CN206790180U

CN206790180U - 一种电池管理系统

Info

Publication number: CN206790180U
Application number: CN201720669295.0U
Authority: CN
Inventors: 赵夏平; 刘理鹏; 陈志华
Original assignee: Hunan Jiecheng Aerospace Electronic Equipment LLC
Current assignee: Hunan Jiecheng Aerospace Electronic Equipment LLC
Priority date: 2017-06-09
Filing date: 2017-06-09
Publication date: 2017-12-22
Anticipated expiration: 2027-06-09

Abstract

本实用新型提出了一种电池管理系统，应用于ARM平台，用于对电池包的状态进行监测和控制，包括中央处理单元、与所述中央处理单元连接的数据采集模块、充放电控制模块及通信模块，所述数据采集模块包括电压检测单元，所述电压检测单元用于获取电池包的电压数据，所述充放电控制模块与所述电池包连接，所述充放电控制模块用于控制所述电池包的充电和放电，所述中央处理单元用于将所述电压数据发送至所述通信模块。本实用信息的电池管理系统，可以实时监控电池的电压状态，并根据获取的数据对电池包进行处理，同时，可以将电池包的电压状态信息通过通信模块反馈给用户，供用户参考，以便及时做出处理，减少电池安全事故的发生。

Description

一种电池管理系统

技术领域

本实用新型涉及电池管理技术领域，具体而言，涉及一种电池管理系统，尤其是一种基于ARM平台的能够实时监测电池包（100）的各种状态数据的电池管理系统。

背景技术

在供电系统领域中，电池管理系统应用十分广泛，是一种重要的对电池包状态监测控制辅助设备。目前，电池管理系统对电池包的检测的智能化不够高，对电池包检测效率也不够高，对电池包异常情况下处理不够理想，从而存在事故安全隐患或导致危险事故的发生。

因此，如何提高电池管理水平，及时对电池的异常情况做出报警和处理，让使用者及时知悉电池存在的异常情况，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

实用新型内容

鉴于此，本实用新型提出了一种电池管理系统，以提高电池的管理水平，以降低电池危险事故的发生。

一方面，本实用新型提出的一种电池管理系统，应用于ARM平台，用于对电池包的状态进行监测和控制，其包括中央处理单元、与所述中央处理单元连接的数据采集模块、充放电控制模块及通信模块，所述数据采集模块包括电压检测单元，所述电压检测单元用于获取所述电池包的电压数据，所述充放电控制模块与所述电池包连接，所述充放电控制模块用于控制所述电池包的充电和放电，所述中央处理单元用于将所述电压数据发送至所述通信模块。

上述的电池管理系统，优选地，所述数据采集模块还包括温度检测单元，所述温度检测单元用于获取所述电池包的温度数据，所述中央处理单元用于将所述温度数据发送至所述通信模块。

上述的电池管理系统，优选地，所述数据采集模块还包括电流检测单元，所述电流检测单元用于获取所述电池包的电流数据，所述中央处理单元用于将所述电流数据发送至所述通信模块。

上述的电池管理系统，优选地，所述数据采集模块包括电量检测单元，所述电量检测单元用于获取所述电池包的剩余电量数据，所述中央处理单元用于将所述剩余电量数据发送至所述通信模块；所述中央处理单元还用于根据剩余电量通过所述充放电控制模块控制所述电池包停止充电和/或停止放电。

上述的电池管理系统，优选地，还包括与所述中央处理单元连接的充放电均衡模块，用于均衡所述电池包中各个单体电池的电压。

上述的电池管理系统，优选地，还包括与所述中央处理单元连接的存储模块、内存模块，所述存储模块用于存储所述数据采集模块所采集的数据，所述内存模块用于存储所述中央处理单元的临时数据。

上述的电池管理系统，优选地，还包括报警模块，所述中央处理单元用于控制所述报警模块报警。

上述的电池管理系统，优选地，还包括与所述充放电控制模块连接的电源模块。

上述的电池管理系统，优选地，所述数据采集模块采用AD7606或LTC6804型号芯片，所述通信模块集成于所述中央处理单元中，所述充放电均衡模块采用LTC6804型号芯片，所述存储模块为flash存储器，所述内存模块为DDR3数据模块。

上述的电池管理系统，优选地，所述中央处理单元为基于ARM架构的STM32F407ICH6处理器。

上述的电池管理系统，优选地，在所述电压数据高于第一预定值时，所述中央处理单元用于通过所述充放电控制模块控制所述电池包停止充电，在所述电压数据低于第二预定值时，所述中央处理单元用于通过所述充放电控制模块控制所述电池包停止放电，所述第一预定值大于第二预定值。

本实用新型提出的一种电池管理系统，应用于ARM平台，用于对电池包的状态进行监测和控制，其包括中央处理单元、与中央处理单元连接的数据采集模块、充放电控制模块及通信模块，数据采集模块包括电压检测单元，电压检测单元用于获取电池包的电压数据，充放电控制模块与电池包连接，充放电控制模块用于控制电池包的充电和放电，中央处理单元用于将电压数据发送至通信模块。通过本方案，该电池管理系统可以实时监控电池的电压状态，且根据获取的数据对电池包进行处理，如，在电压数据高于第一预定值时，中央处理单元用于通过充放电控制模块控制电池包停止充电（断开充电开关），在电压数据低于第二预定值时，中央处理单元用于通过充放电控制模块控制电池包停止放电（断开放电开关）。同时，该系统还可以实时监控电池包的电压状态，并且将电池包的电压状态信息通过通信模块反馈给用户，供用户参考，以便及时做出处理，减少电池安全事故的发生。

附图说明

图1为本实用新型具体实施例提出的一种电池管理系统的原理示意图；

图2为本实用新型具体实施例提出的一种电池管理系统框架图；

图3为图2中核心部分控制采样板的框架图。

图中：100电池包；10中央处理单元；20数据采集模块；21电压检测单元；22温度检测单元；23电流检测单元；24电量检测单元；30充放电控制模块；40通信模块；50充放电均衡模块；60存储模块；70内存模块；80报警模块；90电源模块。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本实用新型中出现的“第一”、“第二”、“第三”、……、“第八”仅用于区分不同结构、部件或参数，无先后之分，更不作为结构或部件或参数本身的限定；同时，本实用新型中的“和/或”，指既可以同时具备，也可以选择其中之一，如方案A和/或方案B，包括方案A、方案B、方案A且方案B此三种情况。

如图1-3所示，本实用新型提出的一种电池管理系统，应用于ARM平台，用于对电池包100的状态进行监测和控制，其包括中央处理单元10、与中央处理单元10连接的数据采集模块20、充放电控制模块30及通信模块40，数据采集模块20包括电压检测单元21，电压检测单元21用于获取电池包100的电压数据，充放电控制模块30与电池包100连接，充放电控制模块30用于控制电池包100的充电和放电，中央处理单元10用于将电压数据发送至通信模块40，具体地，在电压数据高于第一预定值和/或低于第二预定值时，中央处理单元10用于通过充放电控制模块30控制电池包100的充电和放电，并用于将电压数据发送至通信模块40。通过本方案，该电池管理系统可以实时监控电池的电压状态，且根据获取的数据对电池100包进行处理，如，在电压数据高于第一预定值时，中央处理单元10用于通过充放电控制模块30控制电池包100停止充电（断开充电开关），在电压数据低于第二预定值时，中央处理单元10用于通过充放电控制模块30控制电池包100停止放电（断开放电开关），可以理解，第一预定值大于第二预定值。同时，该系统还可以实时监控电池包100的电压状态，并且将电池包100的电压状态信息通过通信模块10反馈给用户，供用户参考，以便及时做出处理，减少电池安全事故的发生。

上述的电池管理系统，优选地，数据采集模块20还包括温度检测单元22，温度检测单元22用于获取电池包100的温度数据，中央处理单元10用于将温度数据发送至通信模块40，具体地，在温度数据高于第三预定值和/或低于第四预定值时，中央处理单元10用于将温度数据发送至通信模块40，第三预定值大于第四预定值。通过该方案，该电池管理系统可以实时监控电池的温度状态，且根据获取的数据对电池100包进行处理，如，在温度数据高于第三预定值和/或低于第四预定值时，中央处理单元10用于将电池包100的温度状态信息通过通信模块10反馈给用户，供用户参考，以便及时做出处理，减少电池安全事故的发生。

上述的电池管理系统，优选地，数据采集模块20还包括电流检测单元23，电流检测单元23用于获取电池包100的电流数据，中央处理单元10还用于将电流数据发送至通信模块40，具体地，在电流数据高于第五预定值和/或低于第六预定值时，中央处理单元10用于将电流数据发送至通信模块40，第五预定值大于第六预定值。通过该方案，该电池管理系统可以实时监控电池的电流状态，且根据获取的数据对电池100包进行处理，如，在电流数据高于第五预定值和/或低于第六预定值时，中央处理单元10用于将电池包100的电流状态信息通过通信模块10反馈给用户，供用户参考，以便及时做出处理，减少电池安全事故的发生。

上述的电池管理系统，优选地，数据采集模块20包括电量检测单元24，电量检测单元24用于获取电池包100的剩余电量数据，中央处理单元10用于将剩余电量数据发送至通信模块40，还用于根据剩余电量通过所述充放电控制模块（30）控制所述电池包（100）停止充电和/或停止放电；具体地，在剩余电量数据高于第七预定值时，中央处理单元10用于通过充放电控制模块30控制电池包100停止充电；和/或，在剩余电量数据低于第八预定值时，中央处理单元10用于通过充放电控制模块30控制电池包100停止放电，第七预定值大于第八预定值。该方案中，电池管理系统可以实时监控电池的电量状态，且根据获取的数据对电池100包进行处理，如检测到电池包剩余电量达到第八预定值(即下限值，比如15%)，则系统会自动报警提醒，使得电池包停止放电，从而保证电池包的电量在合适的范围内。

需要说明的是，可以采用按时积分法与开路电压法相结合的算法来计算电池包100的剩余电量，该算法能够实时计算出当前电池包100的电量。

上述的电池管理系统，优选地，还包括与中央处理单元10连接的充放电均衡模块50，用于均衡电池包100中各个单体电池的电压，使得各电池组电压差值在允许范围内，从而延长电池包使用寿命。同时，还可以包括与中央处理单元10连接的存储模块60、内存模块70，存储模块60用于存储数据采集模块20所采集的数据，内存模块70用于存储中央处理单元10的临时数据。另外，还可以包括报警模块80，中央处理单元10用于在数据采集模块20获取的数据满足预定条件时控制报警模块80报警。如，在电压数据高于第一预定值和/或低于第二预定值时，在温度数据高于第三预定值和/或低于第四预定值时，在电流数据高于第五预定值和/或低于第六预定值时，在剩余电量数据高于第七预定值和/或低于第八预定值时，报警模块80都可以工作，从而更好的提醒使用者。

上述的电池管理系统，优选地，还包括与充放电控制模块30连接的电源模块90。

上述的电池管理系统，优选地，参考图3所示，中央处理单元10为基于ARM架构的STM32F407ICH6处理器。该处理器能够高速处理各种复杂指令，在系统运行过程中能够实时处理各种通信数据，同时STM32F407ICH6集具有丰富的外部设备接口，可以完成对电池包的电压，电流以及温度的检测，以及对电池包异常状态报警。本方案中，通过采用STM32F407ICH6作为中央处理单元10，可以负责外部接口数据的接收，处理、转换等工作，STM32F407ICH6需引出接口包括串口，CAN控制器接口，SPI接口，AD转换等接口来控制各个模块和设备。

同时，数据采集模块20优选采用AD7606或LTC6804型号芯片，可以实现电池单体电压，总电流，总电压以及温度的采集，通信模块40集成于中央处理单元10中，实现数据的传递接收，可以通过串口RS422以及CAN实现数据的通信；充放电均衡模块50采用LTC6804型号芯片，用于电池组之间的电池电压均衡，使得各电池组电压差值在允许范围内；存储模块60为flash存储器（即闪存），优选采用nor flash（一种非易失闪存技术），内存模块70为DDR3数据模块，用于系统的运行。

下面结合图2和图3进行进一步说明，图2为电池管理系统框架图，图3为图2中核心部分控制采样板的框架图，图2中，电源适配器用于给电池包充电，其通过充电端口连接充电控制板（具体执行充放电控制模块30的职能，用于充电和放电控制），然后通过电池线连接电池包100，控制采样板与电池包100连接，进行电压、电流及温度的检测（或采集），同时与通信端口连接，可以发送需要的数据，另外，还可以通过充放电控制板对电池包的充放电进行控制。图2中，还示出了均衡电路板，其与控制采样板连接，用于均衡电池电压，使之电压差保持在合理范围内。

图3中，STM32F407ICH6为中央处理单元的一种具体结构，FPGA是固件程序，用于各模块与STM32F407ICH6的逻辑控制，起中间桥梁作用。LTC6804芯片完成对电池包的电压以及温度等的采集转换。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种电池管理系统，应用于ARM平台，用于对电池包（100）的状态进行监测和控制，其特征在于，包括中央处理单元（10）、与所述中央处理单元（10）连接的数据采集模块（20）、充放电控制模块（30）及通信模块（40），所述数据采集模块（20）包括电压检测单元（21），所述电压检测单元（21）用于获取所述电池包（100）的电压数据，所述充放电控制模块（30）与所述电池包（100）连接，所述充放电控制模块（30）用于控制所述电池包（100）的充电和放电，所述中央处理单元（10）用于将所述电压数据发送至所述通信模块（40）。

2.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述数据采集模块（20）还包括温度检测单元（22），所述温度检测单元（22）用于获取所述电池包（100）的温度数据，所述中央处理单元（10）用于将所述温度数据发送至所述通信模块（40）。

3.根据权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于，所述数据采集模块（20）还包括电流检测单元（23），所述电流检测单元（23）用于获取所述电池包（100）的电流数据，所述中央处理单元（10）用于将所述电流数据发送至所述通信模块（40）。

4.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述数据采集模块（20）包括电量检测单元（24），所述电量检测单元（24）用于获取所述电池包（100）的剩余电量数据，所述中央处理单元（10）用于将所述剩余电量数据发送至所述通信模块（40）；所述中央处理单元（10）还用于根据剩余电量通过所述充放电控制模块（30）控制所述电池包（100）停止充电和/或停止放电。

5.根据权利要求1-4任一项所述的电池管理系统，其特征在于，还包括与所述中央处理单元（10）连接的充放电均衡模块（50），用于均衡所述电池包（100）中各个单体电池的电压。

6.根据权利要求5所述的电池管理系统，其特征在于，还包括与所述中央处理单元（10）连接的存储模块（60）、内存模块（70），所述存储模块（60）用于存储所述数据采集模块（20）所采集的数据，所述内存模块（70）用于存储所述中央处理单元（10）的临时数据。

7.根据权利要求6所述的电池管理系统，其特征在于，还包括报警模块（80），所述中央处理单元（10）用于控制所述报警模块（80）报警。

8.根据权利要求7所述的电池管理系统，其特征在于，还包括与所述充放电控制模块（30）连接的电源模块（90）。

9.根据权利要求8所述的电池管理系统，其特征在于，所述数据采集模块（20）采用AD7606或LTC6804型号芯片，所述通信模块（40）集成于所述中央处理单元（10）中，所述充放电均衡模块（50）采用LTC6804型号芯片，所述存储模块（60）为flash存储器，所述内存模块（70）为DDR3数据模块。

10.根据权利要求1-4任一项所述的电池管理系统，其特征在于，所述中央处理单元（10）为基于ARM架构的STM32F407ICH6处理器。