CN202094665U

CN202094665U - 一种可堆叠式架构动力电池管理系统

Info

Publication number: CN202094665U
Application number: CN2011201992519U
Authority: CN
Inventors: 李延平; 刘国繁; 朱利民; 蔡志辉; 骆晶; 邓群; 林国汉
Original assignee: Hunan Institute of Engineering
Current assignee: Hunan Institute of Engineering
Priority date: 2011-06-14
Filing date: 2011-06-14
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2021-06-14

Abstract

一种可堆叠式架构动力电池管理系统，包括主控模块，电压测量模块组，键盘显示模块，报警电路，实时时钟模块，数控电流源；电压测量模块组由各子电压测量模块组成并与主控模块相连，键盘显示模块的输出端与主控模块相连，报警电路与主控模块相连，实时时钟与主控模块相连，数控电流源与主控模块相连。本实用新型具有充电、放电、故障预警三种工作模式，可实现对各子动力电池组的电压、电流、电量、温度等各项参数信息的采集、管理和控制。并可实现大电流快速充电、小电流慢充及脉冲电流充电三种充电方式，并能实现无源电量平衡。

Description

一种可堆叠式架构动力电池管理系统

技术领域

本实用新型涉及一种动力电池管理系统，尤其是涉及一种可堆叠式架构动力电池管理系统。

背景技术

随着社会的飞速发展，汽车在整个社会进步和经济发展中扮演着非常重要的角色；汽车工业的迅速发展推动了机械、能源、橡胶、钢铁等支柱产业的发展。然而，随着全球汽车数量的增加，汽车尾气的排放已经成为大气污染的主要原因之一，同时，世界石油资源的日趋紧张，石油价格始终居高不下，这些都迫使人类需要研制出无污染和节能的汽车。由于电能具有突出的优点，使得电动汽车成为各国开发和研究绿色汽车的主流，电动汽车具有无排放污染、噪声低、易于操纵和维修以及运行成本低等优点，在环保和节能上具有不可比拟的优势，它是解决人类巨大的能源需求和环境压力的有效途径，因此，开发和研究电动汽车是2l世纪汽车的重要发展方向。

在电动汽车的研究和发展上，车载电池及其管理系统的研究与制造占据着重要的地位，如何有效地利用电池的能量和延长电池的寿命是电池管理系统研究的关键部分。

现有电池存在着电能利用效率不够高，电池的寿命偏短等缺陷，迫切需要对其进一步改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种可提高电能利用效率及电池使用寿命，性能可靠，功能全面，结构简单，工作稳定，可扩展性好的可堆叠式架构动力电池管理系统。

本实用新型的技术方案是：一种可堆叠式架构动力电池管理系统，包括主控模块、电压测量模块组、键盘显示模块、报警电路、实时时钟电路、数控电流源，电压测量模块组由各子电压测量模块组组成并与主控模块相连，键盘显示模块的输出端与主控模块相连，报警电路与主控模块相连，实时时钟电路与主控模块相连，数控电流源与主控模块相连。

所述主控模块采用C8051F040单片机；电压测量模块组采用堆叠式架构，主控模块与电压测量模块组通过SPI串行接口连接；各子电压测量模块组为单芯片。

所述的各子电压测量模块组之间采用串行菊花链式连接。

与现有技术相比，本实用新型的优点是:

本实用新型之可堆叠式架构的动力电池管理系统具有充电、放电、故障预警三种工作模式，可实现对各子动力电池组的电压、电流、电量、温度等各项参数信息的采集、管理和控制。系统的充电和放电电流大小可通过键盘设置，并可实现大电流快速充电、小电流慢充及脉冲电流充电三种充电方式，并能实现无源电量平衡。

本实用新型各子电压测量模块能同时对各子动力电池组进行电压测量，最大检测电压为60V；各子电压测量模块进行堆叠后，能测量的最大堆叠电压为1000V，子电压测量模块内部自带无电源电量平衡功能，能在13毫秒内完成对所有子动力电池组的电压测量，通过串行方式与主控模块相连接，最大总测量误差为0.25%，充/放电电流范围0-10A，电流测量精度为±3%。本实用新型能提高电池剩余电量估算精度。

附图说明：

图1为本实用新型实施例整体结构示意图。

图2为本实用新型实施例的一种电路结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

参照图1，本实用新型包括主控模块1、电压测量模块组、键盘显示模块4、报警电路12、实时时钟11、数控电流源13，电压测量模块组由各子电压测量模块组5组成并与主控模块相连，键盘显示模块4的输出端与主控模块1相连，的报警电路12与主控模块1相连，实时时钟11与主控模块1相连，数控电流源13与主控模块1相连。

所述主控模块1采用C8051F040单片机；电压测量模块组采用堆叠式架构，主控模块1与电压测量模块组采用SPI串行接口连接；各子电压测量模块5为单芯片。

所述的各子电压测量模块5之间采用串行菊花链式连接。

与现有技术相比，本实用新型实施例的优点是，各子电压测量模块5能同时对十二个子动力电池组6进行电压测量，最大检测电压为60V；各子电压测量模块5进行堆叠后，能测量的最大堆叠电压为1000V，子电压测量模块5内部自带无电源电量平衡功能，能在13毫秒内完成对所有子动力电池组6的电压测量，通过串行方式与主控模块1相连接，最大总测量误差为0.25%，充/放电电流范围0-10A，电流测量精度为±3%。本实用新型能提高电池剩余电量估算精度。

具体操作方法，参照图1、2，系统开机后，系统显示操作界面及时间信息，通过键盘显示模块4上的功能按键和数字键设置好快充电流、慢充电流、脉冲电流、放电电流、动力电池组充电的快充电压上限、动力电池组充电的慢充电压上限、及动力电池组放电电压下限等参数值，再选择充电或放电模式，系统随即进入相应的工作模式，并实时的显示每个子动力电池组6的电压、电流和温度等信息。

充电模式：系统开机后，系统显示操作界面及时间信息，通过键盘显示模块4上的功能按键和数字键设置好快充电流A1、慢充电流A2、脉冲电流A3、动力电池组充电的快充电压上限V1、动力电池组充电的慢充电压上限V2等参数，然后将充放电开关组8打至充电档位，将动力电池组连接到恒流源电路。电池管理系统主控模块1首先通过快充电流A1的值计算出程控电压源10输出电压的控制字，通过SPI将电压控制字送给MAX531输出相应的电压，控制压控恒流源9输出相应的电流，当动力电池组电压达到V1时，将电路电流设置为A2进行慢充，当动力电池组电压达到V2时，改为脉冲方式充电方式。为了准确的计算动力电池组剩余电量，本实施例采用双极性脉冲方面进行脉冲充电，以保证系统能快速关断电流源。充电过程中，系统可实时监控各单体子动力电池组电压、电流、温度。

放电模式：系统开机后，系统显示操作界面及时间信息，通过键盘显示模块4上的功能按键和数字键设置好放电电流A4、动力电池组放电电压下限V3等参数，然后将充放电开关组8打至放电档位，将能耗负载接入恒流源电路；电池管理系统主控模块1首先通过快充电流A4的值计算出程控电压源10输出电压的控制字，通过SPI将电压控制字送给MAX531输出相应的电压，控制压控恒流源9输出相应的电流，当动力电池组电压放电至V3时，关断电流源停止放电。放电过程中，系统可实时监控各子动力电池组电压、温度。

故障预警：系统开机后，系统显示操作界面及时间信息，通过键盘显示模块4上的功能按键和数字键设置动力电池组电压安全上限V4和动力电池组电压安全下限V5，当在充电或者放电过程中，监测到单体电池的电压超过上限或者下限值时。

Claims

1.一种可堆叠式架构动力电池管理系统，其特征在于，其包括主控模块、电压测量模块组、键盘显示模块、报警电路、实时时钟电路、数控电流源，电压测量模块组由各子电压测量模块组成并与主控模块相连，键盘显示模块的输出端与主控模块相连，报警电路与主控模块相连，实时时钟电路与主控模块相连，数控电流源与主控模块相连。

2.如权利要求1所述的可堆叠式架构动力电池管理系统，其特征在于，所述主控模块为C8051F040单片机；电压测量模块组为堆叠式架构，主控模块与电压测量模块组通过SPI串行接口连接；各子电压测量模块为单芯片。

3.如权利要求1或2所述的可堆叠式架构动力电池管理系统，其特征在于，所述各子电压测量模块之间采用串行菊花链式连接。