统。

背景技术

随着电动车的快速发展，能量和环境的协调问题有了很大的改善。但是，电动车的发展也受到了不同因素的制约，其中关键的难题表现在能源自身和能源管理两个方面。能源问题主要表现为电池寿命、安全系数、一致性等。能源管理系统也就是动力电池管理系统。完善的电池管理系统不但可以让使用者及时详细的了解电池状况，而且能够保证电池安全运行。电池管理系统可以说是电动车的关键组成部分，它可以保障电动车电池安全运行，为驾驶者掌控电动车续航里程提供数据来源，并能保证电池性能，防止电池提前损坏，在异常发生时能及时提醒使用者。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种电池管理系统。

为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种电池管理系统，包括采集检测单元、主控单元、整车控制器，所述主控单元包括MCU和CAN通讯接口，所述采集检测单元和整车控制器分别通过CAN通讯接口与所述主控单元中MCU相连。

其中，所述采集检测单元包括电压调理均衡电路、电压采集处理电路、温度采集处理电路和电流采集处理电路。

其中，该系统还包括继电器和总开关，所述主控单元还包括报警信号输出端口；所述总开关经继电器与所述报警信号输出端口相连。

其中，所述主控单元还包括分别用于存储参数和运行数据的参数存储器和运行数据存储器。

其中，所述参数存储器采用FM24C16；所述运行数据存储器采用M25P64。

其中，还包括用于将主控单元处理后的电池状况显示出来的显示模块。

其中，所述主控单元还包括分别与MCU相连的电源模块和时钟电路。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供一种电池管理系统，该管理系统包含主控和采集检测单元。采集检测单元包含电池温度、电池电压、电池电流等检测功能。主控将采集检测单元所检测的数据进行处理后通过CAN与整车控制器(HCU)进行通讯，将电池的详细状况体现在汽车仪表盘，对严重故障问题还可通过外接继电器断开总电源，保障行车安全。

附图说明

图1是本实用新型电池管理系统的原理框图；

图2是本实用新型采集检测单元中电压调理均衡电路；

图3是本实用新型电池管理系统主控部分功能框图；

图4是本实用新型电池管理系统主控单元中显示模块的基于MX232串口通讯电路。

具体实施方式

为便于对本实用新型进一步理解，现结合附图及具体实施例对本实用新型进行详细描述。

请参阅图1所示，包括：采集检测单元、主控单元、整车控制器(HCU)、继电器及总开关；

采集检测单元用于检测电池电压、电流、温度等信息，并将检测数据通过CAN通讯接口发送到主控单元。

其中采集检测单元中包含电压调理均衡电路，如图2所示，图中BAT_n+1和BAT_n为采集芯片入口端，可以看出当此节电池单体电压过高时，采集芯片的内部控制逻辑就会将控制输出端CB_n+1置为高电平，MOSFET导通后运用RB放电防止电池过充。

主控单元用于将采集检测单元所检测的数据进行处理后通过CAN通讯接口与整车控制器(HCU)进行通讯，并将电池的详细状况通过显示单元体现出来，同时对于严重故障问题，通过报警信号输出至端口外接继电器断开总开关电源。

请参阅图3所示电池管理系统主控单元的功能框图，包括：

电源部分：主控部分提供三路相互隔离电源，其中两路+5V，一路+12V；一路+5V给MCU及周边外围电路供电，一路+5V给CAN及显示部分电路供电，另外一路+12V给报警保护电路和信号采集电路供电；

时钟电路：主控部分有定时记录历史数据和故障数据的功能，因此需加时钟功能，对相关数据进行按时记录。时钟芯片采用具有I²C通讯功能的芯片，采用I²C接口进行通讯，外部接线非常简单，只通过SDA、SCL即可实现与MCU的通讯。为了使时钟芯片在车辆断电后仍能继续工作，保证时间的正常累计，加入标称3V的辅助后备电池，芯片供电方式选择可采用两个对接的二极管控制；

数据存储电路：主控在调试设置参数及运行过程中，需要存储起来存储相关数据。本实用新型有两块存储电路，其中一块存储参数(数据存储电路1，也可称为参数存储器)，另一块存储运行数据(数据存储电路2，也可称为运行数据存储器)。参数存储器采用铁电存储器(FM24C16)，与MCU接口采用I²C串行方式。为了防止系统上电和运行过程中误写入，采用可控供电方式，其电压供给是由MCU输出高低电平来控制，当需要读写数据时，先让芯片上电再进行相应操作。运行数据存储器(存储的运行数据包含历史数据和故障数据)采用串行可编程FLASH存储器(M25P64)，采用SPI串口模式与MCU进行通讯，M25P64是一款带有先进写保护机制和高速SPI总线访问的8M字节串行Flash存储器，该存储器的主要特点包括：8M字节的存储空间；写入1页数据所需时间为1.4ms(典型值)；能单块擦除和整块擦除：2.7～3.6V单电源供电电压；SPI总线和50MHz数据传输时钟频率；每扇区擦写次数保证10万次、数据保存期限至少20年；

CAN通讯接口：主控单元包含两路CAN通讯接口，其中一路CAN通讯接口负责与各采集板之间进行通讯，将电池组的电压、电流、故障信息等相关数据通过CAN通讯子网络传送到主控单元的MCU进行统一运算处理。另外一路CAN通讯接口为硬件扩展CAN，负责与整车控制器和充电机通讯，将电池相关数据通过CAN通讯子网络传送到整车控制器以及通过CAN通讯子网络控制充电机的充电状况，防止电池过充引起的不安全因素。CAN通讯子网络可以无破坏性的给予优先权的仲裁，在保证灵活性的同时，错误检测和出错信令方面都有独特要求，使全系统的数据相兼容，即使数据发送期间丢失仲裁或遭遇破坏，数据帧都可以重新发送，甚至在严重出错的情况下，系统可以很容易的区分暂时错误和永久故障节点以及故障节点的自动脱离。

电池管理系统的主控单元与采集板、整车控制器以及充电机之间采用CAN2.0接口，支持热拔插，所有协议以及传输速率必须相符。其硬件方面主要是通过PCA82C250通用CAN收发器来提供对总线数据的差动发送能力和对通信总线数据的差动接收能力。通过高速光耦隔离电路来增强CAN总线上的抗干扰能力，以保证通讯速度；

显示模块：电池管理系统将采集处理后的数据通过串口发送到PC机界面上，从而实现了人机交互。显示界面上可以显示电池的总电压、单体电压、电流、SoC、故障状态、充放电功率等参数。在显示界面上通过串口发送指令实现管理系统的在线标定。其硬件电路主要由光耦隔离电路和基于MAX232电平转换电路组成，如图4所示。

MCU：通过CAN与采集检测单元进行通讯，将采集到的电池电压、电流、温度、绝缘状况以及故障信息进行处理，并通过RS232发送到显示设备进行显示，通过CAN通讯接口将信息发送到HCU；对故障信息进行处理后根据故障等级发送相应报警信息；通过CAN通讯接口控制充电机的充电状况；通过存储设备保存相应信息。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种电池管理系统，包括采集检测单元、主控单元、整车控制器，其特征在于，所述主控单元包括MCU和CAN通讯接口，所述采集检测单元和整车控制器分别通过CAN通讯接口与所述主控单元中MCU相连。

2.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述采集检测单元包括电压调理均衡电路、电压采集处理电路、温度采集处理电路和电流采集处理电路。

3.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，该系统还包括继电器和总开关，所述主控单元还包括报警信号输出端口；所述总开关经继电器与所述报警信号输出端口相连。

4.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述主控单元还包括分别用于存储参数和运行数据的参数存储器和运行数据存储器。

5.如权利要求4所述的电池管理系统，其特征在于，所述参数存储器采用FM24C16；所述运行数据存储器采用M25P64。

6.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，还包括用于将主控单元处理后的电池状况显示出来的显示模块。

7.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述主控单元还包括分别与MCU相连的电源模块和时钟电路。

Images