CN208806332U - 电池管理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种车辆电池管理系统。该车辆管理系统具备:主CPU,与车辆电池通信连接;以及辅助CPU,与所述主CPU通信连接并且作为所述主CPU的备份工作。其中,所述主CPU具备:用于与所述辅助CPU进行通信的第一通信电路,所述辅助CPU具备:用于与所述主CPU进行通信的第二通信电路;用于备份来自所述主CPU的数据的备份电路;以及用于监控所述主CPU与外部的通信的监控电路。根据本实用新型的车辆电池管理系统,通过增加一块CPU,构成主从式处理拓扑,在主CPU故障失效时,辅助CPU能够接管车辆电池管理系统。
Description
技术领域
本实用新型涉及车辆电池技术领域,具体地涉及一种车辆电池管理系统。
背景技术
电动汽车的快速发展对充电设施提出了较高的要求,其中长寿命,高可靠性的电池是关键的部件,对整车的安全运行、整车控制策略选择、充电模式的选择以及运营成本都有很大的影响,因此通常由专门的电池管理系统对电池状态进行管理。
在锂电池充放电过程中,由于单体之间差异,很容易造成电池之间的电池电压不一致,造成某些单体过充或者过放,严重的影响电池寿命,所以一般都需要电池管理系统对单体电压进行管理,延长电池使用寿命。电池管理系统就是对电池组和电池单元运行状态进行监控,精确测量其剩余容量,同时对电池进行充放电保护,使电池工作在最佳状态。
图1是现有的车辆电池管理系统的构造示意图。
现有的车辆电池管理系统无论在车辆运行过程中还是在充电过程中,都要完成电池状态的实时监控和故障诊断等,并且如图1所示,通过CAN(总线)告知车辆集成控制器(也称为“主机通信”)或充电机等,以便采取相应的控制策略,达到有效利用电池性能且保障使用安全的目的。
如图1所示,现有的车辆电池管理系统具备:
CPU100;
温度采集电路200,用于采集所述车辆电池的温度数据;
电量采集电路300,用于采集所述车辆电池的电量数据;
电压采集电路400,用于采集所述车辆电池的电压数据;以及
电流采集电路500,用于采集所述车辆电池的电流数据。
其中,CPU100根据来自温度采集电路200的温度数据、来自电量采集电路300的电量数据、来自电压采集电路400的电压数据以及来自电流采集电路500的电流数据的进行SOC计算、均衡控制以及充电保护。
具体地,例如CPU100具备:第一SOC计算电路110,用于基于所述温度数据、所述电量数据、所述电压数据以及所述电压数据的至少一项进行SOC计算;以及第一均衡控制电路120,用于基于所述温度数据、所述电量数据、所述电压数据以及所述电压数据的至少一项进行均衡控制。
然而,如图1所示那样的现有的车辆电池管理系统中,一般都是单一处理器的架构,内部只有一块CPU进行电量采集、状态监控,这种架构的最大好处是集中化控制,但这种架构也是存在一定风险的,由于只有一块CPU,需要处理的任务很多,势必对处理性能提出较高的要求,任务响应时间增长,实时性无法保证。另外一个风险是,单个CPU架构的车辆电池管理系统一旦出现CPU故障,则系统立即崩溃,无法起到保护作用,存在较大的安全隐患。
实用新型内容
鉴于上述问题,本实用新型旨在能够增加可靠性以及安全性的车辆电池管理系统。
本实用新型的车辆电池管理系统,其特征在于,具备:
主CPU,用于管理车辆电池;以及
辅助CPU,与所述主CPU通信连接并且具有与所述主CPU相同的功能。
可选地,所述主CPU具备:用于与所述辅助CPU进行通信的第一通信电路,
所述辅助CPU具备:
用于与所述主CPU进行通信的第二通信电路;
用于备份来自所述主CPU的数据的备份电路;
用于监控所述主CPU与外部的通信的监控电路。
可选地,所述电池管理系统具备:采集电路,用于采集所述车辆电池的各项数据,
所述主CPU具备:
存储模块,存储所述采集电路采集到的各项数据;以及
第一计算电路,用于基于所述采集电路采集到的各项数据进行计算。
可选地,所述辅助CPU进一步具备:
第二计算电路,与所述第一计算电路具有相同功能。
可选地,所述采集电路包括:
温度采集电路,用于采集所述车辆电池的温度数据;
电量采集电路,用于采集所述车辆电池的电量数据;
电压采集电路,用于采集所述车辆电池的电压数据;以及
电流采集电路,用于采集所述车辆电池的电流数据,
所述第一计算电路包括:
第一SOC计算电路,用于基于所述温度数据、所述电量数据、所述电压数据以及所述电压数据的至少一项进行SOC计算;以及
第一均衡控制电路,用于基于所述温度数据、所述电量数据、所述电压数据以及所述电压数据的至少一项进行均衡控制。
可选地,所述备份电路用于备份来自所述主CPU的所述温度数据、所述电量数据、所述电压数据以及所述电流数据,
可选地,所述辅助CPU的第二计算电路具备:
第二SOC计算电路,用于基于所述备份电路备份的所述温度数据、所述电量数据、所述电压数据以及所述电流数据的至少一项进行SOC计算;以及
第二均衡控制电路,用于基于所述备份电路备份的所述温度数据、所述电量数据、所述电压数据以及所述电压数据的至少一项进行均衡控制。
可选地,所述采集电路与所述辅助CPU连接,其中,所述辅助CPU的第二计算电路基于所述采集电路采集到的数据进行计算。
可选地,所述备份电路用于备份来自所述主CPU的所述温度数据、所述电量数据、所述电压数据以及所述电流数据,
所述辅助CPU的第二计算电路具备:
第二SOC计算电路,用于基于所述备份电路备份的所述温度数据、所述电量数据、所述电压数据以及所述电压数据的至少一项进行SOC计算、或者基于所述温度采集电路采集的所述温度数据、所述电量采集电路采集的电量数据、所述电压采集电路采集的电压数据以及所述电流采集的电流数据的至少一项进行SOC计算;以及
第二均衡控制电路,用于基于所述备份电路备份的所述温度数据、所述电量数据、所述电压数据以及所述电压数据的至少一项进行均衡控制、或者基于所述温度采集电路采集的所述温度数据、所述电量采集电路采集的电量数据、所述电压采集电路采集的电压数据以及所述电流采集的电流数据的至少一项进行SOC均衡控制。
可选地,所述主CPU以及所述辅助CPU由DSP、MCU、FPGA构成或者由它们的组合构成。如上所述,根据本实用新型的车辆电池管理系统,通过增加一块CPU,构成主从式处理拓扑,在主CPU故障失效时,辅助CPU能够接管车辆电池管理系统。因此,相对于传统的车辆电池管理系统,根据本实用新型,能够提高车辆电池管理系统的提高了可靠性,减少CPU的工作负担,有效提高了系统安全性和便利性。
附图说明
图1是现有的车辆电池管理系统的构造示意图。
图2是本实用新型的一实施方式的车辆电池管理系统的构造示意图。
具体实施方式
下面介绍的是本实用新型的多个实施例中的一些,旨在提供对本实用新型的基本了解。并不旨在确认本实用新型的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合附图对本实用新型作进一步的详细描述。
图2是本实用新型的一实施方式的车辆电池管理系统的构造示意图。
本实用新型的车辆电池管理系统是在图1所示的传统的车辆电池管理系统的基础上,增加一块辅助CPU600,辅助CPU600具有与主CPU100相同的功能,正常工作时协助主CPU100做好数据备份和协同处理等工作,一旦主CPU100出现故障,辅助CPU600可以接管电池管理系统。主CPU100负责底层的数据采集和均衡控制以及SOC计算等,同时也将采集数据送入辅助CPU600进行备份,辅助CPU600监控主CPU100和主机通信,如果发现通信中断,则唤醒辅助CPU600,以使得辅助CPU600监控电池系统状态,保护系统安全,从单一故障角度分析,辅助CPU600的存在起到一个双重备份作用。
另一方面,从硬件角度来看,车辆电池管理系统的构造上可以粗分为:保护资源类和电信号采样资源类,由于电信号采样资源需要用高精度AD采样变换器实现,这种AD芯片相对价格较为昂贵,因此不做资源备份,因此,设置为将采集到的数据信号分别送入主辅助CPU,对于保护类资源,例如包括电压保护控制器等,可以通过上位机来控制,不会影响系统复杂度。
图2中,对于与图1相同的构造部分就省略说明。
主CPU100进一步具备:用于与所述辅助CPU进行通信的第一通信电路130。
辅助CPU600具备:
用于与主CPU100进行通信的第二通信电路610;
用于存储来自主CPU100的数据的备份电路620;以及
用于监控主CPU与外部的通信的监控电路630。
具体地,关于用于存储来自主CPU100的数据的备份电路620,例如作为一个实施方式,主CPU100进一步具备:存储来自温度采集电路200、电量采集电路300、电压采集电路400、以及电流采集电路400的数据的存储模块140。备份电路620备份来自主CPU100的该存储模块140的数据。
监控电路630用于监控主CPU与外部的通信(例如主机通信、充放电),监控电路630监控主CPU和主机通信,如果发现通信中断,则唤醒辅助CPU600以使得辅助CPU600开始监控电池状态、保护系统安全。
作为一个具体的实施方式,辅助CPU600具备:第二SOC计算电路640,用于基于备份电路620备份的温度数据、电量数据、电压数据以及电压数据的至少一项进行SOC计算;以及第二均衡控制电路650,用于基于备份电路620备份的温度数据、电量数据、电压数据以及电压数据的至少一项进行均衡控制。这种情况下,当监控电路630监控到主CPU的主机通信中断的情况下,则唤醒辅助CPU600以使得第二SOC计算电路610和第二均衡控制电路620开始工作。
或者,进一步作为一个具体的实施方式,使得第二SOC计算电路640和第二均衡控制电路650不仅能够基于来自主CPU100的数据进行运算也可以基于直接来自与温度采集电路200、电量采集电路300、电压采集电路400、以及电流采集电路500的数据进行计算,这种情况下,也将采集电路200、电量采集电路300、电压采集电路400、以及电流采集电路500分别与辅助CPU600连接。即,将采集电路200、电量采集电路300、电压采集电路400、以及电流采集电路500采集到的数据分别提供给主CPU100和辅助CPU600。
这种情况下,当监控电路630监控到主CPU的主机通信中断的情况下,则唤醒辅助CPU600以使得第二SOC计算电路640和第二均衡控制电路650开始工作,第二SOC计算电路640和第二均衡控制电路650既可以基于来自主CPU100的数据进行运算,也可以基于直接来自与温度采集电路200、电量采集电路300、电压采集电路400、以及电流采集电路500的数据进行计算。
另外,在本实用新型中,温度采集电路200、电量采集电路300、电压采集电路400以及电流采集电路500由数字模拟转换器实现。主CPU100以及辅助CPU600可以例如由DSP、MCU、FPGA构成或者由它们的组合构成,这里不进行任何限定。
如上所述,根据本实用新型的车辆电池管理系统,通过增加一块CPU,构成主从式处理拓扑,在主CPU故障失效时,辅助CPU能够接管车辆电池管理系统。根据本实用新型,能够提高车辆电池管理系统的提高了可靠性,减少CPU的工作负担,有效提高了系统安全性和便利性。
以上对本实用新型的车辆电池管理系统的各个具体实施方式进行了具体描述。最后,应当说明的是,以上各具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其进行限制。尽管参照上述具体实施方式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,依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或对部分技术特征进行等同替换,而在不脱离本实用新型的技术方案的精神下,其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。
Claims (10)
1.一种车辆电池管理系统,其特征在于,具备:
主CPU,用于管理车辆电池;以及
辅助CPU,与所述主CPU通信连接并且具有与所述主CPU相同的功能。
2.如权利要求1所述的电池管理系统,其特征在于,
所述主CPU具备:用于与所述辅助CPU进行通信的第一通信电路,
所述辅助CPU具备:
用于与所述主CPU进行通信的第二通信电路;
用于备份来自所述主CPU的数据的备份电路;
用于监控所述主CPU与外部的通信的监控电路。
3.如权利要求2所述的电池管理系统,其特征在于,
所述电池管理系统具备:采集电路,用于采集所述车辆电池的各项数据,所述采集电路与所述主CPU连接,
所述主CPU具备:
存储模块,存储所述采集电路采集到的各项数据;以及
第一计算电路,用于基于所述采集电路采集到的各项数据进行计算。
4.如权利要求3所述的电池管理系统,其特征在于,所述辅助CPU进一步具备:
第二计算电路,与所述第一计算电路具有相同功能。
5.如权利要求4所述的电池管理系统,其特征在于,所述采集电路包括:
温度采集电路,用于采集所述车辆电池的温度数据;
电量采集电路,用于采集所述车辆电池的电量数据;
电压采集电路,用于采集所述车辆电池的电压数据;以及
电流采集电路,用于采集所述车辆电池的电流数据,
所述第一计算电路包括:
第一SOC计算电路,用于基于所述温度数据、所述电量数据、所述电压数据以及所述电压数据的至少一项进行SOC计算;以及
第一均衡控制电路,用于基于所述温度数据、所述电量数据、所述电压数据以及所述电压数据的至少一项进行均衡控制。
6.如权利要求5所述的电池管理系统,其特征在于,
所述备份电路用于备份来自所述主CPU的所述温度数据、所述电量数据、所述电压数据以及所述电流数据。
7.如权利要求6所述的电池管理系统,其特征在于,
所述辅助CPU的第二计算电路具备:
第二SOC计算电路,用于基于所述备份电路备份的所述温度数据、所述电量数据、所述电压数据以及所述电流数据的至少一项进行SOC计算;以及
第二均衡控制电路,用于基于所述备份电路备份的所述温度数据、所述电量数据、所述电压数据以及所述电压数据的至少一项进行均衡控制。
8.如权利要求4所述的电池管理系统,其特征在于,
所述采集电路与所述辅助CPU连接,
其中,所述辅助CPU的第二计算电路基于所述采集电路采集到的数据进行计算。
9.如权利要求7所述的电池管理系统,其特征在于,
所述备份电路用于备份来自所述主CPU的所述温度数据、所述电量数据、所述电压数据以及所述电流数据,
所述辅助CPU的第二计算电路具备:
第二SOC计算电路,用于基于所述备份电路备份的所述温度数据、所述电量数据、所述电压数据以及所述电压数据的至少一项进行SOC计算、或者基于所述温度采集电路采集的所述温度数据、所述电量采集电路采集的电量数据、所述电压采集电路采集的电压数据以及所述电流采集的电流数据的至少一项进行SOC计算;以及
第二均衡控制电路,用于基于所述备份电路备份的所述温度数据、所述电量数据、所述电压数据以及所述电压数据的至少一项进行均衡控制、或者基于所述温度采集电路采集的所述温度数据、所述电量采集电路采集的电量数据、所述电压采集电路采集的电压数据以及所述电流采集的电流数据的至少一项进行SOC均衡控制。
10.如权利要求1~9的任意一项所述的电池管理系统,其特征在于,
所述主CPU以及所述辅助CPU由DSP、MCU、FPGA构成或者由它们的组合构成。
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CN110196565A (zh) * | 2019-07-08 | 2019-09-03 | 安徽江淮汽车集团股份有限公司 | 一种燃料电池汽车控制器 |
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CN110196565B (zh) * | 2019-07-08 | 2021-03-16 | 安徽江淮汽车集团股份有限公司 | 一种燃料电池汽车控制器 |
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