CN201839036U - 锂动力电池组管理系统 - Google Patents

Abstract

锂动力电池组管理系统，属于电池监控技术领域。它解决了现有锂动力电池组管理系统易造成电池组中的单体电池过充或过放的问题。它包括电压及温度快速采集模块、电流传感器、电流精确采集模块、主控制器及CAN总线。

Description

锂动力电池组管理系统 

技术领域

本实用新型涉及一种锂动力电池组管理系统，属于电池监控技术领域。 

背景技术

现有对锂动力电池组进行管理的系统存在以下缺点： 

1、采用工业级芯片采集各种数据，其抗干扰能力差； 

2、采用光隔离方式进行电压采样，采样速度慢； 

3、无电压采样保护电路，当系统出现高压或是错接线极易造成采集模块的损坏； 

4、所述系统内部的传输数据采用电流环方式，传输速度慢且抗干扰能力差； 

5、电池组中的单体电池未经过初始均衡，容易造成单体电池之间互差电压大，进而影响电池的使用寿命； 

6、对电池参数的采集为有源采集方式，会增加系统的功耗，并在安装调试过程中容易形成高电压而击穿测试回路，造成电池短路，甚至起火爆炸； 

7、绝缘电阻的测量技术是空白，给电动车内人员的安全带来了隐患。 

由于上述电池管理系统存在的缺陷，使锂动力电池在组合应用时，电池组中的单体电池会由于过充或过放等原因而导致失效，进而造成电池组的综合性能下降和被超限使用，影响电池组的使用寿命，这成为锂动力电池在电动车领域和所有需要电池成组使用的领域进行推广的瓶颈。 

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有锂动力电池组管理系统易造成电池组中的单体电池过充或过放的问题，提供一种锂动力电池组管理系统。 

本实用新型包括电压及温度快速采集模块、电流传感器、电流精确采集模块、主控制器及CAN总线， 

电压及温度快速采集模块由电压及温度采样芯片、电压及温度采样单片机、电压及温度信号传输CAN通讯电路和热敏电阻组成， 

电流精确采集模块由电流采样芯片、电流采样单片机和电流信号传输CAN通讯电路组成， 

主控制器由主控制CAN通讯电路、主控制单片机、显示电路、触摸屏和时钟电路组成， 

热敏电阻用于采集所述电池组周围的环境温度，热敏电阻的温度信号输出端连接电压 及温度采样芯片的温度信号输入端，电压及温度采样芯片通过采样线采集所述电池组中各单电池的电压信号，所述电压及温度采样芯片的采样信号输出端连接电压及温度采样单片机的采信信号输入端，电压及温度采样单片机的数据输出输入端连接电压及温度信号传输CAN通讯电路的数据输入输出端，电压及温度信号传输CAN通讯电路的数据输出输入端连接CAN总线的第一数据输入输出端； 

电流传感器用于采集所述电池组的电流信号，电流传感器的电流信号输出端连接电流采样芯片的采样信号输入端，电流采样芯片的采样信号输出端连接电流采样单片机的采样信号输入端，电流采样单片机的数据输出输入端连接电流信号传输CAN通讯电路的数据输入输出端，电流信号传输CAN通讯电路的数据输出输入端连接CAN总线的第二数据输入输出端； 

CAN总线的数据输出输入端连接主控制CAN通讯电路的采样信号输入输出端，主控制CAN通讯电路的采样信号输出输入端连接主控制单片机的采信信号输入输出端，主控制单片机的显示信号输出端连接显示电路的显示信号输入端，显示电路的显示信号输出端连接触摸屏的显示信号输入端； 

主控制单片机的时钟控制信号输入端连接时钟电路的时钟控制信号输出端。 

本实用新型的优点是：本实用新型通过对所述电池组中各串联单体电池的电压、电流及所述电池组所处环境温度信号的采集，并进行数据分析，实现了对电池组在充电及放电过程中的管理，确保电池组中的单体电池不会出现过充或过放的现象，进而保证了单体电池在成组时的正常使用，延长了电池组的循环使用寿命，并能避免由于电池组的高电压击穿测试回路，造成电池短路，而引起的爆炸。 

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。 

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式包括电压及温度快速采集模块2、电流传感器3、电流精确采集模块4、主控制器5及CAN总线6， 

电压及温度快速采集模块2由电压及温度采样芯片2-1、电压及温度采样单片机2-2、电压及温度信号传输CAN通讯电路2-3和热敏电阻1组成， 

电流精确采集模块4由电流采样芯片4-1、电流采样单片机4-2和电流信号传输CAN通讯电路4-3组成， 

主控制器5由主控制CAN通讯电路5-1、主控制单片机5-2、显示电路5-3、触摸屏 5-4和时钟电路5-5组成， 

热敏电阻1用于采集所述电池组周围的环境温度，热敏电阻1的温度信号输出端连接电压及温度采样芯片2-1的温度信号输入端，电压及温度采样芯片2-1通过采样线采集所述电池组中各单电池的电压信号，所述电压及温度采样芯片2-1的采样信号输出端连接电压及温度采样单片机2-2的采信信号输入端，电压及温度采样单片机2-2的数据输出输入端连接电压及温度信号传输CAN通讯电路2-3的数据输入输出端，电压及温度信号传输CAN通讯电路2-3的数据输出输入端连接CAN总线6的第一数据输入输出端； 

电流传感器3用于采集所述电池组的电流信号，电流传感器3的电流信号输出端连接电流采样芯片4-1的采样信号输入端，电流采样芯片4-1的采样信号输出端连接电流采样单片机4-2的采样信号输入端，电流采样单片机4-2的数据输出输入端连接电流信号传输CAN通讯电路4-3的数据输入输出端，电流信号传输CAN通讯电路4-3的数据输出输入端连接CAN总线6的第二数据输入输出端； 

CAN总线6的数据输出输入端连接主控制CAN通讯电路5-1的采样信号输入输出端，主控制CAN通讯电路5-1的采样信号输出输入端连接主控制单片机5-2的采信信号输入输出端，主控制单片机5-2的显示信号输出端连接显示电路5-3的显示信号输入端，显示电路5-3的显示信号输出端连接触摸屏5-4的显示信号输入端； 

主控制单片机5-2的时钟控制信号输入端连接时钟电路5-5的时钟控制信号输出端。 

所述的电流传感器3可以采用霍尔传感器，电流传感器3设置在电池组动力线的主回路中。所述主控制CAN通讯电路5-1还可以实现与车载CAN总线之间的通讯。 

所述的所有单片机对接收到的数据会分别进行处理，然后再进行数据传递。 

本实施方式所述的锂动力电池组管理系统能够对锂动力电池组中各串联单体的电压、电流及所述电池组所述的环境温度等状态进行实时监测，并能通过主控制单片机5-2对所有采集到的信号进行处理，然后通过触摸屏5-4进行数据显示，它实现了对电池组在使用过程及充电放电过程中的管理和控制。 

具体实施方式二：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式与实施方式一的不同之处在于它还包括电压采样保护电路7，所述电压采样保护电路7设置在电压及温度采样芯片2-1的采样线上。其它组成及连接关系与实施方式一相同。 

所述的电压采样保护电路7能够避免由于系统出现高压或是错接线而造成的对电压及温度采样芯片2-1的损坏，保护措施更加完善。 

具体实施方式三：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式与实施方式一或二的不 同之处在于它还包括远程数据传输模块8，远程数据传输模块8由通讯接口电路8-1、远程无线数据发送模块8-2、远程无线数据接收模块8-3及计算机8-4组成， 

所述通讯接口电路8-1的远程数据输入输出端连接主控制单片机5-2的远程数据输出输入端，通讯接口电路8-1的远程数据输出输入端连接远程无线数据发送模块8-2的输入输出端，远程无线数据发送模块8-2的输出输入端连接远程无线数据接收模块8-3的输入输出端，远程无线数据接收模块8-3的输出输入端连接计算机8-4的远程数据输入输出端。其它组成及连接关系与实施方式一或二相同。 

本实施方式中所述的远程数据传输模块8能够实现对电池组状态的远程监控，同时，它还可以实现对所述管理系统的远程软件更新升级，此实施方式中，主控制单片机5-2处理后的数据通过远程数据传输模块8传递给计算机8-4，可实现计算机8-4对远程数据的实时监控处理。 

本实用新型采用了单片机技术、CAN通迅技术以及远程数据无线传输技术，它能利用电池组中各单体电池的电化学特性，在对其充电时控制充电电流，进行电池均衡，来确保单体电池在成组时的安全正常使用和循环使用寿命。 

具体实施方式四：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式与实施方式三的不同之处在于它还包括电源电路9，所述热敏电阻1、电压及温度采样单片机2-2、电流采样单片机4-2和主控制单片机5-2分别采用电源电路9供电。其它组成及连接关系与实施方式三相同。 

本实施方式所述的供电方式使系统不再需要外部供电，由此能够降低系统的功耗，减少线束的数量，从而增加了系统的可靠性。 

具体实施方式五：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式与实施方式三的不同之处在于：所述电压及温度快速采集模块2为至少一个。其它组成及连接关系与实施方式三相同。 

本实施方式中多个热敏电阻1分别用于采集多个电池组的环境温度，多个电压及温度快速采集模块2分别用于多个电池组的电压及温度信号的采集，多个电压及温度快速采集模块2分别通过CAN总线6与主控制器5传输数据。 

本实用新型中电压及温度快速采集模块2采用电动汽车专用电池管理芯片，微处理器采用汽车级高可靠芯片，电压温度采集速度快，采样时间小于60微秒。 

利用放电技术可以实现50mA的电流对电池组中各单电池进行初始均衡，使单电池在成组时不需要进行严格筛选匹配，在实际应用中节省了大量的成本。 

各电压及温度快速采集模块2与主控制器5之间均采用CAN通迅，通迅速度快，抗干扰能力强。 

本实用新型可实现绝缘电阻的测量，通过所述管理系统能够检测出电池组的正、负极到车壳的绝缘电阻值，从而确认是否漏电，来保障电动汽车内的人员安全。 

Claims (5)

1.一种锂动力电池组管理系统，其特征在于：它包括电压及温度快速采集模块(2)、电流传感器(3)、电流精确采集模块(4)、主控制器(5)及CAN总线(6)，

电压及温度快速采集模块(2)由电压及温度采样芯片(2-1)、电压及温度采样单片机(2-2)、电压及温度信号传输CAN通讯电路(2-3)和热敏电阻(1)组成，

电流精确采集模块(4)由电流采样芯片(4-1)、电流采样单片机(4-2)和电流信号传输CAN通讯电路(4-3)组成，

主控制器(5)由主控制CAN通讯电路(5-1)、主控制单片机(5-2)、显示电路(5-3)、触摸屏(5-4)和时钟电路(5-5)组成，

热敏电阻(1)用于采集所述电池组周围的环境温度，热敏电阻(1)的温度信号输出端连接电压及温度采样芯片(2-1)的温度信号输入端，电压及温度采样芯片(2-1)通过采样线采集所述电池组中各单电池的电压信号，所述电压及温度采样芯片(2-1)的采样信号输出端连接电压及温度采样单片机(2-2)的采信信号输入端，电压及温度采样单片机(2-2)的数据输出输入端连接电压及温度信号传输CAN通讯电路(2-3)的数据输入输出端，电压及温度信号传输CAN通讯电路(2-3)的数据输出输入端连接CAN总线(6)的第一数据输入输出端；

电流传感器(3)用于采集所述电池组的电流信号，电流传感器(3)的电流信号输出端连接电流采样芯片(4-1)的采样信号输入端，电流采样芯片(4-1)的采样信号输出端连接电流采样单片机(4-2)的采样信号输入端，电流采样单片机(4-2)的数据输出输入端连接电流信号传输CAN通讯电路(4-3)的数据输入输出端，电流信号传输CAN通讯电路(4-3)的数据输出输入端连接CAN总线(6)的第二数据输入输出端；

CAN总线(6)的数据输出输入端连接主控制CAN通讯电路(5-1)的采样信号输入输出端，主控制CAN通讯电路(5-1)的采样信号输出输入端连接主控制单片机(5-2)的采信信号输入输出端，主控制单片机(5-2)的显示信号输出端连接显示电路(5-3)的显示信号输入端，显示电路(5-3)的显示信号输出端连接触摸屏(5-4)的显示信号输入端；

主控制单片机(5-2)的时钟控制信号输入端连接时钟电路(5-5)的时钟控制信号输出端。

2.根据权利要求1所述的锂动力电池组管理系统，其特征在于：它还包括电压采样保护电路(7)，所述电压采样保护电路(7)设置在电压及温度采样芯片(2-1)的采样线上。

3.根据权利要求1或2所述的锂动力电池组管理系统，其特征在于：它还包括远程数据传输模块(8)，远程数据传输模块(8)由通讯接口电路(8-1)、远程无线数据发送模块 (8-2)、远程无线数据接收模块(8-3)及计算机(8-4)组成，

所述通讯接口电路(8-1)的远程数据输入输出端连接主控制单片机(5-2)的远程数据输出输入端，通讯接口电路(8-1)的远程数据输出输入端连接远程无线数据发送模块(8-2)的输入输出端，远程无线数据发送模块(8-2)的输出输入端连接远程无线数据接收模块(8-3)的输入输出端，远程无线数据接收模块(8-3)的输出输入端连接计算机(8-4)的远程数据输入输出端。

4.根据权利要求3所述的锂动力电池组管理系统，其特征在于：它还包括电源电路(9)，所述热敏电阻(1)、电压及温度采样单片机(2-2)、电流采样单片机(4-2)和主控制单片机(5-2)分别采用电源电路(9)供电。

5.根据权利要求3所述的锂动力电池组管理系统，其特征在于：所述电压及温度快速采集模块(2)为至少一个。 

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