CN208180805U - 具有移动端监测功能的电动叉车/拖车用锂电池管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种具有移动端监测功能的电动叉车/拖车用锂电池管理系统，涉及电池管理技术领域。包括主控、供电、检测、电压均衡管理、安全保护、存储、无线通讯、报警8个单元和移动监测终端；所述检测、电压均衡管理、安全保护、存储、无线通讯、报警7个单元分别与主控单元连接；所述无线通讯单元通过无线信号与移动监测终端连接。本实用新型提供的一种具有移动端监测功能的电动叉车/拖车用锂电池管理系统，能够实现一台移动终端对多套电池组运行状态进行监控的目的，提高了对电池组的查看效率，增强了对批量车辆的管理，方便了对批量车辆调度，节约了成本，此外，用户还可以在移动端对电池管理系统进行简单控制。

Description

具有移动端监测功能的电动叉车/拖车用锂电池管理系统

技术领域

本实用新型涉及电池管理技术领域，具体涉及一种具有移动端监测功能的电动叉车/拖车用锂电池管理系统。

背景技术

锂电池以其工作电压高、能量密度高、可充放电次数多等优点，得到了广泛应用，但是，锂电池的安全稳定性较低，研发提高锂电池安全性能和延长使用寿命的电池管理系统显得尤其重要。

目前，锂电池管理系统监测的电池状态信息多通过仪表呈现，直观全面地显示电池组数据信息、状态信息和故障信息需要高性能仪表，然而在低成本的电动叉车/拖车应用中，为每辆电动叉车/拖车都配备高性能仪表无疑增加了成本，且逐一查看每套电池组状态信息的效率较低。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种具有移动端监测功能的电动叉车/拖车用锂电池管理系统，提高了对电池组的查看效率，增强了对批量车辆的管理，方便了对批量车辆调度，同时，可在节约成本的前提下，以更友善和更具有可读性的用户接口呈现更详细的数据信息。

本实用新型提供一种具有移动端监测功能的电动叉车/拖车用锂电池管理系统，包括主控单元、供电单元、检测单元、电压均衡管理单元、安全保护单元、存储单元、无线通讯单元、移动监测终端；

所述主控单元为微处理器，主控单元的输入端连接检测单元，主控单元的输出端分别与电压均衡管理单元、安全保护单元、存储单元和无线通讯单元连接；

所述供电单元分别与主控单元、检测单元、存储单元和无线通讯单元的电源端连接；

所述检测单元包括三个独立的电压采集电路、电流采集电路和温度采集电路，所述三个独立的电压采集电路、电流采集电路和温度采集电路的输出端均通过SPI通讯总线与主控单元连接；

所述电压均衡管理单元的输入端通过SPI总线与主控单元连接，电压均衡管理单元的输出端连接电池组；

所述安全保护单元的输入端连接主控单元，安全保护单元的输出端连接电池组；

所述存储单元为非易失性存储器，存储单元的输入端通过I²C总线与主控单元连接；

所述无线通讯单元通过串口与主控单元连接，无线通讯单元的输出端通过无线信号与移动监测终端连接

进一步地，所述移动监测终端为智能手机，该智能手机需满足与所述无线通讯单元匹配的硬件和操作系统版本要求。

进一步地，该电池管理系统还包括报警单元，所述报警单元含有发声器或发光器，所述报警单元的输入端与主控单元连接，报警单元的电源端与供电单元连接。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提出一种具有移动端监测功能的电动叉车/拖车用锂电池管理系统，能够由同一个移动监测终端与不同电动叉车/拖车所配备电池管理系统的无线通讯单元的连接，实现了一台移动终端对多套电池组运行状态进行监控的目的，提高了对电池组的查看效率，增强了对批量车辆的管理，方便了对批量车辆调度，同时，可在节约成本的前提下，以更友善和更具可读性的用户接口呈现更详细的数据信息，此外，用户还可以在移动端对电池管理系统进行简单控制。

附图说明

图1为本实用新型实施例中具有移动端监测功能的电动叉车/拖车用锂电池管理系统的结构框图；

图2为本实用新型实施例中移动监测终端中显示监控软件的编程实现流程图；

图3为本实用新型实施例中一个移动监测终端和多个主控单元通讯示意图；

图4为本实用新型实施例中无线通讯单元采用的天线安装形式示意图。

图中：1、主控单元；2、供电单元；3、检测单元；4、电压均衡管理单元；5、安全保护单元；6、存储单元；7、无线通讯单元；8、移动监测终端；9、报警单元。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优势更加清晰,下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。

实施例1

一种具有移动端监测功能的电动叉车/拖车用锂电池管理系统，如图1所示，包括主控单元1、供电单元2、检测单元3、电压均衡管理单元4、安全保护单元5、存储单元6、无线通讯单元7、移动监测终端8。

所述主控单元1为微处理器，主控单元1的输入端连接检测单元3，主控单元1的输出端分别与电压均衡管理单元4、安全保护单元5、存储单元6和无线通讯单元7连接，所述主控单元1用于接收检测单元3检测的数据信息，并计算锂电池荷电状态(SOC)，控制电压均衡管理单元4和安全保护单元5工作，并将检测单元3检测到的数据信息、状态信息和故障报警信息存储到存储单元6中，同时，通过无线通讯单元7发送给移动监测终端8。

本实施例中，主控单元1采用Freescale公司的HC9S系列微处理器。

所述供电单元2分别与主控单元1、检测单元3、存储单元6和无线通讯单元7的电源端连接，为主控单元1、检测单元3、存储单元6和无线通讯单元7提供工作电源。

本实施例中，供电单元2采用金升阳公司的24V转5V电源模块。

所述检测单元3包括三个独立的电压采集电路、电流采集电路和温度采集电路，用于采集电池组中单体电池的电压、电池组的总电压、电池组的总电流、电池组的温度等关于电池组信息，通过SPI通讯总线将检测的信息传送给主控单元1，将检测的信息作为主控单元1的控制依据；所述三个独立的电压采集电路、电流采集电路和温度采集电路的输出端均通过SPI通讯总线与主控单元1连接；所述SPI通讯总线英文名称为Serial PeripheralInterface，是一种全双工同步通信总线。

本实施例中，电压采集电路中采用Linear公司的LTC6804-2，电流采集电路中采用QKC-BS5系列霍尔传感器，温度采集电路中采用DS18B20数字温度传感器。

所述电压均衡管理单元4的输入端通过SPI总线与主控单元1连接，电压均衡管理单元4的输出端连接电池组，当电池组中电池单体间压差过大时，由主控单元1根据检测单元3检测到的信息发出指令，控制电压均衡管理单元4对电池组中电池单体间压差做均衡处理。

本实施例中，电压均衡管理单元4采用基于反激变换器的双向主动均衡的方式，利用Linear公司的LTC3300进行均衡控制。

所述安全保护单元5的输入端连接主控单元1，安全保护单元5的输出端连接电池组，由主控单元1根据检测单元3检测到的信息发出指令，控制安全保护单元5进行断电或打开散热装置的操作，具有防止电池组过充、过放、过流、过温、短路等功能。

所述存储单元6为非易失性存储器，存储单元6的输入端通过I²C总线与主控单元1连接，所述存储单元6用于存储该电池管理系统内的数据信息、系统状态信息和故障报警信息；所述非易失性存储器存储速度快，能够在系统掉电的情况下保证存储的信息不会丢失，实现永久性的存储数据信息；所述I²C总线英文名称为Inter Integrated Circuit，是一种双向二进制同步串行总线。

本实施例中，采用Micro SD卡作为存储单元；所述Micro SD卡是一种极细小的快闪存储器卡。

所述无线通讯单元7通过串口与主控单元1连接，无线通讯单元7的输出端通过无线信号与移动监测终端8连接，所述无线通讯单元7是主控单元1和移动监测终端8间的数据传输单元，一方面，接收移动监测终端8发送的请求数据帧和控制数据帧，并将数据帧转发至主控单元1，另一方面，接收主控单元1发送的包含数据信息、状态信息和故障报警信息的数据帧，并将数据帧转发到移动监测终端8。

本实施例中，选取短距离通讯测试，无线通讯单元7采用功耗低、成本低、抗干扰能力强的低功耗蓝牙模块。配置低功耗蓝牙模块角色为外围设备，用来发出广播，广播间隔和其他连接参数根据具体需求配置，广播间隔越短，移动监测终端8和无线通讯单元7之间的数据响应相应越快，但模块功耗相应增加。

所述移动监测终端8为装有显示监控软件的智能手机，该智能手机需满足与所述无线通讯单元7匹配的硬件和操作系统版本要求，所述移动监测终端8用于接收无线通讯单元7转发的包含数据信息、状态信息和故障报警信息的数据帧，并通过显示监控软件将数据帧解析为电池组数据信息、状态信息和故障报警信息，再将解析信息以文字、图形、声音的方式详细呈现给用户；所述数据信息包括：单体电池电压、电池组总电压、总电流、温度和电路板温度；所述状态信息包括：工作状态、剩余容量、使用循环次数；所述故障报警信息包括：电池组过压/欠压故障、单体电池过压/欠压故障、电池组充电/放电过温/低温故障、充电/放电电流过大故障、过充/过放保护故障、充电/放电继电器故障、采集电路故障等。

本实施例中，选取的无线通讯单元7为BLE4.0模块，那么要求移动监测终端8所使用智能手机含有蓝牙发射与接收器，同时操作系统应该是为BLE4.0核心功能提供平台支持和API接口的Android 4.3以上或IOS 7以上版本；所述BLE英文名称为Bluetooth LowEnergy，是一种低功耗的蓝牙技术；所述API接口英文名称为Application ProgrammingInterface，是一种应用程序的编程接口。

具体实施中，移动监测终端8中显示监控软件的编程实现流程如图2所示，具体步骤如下：

步骤1：在显示监控软件中添加BLE相关权限；

步骤2：判断移动监测终端8是否支持蓝牙功能，若支持，获取移动监测终端8的蓝牙适配器，继续步骤3，否则终止程序；

步骤,3：判断移动监测终端8是否已经开启蓝牙功能，若未开启，提示用户开启蓝牙功能，继续步骤4，若已开启，则继续步骤4；

步骤4：扫描周边电池管理系统上的无线通讯单元7，扫描到设备后在回调函数中获取扫描到的设备；

步骤5：调用连接无线通讯单元7的API，连接成功在回调函数中调用发现服务的API来发现服务；

步骤6：发现服务并成功获取服务后，调用获取到特征值的API，得到属性为Write和Notify的特征值，获取到特征值即代表移动监测终端8与电池管理系统上的无线通讯单元7连接成功；

步骤7：使能属性为Noitfy的特征值；

步骤8：调用发送函数，向电池管理系统上的无线通讯单元7发送请求电池状态的帧，当接收到电池管理系统上的无线通讯单元7返回的包含电池状态的帧后，在回调函数中，按照协议对接收到的包含电池状态的帧进行解析；

步骤9：将解析成功后的电池数据信息、状态信息和故障报警信息显示在移动监测终端8的显示屏上；

步骤10：以500ms为周期，重复步骤8、9，从而获取更新的电池数据信息、状态信息和故障报警信息显示在移动监测终端8的显示屏上，直至断开移动监测终端8和电池管理系统上的无线通讯单元7的连接。

一种具有移动端监测功能的电动叉车/拖车用锂电池管理系统还包含报警单元9，所述报警单元9含有发声器或发光器，所述报警单元9的输入端与主控单元1连接，用于接收主控单元1发送的控制信号并发出报警声或报警光，所述报警单元9的电源端与供电单元2连接，由供电单元2提供工作电源。

实施例2

实现一个移动监测终端8监控多套电池组运行状态，如图3所示，通过一个移动监测终端8与不同无线通讯单元7的连接，实现与不同主控单元1的连接，从而实现一台移动终端监控多套电池组运行状态的目的，其他单元结构及功能如实施例1所述。

实施例3

实现对具有屏蔽功能的电池管理系统箱体的监控，如图4所示，当电池管理系统的箱体对信号具有屏蔽作用时，具有无线连接功能的模块的无线通讯单元7均可将天线外接到箱体外部，其他单元结构及功能如实施例1所述。

将天线外接到箱体外部的具体实现方式如下：从无线通讯单元7的IPEX连接器座子引出IPEX-SMA转接线，在IPEX-SMA转接线穿过箱体处以SMA连接器做转换，延长天线连接线至箱体外部，在适宜长度处连接合适的天线，这样，不仅解决了电池管理系统箱体对信号的屏蔽作用，同时SMA连接器还起到了固定作用。所述IPEX连接器座子是一种广泛应用于微型射频同轴电缆的连接器的座子；所述SMA连接器是一种小型螺纹式射频同轴连接器。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；因而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型权利要求所限定的范围。

Claims (3)

1.一种具有移动端监测功能的电动叉车/拖车用锂电池管理系统，其特征在于，包括主控单元(1)、供电单元(2)、检测单元(3)、电压均衡管理单元(4)、安全保护单元(5)、存储单元(6)、无线通讯单元(7)、移动监测终端(8)；

所述主控单元(1)为微处理器，主控单元(1)的输入端连接检测单元(3)，主控单元(1)的输出端分别与电压均衡管理单元(4)、安全保护单元(5)、存储单元(6)和无线通讯单元(7)连接；

所述供电单元(2)分别与主控单元(1)、检测单元(3)、存储单元(6)和无线通讯单元(7)的电源端连接；

所述检测单元(3)包括三个独立的电压采集电路、电流采集电路和温度采集电路，所述三个独立的电压采集电路、电流采集电路和温度采集电路的输出端均通过SPI通讯总线与主控单元(1)连接；

所述电压均衡管理单元(4)的输入端通过SPI总线与主控单元(1)连接，电压均衡管理单元(4)的输出端连接电池组；

所述安全保护单元(5)的输入端连接主控单元(1)，安全保护单元(5)的输出端连接电池组；

所述存储单元(6)为非易失性存储器，存储单元(6)的输入端通过I²C总线与主控单元(1)连接；

所述无线通讯单元(7)通过串口与主控单元(1)连接，无线通讯单元(7)的输出端通过无线信号与移动监测终端(8)连接。

2.根据权利要求1所述的具有移动端监测功能的电动叉车/拖车用锂电池管理系统，其特征在于，所述移动监测终端(8)为智能手机，该智能手机需满足与所述无线通讯单元(7)匹配的硬件和操作系统版本要求。

3.根据权利要求1所述的具有移动端监测功能的电动叉车/拖车用锂电池管理系统，其特征在于，该电池管理系统还包括报警单元(9)，所述报警单元(9)含有发声器或发光器，所述报警单元(9)的输入端与主控单元(1)连接，报警单元(9)的电源端与供电单元(2)连接。