CN204613367U - 一种基于无线传输的电池管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于无线传输的电池管理系统。它包括若干从控模块和主控模块，所述的从控模块包括电芯组、电池组单体电压采集模块和从控无线收发模块，所述的主控模块包括信息交互模块和若干主控无线收发模块，所述的电池组单体电压采集模块与电芯组连接，并通过从控无线收发模块与主控无线收发模块连接，所述的信息交互模块与主控无线收发模块连接。本实用新型的有益效果是：通过从控无线收发模块和主控无线收发模块的使用，可大大减少从控模块与主控模块间的电气连接的复杂性，尽可能降价功耗，同时也提高无线通讯的可靠性，同时给售后服务也带来了诸多的便利性，省去采样部分电气连接线的拆、接工序，提高维护效率。

Description

一种基于无线传输的电池管理系统

技术领域

[0001] 本实用新型涉及电池管理相关技术领域，尤其是指一种基于无线传输的电池管理系统。

背景技术

[0002] 由于不可再生能源危机和环境污染严重，全球加速了绿色环保高性能锂电池的发展，锂电池的应用领域由数码产品领域延伸到交通动力、储能、航天、通信备用电源等领域，其中在交通动力领域的需求由原来的电动自行车逐渐向电动汽车转变，电动汽车的市场也因此逐渐在扩大，但作为电动汽车“心脏”的锂电池，在结构及安装方式等方面，由于没有统一规范的标准，故在电动汽车用锂电池组的开发过程中，在前期设计方面需要投入大量的人力、物力，导致开发周期较长，且开发的产品只能专车专用，不具备通用性，在售后服务过程中因结构、接口的不同，不具备互换性，及不方便；目前电池的管理系统从控模块与主控之间均采用有线通讯的方式，使得线束连接复杂，在电池安装及售后服务的过程中存在很大的不便利性。

实用新型内容

[0003] 本实用新型是为了克服现有技术中存在电池管理系统因车型的不同，所采用的管理系统连接方式、接口也不同，导致电池组模块不可互换，且因电动汽车电池组的电压容量较大，采用的电池管理系统的通讯线束也较复杂的不足，提供了一种连接方式简单且售后服务便捷的基于无线传输的电池管理系统。

[0004] 为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案:

[0005] 一种基于无线传输的电池管理系统，包括若干从控模块和主控模块，所述的从控模块包括电芯组、电池组单体电压采集模块和从控无线收发模块，所述的主控模块包括信息交互模块和若干主控无线收发模块，所述的电池组单体电压采集模块与电芯组连接，并通过从控无线收发模块与主控无线收发模块连接，所述的信息交互模块与主控无线收发模块连接。

[0006] 其中:一个主控模块可同多个从控模块进行无线数据交互；主控模块可安装不止于一个的主控无线收发模块，以提高主控模块对从控模块的循环扫描检测速度；从控无线收发模块和主控无线收发模块均有一个唯一的地址码，且可通过上位机进行更改；从控无线收发模块和主控无线收发模块可采用多频段进行通信，从控无线收发模块和主控无线收发模块采用较低工作频率，在满足电池信息扫描允许周期的范围内尽可能降价功耗，同时也提高无线通讯的可靠性；从控无线收发模块和主控无线收发模块的工作机制可实现跳频工作，以确保干扰源频率与通讯频率类似，导致无线通信在该频率下工作异常的情况下，无线通讯能够跳开干扰源频率段实现正常的数据交互；这样设计使得电池管理系统通过从控无线收发模块和主控无线收发模块的使用，可大大减少从控模块与主控模块间的电气连接的复杂性，同时给售后服务也带来了诸多的便利性，提高维护效率。

[0007] 作为优选，所述的电芯组包括电芯一组和电芯二组，所述的电芯一组和电芯二组均由若干单体电芯串联而成，所述的电芯一组与电芯二组并联，所述的电池组单体电压采集模块与每个单体电芯的正负极连接。

[0008] 作为优选，所述电池组单体电压采集模块包括单体电压采集接口、单体电压采集IC和从控MCU，所述的单体电压采集接口与电芯组中每个单体电芯正负极连接，所述的单体电压采集接口、单体电压采集IC与从控MCU依次连接，所述的从控无线收发模块与从控MCU连接。单体电压采集接口通过单体电压采集IC将采集到的单体电芯的电压数据传输至从控MCU，从控MCU通过从控无线收发模块将采集到的电池组信息发送至主控模块。

[0009] 作为优选，所述的从控模块还包括从控PCB基板、温度传感器和从控电源管理模块，所述的单体电压采集接口、单体电压采集1C、从控MCU、从控无线收发模块、温度传感器和从控电源管理模块均安装在从控PCB基板上，所述的温度传感器与从控MCU连接，所述的从控电源管理模块分别与从控MCU、从控无线收发模块和温度传感器连接。温度传感器用以检测电池组中电池模块的温度；从控电源管理模块为从控模块提供不同工作电压的需求。

[0010] 作为优选，所述的信息交互模块包括通信接口、CAN通信模块和主控MCU，所述的主控无线收发模块与主控MCU连接，所述的CAN通信模块与主控MCU连接，并通过通信接口与外部车辆相应接口连接，所述的主控无线收发模块与主控MCU连接。主控无线收发模块将接收到的从控模块电池信息发送至主控模块中的主控MCU，主控MCU通过CAN通信模块经通信接口与外部车辆相应接口连接进行信息交互；从控无线收发模块和主控无线收发模块在电池组静态的情况下，由主控模块通过主控无线收发模块经从控无线收发模块控制从控模块处理休眠状态，保证电池组静态状态极低的自耗电。

[0011] 作为优选，所述的主控模块还包括主控PCB基板、主控电源管理模块和纽扣电池，所述的通信接口、CAN通信模块、主控MCU、主控无线收发模块、主控电源管理模块和纽扣电池均安装在主控PCB基板上，所述的主控电源管理模块分别与CAN通信模块、主控MCU和主控无线收发模块连接，所述的纽扣电池与主控电源管理模块连接。主控电源管理模块为主控模块提供不同工作电压的需求；纽扣电池用于提供主控模块休眠状态下的供电。

[0012] 作为优选，所述的主控模块还包括电池组保护模块，所述的电池组保护模块与信息交互模块连接。通过电池组保护模块对电池组进行异常保护。

[0013] 作为优选，所述的电池组保护模块包括外设接口、光耦驱动模块和电池组控制继电器，所述的外设接口和光耦驱动模块与主控MCU连接，所述的主控MCU通过光耦驱动模块经由外设接口与电池组控制继电器连接，所述的光耦驱动模块与主控电源管理模块连接。主控MCU通过光耦驱动模块经由外设接口控制电池组控制继电器，而电池组控制继电器可以直接将反馈信息发送给主控MCU，这样设计实现了对电池组进行异常保护。

[0014] 作为优选，所述的从控无线收发模块与主控无线收发模块均设有一个唯一的地址码并可通过上位机进行更改，所述的从控无线收发模块与主控无线收发模块均采用多频段方式进行通信。从控无线收发模块与主控无线收发模块采用较低工作频率，在满足电池信息扫描允许周期的范围内尽可能降价功耗，同时也提高无线通讯的可靠性；从控无线收发模块与主控无线收发模块的工作机制可实现跳频工作，以确保干扰源频率与通讯频率类似，导致无线通信在该频率下工作异常的情况下，无线通讯能够跳开干扰源频率段实现正常的数据交互。

[0015] 本实用新型的有益效果是:通过从控无线收发模块和主控无线收发模块的使用，可大大减少从控模块与主控模块间的电气连接的复杂性，尽可能降价功耗，同时也提高无线通讯的可靠性，同时给售后服务也带来了诸多的便利性，省去采样部分电气连接线的拆、接工序，提高维护效率。

附图说明

[0016] 图1是本发明从控模块的电路原理框图；

[0017] 图2是本发明主控模块的电路原理框图；

[0018]图3是本发明中从控无线收发模块与主控无线收发模块的电路原理图。

[0019] 图中:1.从控PCB基板，2.单体电压采集接口，3.单体电压采集IC，4.温度传感器，5.从控电源管理模块，6.从控MCU，7.从控无线收发模块，8.外设接口，9.通信接口，10.CAN通信模块，11.主控电源管理模块，12.主控MCU，13.纽扣电池，14.电芯组，15.单体电芯，16.主控PCB基板，17.主控无线收发模块，18.光耦驱动模块。

具体实施方式

[0020] 下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

[0021] 如图1、图2所述的实施例中，一种基于无线传输的电池管理系统，包括若干从控模块和主控模块，从控模块包括电芯组14、电池组单体电压采集模块和从控无线收发模块7，主控模块包括信息交互模块和若干主控无线收发模块17，电池组单体电压采集模块与电芯组14连接，并通过从控无线收发模块7与主控无线收发模块17连接，信息交互模块与主控无线收发模块17连接。

[0022] 如图1所示，电芯组14包括电芯一组和电芯二组，电芯一组和电芯二组均由若干单体电芯15串联而成，电芯一组与电芯二组并联，电池组单体电压采集模块与每个单体电芯15的正负极连接。电池组单体电压采集模块包括单体电压采集接口 2、单体电压采集IC3和从控MCU6，单体电压采集接口 2与电芯组14中每个单体电芯15正负极连接，单体电压采集接口 2、单体电压采集IC3与从控MCU6依次连接，从控无线收发模块7与从控MCU6连接。其中:从控模块还包括从控PCB基板1、温度传感器4和从控电源管理模块5，单体电压采集接口 2、单体电压采集IC3、从控MCU6、从控无线收发模块7、温度传感器4和从控电源管理模块5均安装在从控PCB基板I上，温度传感器4与从控MCU6连接，从控电源管理模块5分别与从控MCU6、从控无线收发模块7和温度传感器4连接。从控模块的工作原理为:从控模块将单体电压采集IC3通过单体电压采集接口 2采集到的单体电压、通过温度传感器4采集到的温度值，进行数据整合后然后通过从控无线收发模块7发送至主控模块。

[0023] 如图2所示，主控模块还包括主控PCB基板16、主控电源管理模块11和纽扣电池13，通信接口 9、CAN通信模块10、主控MCU12、主控无线收发模块17、主控电源管理模块11和纽扣电池13均安装在主控PCB基板16上，主控电源管理模块11分别与CAN通信模块10、主控MCU12和主控无线收发模块17连接，纽扣电池13与主控电源管理模块11连接。其中:主控模块还包括电池组保护模块，电池组保护模块与信息交互模块连接。电池组保护模块包括外设接口 8、光耦驱动模块18和电池组控制继电器，外设接口 8和光耦驱动模块18与主控MCU12连接，主控MCU12通过光耦驱动模块18经由外设接口 8与电池组控制继电器连接，光耦驱动模块18与主控电源管理模块11连接。主控模块的工作原理为:主控模块按照一定的时间周期对每个从控模块进行巡检，实现数据交互，通过电池组保护模块对电池组进行异常保护，当采集到的电压、温度等数据异常时则会按预设机制进行报警或处理。

[0024] 如图3所示，从控无线收发模块7和主控无线收发模块17采用CCl 120，CCl 120的1、5、12、13、15、22、25、27、28脚与VDD电连接，VDD分别与从控电源管理模块5和主控电源管理模块11电连接，CC1120的2、3、4、7、8、9、10、11脚与主控模块中的主控MCU12或从控模块中的从控MCU6电连接，CC1120的6脚与Cl串联连接后与地连接，CC1120的14脚与电阻Rl串联后与地连接，16脚为空，CC1120的17脚与C3、LI的一端连接，C3的另一端与L2、C4的一端连接，LI的另一端与C2、R2的一端连接，C2、R2并联后与VDD连接，L2、L4并联后的另一端与C5、L3连接，L3的另一端与C6、L4的一端连接，C6的另一端与地连接，L4的另一端为天线，C5的另一端与18脚连接，同时与L5的一端连接，L5的另一端与L6、C8的一端连接，L6的另一端与19脚、C7 一端连接，C7另一端与地连接，同时与L7的一端连接，L7的另一端同时与C8的另一端、L8的一端连接，L8的另一端与19脚连接，CC1120的21脚与C9串联后与地连接，CC1120的23,24脚分别与ClO的两端连接，CC1120的26、29、32脚与地连接，CC1120的30、31脚分别与晶振XTl的两端连接，同时30脚与Cll串联后接地，31脚与C12串联后接地。从控无线收发模块7和主控无线收发模块17采用德州仪器的CC1120，其具有极低的相位噪声、宽工作电压，具有工作及休眠模式，其工作状态下电流可控制在1mA以内，其低功耗状态下功耗仅为0.12uA，可处于164_192MHz，274_320MHz，410-480MHz 和 820_960MHz 的 SRD(短程设备)频带。

[0025] 无线传输的电池管理系统在工作时，每个从控模块的从控无线收发模块7均有一个唯一的地址码，且可通过上位机进行更改，主控模块的主控无线收发模块17分别于从控模块中的从控无线收发模块7进行扫描连接，通过地址码进行识别，以判定检测到的数据对应的电池组单体电芯15位置。

[0026] 主控模块在检测到电池组处于静态状态下，则主控MCU12会通过主控无线收发模块17传输休眠指令给每个从控模块中的从控MCU6，由从控MCU6控制从控模块处于休眠侦听状态，以减少功耗；当主控模块在检测到电池组处于工作状态下，则以同样的方式唤醒从控模块以进行数据采集。

[0027] 主控模块可安装不止于一个的主控无线收发模块17，以同时分组对从控模块进行扫描检测数据，以缩短整个控制系统数据检测的时间周期。

[0028] 主控模块可控制多个从控模块，以扫描检测的方式交互每个从控模块检测到的电池组数据，然后对检测到的电池数据进行判断电池组的工作情况，实现报警、保护等措施。

[0029] 电池管理系统涉及的电子线路均设计并安装与从控PCB基板I和主控PCB基板16中。

[0030] 从控无线收发模块7和主控无线收发模块17可采用多频段进行通信，如433MHZ、169MHZ ;从控无线收发模块7和主控无线收发模块17采用433MHZ的较低工作频率，在满足电池信息扫描允许周期的范围内尽可能降价功耗，同时也提高无线通讯的可靠性；从控无线收发模块7和主控无线收发模块17的工作机制可实现跳频工作，以确保干扰源频率与通讯频率类似，导致无线通信在该频率下工作异常的情况下，无线通讯能够跳开干扰源频率段实现正常的数据交互。

[0031] 主控模块与从控模块在无线收发过程中连续多次发生通信错误时，从控MCU6、主控MCU12则会控制从控无线收发模块7和主控无线收发模块17进行跳频至169MHZ进行通信，以避免因外界干扰导致无法通信，提高无线通信的抗干扰性。

Claims (9)

1.一种基于无线传输的电池管理系统，其特征是，包括若干从控模块和主控模块，所述的从控模块包括电芯组(14)、电池组单体电压采集模块和从控无线收发模块(7)，所述的主控模块包括信息交互模块和若干主控无线收发模块(17)，所述的电池组单体电压采集模块与电芯组(14)连接，并通过从控无线收发模块(7)与主控无线收发模块(17)连接，所述的信息交互模块与主控无线收发模块(17)连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于无线传输的电池管理系统，其特征是，所述的电芯组(14)包括电芯一组和电芯二组，所述的电芯一组和电芯二组均由若干单体电芯(15)串联而成，所述的电芯一组与电芯二组并联，所述的电池组单体电压采集模块与每个单体电芯(15)的正负极连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于无线传输的电池管理系统，其特征是，所述电池组单体电压采集模块包括单体电压采集接口(2)、单体电压采集IC (3)和从控M C W6)，所述的单体电压采集接口⑵与电芯组(14)中每个单体电芯(15)正负极连接，所述的单体电压采集接口(2)、单体电压采集I C(3)与从控M C U(6)依次连接，所述的从控无线收发模块(7)与从控M C U (6)连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于无线传输的电池管理系统，其特征是，所述的从控模块还包括从控P C B基板(I)、温度传感器(4)和从控电源管理模块(5)，所述的单体电压采集接口(2)、单体电压采集I C(3)、从控M C U¢)、从控无线收发模块(7)、温度传感器(4)和从控电源管理模块(5)均安装在从控P C B基板(I)上，所述的温度传感器(4)与从控M C U(6)连接，所述的从控电源管理模块(5)分别与从控M C U¢)、从控无线收发模块(7)和温度传感器(4)连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于无线传输的电池管理系统，其特征是，所述的信息交互模块包括通信接口(9)、C A N通信模块(10)和主控M C U (12)，所述的主控无线收发模块(17)与主控M C U (12)连接，所述的C A N通信模块(10)与主控M C U (12)连接，并通过通信接口(9)与外部车辆相应接口连接，所述的主控无线收发模块(17)与主控M CU (12)连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于无线传输的电池管理系统，其特征是，所述的主控模块还包括主控P C B基板(16)、主控电源管理模块(11)和纽扣电池(13)，所述的通信接口(9)、C A N通信模块(10)、主控M C U(12)、主控无线收发模块(17)、主控电源管理模块(11)和纽扣电池(13)均安装在主控P C B基板(16)上，所述的主控电源管理模块(11)分别与C A N通信模块(10)、主控M C U (12)和主控无线收发模块(17)连接，所述的纽扣电池(13)与主控电源管理模块(11)连接。

7.根据权利要求6所述的一种基于无线传输的电池管理系统，其特征是，所述的主控模块还包括电池组保护模块，所述的电池组保护模块与信息交互模块连接。

8.根据权利要求7所述的一种基于无线传输的电池管理系统，其特征是，所述的电池组保护模块包括外设接口(8)、光耦驱动模块(18)和电池组控制继电器，所述的外设接口(8)和光耦驱动模块(18)与主控M C U(12)连接，所述的主控M C U(12)通过光耦驱动模块(18)经由外设接口(8)与电池组控制继电器连接，所述的光耦驱动模块(18)与主控电源管理模块(11)连接。

9.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8所述的一种基于无线传输的电池管理系统，其特征是，所述的从控无线收发模块(7)与主控无线收发模块(17)均设有一个唯一的地址码并可通过上位机进行更改，所述的从控无线收发模块(7)与主控无线收发模块(17)均采用多频段方式进行通信。