CN112397799A - 电池管理计量方法及*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电池管理计量方法及***，包括：步骤S1：根据电压转换控制信息，将当前电流经过电流采样部件转换成电压，获取电压转换结果信息；步骤S2：根据电压转换结果信息，将转换后的电压经ADC数模转换为二进制，获取二进制转换结果信息；步骤S3：根据二进制转换结果信息，获取当前电池管理单元BMS电流的二进制电流值信息；步骤S4：根据当前电池管理单元BMS电流的二进制电流值信息，获取电池管理计量结果信息。本发明解决了电池BMS与******通信稳定性的问题，大大提高了通讯的可靠性。

Description

电池管理计量方法及***
技术领域
本发明涉及电池管理技术领域，具体地，涉及一种电池管理计量方法及***。尤其涉及一种电动车铁锂电池管理计量***暨一线通通讯设计电池管理***。
背景技术
近年来，锂电池以其高能量密度、循环寿命长、轻便无污染等优点在电动工具、电动自行车、电动摩托车以及UPS等领域得到广泛应用，锂电池混合动力车以及纯锂电池动力车也在逐年增加。
实际应用中，锂电池组必须配备专用电池管理***，以确保锂电池安全及使用寿命，电池管理***(Battery Management System，简称BMS)的功能可分为两类：保护功能和监控功能。可靠的BMS能够使电池始终保持在最佳工作状态下，最大限度延长电池的寿命。具备监控功能的BMS都配备MCU模块进行信息存储和计算，能够与******进行信息交换，常用的通信接口包括：I2C、RS232、RS485。图一所示即为此类BMS，***提供精确的电压/电流/温度检测，提供实时的荷电状态计算，提供I2C对外通信接口。
传统的BMS常用的通信接口包括：I2C、RS232、RS485等，具有以下的缺点：环境现场比较恶劣，干扰因素太多，难以保证通讯的正常稳定；需要专用的协议模块或者芯片，成本高；传统电池电量SOC计算需要专用的模拟前端芯片进行采样，电路极其复杂，成本相对高。
专利文献CN107732985B公开了一种分布式电池管理***，其包括主控模块和至少一个从控模块，每个从控模块对应管理一组电池组，电池组串联在电力回路中，主控模块、各从控模块分别与电力回路相连接，主控模块能够通过两个相对方向的电力回路与从控模块通信。该专利在流程构造和技术效果上仍然有待提高的空间。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种电池管理计量方法及***。
根据本发明提供的一种电池管理计量方法，包括：步骤S1：根据电压转换控制信息，将当前电流经过电流采样部件转换成电压，获取电压转换结果信息；步骤S2：根据电压转换结果信息，将转换后的电压经ADC数模转换为二进制，获取二进制转换结果信息；步骤S3：根据二进制转换结果信息，获取当前电池管理单元BMS电流的二进制电流值信息；步骤S4：根据当前电池管理单元BMS电流的二进制电流值信息，获取电池管理计量结果信息。
优选地，所述步骤S1包括：
步骤S1.1：电流采样电路利用采样电阻进行采样，经过采样电流会存在压降，利用如下公式获取充放电的电流；
IC＝UC/RC；
IC为充放电的电流，UC为采样电压降压，RC为采样电阻。
优选地，所述步骤S2包括：
步骤S2.1：将采样到的电流经过单片的ADC数模转换单元，转化成二进制后，通过单片机***对采样到的电流进行积分。
优选地，所述步骤S3包括：
步骤S3.1：通过计算充放电的电流时间的积分与总充放电流总时间积分的比值，计算当前的电池电量SOC，获取当前电池电量SOC计算结果信息；
优选地，所述步骤S3还包括：
步骤S3.2：根据当前电池电量SOC计算结果信息，通过一线通协议与外部单元进行数据通信：
首先MCU发送头码，表示即将发送数据，外转***收到头码之后，开始进行数据接收。
优选地，所述步骤S3.2包括：
步骤S3.2.1：将一线通定义好可发5个8位字节加1个8位较验码，SOC在发送的第2个字节，通过该字节，将电池电量SOC数据传输给外部单元。
根据本发明提供的一种电池管理计量***，包括：模块M1：根据电压转换控制信息，将当前电流经过电流采样部件转换成电压，获取电压转换结果信息；模块M2：根据电压转换结果信息，将转换后的电压经ADC数模转换为二进制，获取二进制转换结果信息；模块M3：根据二进制转换结果信息，获取当前电池管理单元BMS电流的二进制电流值信息；模块M4：根据当前电池管理单元BMS电流的二进制电流值信息，获取电池管理计量结果信息。
优选地，所述模块M1包括：
模块M1.1：电流采样电路利用采样电阻进行采样，经过采样电流会存在压降，利用如下公式获取充放电的电流；
IC＝UC/RC；
IC为充放电的电流，UC为采样电压降压，RC为采样电阻。
优选地，所述模块M2包括：
模块M2.1：将采样到的电流经过单片的ADC数模转换单元，转化成二进制后，通过单片机***对采样到的电流进行积分。
优选地，所述模块M3包括：
模块M3.1：通过计算充放电的电流时间的积分与总充放电流总时间积分的比值，计算当前的电池电量SOC，获取当前电池电量SOC计算结果信息；
优选地，所述模块M3还包括：
模块M3.2：根据当前电池电量SOC计算结果信息，通过一线通协议与外部单元进行数据通信：
首先MCU发送头码，表示即将发送数据，外转***收到头码之后，开始进行数据接收。
优选地，所述模块M3.2包括：
模块M3.2.1：将一线通定义好可发5个8位字节加1个8位较验码，SOC在发送的第2个字节，通过该字节，将电池电量SOC数据传输给外部单元。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明解决了电池BMS与******通信稳定性的问题，大大提高了通讯的可靠性。如图2，本通信协议的传输频率小于1K,远低于RS232,RS485等，因此，在环境现场比较恶劣，干扰因素太多，也可保证通讯的正常稳定；
2、本发明解决了通信成本高的问题；
3、本发明针对电动自行车的一般应用中，对电池电量SOC要求相对不高，提供一种用***，电池充放电电流经ADC数模转换之后，用单片机对电流进行积分，可以较准确计算出电池电量的SOC,误差在10％以内；
4、本发明仅需要通过1根线，即可将数据传送给******。极大地降低成本，以及降低生的难度。非常适用在一些数据量低，应用环境恶劣场景下。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的电动车铁锂电池管理计量***暨一线通通讯设计电池管理***框架示意图。
图2为本发明实施例中的一线通协议示意图。
图3为本发明实施例中的电流采样电路示意图。
图4是本发明实施例中的电池管理及计量***的功能模块示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提供了一种电池管理计量***，包括：电流采样电路、ADC数模转换以及单片机***，电池管理***BMS当前的电流经过电流采样电路转换成电压，之后经ADC数模转换为二进制，经过单片机***运算可得出当前电池管理***BMS电流的二进制电流值。本发明解决了电池BMS与******通信稳定性的问题，大大提高了通讯的可靠性。如图2，本通信协议的传输频率小于1K,远低于RS232,RS485等，因此，在环境现场比较恶劣，干扰因素太多，也可保证通讯的正常稳定。
传统的BMS常用的通信接口包括：I2C、RS232、RS485等，具有以下的缺点：
环境现场比较恶劣，干扰因素太多，难以保证通讯的正常稳定
需要专用的协议模块或者芯片，成本高
传统电池电量SOC计算需要专用的模拟前端芯片进行采样，电路极其复杂，成本相对高
为解决上述问题本发明提供的一种电池管理计量***，包括：
电流采样电路、ADC数模转换以及单片机***；
电池管理***BMS当前的电流经过电流采样电路转换成电压，之后经ADC数模转换为二进制，经过单片机***运算可得出当前电池管理***BMS电流的二进制电流值。
优选地，所述电流采样电路用采样电阻进行采样，经过采样电流会存在压降，电流＝V采样电阻压降/R采样电阻，即可得到充放电的电流。采样电路如图3，将R35,R36,R39,R40并联，测量流经Rsns1和Rsns2的电压，计算可得充放电电流。
优选地，所述采样到的电流经过单片的ADC数模转换单元，转化成二进制后，通过单片机***对采样到的电流进行积分。
优选地，通过计算充放电的电流时间的积分与总充放电流总时间积分的比值，计算当前的电池电量SOC。
优选地，计算好电池电量的SOC后，通过一线通协议与******进行数据通信：
首先MCU发送头码，表示即将发送数据，外转***收到头码之后，开始进行数据接收。
优选地，所述一线通定义好可发5个8位字节加1个8位较验码，SOC在发送的第2个字节，通过该字节，将电池电量SOC数据传输给外部的***。
根据本发明提供的一种电池管理计量方法，包括：
通过电流采样电路用采样电阻进行采样，经过采样电流会存在压降，电流＝V采样电阻压降/R采样电阻，获得充放电的电流；
将采样到的电流经过单片的ADC数模转换单元，转化成二进制后，通过单片机***对采样到的电流进行积分；
计算充放电的电流时间的积分与总充放电流总时间积分的比值，计算当前的电池电量SOC。
下面通过优选例，对本发明进行更为具体地说明。
优选例1：
如图1所示，电池电量SOC计算的电路包含：电流采样电路，ADC数模转换，以及单片机运算单元。单片机运算单元即单片机***，即基于二进制加减乘除，逻辑运算，IO口的控制等功能。
SOC是State of charge,电池***的电荷状态，即剩余的电荷电量。
电池管理计量***包含电池电量SOC计算，以及电池内部状态，电池循环次数，电池温度等信息。
电流采样电路，如下图3，用采样电阻进行采样，经过采样电流会存在压降，电流＝V采样电阻压降/R采样电阻，即可得到充放电的电流。采样电路如图3，将R35,R36,R39,R40并联，测量流经Rsns1和Rsns2的电压，计算可得充放电电流。
采样到的电流经过单片的ADC数模转换单元，转化成二进制后，通过MCU对采样到的电流进行积分。充电＝充电电流x总时间，放电＝放电电流x总时间，通过计算充放电的电流时间的积分，跟总充放电流总时间积分的比值，可计算会当前的电池电量SOC。本申请中的计算充放电的电流时间的积分的算法系常用的SOC库伦计算法演变过来的，算法原理是一样的，用单片机运算***替换电流积分电路。优点：不需要专用的积分电路，成本更有优势。适用于对SOC精度不高的场合。
例如：
14A的电池，总的电流时间积分为14A x 1小时，以1A的负载放电1小时，放出的SOC＝1A x 1小时/14A/1小时，约等7％，即电池电量放出了7％。如以2A的充电电流充电1小时，充出的SOC＝2A x 1小时/14A/1小时，约等于14％,即电池充进的电量约为14％。
经过MCU***进行初始值设定，充满值设定，以及温度补偿，过充过放等补偿，即可较准切计算出电池电量的SOC。
计算好电池电量的SOC后，通过一线通协议即可与******进行数据通信，如上图2所示，首先MCU发送头码，表示即将发送数据，外转***收到头码之后，开始进行数据接收。头码发送完毕之后，开始按照图2定义的0，1位标准，发送二进制数。
一线通定义好可发5个8位字节+1个8位较验码，SOC在发送的第2个字节，通过该字节，即可将电池电量SOC数据传输给外部的***。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种电池管理计量方法，其特征在于，包括：
步骤S1：根据电压转换控制信息，将当前电流经过电流采样部件转换成电压，获取电压转换结果信息；
步骤S2：根据电压转换结果信息，将转换后的电压经ADC数模转换为二进制，获取二进制转换结果信息；
步骤S3：根据二进制转换结果信息，获取当前电池管理单元BMS电流的二进制电流值信息；
步骤S4：根据当前电池管理单元BMS电流的二进制电流值信息，获取电池管理计量结果信息。
2.根据权利要求1所述的电池管理计量方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
步骤S1.1：利用采样电阻进行采样，经过采样电流会存在压降，利用如下公式获取充放电的电流；
IC＝UC/RC；
IC为充放电的电流，UC为采样电压降压，RC为采样电阻。
3.根据权利要求1所述的电池管理计量方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
步骤S2.1：将采样到的电流经过单片的ADC数模转换单元，转化成二进制后，对采样到的电流进行积分。
4.根据权利要求3所述的电池管理计量方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：
步骤S3.1：通过计算充放电的电流时间的积分与总充放电流总时间积分的比值，计算当前的电池电量SOC，获取当前电池电量SOC计算结果信息；
步骤S3.2：根据当前电池电量SOC计算结果信息，通过一线通协议与外部单元进行数据通信。
5.根据权利要求4所述的电池管理计量方法，其特征在于，所述步骤S3.2包括：
步骤S3.2.1：将一线通定义好可发5个8位字节加1个8位较验码，SOC在发送的第2个字节，将电池电量SOC数据传输给外部单元。
6.一种电池管理计量方法，其特征在于，包括：
步骤S1：根据电压转换控制信息，将当前电流经过电流采样部件转换成电压，获取电压转换结果信息；
步骤S2：根据电压转换结果信息，将转换后的电压经ADC数模转换为二进制，获取二进制转换结果信息；
步骤S3：根据二进制转换结果信息，获取当前电池管理单元BMS电流的二进制电流值信息；
步骤S4：根据当前电池管理单元BMS电流的二进制电流值信息，获取电池管理计量结果信息。
7.根据权利要求6所述的电池管理计量方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
步骤S1.1：利用采样电阻进行采样，经过采样电流会存在压降，利用如下公式获取充放电的电流；
IC＝UC/RC；
IC为充放电的电流，UC为采样电压降压，RC为采样电阻。
8.根据权利要求1所述的电池管理计量方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
步骤S2.1：将采样到的电流经过单片的ADC数模转换单元，转化成二进制后，对采样到的电流进行积分。
9.根据权利要求8所述的电池管理计量方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：
步骤S3.1：通过计算充放电的电流时间的积分与总充放电流总时间积分的比值，计算当前的电池电量SOC，获取当前电池电量SOC计算结果信息；
步骤S3.2：根据当前电池电量SOC计算结果信息，通过一线通协议与外部单元进行数据通信。
10.根据权利要求9所述的电池管理计量方法，其特征在于，所述步骤S3.2包括：
步骤S3.2.1：将一线通定义好可发5个8位字节加1个8位较验码，SOC在发送的第2个字节，将电池电量SOC数据传输给外部单元。
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