CN207902203U - 一种用于电动汽车的动力电池管理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于电动汽车的动力电池管理系统，包括动力电池，动力电池包括多个串联连接的电池，还包括烟雾感应模块、电压采集模块、SPI总线接口模块、电流采集模块、A/D转换器、温度采集模块、控制器、RS232通信模块、CAN收发模块、PC机、电动汽车控制器、显示模块、存储模块和报警模块。本实用新型能对电池热失控造成的火灾进行监测和预警，进而提高了应用电池管理系统的电动汽车的安全性；本实用新型的硬件结构简单、传输速度快、维护效率高、降低成本、可靠性及安全性高。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池技术领域，特别是一种用于电动汽车的动力电池管理系统。
背景技术
能源危机和环境污染已然成为影响社会发展的两大难题，当今世界各国都在致力于解决这两大难题。在世界各国人民不断呼吁“低碳生活”的背景下，新能源开始占据着越来越重要的地位，锂电池作为新能源的一部分，得到了空前的发展。尤其是近年来电动汽车的发展，更将锂电池的应用推向一个新的高潮。政府和企业不断加大对电动汽车产业的投入，迫切希望提升我国电动汽车的自主研发能力，而电池管理系统正是制约其发展的关键因素。
由于功率和电压的限制，锂电池在大多数应用场合都需要串联使用，然而锂电池在容量、内阻、自放电率上的不同很容易造成电池之间容量的差异，又因为“木桶效应”的存在，整个电池组的有效容量就会取决于最小容量的单体电池。除此之外，确保锂电池在使用过程中的安全性也同样极具挑战。因此，为电池组配备电池管理系统以确保电池组高效、安全的使用就变得至关重要了。
电池管理系统通常负责电池组中电池电量的计算、电池保护，电池间的电量平衡控制、以及电池管理系统内外的信号通信等。在现有技术中，一般使用到电池的产品，都需要搭配电池管理系统来控制。
由于电池在制造过程中很难确保具有完全的均一性，各串联的电池单元之间会存在充电或放电特性的差异。因此，当使用串联电池单元的电池组时，会存在这样的问题：充电时，同一电池组中，即使某些电池单元被过度充电，也仍然存在某些电池单元尚未达到饱和；又或放电时，同一电池组中，有些电池单元尚未完全放电，但仍有些电池单元被过度放电。此外，如果电池单元长期被过度放电/ 充电，在构成电池单元的材料中可能会出现显著劣化，使得电池单元的特性变得不同，而这种劣化是加剧电池单元间差异的原因之一。
在能源危机日益严重的今天，新能源行业迅猛发展，电动汽车的数量越来越多。电动汽车通常由电池管理系统管理电池箱中的动力电池为电动汽车供电。然而，现有的电池管理系统及电池箱均不具备火灾检测和预警功能，从而无法对电池热失控时造成的火灾事故进行有效的检测和预警，从而降低了电动汽车的安全性。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种用于电动汽车的动力电池管理系统，本实用新型能对电池热失控造成的火灾进行监测和预警，进而提高了应用电池管理系统的电动汽车的安全性。
本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：
根据本实用新型提出的一种用于电动汽车的动力电池管理系统，包括动力电池，动力电池包括多个串联连接的电池，还包括烟雾感应模块、电压采集模块、SPI总线接口模块、电流采集模块、A/D转换器、温度采集模块、控制器、RS232通信模块、CAN收发模块、PC机、电动汽车控制器、显示模块、存储模块和报警模块；其中，
电压采集模块，用于将测量出的单个电池的电压信号、动力电池的总电压信号经SPI总线接口模块输出至控制器；
电流采集模块，用于将测量出的动力电池的电流信号输出至A/D转换器；
A/D转换器，用于将电流信号经模数转换后输出电流数字信号至控制器；
温度采集模块，用于将测量出的温度信号输出至控制器；
烟雾感应模块，用于检测动力电池中烟雾的浓度，并将检测到的烟雾的浓度值输出至控制器；
控制器，用于对接收到的电压信号、电流数字信号、温度信号和烟雾的浓度值进行分析处理后，将处理后的数据存储于存储模块中；处理后的数据输出至显示模块进行显示；当温度信号大于预设的温度阈值或者烟雾的浓度值大于预设的烟雾阈值时，输出报警信号至报警模块报警；
控制器与电动汽车控制器的通信通过CAN收发模块进行，控制器与PC机之间的数据收发通过RS232通信模块来实现。
作为本实用新型所述的一种用于电动汽车的动力电池管理系统进一步优化方案，电流采集模块包括LM358芯片和电阻；其中，LM358芯片的正输入端与电阻的一端连接，电阻的另一端与地连接，LM358芯片的负输入端与LM358芯片的输出端连接，LM358芯片的电源端与+12V电源连接，LM358芯片的接地端与地连接。
作为本实用新型所述的一种用于电动汽车的动力电池管理系统进一步优化方案，控制器为单片机。
作为本实用新型所述的一种用于电动汽车的动力电池管理系统进一步优化方案，单片机为AT89C51单片机。
作为本实用新型所述的一种用于电动汽车的动力电池管理系统进一步优化方案，电池的个数为1-12。
本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
（1）本实用新型能对电池热失控造成的火灾进行监测和预警，进而提高了应用电池管理系统的电动汽车的安全性；
（2）本实用新型的硬件结构简单、传输速度快、维护效率高、降低成本、可靠性及安全性高；
（3）本实用新型考虑到电动汽车内工作环境恶劣，采集数据均采用单独的测量单元，且所有测量单元尽量靠近测量源，大大减少了环境对各取样点的干扰，提高了测量精度；本系统在强电磁干扰环境下可靠工作。
附图说明
图1是本实用新型的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：
如图1所示，一种用于电动汽车的动力电池管理系统，包括动力电池，动力电池包括多个串联连接的电池，还包括烟雾感应模块、电压采集模块、SPI总线接口模块、电流采集模块、A/D转换器、温度采集模块、控制器、RS232通信模块、CAN收发模块、PC机、电动汽车控制器、显示模块、存储模块和报警模块；其中，
电压采集模块，用于将测量出的单个电池的电压信号、动力电池的总电压信号经SPI总线接口模块输出至控制器；
电流采集模块，用于将测量出的动力电池的电流信号输出至A/D转换器；
A/D转换器，用于将电流信号经模数转换后输出电流数字信号至控制器；
温度采集模块，用于将测量出的温度信号输出至控制器；
烟雾感应模块，用于检测动力电池中烟雾的浓度，并将检测到的烟雾的浓度值输出至控制器；
控制器，用于对接收到的电压信号、电流数字信号、温度信号和烟雾的浓度值进行分析处理后，将处理后的数据存储于存储模块中；处理后的数据输出至显示模块进行显示；当温度信号大于预设的温度阈值或者烟雾的浓度值大于预设的烟雾阈值时，输出报警信号至报警模块报警；
控制器与电动汽车控制器的通信通过CAN收发模块进行，控制器与PC机之间的数据收发通过RS232通信模块来实现。
电流采集模块包括LM358芯片和电阻；其中，LM358芯片的正输入端与电阻的一端连接，电阻的另一端与地连接，LM358芯片的负输入端与LM358芯片的输出端连接，LM358芯片的电源端与+12V电源连接，LM358芯片的接地端与地连接。
控制器为单片机，单片机可以为AT89C51单片机。电池的个数可以为1-12。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替代，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种用于电动汽车的动力电池管理系统，包括动力电池，动力电池包括多个串联连接的电池，其特征在于，还包括烟雾感应模块、电压采集模块、SPI总线接口模块、电流采集模块、A/D转换器、温度采集模块、控制器、RS232通信模块、CAN收发模块、PC机、电动汽车控制器、显示模块、存储模块和报警模块；其中，
电压采集模块，用于将测量出的单个电池的电压信号、动力电池的总电压信号经SPI总线接口模块输出至控制器；
电流采集模块，用于将测量出的动力电池的电流信号输出至A/D转换器；
A/D转换器，用于将电流信号经模数转换后输出电流数字信号至控制器；
温度采集模块，用于将测量出的温度信号输出至控制器；
烟雾感应模块，用于检测动力电池中烟雾的浓度，并将检测到的烟雾的浓度值输出至控制器；
控制器，用于对接收到的电压信号、电流数字信号、温度信号和烟雾的浓度值进行分析处理后，将处理后的数据存储于存储模块中；处理后的数据输出至显示模块进行显示；当温度信号大于预设的温度阈值或者烟雾的浓度值大于预设的烟雾阈值时，输出报警信号至报警模块报警；
控制器与电动汽车控制器的通信通过CAN收发模块进行，控制器与PC机之间的数据收发通过RS232通信模块来实现。
2.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车的动力电池管理系统，其特征在于，电流采集模块包括LM358芯片和电阻；其中，LM358芯片的正输入端与电阻的一端连接，电阻的另一端与地连接，LM358芯片的负输入端与LM358芯片的输出端连接，LM358芯片的电源端与+12V电源连接，LM358芯片的接地端与地连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车的动力电池管理系统，其特征在于，控制器为单片机。
4.根据权利要求3所述的一种用于电动汽车的动力电池管理系统，其特征在于，单片机为AT89C51单片机。
5.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车的动力电池管理系统，其特征在于，电池的个数为1-12。
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