CN202631711U - 电动汽车用动力电池组一致性在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动汽车用动力电池组一致性在线监测装置，其中，所述的电动汽车用动力电池组一致性在线监测装置包括单片机、电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路和信号处理电路；所述的电压检测电路输入端与单片机的I/O端口连接，输出端与信号处理电路连接，信号处理电路连接单片机，所述电流检测电路、温度检测电路分别经信号处理电路连接单片机。本实用新型通过对检测到的电压、电流和温度数据进行数据处理得到电池组一致性的数值量化指标。实现了电池组一致性指标的数字量化，测量快速高效、结果准确可靠。

Description

电动汽车用动力电池组一致性在线监测装置

技术领域

本实用新型属于电动汽车应用技术领域，特别涉及到一种电动汽车用动力电池组一致性在线监测装置。

背景技术

随着能源危机与环境问题的加剧，纯电动汽车和混合动力汽车的研究得到了各国的广泛关注。电动汽车用动力电池的单体电压一般在6V以下，实际应用中需要多节单体电池串联为一个电池组以达到所需的电压。汽车在行驶过程中启停频繁而且工况复杂，如果各单体电池的一致性不好，在充放电过程中会加大各单体之间的差异，容易引起部分单体电池的过放或过充，并导致动力电池组的循环性能衰减或失效。因此就需要一种对电动汽车用动力电池组的单体电池进行一致性在线监测装置。

实用新型内容

由鉴于此，本实用新型的目的是提供一种电动汽车用动力电池组一致性在线监测装置，通过对检测到的电压、电流和温度数据进行数据处理得到电池组一致性的数值量化指标，，实现了电池组一致性指标的数字量化，测量快速高效、结果准确可靠。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种电动汽车用动力电池组一致性在线监测装置，其中，所述的电动汽车用动力电池组一致性在线监测装置包括单片机、电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路和信号处理电路；所述的电压检测电路输入端与单片机的I/O端口连接，输出端与信号处理电路连接，信号处理电路连接单片机，所述电流检测电路、温度检测电路分别经信号处理电路连接单片机。

进一步，所述的电压检测电路包括译码器电路、顺序控制电路和电池选择电路，所述电池选择电路包括多个光电继电器；所述的单片机的I/O端口与译码器电路的输入端连接，译码器电路的输出端至少为两路，每一路输出端通过顺序控制电路后输出具有时间先后顺序的两路信号，所述的两路信号在前的为地开关信号，在后的为检测开关信号；地开关信号、检测开关信号分别与其对应的光电继电器连接。地开关信号与其一一对应的光电继电器的第一引脚连接，检测开关信号与其一一对应的光电继电器的第三引脚连接。所述的光电继电器的第八引脚与单体电池的正极连接，光电继电器的第六引脚与单体电池的负极连接，光电继电器的第七引脚与信号采集电路的输入连接，所述的信号处理电路的输出端与单片机的I/O端口相连接，I/O端口输入的数据存储在单片机的存储器中。

进一步，所述的顺序控制电路为并联的地开关电路和检测开关电路，地开关电路由一个串联的正与门和串联的非门构成，检测开关电路由一个串联的正或门和串联的非门构成，地开关电路与检测开关电路同时接受输出信号，输出为具有时间先后顺序的低开关信号与检测开关信号。

进一步，所述的电流检测电路通过电流传感器采集电池组主回路的电流值，输入到信号处理电路中，所述信号处理电路的输出与单片机的I/O端口相连接，I/O端口输入的数据存储在单片机的存储器中。

进一步，所述的温度检测电路通过温度传感器采集电池组的温度值，输入到信号处理电路中，所述信号处理电路的输出与单片机的I/O端口相连接，I/O端口输入的数据存储在单片机的存储器中。

进一步，所述的译码器电路采用标准的3/8线译码器芯片，输出低电平有效。

进一步，还包括电源电路，所述的电源电路为自带隔离的电源模块，将电源部分隔离为模拟电源部分与数字电源部分，模拟电源部分具有模拟正极，模拟地，数字电源部分具有数字正极，数字地，模拟地与上述的光电继电器的第五引脚连接。

进一步，所述光电继电器的数量与电池组电池的数量一致并一一对应。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型本实用新型提出了一种电动汽车用动力电池组的单体电池的在线监测的系统，能够实现以择一的方式对单体电池进行测量，通过模拟地的不断切换，避免了高共模输入，其测量快速高效、结果准确可靠。本实用新型通过对单体电池电压，电流，温度和循环次数的综合考虑，提出了一种一致性评价方法，实现了电池组一致性指标的数字量化。本实用新型避免了与高电压直接接触的机会，确保了检测系统稳定和检测人员的人身安全，适合推广使用。

本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书或者附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为本实用新型的装置连接示意图；

图2为本实用新型电压检测电路中的顺序控制电路原理图；

图3为本实用新型电压检测电路中的电池选择电路原理图。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。

如图1所示，单片机U1的三路输出信号连接到译码器电路U5的输入端,译码器电路U5包括八路信号输出端口B1-B8与顺序控制电路的八路输入连接，每一路输入经过顺序控制电路U6后输出为地开关信号与检测开关信号两路信号。顺序控制电路输出的十六路信号连接到与其一一对应的电池选择电路U7的输入脚，U7的输出引脚与信号处理电路U2的输入端连接，信号处理电路U2的输出端与单片机的A/D转化器输入端连接，所述的A/D转化器属于单片机内部的集成系统。电流传感器U8的串联在电池组回路中，信号输出端与信号处理电路U3的输入端连接，U3的输出端与单片机的A/D转化器输入端连接。温度传感器U9与电池表面紧密相贴，信号输出端与信号处理电路U4的输入端连接，信号处理电路U4的输出端与单片机的A/D转化器输入端连接。

如图2所示为顺序控制电路，顺序控制电路八路输入一一对应译码器电路U5的八路输出B1-B6，以B1路为例，B1分别进入并联的检测开关电路E1与地开关电路E2，B1路信号同时进入检测开关电路E1的非门，所述的检测开关电路E1的或门的2管脚通过串联的电容与地连接，所述的地开关电路E2的与门的1管脚通过串联的电路与地连接。与顺序控制电路连接的译码器电路的输出信号为高-低-高的形式，经过非门后变为低-高-低，所述的检测开关电路电路E1的或门为下降沿有效，所述的地开关电路E2的与门为上升沿有效，从而低开关电路E2的输出信号D1D将早于检测开关电路E1输出信号D1S使能，从而实现信号的时间顺序控制，从而实现电池选择电路中的模拟地的使能早于电压检测信号的使能。

如附图3所示，电池选择电路包括8个光电继电器一一对应八节电池，光电继电器采用的是AQW214，共有八个引脚，所述的光电继电器第一引脚与顺序控制电路U6中的电路E1的输出端连接，光电继电器的第三引脚与顺序控制电路U6中的电路E2的输出端连接，光电继电器的第二引脚与第四引脚与数字地连接，第五引脚与模拟地连接，第八引脚连接到与其一一对应的单体电池的正极，第六引脚连接到与其一一对应的单体电池的负极端；当光电继电器的引脚1为高电平时，光电继电器的引脚7与光电继电器的引脚8将连通，当光电继电器的引脚3为高电平时，光电继电器的引脚5与光电继电器的引脚6将连通。

本实用新型采用的译码器电路U5采用的是3/8线译码器，输出的八路信号低电平有效，通过所述的顺序控制电路中的非门将低电平输出为高电平信号，任何时候只有一路高电平信号输入到电池选择电路的光电继电器中，依次对其他光电继电器进行导通。

当单片机电路U1的I/O端口A3、A2、A1输出状态为（000）时，译码器电路U5端口B1输出低电平，其余为高电平，通过顺序选择电路后B1变为高电平，其余均变为低电平；经过顺序选择电路E1和E2，由于地开关电路E2的使能早于检测开关电路E1的使能，从而电池负极与模拟地相连后，电池正极才与信号采集端相连，保证了数据采集的正确性。以此类推单片机I/O端口A3、A2、A1输出状态为（010、011、100、101、110）时，依次检测动力电池组的第2-6块单体电池的模拟信号电压值，逐一输入给单片机U1。

本实用新型还涉及到温度和电流的检测，首先经过电流传感器电路U8采集到电流信号，输出模拟电流信号F1到信号处理电路U3，经过一系列的运放器、光耦隔离等处理后将电流信号输入到单片机中。

电动汽车用动力电池组一致性在线监测方法，包括以下步骤：

A：上述的电池检测系统采集并记录单体电池的电压、电流和温度，在电动汽车行驶过程中，每5分钟检测一次；

B：V1-V8代表单体电池1-8的电压，I代表单体电池的电流，T表示电池的环境温度。记R1=V1/I，R2=V2/I，依次类推，R8=V8/I，将R1-R8去掉一个最大值，去掉一个最小值，求取剩下的六个数据的平均值                                               

和标准差

，所述标准差的计算公式如下：

     ，

记Xi=Ri-

（i=1-8），并进行存储记录；

C：电动汽车用动力电池组一致性在线监测装置每5分钟检测一次，对此次检测数据进行上述处理后进行存储，对多次检测的结果进行加和，加和结果表示其不一致性。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要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 (8)

1.一种电动汽车用动力电池组一致性在线监测装置，其特征在于：所述的电动汽车用动力电池组一致性在线监测装置包括单片机、电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路和信号处理电路；所述的电压检测电路输入端与单片机的I/O端口连接，输出端与信号处理电路连接，信号处理电路连接单片机，所述电流检测电路、温度检测电路分别经信号处理电路连接单片机。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车用动力电池组一致性在线监测装置，其特征在于：所述的电压检测电路包括译码器电路、顺序控制电路和电池选择电路，所述电池选择电路包括多个光电继电器；所述的单片机的I/O端口与译码器电路的输入端连接，译码器电路的输出端至少为两路，每一路输出端通过顺序控制电路后输出具有时间先后顺序的两路信号，所述的两路信号在前的为地开关信号，在后的为检测开关信号；地开关信号、检测开关信号分别与其对应的光电继电器连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种电动汽车用动力电池组一致性在线监测装置，其特征在于：所述的顺序控制电路为并联的地开关电路和检测开关电路，地开关电路由一个串联的正与门和串联的非门构成，检测开关电路由一个串联的正或门和串联的非门构成，地开关电路与检测开关电路同时接受输出信号，输出为具有时间先后顺序的低开关信号与检测开关信号。

4.根据权利要求3所述的一种电动汽车用动力电池组一致性在线监测装置，其特征在于：所述的电流检测电路通过电流传感器采集电池组主回路的电流值，输入到信号处理电路中，所述信号处理电路的输出与单片机的I/O端口相连接，I/O端口输入的数据存储在单片机的存储器中。

5.根据权利要求4所述的一种电动汽车用动力电池组一致性在线监测装置，其特征在于：所述的温度检测电路通过温度传感器采集电池组的温度值，输入到信号处理电路中，所述信号处理电路的输出与单片机的I/O端口相连接，I/O端口输入的数据存储在单片机的存储器中。

6.根据权利要求5所述的一种电动汽车用动力电池组一致性在线监测装置，其特征在于：所述的译码器电路采用标准的3/8线译码器芯片，输出低电平有效。

7.根据权利要求6所述的一种电动汽车用动力电池组一致性在线监测装置，其特征在于：还包括电源电路，所述的电源电路为自带隔离的电源模块，将电源部分隔离为模拟电源部分与数字电源部分，模拟电源部分具有模拟正极，模拟地，数字电源部分具有数字正极，数字地，模拟地与上述的光电继电器的第五引脚连接。

8.根据权利要求7所述的一种电动汽车用动力电池组一致性在线监测装置，其特征在于：所述光电继电器的数量与电池组电池的数量一致并一一对应。

Images