CN204945219U - 一种基于ltc6803的燃料电池单片电压巡检系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种基于LTC6803的燃料电池单片电压巡检系统。该系统包括：包括燃料电池堆、电池管理芯片组、单片机以及电源；其中：所述电池管理芯片组，分别与所述燃料电池堆和所述单片机连接，用于在所述单片机的控制下，对所述燃料电池堆中燃料电池单片进行电压检测，以得到所述燃料电池单片的电压数据，并向所述单片机发送所述电压数据；所述电源，分别与所述电池管理芯片组和所述单片机相连，用于给所述电池管理芯片组和所述单片机供电。本实用新型实施例公开的一种基于LTC6803的燃料电池单片电压巡检系统的检测结果准确，可靠性高，结构简单，功耗低，扩展性好。

Description

一种基于LTC6803的燃料电池单片电压巡检系统

技术领域

本实用新型实施例涉及一种监测技术，尤其涉及一种基于LTC6803的燃料电池单片电压巡检系统。

背景技术

随着纯电动车及混合动力车的发展，作为重要储能设备的串联型燃料电池堆成为了影响整车性能的一个关键因素。串联型燃料电池堆在系统运行过程中，由于水桶效应的存在，燃料电池堆中的燃料电池单片异常会影响整个电池堆的性能。在表征电池状态的参数中，电池的电压最能体现其工作状态，因此需要实时监测各燃料电池单片电压，便于系统做出正确的控制决策，保证系统稳定可靠地运行。

燃料电池单片电压巡检系统是燃料电池堆的关键监测系统，它能实时有效地监测燃料电池堆在各个氢气流量、氧气流量、温度、湿度和压力情况下输出电压的变化。

目前，传统的燃料电池单片电压巡检系统采用电阻、运算放大器、ADC(Analog-to-DigitalConverter，模数转换器)等分立元器件设计，硬件结构复杂，成本高，精度低，容易受到外界的干扰，可靠性不高。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种基于LTC6803的燃料电池单片电压巡检系统，以能够简单、可靠地实时监测各燃料电池单片电压的功能。

本实用新型实施例提供了一种基于LTC6803的燃料电池单片电压巡检系统，该系统包括：燃料电池堆、电池管理芯片组、单片机以及电源；其中：

所述电池管理芯片组，分别与所述燃料电池堆和所述单片机连接，用于在所述单片机的控制下，对所述燃料电池堆中燃料电池单片进行电压检测，以得到所述燃料电池单片的电压数据，并向所述单片机发送所述电压数据；

所述电源，分别与所述电池管理芯片组和所述单片机相连，用于给所述电池管理芯片组和所述单片机供电。

示例性的，电池管理芯片组由多个电池管理芯片组成；

所述电池管理芯片组中的第i个电池管理芯片，与所述燃料电池堆中第i个燃料电池组连接，具体用于：在所述单片机的控制下，对所述第i个燃料电池组进行电压检测，以得到所述第i个燃料电池组中各个燃料电池单片的电压数据；

其中，所述i为大于或等于1的整数。

示例性的，所述电池管理芯片组中的各个电池管理芯片以串行接口菊式链接方式级联，级联输出与所述单片机连接。

示例性的，所述电池管理芯片组中的各级电池管理芯片均为LTC6803芯片。

示例性的，所述i小于或等于16，各个燃料电池组中的燃料电池单片数量为12。

示例性的，所述单片机通过SPI(SerialPeripheralinterface，串行外设接口)总线与所述电池管理芯片组连接。

示例性的，燃料电池单片电压巡检系统还包括与所述单片机连接的通信模块，所述电源给所述通信模块供电；

所述通信模块，用于：

接收控制系统定时发送的触发信号，并将所述触发信号发送给所述单片机；

接收所述单片机根据所述触发信号返回的所述燃料电池堆中燃料电池单片的电压数据；

并将接收到的电压数据发送给所述控制系统；

其中，所述通信模块与所述控制系统之间通过CAN(ControllerAreaNetwork，控制器局域网)总线进行通信。

本实用新型实施例提供了一种基于LTC6803的燃料电池单片电压巡检系统，通过单片机控制电池管理芯片对与其连接的所有燃料电池的单片电压进行检测，并读取电压数据，解决了传统燃料电池单片电压巡检系统结构复杂，可靠性不高的问题，实现了简单、可靠地实时监测各单片电池电压的功能。

附图说明

图1是本实用新型实施例所提供的一种基于LTC6803的燃料电池单片电压巡检系统的硬件结构示意图；

图2是本实用新型实施例所提供的一种基于LTC6803的燃料电池单片电压巡检系统所适用的方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1为本实用新型实施例所提供的一种基于LTC6803的燃料电池单片电压巡检系统的硬件结构示意图，本实施例可适用于对燃料电池单片电压进行实时监测的情况，如图1所示，该巡检系统具体包括：燃料电池堆、电池管理芯片组、单片机以及电源。

其中，所述电池管理芯片组，分别与所述燃料电池堆和所述单片机连接，用于在所述单片机的控制下，对所述燃料电池堆中燃料电池单片进行电压检测，以得到所述燃料电池单片的电压数据，并向所述单片机发送所述电压数据；

所述电源，分别与所述电池管理芯片组和所述单片机相连，用于给所述电池管理芯片组和所述单片机供电。优选的，所述电池管理芯片组中的每个电池管理芯片采用隔离型电源供电，保证所述每个电池管理芯片从燃料电池组吸收的电流减小至零。

示例性的，电池管理芯片组由多个电池管理芯片组成；

所述电池管理芯片组中的第i个电池管理芯片，与所述燃料电池堆中第i个燃料电池组连接，具体用于：在所述单片机的控制下，对所述第i个燃料电池组进行电压检测，以得到所述第i个燃料电池组中各个燃料电池单片的电压数据。所述i为大于或等于1的整数。

优选的，各个燃料电池组中的燃料电池单片的数量为12。

优选的，电池管理芯片组中的各个电池管理芯片以串行接口菊式链接方式级联，级联输出与所述单片机通过SPI总线连接。具体的，在该级联方式下，第1个电池管理芯片与第2个电池管理芯片以串行接口菊式链接方式连接，第2个电池管理芯片与第3个电池管理芯片以串行接口菊式链接方式连接；......；直到第N-1个电池管理芯片与第N个电池管理芯片以串行接口菊式链接方式连接。第N个电池管理芯片通过SPI总线与单片机连接。N为所述多个电池管理芯片的总个数。

其中，第i个电池管理芯片，具体用于：

在接收到第i+1个电池管理芯片发送的电压检测控制信号后，将所述电压检测控制信号发送给第i-1个电池管理芯片；并对所述第i个燃料电池组进行电压检测，以得到所述第i个燃料电池组中各个燃料电池单片的电压数据；

接收第i-1个电池管理芯片发送的各个电压数据；将接收到的各个电压数据，以及检测得到的第i个燃料电池组中各个燃料电池单片的电压数据，发送给第i+1个电池管理芯片。

所述单片机，具体用于：发送电压检测控制信号给第N个电池管理芯片；接收所述第N个电池管理芯片发送的各个电压数据。

优选的，所述电池管理芯片组中的各级电池管理芯片均为LTC6803芯片，电池管理芯片LTC6803可在15ms内完成多达12节串联燃料电池的电压测量。

在上述技术方案的基础上，本实施例提供的燃料电池单片电压巡检系统还包括通信模块，用于：接收控制系统定时发送的触发信号，并将所述触发信号发送给所述单片机；接收所述单片机根据所述触发信号返回的所述燃料电池堆中燃料电池单片的电压数据；并将接收到的电压数据发送给所述控制系统；

优选的，所述通信模块与所述控制系统之间通过CAN总线进行通信。

本实施例提供的燃料电池单片电压巡检系统，单片机通过CAN总线接收控制系统发送的触发命令，控制电池管理芯片对与其连接的燃料电池单片的电压进行检测，并读取电压数据，最终将读取的电压数据通过CAN总线发送给控制系统，实现了对燃料电池单片电压的在线监测，达到了硬件结构简单，测量误差小，可靠性高的效果。

图2所示为本实用新型实施例所提供的一种基于LTC6803的燃料电池单片电压巡检系统所适用的方法流程示意图，本实施例可适用于对燃料电池单片电压进行实时监测的情况，该方法可应用于本实用新型任意实施例提供的燃料电池单片电压巡检系统。

参见图2，该方法具体如下操作S210-操作S250。

S210、单片机接收控制系统发送的触发信号。

具体的，单片机通过通信模块，接收控制系统定时发送的触发信号。

S220、单片机向电池管理芯片组发送电压采集控制信号。

单片机接收到控制系统发送的触发信号之后，通过发送电压采集控制信号，来控制电池管理芯片组对所述燃料电池堆中燃料电池单片进行电压检测，以得到所述燃料电池单片的电压数据。

优选的，单片机通过发送电压采集控制信号控制电池管理芯片组中以串行接口菊式链接方式级联的各个电池管理芯片，对所述燃料电池堆中燃料电池单片进行电压检测。

S230、电池管理芯片组接到所述电压采集控制信号后开始采集电压数据。

S240、单片机接收所述电压数据。

S250、单片机将所述电压数据发送给控制系统。

在电池管理芯片组将得到的所述电压数据发送给所述单片机之后，将接收到的电压数据通过所述通信模块，发送给所述控制系统。

为了更清楚地阐述控制系统与单片机以及单片机与电池管理芯片组之间的通信机制，现进行举例说明。例如：共有三个电池管理芯片，第一个电池管理芯片(与第1-12个燃料电池单片连接)、第二个电池管理芯片(与第13-24个燃料电池单片连接)及第三个电池管理芯片(与第25-36个燃料电池单片连接)之间通过串行接口菊式链接方式级联，第三个电池管理芯片与单片机通过SPI总线连接。

当单片机接收到控制系统发送的触发信号后，将电压采集控制信号发送给第三个电池管理芯片。第三个电池管理芯片接收到电压采集控制信号后开始采集第25-36个燃料电池单片的电压数据，同时将所述电压采集控制信号发送给第二个电池管理芯片。第二个电池管理芯片接收到电压采集控制信号后开始采集第13-24个燃料电池单片的电压数据，同时将所述电压采集控制信号发送给第一个电池管理芯片。第一个电池管理芯片接收到电压采集控制信号后开始采集第1-12个燃料电池单片电压数据，并将采集到的电压数据发送给第二个电池管理芯片。第二个电池管理芯片将接收到的第一个电池管理芯片采集到的电压数据以及第二个电池管理芯片自身采集到电压数据一起发送给第三个电池管理芯片。第三个电池管理芯片将这三个电池管理芯片采集到电压数据一起发送给单片机。最后单片机接收到燃料电池堆的所有电池单片的电压数据，并将接收到的电压数据通过所述通信模块，发送给所述控制系统。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种基于LTC6803的燃料电池单片电压巡检系统，其特征在于，包括燃料电池堆、电池管理芯片组、单片机以及电源；其中：

所述电池管理芯片组，分别与所述燃料电池堆和所述单片机连接，用于在所述单片机的控制下，对所述燃料电池堆中燃料电池单片进行电压检测，以得到所述燃料电池单片的电压数据，并向所述单片机发送所述电压数据；

所述电源，分别与所述电池管理芯片组和所述单片机相连，用于给所述电池管理芯片组和所述单片机供电。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，电池管理芯片组由多个电池管理芯片组成；

所述电池管理芯片组中的第i个电池管理芯片，与所述燃料电池堆中第i个燃料电池组连接，具体用于：在所述单片机的控制下，对所述第i个燃料电池组进行电压检测，以得到所述第i个燃料电池组中各个燃料电池单片的电压数据；

其中，所述i为大于或等于1的整数。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述电池管理芯片组中的各个电池管理芯片以串行接口菊式链接方式级联，级联输出与所述单片机连接。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述电池管理芯片组中的各级电池管理芯片均为LTC6803芯片。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述i小于或等于16，各个燃料电池组中的燃料电池单片数量为12。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述单片机通过串行外设接口SPI总线与所述电池管理芯片组连接。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括与所述单片机连接的通信模块，所述电源给所述通信模块供电；

所述通信模块，用于：

接收控制系统定时发送的触发信号，并将所述触发信号发送给所述单片机；

接收所述单片机根据所述触发信号返回的所述燃料电池堆中燃料电池单片的电压数据；

并将接收到的电压数据发送给所述控制系统；

其中，所述通信模块与所述控制系统之间通过控制器局域网CAN总线进行通信。