CN208655826U - 一种支持自动检测功能的电池管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种支持自动检测功能的电池管理系统，该电池管理系统包括主控单元、检测控制单元、检测参数存储单元、检测连接引导电路单元、充放电控制单元、CAN通讯单元、状态监控单元。本实用新型提供的支持自动检测功能的电池管理系统，可以自动检测到外部是否接入检测装置及检测装置类别并进入相应检测状态；通过CAN通信或PWM通信能与检测装置进行双向交互，并进行相应的检测参数配置及检测流程控制，从而简化检测流程及繁琐的检测参数设置，实现自动化检测，节约人力物力成本。

Description

一种支持自动检测功能的电池管理系统

技术领域

本实用新型涉及动力电池管理系统领域，具体地说是一种支持自动检测功能的电池管理系统。

背景技术

电池管理系统作为动力电池状态监控及使用管理的关键部件之一，为提高动力电池的利用率，防止动力电池出现过充电、过放电，延长动力电池的使用寿命，监控动力电池的健康状态等发挥着重要的作用。为了准确获取动力电池的电性能及提升电池管理系统对动力电池管理的有效性、准确性，需要对动力电池进行检测，如进行动力电池的容量检测、SOC精度校正、SOH精度校正等。但是，现有动力电池检测过程都是人工将动力电池检测设备与电池连接后，手动设置检测设备及电池管理系统以进入检测状态，并手动设置相应检测参数，电池管理系统参与度不高且无法自动确认进入检测状态；而且一些与检测相关的参数如电池保护参数、充放电截止条件、标准充电方法等各个电池生产厂商都不一致故需要在检测前人工获取，造成检测过程设置复杂，需要专业人员进行，费时费力。因此，迫切需要一种电池管理系统，可以自动检测到外部是否接入检测装置及检测装置类别以进入相应检测状态，并能与检测设备进行双向交互及相应的检测参数配置、检测流程控制，从而简化检测流程及繁琐的检测参数设置实现自动化检测，节约人力物力成本。

发明内容

根据上述提出的技术问题，本实用新型提供了一种支持自动检测功能的电池管理系统，主要通过引导电路单元与检测设备进行状态确认，并通过CAN通信单元或引导电路单元进行双向交互，设置检测参数从而实现自动化检测。本实用新型采用的技术手段如下。

一种支持自动检测功能的电池管理系统，其特征在于，该电池管理系统包括：主控单元、检测控制单元、检测参数存储单元、检测连接引导电路单元、充放电控制单元、CAN通讯单元和状态监控单元；所述检测控制单元可通过检测连接引导电路单元自动识别外部检测装置，并通过CAN通信单元或检测连接引导电路单元与外部检测装置进行双向通信；所述主控单元可根据所述检测控制单元的指令控制充放电控制单元、状态监控单元进入检测状态；所述检测控制单元能读写所述检测参数存储单元中的检测参数并通过所述双向通信的方式对外部检测装置进行自动配置，并进行检测流程自动控制。本实用新型所述检测状态指与外部检测装置及预检测项目相匹配的状态，如：当外部接入绝缘检测装置测量电池系统充电回路绝缘时，所述检测状态指充放电控制单元闭合充电继电器，使外部检测装置与电池系统充电回路导通、状态监控单元切断内部绝缘采集的状态。

作为优选，所述检测控制单元包括内部通信端口、CAN通讯端口、状态控制端口、状态检测端口、数据读写端口；所述检测连接引导电路单元包括连接确认信号端口、接地开关、限流电阻、低压电压源、接地端子、接地电阻、隔离模块、信号采集模块。需要说明的是，本实用新型所述端口为功能接口，物理上包含一个或多个导线连接端子。

作为优选，所述连接确认信号端口经所述信号采集模块与所述检测控制单元的状态检测端口电连接；所述接地端子经接地电阻、接地开关与连接确认信号端口电连接；所述低压电压源经限流电阻与所述连接确认信号端口电连接；所述接地开关的控制端经所述隔离模块与所述检测控制单元状态控制端口电连接；所述CAN通信端口与所述CAN通信单元电连接；所述内部通信端口与所述主控单元通过数据总线电连接；所述数据读写端口与检测参数存储单元通过数据总线电连接。

作为优选，所述检测控制单元能通过所述状态控制端口周期性的闭合和断开所述接地开关，从而在所述连接确认信号端口产生PWM信号，并能通过所述状态检测端口获得所述连接确认信号端口的电压、频率、占空比值。在实际应用时，定义不同的检测装置在检测连接确认信号端口产生不同的电压、频率和占空比值，从而使所述检测控制单元能对所连接的检测设备进行识别；同时由于检测控制单元也能在所述连接确认信号端口产生PWM信号，定义不同的PWM占空比或频率代表不同指令，进而能实现双向的通信。

作为优选，所述充放电控制单元包括充电继电器、放电继电器和相应的继电器驱动电路，并能根据主控单元的指令闭合和断开所述充电继电器或所述放电继电器；所述状态监控单元能根据主控单元的指令选择性的对电池总电压、单体电压、电池温度、绝缘电阻值、充放电电流进行监控，并实时将监控数据发送到所述主控制单元。所述主控单元能接收所述监控数据，并进行故障诊断及电池SOC、SOH状态信息的计算。

作为优选，所述低压电压源的电压值为9-36V；所述限流电阻阻值为0.1-5kΩ；所述接地电阻阻值为1-10kΩ；所述隔离模块为光电隔离模块；所述信号采集模块为电压信号运放电路；所述接地开关为固态继电器，MOSFET，三极管或IGBT。

作为优选，所述主控单元、所述检测控制单元为MCU、FPGA或DSP；所述主控单元、所述检测控制单元可集成在同一个物理芯片上。

作为优选，所述数据总线为SPI、IIC或SCI。

作为优选，所述检测参数存储单元为EEPROM、TF卡或SD卡。

本实用新型的有益效果是，能够自动识别外部连接的电池系统检测装置及类别，并能根据检测参数存储单元预先设定的参数，进行自动化的配置及检测流程控制，提高了电池系统检测的效率；由于检测参数事先设定完成，检测时无需专业人员手动设置，可以减少相关专业人员投入，降低检测门槛，进而降低检测成本；同时，设置独立的检测控制单元，避免检测过程对系统其他单元造成负担，增强了系统的稳定性。

附图说明

图1是本实用新型一种支持自动检测功能的电池管理系统的原理示意图。

图2是本实用新型实施例1的电池管理系统中主控单元、检测控制单元、检测参数存储单元的电路示意图。

图3是本实用新型实施例1的电池管理系统中检测连接引导电路单元的电路示意图。

图4是本实用新型实施例2的电池管理系统中主控单元、检测控制单元、检测参数存储单元的电路示意图。

图5是本实用新型实施例2的电池管理系统中检测连接引导电路单元的电路示意图。

图中 1、主控单元，2、检测控制单元，3、检测参数存储单元，4、检测连接引导电路单元，5、充放电控制单元，6、CAN通讯单元，7、状态监控单元，8、连接确认信号端口，9、接地开关，10、限流电阻，11、低压电压源，12、接地端子，13、接地电阻，14、隔离模块，15、信号采集模块，16、内部通信端口，17、CAN通讯端口，18、状态控制端口，19、状态检测端口，20、数据读写端口。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

请参照图1所示，一种支持自动检测功能的电池管理系统包括：主控单元1、检测控制单元2、检测参数存储单元3、检测连接引导电路单元4、充放电控制单元5、CAN通讯单元6和状态监控单元7；所述检测控制单元2可通过检测连接引导电路单元4自动识别外部检测装置，并通过CAN通信单元6或检测连接引导电路单元4与外部检测装置进行双向通信；所述主控单元1可根据所述检测控制单元的指令控制充放电控制单元5、状态监控单元7进入检测状态；所述检测控制单元2能读写所述检测参数存储单元3中的检测参数并通过所述双向通信的方式对外部检测装置进行自动配置，并进行检测流程自动控制。

所述检测控制单元包括内部通信端口16、CAN通讯端口17、状态控制端口18、状态检测端口19、数据读写端口20；所述检测连接引导电路单元包括连接确认信号端口8、接地开关9、限流电阻10、低压电压源11、接地端子12、接地电阻13、隔离模块14、信号采集模块15。所述连接确认信号端口18经所述信号采集模块15与所述检测控制单元2的状态检测端口19电连接；所述接地端子12经接地电阻13、接地开关9与连接确认信号端口8电连接；所述低压电压源11经限流电阻12与所述连接确认信号端口8电连接；所述接地开关9的控制端经所述隔离模块14与所述检测控制单元2的状态控制端口18电连接；所述CAN通信端口17与所述CAN通信单元6电连接；所述内部通信端口16与所述主控单元通过数据总线电连接；所述数据读写端口20与检测参数存储单元3通过数据总线电连接。所述检测控制单元2能通过所述状态控制端口18周期性的闭合和断开所述接地开关9，从而在所述连接确认信号端口8产生PWM信号，并能通过所述状态检测端口19获得所述连接确认信号端口8的电压、频率、占空比值。

实施例1

请参照图2和图3所示，一种支持自动检测功能的电池管理系统，主控单元1采用DSP，检测控制单元2采用MCU，检测参数存储单元为EEPROM，主控单元1、检测控制单元2物理上采用两个独立的芯片。检测控制单元2的内部通信端口16与主控单元1采用SPI总线相连；检测控制单元2的数据读写端口20与检测参数存储单元2采用IIC总线相连。检测连接引导电路单元4中，低压电压源11的电压值为12V；限流电阻10的阻值为1kΩ；接地电阻13的阻值为1kΩ；隔离模块14为光电隔离电路；信号采集模块15为电压信号运放电路；接地开关9为三极管。

本实施例的电池管理系统还包括充放电控制单元5、CAN通讯单元6和状态监控单元7。充放电控制单元5包括充电继电器、放电继电器及继电器控制电路；在检测时，根据检测装置的类别及检测项目，可以根据主控单元1的指令闭，选择性的闭合或断开电池充电继电器、放电继电器，以使检测装置的检测端与电池正负极导通或断开。状态监控单元7包括总电压、单体电压、电流、温度、绝缘等变量的监控电路，且能根据主控单元1的指令选择性的对电池总电压、单体电压、电池温度、绝缘电阻值、充放电电流进行监控，并实时将监控数据发送到所述DSP中。所述DSP能根据收到的监控数据，进行故障诊断及电池SOC、SOH等状态信息的计算。

采用本实施例的电池管理系统，通过所述MCU实时监控连接确认信号端口8的电压值及PWM占空比，自动识别外部连接的电池系统检测装置及类别；当识别到外部电池系统检测装置及类别时，所述MCU通过内部通信端口经SPI总线向所述DSP发送检测相关指令，所述DSP收到指令后控制充放电控制单元5和状态监控单元7进入相应检测状态；同时，根据EEPROM中预先设定的参数，通过周期性的改变三极管的导通和关闭，在连接确认信号端口8处产生PWM信号与外部检测装置交互，如外部检测装置具备CAN通信时，所述MCU同时通过CAN通讯端口17经CAN通信单元6与外部检测装置进行交互，进而自动的配置检测参数并进行检测流程的控制。

采用本实施例的电池管理系统，能自动的识别检测装置及类别，并自动的设置检测参数和控制检测流程，提高了电池系统检测的效率；同时，设置独立的检测控制单元，避免检测过程对系统其他单元造成负担，增强了系统的稳定性。

实施例2

请参照图4和图5所示，一种支持自动检测功能的电池管理系统，主控单元1、检测控制单元2均采用MCU，检测参数存储单元为SD卡，主控单元1、检测控制单元2物理上集成在同一个芯片封装内，具体的本实例采用MC9S12XEP100芯片，主控单元1为主控制器，检测控制单元2为从控制器。检测控制单元2的内部通信端口16与主控单元1采用内部总线相连；检测控制单元2的数据读写端口20与检测参数存储单元3采用SPI总线相连。检测连接引导电路单元4中，低压电压源11的电压值为24V；限流电阻10阻值为1.5kΩ；接地电阻13阻值为2kΩ；隔离模块14为光电隔离电路；信号采集模块15为电压信号运放电路；接地开关9为MOSFET。

本实施例的电池管理系统其它部分与实施例一完全一致。

采用本实施例的电池管理系统，通过所述从控制器实时监控连接确认信号端口8的电压值及PWM占空比，自动识别外部连接的电池系统检测装置及类别；当识别到外部电池系统检测装置及类别时，所述从控制器通过内部通信端口经内部总线向所述主控制器发送检测相关指令，所述主控制器收到指令后控制充放电控制单元5和状态监控单元7进入相应检测状态；同时，根据SD卡中预先设定的参数，通过周期性的改变MOSFET的导通和关闭，在连接确认信号端口8处产生PWM信号与外部检测装置交互，如外部检测装置具备CAN通信时，所述从控制器通过CAN通讯端口17经CAN通信单元6与外部检测装置进行交互，进而自动的配置检测参数并进行检测流程的控制。

采用本实施例的电池管理系统，能够自动识别外部连接的电池系统检测装置及类别，并能根据SD卡中预先设定的参数，进行自动化的配置及检测流程控制，大大提高了电池系统检测的效率；由于采用SD卡的形式，检测参数事先设定完成并方便更新，因此可以减少相关专业人员投入，降低检测门槛，进而降低检测成本。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种支持自动检测功能的电池管理系统，其特征在于，该电池管理系统包括：主控单元、检测控制单元、检测参数存储单元、检测连接引导电路单元、充放电控制单元、CAN通讯单元和状态监控单元；所述检测控制单元可通过检测连接引导电路单元自动识别外部检测装置，并通过CAN通信单元或检测连接引导电路单元与外部检测装置进行双向通信；所述主控单元可根据所述检测控制单元的指令控制充放电控制单元、状态监控单元进入检测状态；所述检测控制单元能读写所述检测参数存储单元中的检测参数并通过所述双向通信的方式对外部检测装置进行自动配置，并进行检测流程自动控制。

2.根据权利要求1所述的一种支持自动检测功能的电池管理系统，其特征在于：所述检测控制单元包括内部通信端口、CAN通讯端口、状态控制端口、状态检测端口、数据读写端口；所述检测连接引导电路单元包括连接确认信号端口、接地开关、限流电阻、低压电压源、接地端子、接地电阻、隔离模块、信号采集模块。

3.根据权利要求2所述的一种支持自动检测功能的电池管理系统，其特征在于：所述连接确认信号端口经所述信号采集模块与所述检测控制单元的状态检测端口电连接；所述接地端子经接地电阻、接地开关与连接确认信号端口电连接；所述低压电压源经限流电阻与所述连接确认信号端口电连接；所述接地开关的控制端经所述隔离模块与所述检测控制单元状态控制端口电连接；所述CAN通信端口与所述CAN通信单元电连接；所述内部通信端口与所述主控单元通过数据总线电连接；所述数据读写端口与检测参数存储单元通过数据总线电连接。

4.根据权利要求2所述的一种支持自动检测功能的电池管理系统，其特征在于：所述检测控制单元能通过所述状态控制端口周期性的闭合和断开所述接地开关，从而在所述连接确认信号端口产生PWM信号，并能通过所述状态检测端口获得所述连接确认信号端口的电压、频率、占空比值。

5.根据权利要求1所述的一种支持自动检测功能的电池管理系统，其特征在于：所述充放电控制单元包括充电继电器、放电继电器，并能根据主控单元的指令闭合或断开所述充电继电器或所述放电继电器；所述状态监控单元能根据主控单元的指令选择性的对电池总电压、单体电压、电池温度、绝缘电阻值、充放电电流进行监控，并实时将监控数据发送到所述主控单元；所述主控单元能接收所述监控数据，并进行故障诊断及电池SOC、SOH状态信息的计算。

6.根据权利要求2所述的一种支持自动检测功能的电池管理系统，其特征在于：所述低压电压源的电压值为9-36V；所述限流电阻阻值为0.1-5kΩ；所述接地电阻阻值为1-10kΩ；所述隔离模块为光电隔离模块；所述信号采集模块为电压信号运放电路；所述接地开关为固态继电器，MOSFET，三极管或IGBT。

7.根据权利要求1所述的一种支持自动检测功能的电池管理系统，其特征在于：所述主控单元、所述检测控制单元为MCU、FPGA或DSP；所述主控单元、所述检测控制单元可集成在同一个物理芯片上。

8.根据权利要求3所述的一种支持自动检测功能的电池管理系统，其特征在于：所述数据总线为SPI、IIC或SCI。

9.根据权利要求1所述的一种支持自动检测功能的电池管理系统，其特征在于：所述检测参数存储单元为EEPROM、TF卡或SD卡。