CN205666652U - 一种电动汽车铅酸电池的管理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种电动汽车铅酸电池的管理系统，包括：温度采集单元、电压采集单元、电流采集单元、主处理器、整车控制器、DCDC控制器及电池组。温度采集单元、电压采集单元和电流采集单元的输出端与主处理器的输入端相连，主处理器的输出端与整车控制器的输入端相连。DCDC控制器的输入端与电池组的输出端相连，DCDC控制器的输出端与铅酸电池的输入端相连，DCDC控制器的通讯端与整车控制器的通讯端通过CAN总线相连。在充电或放电电流值为0时，主处理器根据不同温度下的开路电压与SOC值的对应表输出SOC值，否则以电流值计算输出SOC值。根据SOC值，DCDC控制器控制电池组输出的充电功率。本实用新型解决了过充电和过放电的问题，提高铅酸电池的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池管理系统，尤其涉及一种电动汽车铅酸电池的管理系统。
背景技术
对于纯电动车辆，动力电池及其管理系统是其关键核心技术之一。其中铅酸电池是电动汽车低压系统的供电电源，在现有技术中，铅酸电池常由动力电池通过DCDC控制器进行充电。但随着铅酸电池的老化，其各项性能指标会出现下降，铅酸电池的电池容量也会发生变化，容易使铅配电池出现过充电或过放电的现象。过放电严重时，会造成电动汽车低压供电失效，使电动汽车无法启动。同时，过充电也易使铅酸电池的使用寿命降低。因此，铅酸电池同样需要一种管理系统，来实时监测电池状态，保护电池不过充过放，延长电池适用寿命。
实用新型内容
本实用新型提供一种电动汽车铅酸电池的管理系统，解决铅酸电池的过充电和过放电的问题，提高铅酸电池的使用寿命，增加电动汽车的安全性。
为实现以上目的，本实用新型提供以下技术方案：
一种电动汽车铅酸电池的管理系统，包括：温度采集单元、电压采集单元、电流采集单元、主处理器、整车控制器、DCDC控制器及电池组；
所述主处理器的第一输入端与所述温度采集单元的输出端相连，所述主处理器的第二输入端与所述电压采集单元的输出端相连，所述主处理器的第三输入端与所述电流采集单元的输出端相连，所述主处理器的输出端与所述整车控制器的输入端相连；
所述DCDC控制器的输入端与所述电池组的输出端相连，所述DCDC控制器的输出端与铅酸电池的输入端相连，所述DCDC控制器的通讯端与所述整车控制器的通讯端通过CAN总线相连；
所述温度采集单元采集铅酸电池的环境温度，所述电压采集单元采集铅酸电池的开路电压值，所述电流采集单元采集铅酸电池的充电或放电的电流值；
所述主处理器存储不同温度下的开路电压与SOC值的对应表，在所述充电或放电电流值为0时，所述主处理器根据所述对应表输出SOC值，否则以所述电流值计算输出SOC值；
根据所述SOC值，所述DCDC控制器控制所述电池组输出的充电功率。
优选的，还包括LIN通讯模块，所述LIN通讯模块的输入端与所述主处理器的输出端相连，所述LIN通讯模块的输出端与所述整车控制器的输入端相连；所述主处理器通过所述LIN通讯模块与所述整车控制器进行LIN通讯。
优选的,所述温度采集单元包括：温度检测电路、第一A/D转换模块，所述温度检测电路的输出端与所述第一A/D转换模块的输入端相连，所述第一A/D转换模块的输出端作为所述温度采集单元的输出端。
优选的,所述温度检测电路包括：热敏电阻、第一电压跟随器、第一电阻、第二电阻及第一电容；
所述热敏电阻的一端接基准电压，所述热敏电阻的另一端分别与所述第一电阻的一端和所述第二电阻的一端相连；
所述第一电阻的另一端接地，所述第二电阻的另一端分别与所述第一电压跟随器的输入端和所述第一电容的一端相连，所述第一电容的另一端接地；
所述第一电压跟随器的输出端作为所述温度检测电路的输出端；
所述热敏电阻用于检测温度，所述热敏电阻的阻值随温度升高而降低。
优选的,所述电压采集单元包括：电压检测电路、第二A/D转换模块，所述电压检测电路的输入端与铅酸电池的输出端相连，所述电压检测电路的输出端与所述第二A/D转换模块的输入端相连，所述第二A/D转换模块的输出端作为所述电压采集单元的输出端。
优选的,所述电压检测电路包括：第三电阻、第四电阻及第二电压跟随器；
所述第二电压跟随器的输入端分别与所述第三电阻和所述第四电阻的一端相连，所述第二电压跟随器的输出端作为所述电压检测电路的输出端；
所述第三电阻的另一端与铅酸电池的正极输出端相连，所述第四电阻的另一端接车身搭铁。
优选的,所述电流采集单元包括：电流传感器、电流检测电路、第三A/D转换模块，所述电流检测电路的输入端与所述电流传感器的输出端相连，所述电流检测电路的输出端与所述第三A/D转换模块的输入端相连，所述第三A/D转换模块的输出端作为所述电流采集单元的输出端。
优选的,所述电流检测电路包括：偏置电压电路、运算放大器、第五电阻及第六电阻；
所述运算放大器的正相输入端分别与所述第五电阻和所述第六电阻的一端相连，所述第五电阻的另一端与所述偏置电压电路的输出端相连，所述第六电阻的另一端作为所述电流检测电路的输入端，所述运算放大器的输出端作为所述电流检测电路的输出端；
所述偏置电压电路用于输出2.5V的偏置电压，在所述电流检测电路输出的电流值大于2.5V时，则铅酸电池处于充电状态，否则处于放电状态。
优选的,所述偏置电压电路包括：第七电阻、第八电阻及第三电压跟随器；
所述第三电压跟随器的正相输入端分别与所述第七电阻和所述第八电阻的一端相连，所述第七电阻的另一端与基准电压相连，所述第八电阻的另一端接车身搭铁，所述第三电压跟随器的输出端作为所述偏置电压电路的输出端。
本实用新型提供一种电动汽车铅酸电池的管理系统，根据对温度和开路电压查表或由电流计算得到的SOC值，DCDC控制器根据SOC值控制电池组对铅酸电池充电的输出功率。解决铅酸电池的过充电和过放电的问题，提高铅酸电池的使用寿命，增加电动汽车的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的具体实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1：是本实用新型提供的一种电动汽车铅酸电池的管理系统结构示意图；
如图2：是本实用新型实施例提供的一种温度检测电路图；
如图3：是本实用新型实施例提供的一种电压检测电路图；
图4所示，为本实用新型实施例提供的一种电流检测电路图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。
针对当前电动汽车的铅酸电池随着使用年限的增加，其各项性能指标会出现下降，易出现过充电和过放电的现象。本实用新型提供一种电动汽车铅酸电池的管理系统，根据对铅酸电池的环境温度和开路电压与SOC值的对应关系查表得到SOC值，或者通过对铅酸电池的充电或放电的电流进行检测，由对电流值进行计算得出SOC值。DCDC控制器根据SOC值控制电池组对铅酸电池充电的输出功率。解决铅酸电池的过充电和过放电的问题，提高铅酸电池的使用寿命，增加电动汽车的安全性。
如图1所示，为本实用新型提供的一种电动汽车铅酸电池的管理系统结构示意图。该系统包括：包括：温度采集单元、电压采集单元、电流采集单元、主处理器、整车控制器、DCDC控制器及电池组。所述主处理器的第一输入端与温度采集单元的输出端相连，所述主处理器的第二输入端与电压采集单元的输出端相连，所述主处理器的第三输入端与电流采集单元的输出端相连，所述主处理器的输出端与整车控制器的输入端相连。所述DCDC控制器的输入端与所述电池组的输出端相连，所述DCDC控制器的输出端与铅酸电池的输入端相连，所述DCDC控制器的通讯端与所述整车控制器的通讯端通过CAN总线相连。所述温度采集单元采集铅酸电池的环境温度，所述电压采集单元采集铅酸电池的开路电压值，所述电流采集单元采集铅酸电池的充电或放电的电流值。所述主处理器存储不同温度下的开路电压与SOC值的对应表，在所述充电或放电电流值为0时，所述主处理器根据所述对应表输出SOC值，否则以所述电流值计算输出SOC值。根据所述SOC值，所述DCDC控制器控制所述电池组输出的充电功率。
具体地，在相同环境温度下，铅酸电池的开路电压与电池的荷电状态SOC值一一对应，因此，可根据测试方法得到，在不同温度下电池的开路电压与SOC值的对应表。由此，可在主处理器中设置该对应表，当检测到铅酸电池不处于充电或放电的状态时，SOC值可根据开路电压查表获得，尽管其SOC值的不太精确。当然要得到精确的SOC值需对铅酸电池的电池实际容量进行计算，常采用电流积分法获得该时段的消耗的电池容量，加上原剩余的电池容量即为现有的实际容量，从而得到SOC值。
在实际应用中，整车控制器通过CAN总线发送电池的SOC值，DCDC控制器根据SOC值判断铅酸电池是否需要充电，对其充电的功率需要多大，从而DCDC控制器能控制电池组对铅酸电池输出的充电功率。当然，如果SOC值太低时，整车控制器还可通过CAN总线发送报警报文。
进一步，还包括LIN通讯模块，所述LIN通讯模块的输入端与所述主处理器的输出端相连，所述LIN通讯模块的输出端与所述整车控制器的输入端相连；所述主处理器通过所述LIN通讯模块与所述整车控制器进行LIN通讯。需要说明的是，LIN通讯模块常与主处理器的串行通讯口相连，实现对设备之间的通讯。
温度采集单元包括：温度检测电路、第一A/D转换模块，温度检测电路的输出端与第一A/D转换模块的输入端相连，所述第一A/D转换模块的输出端作为所述温度采集单元的输出端。如图2所示，为本实用新型实施例提供的一种温度检测电路图，该温度检测电路包括：热敏电阻NTC、第一电压跟随器UA6、第一电阻RC12、第二电阻RC11及第一电容CC4。热敏电阻NTC的一端接基准电压，热敏电阻NTC的另一端分别与第一电阻RC12的一端和第二电阻RC11的一端相连。第一电阻RC12的另一端接地，第二电阻RC11的另一端分别与第一电压跟随器UA6的输入端和第一电容CC4的一端相连，第一电容CC4的另一端接地。第一电压跟随器UA6的输出端作为所述温度检测电路的输出端。热敏电阻NTC用于检测温度，该热敏电阻NTC的阻值随温度升高而降低。
所述电压采集单元包括：电压检测电路、第二A/D转换模块，所述电压检测电路的输入端与铅酸电池的输出端相连，所述电压检测电路的输出端与所述第二A/D转换模块的输入端相连，所述第二A/D转换模块的输出端作为所述电压采集单元的输出端。如图3所示，为本实用新型实施例提供的一种电压检测电路图，该电压检测电路包括：第三电阻RA1、第四电阻RA2及第二电压跟随器UA1。第二电压跟随器UA1的输入端分别与第三电阻RA1和所述第四电阻RA2的一端相连，第二电压跟随器UA1的输出端作为所述电压检测电路的输出端。第三电阻RA1的另一端与铅酸电池的正极输出端相连，第四电阻RA2的另一端接车身搭铁。
所述电流采集单元包括：电流传感器、电流检测电路、第三A/D转换模块，所述电流检测电路的输入端与所述电流传感器的输出端相连，所述电流检测电路的输出端与所述第三A/D转换模块的输入端相连，所述第三A/D转换模块的输出端作为所述电流采集单元的输出端。
如图4所示，为本实用新型实施例提供的一种电流检测电路图,该电流检测电路包括：偏置电压电路、运算放大器UA5、第五电阻RC6及第六电阻RC4。运算放大器UA5的正相输入端分别与第五电阻RC6和第六电阻RC4的一端相连，第五电阻RC6的另一端与所述偏置电压电路的输出端相连，第六电阻RC4的另一端作为所述电流检测电路的输入端，运算放大器UA5的输出端作为所述电流检测电路的输出端。其中，偏置电压电路用于输出2.5V的偏置电压，在所述电流检测电路输出的电流值大于2.5V时，则铅酸电池处于充电状态，否则处于放电状态。
进一步,所述偏置电压电路包括：第七电阻RC5、第八电阻RC8及第三电压跟随器UA4。第三电压跟随器UA4的正相输入端分别与第七电阻RC5和第八电阻RC8的一端相连，第七电阻RC5的另一端与基准电压相连，第八电阻RC8的另一端接车身搭铁，第三电压跟随器UA4的输出端作为所述偏置电压电路的输出端。
在实际应用中，电流传感器常采用分流计式电流传感器，其第七电阻RC5和第八电阻RC8常采用4.7K的精度为0.1％的电阻，且基准电压为5V。
可见，本实用新型提供一种电动汽车铅酸电池的管理系统，根据对温度和开路电压查表或由电流计算得到的SOC值，DCDC控制器根据SOC值控制电池组对铅酸电池充电的输出功率。解决铅酸电池的过充电和过放电的问题，提高铅酸电池的使用寿命，增加电动汽车的安全性。
以上依据图示所示的实施例详细说明了本实用新型的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，但本实用新型不以图面所示限定实施范围，凡是依照本实用新型的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本实用新型的保护范围内。
Claims (9)
1.一种电动汽车铅酸电池的管理系统，其特征在于，包括：温度采集单元、电压采集单元、电流采集单元、主处理器、整车控制器、DCDC控制器及电池组；
所述主处理器的第一输入端与所述温度采集单元的输出端相连，所述主处理器的第二输入端与所述电压采集单元的输出端相连，所述主处理器的第三输入端与所述电流采集单元的输出端相连，所述主处理器的输出端与所述整车控制器的输入端相连；
所述DCDC控制器的输入端与所述电池组的输出端相连，所述DCDC控制器的输出端与铅酸电池的输入端相连，所述DCDC控制器的通讯端与所述整车控制器的通讯端通过CAN总线相连；
所述温度采集单元采集铅酸电池的环境温度，所述电压采集单元采集铅酸电池的开路电压值，所述电流采集单元采集铅酸电池的充电或放电的电流值；
所述主处理器存储不同温度下的开路电压与SOC值的对应表，在所述充电或放电电流值为0时，所述主处理器根据所述对应表输出SOC值，否则以所述电流值计算输出SOC值；
所述DCDC控制器根据所述SOC值控制所述电池组输出的充电功率。
2.根据权利要求1所述的电动汽车铅酸电池的管理系统，其特征在于，还包括LIN通讯模块，所述LIN通讯模块的输入端与所述主处理器的输出端相连，所述LIN通讯模块的输出端与所述整车控制器的输入端相连；所述主处理器通过所述LIN通讯模块与所述整车控制器进行LIN通讯。
3.根据权利要求1所述的电动汽车铅酸电池的管理系统，其特征在于,所述温度采集单元包括：温度检测电路、第一A/D转换模块，所述温度检测电路的输出端与所述第一A/D转换模块的输入端相连，所述第一A/D转换模块的输出端作为所述温度采集单元的输出端。
4.根据权利要求3所述的电动汽车铅酸电池的管理系统，其特征在于,所述温度检测电路包括：热敏电阻、第一电压跟随器、第一电阻、第二电阻及第一电容；
所述热敏电阻的一端接基准电压，所述热敏电阻的另一端分别与所述第一电阻的一端和所述第二电阻的一端相连；
所述第一电阻的另一端接地，所述第二电阻的另一端分别与所述第一电压跟随器的输入端和所述第一电容的一端相连，所述第一电容的另一端接地；
所述第一电压跟随器的输出端作为所述温度检测电路的输出端；
所述热敏电阻用于检测温度，所述热敏电阻的阻值随温度升高而降低。
5.根据权利要求1所述的电动汽车铅酸电池的管理系统，其特征在于,所述电压采集单元包括：电压检测电路、第二A/D转换模块，所述电压检测电路的输入端与铅酸电池的输出端相连，所述电压检测电路的输出端与所述第二A/D转换模块的输入端相连，所述第二A/D转换模块的输出端作为所述电压采集单元的输出端。
6.根据权利要求5所述的电动汽车铅酸电池的管理系统，其特征在于,所述电压检测电路包括：第三电阻、第四电阻及第二电压跟随器；
所述第二电压跟随器的输入端分别与所述第三电阻和所述第四电阻的一端相连，所述第二电压跟随器的输出端作为所述电压检测电路的输出端；
所述第三电阻的另一端与铅酸电池的正极输出端相连，所述第四电阻的另一端接车身搭铁。
7.根据权利要求1所述的电动汽车铅酸电池的管理系统，其特征在于,所述电流采集单元包括：电流传感器、电流检测电路、第三A/D转换模块，所述电流检测电路的输入端与所述电流传感器的输出端相连，所述电流检测电路的输出端与所述第三A/D转换模块的输入端相连，所述第三A/D转换模块的输出端作为所述电流采集单元的输出端。
8.根据权利要求7所述的电动汽车铅酸电池的管理系统，其特征在于,所述电流检测电路包括：偏置电压电路、运算放大器、第五电阻及第六电阻；
所述运算放大器的正相输入端分别与所述第五电阻和所述第六电阻的一端相连，所述第五电阻的另一端与所述偏置电压电路的输出端相连，所述第六电阻的另一端作为所述电流检测电路的输入端，所述运算放大器的输出端作为所述电流检测电路的输出端；
所述偏置电压电路用于输出2.5V的偏置电压，在所述电流检测电路输出的电流值大于2.5V时，则铅酸电池处于充电状态，否则处于放电状态。
9.根据权利要求8所述的电动汽车铅酸电池的管理系统，其特征在于,所述偏置电压电路包括：第七电阻、第八电阻及第三电压跟随器；
所述第三电压跟随器的正相输入端分别与所述第七电阻和所述第八电阻的一端相连，所述第七电阻的另一端与基准电压相连，所述第八电阻的另一端接车身搭铁，所述第三电压跟随器的输出端作为所述偏置电压电路的输出端。
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| CN111934407A (zh) * | 2020-08-18 | 2020-11-13 | 广东高斯宝电气技术有限公司 | 一种铅酸蓄电池充电电路和充电方法 |
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