CN202827180U - 电动汽车铅酸电池智能管理*** - Google Patents

电动汽车铅酸电池智能管理*** Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种电动汽车铅酸电池智能管理***，包括：中央处理器，采样模块，CAN通讯模块和控制模块；所述中央处理器用于接收采样模块采样信号，进行计算处理，实时监测电池及***状态，并将接收信号及计算处理结果实时传送给CAN通讯模块，同时将计算处理结果输出给控制模块；所述采样模块用于对铅酸电池的电压、温度和电流信号进行采样；所述CAN通讯模块经CAN总线与充电机以及整车***通讯连接；所述中央处理器分别与采样模块、CAN通讯模块及控制模块通讯连接。本实用新型有效解决铅酸电池的管理和维护困难，通过检测铅酸电池电压、电流、温度等模拟量，准确估算电池状态，可有效保护电池，延缓电池衰老，充分延长电池使用寿命。

Description

电动汽车铅酸电池智能管理***
技术领域
本实用新型涉及一种电池管理***，尤其涉及一种电动汽车铅酸电池智能管理***，适用于纯电动汽车铅酸动力电池的管理和保护。 
背景技术
    对于纯电动车辆，动力电池及其管理是其关键核心技术。电池管理***负责动力电池电压、温度及充放电流的采集，高低压继电器控制，SOC和SOH的计算，电池***的监测及故障诊断，电池单体的均衡管理等，是整车控制策略中不可或缺的一部分。 
铅酸电池技术发展至今已非常成熟，造价低廉，安全可靠，能输出较大的电流和功率，适用于纯电动车辆。但随着电池老化，其各项性能指标同样会出现下降，各个电池间会出现不同程度的能量衰减，运行过程中的电池电压出现较大程度的不均衡。故铅酸电池同样需要一种管理***，来实施监测电池状态，保护电池不过冲过放，延长电池使用寿命。 
目前用铅酸电池作为动力电池，多不包括管理***，有的即使有，SOC以及SOH估算都不是很准确。 
实用新型内容
为解决以上技术问题，本实用新型提供一种电动汽车铅酸电池智能管理***，具体技术方案如下： 
一种电动汽车铅酸电池智能管理***，包括：中央处理器，采样模块，CAN通讯模块和控制模块；
所述中央处理器用于接收采样模块采样信号，进行计算处理，实时监测电池及***状态，并将接收信号及计算处理结果实时传送给CAN通讯模块及人机显示界面，同时将计算处理结果输出给控制模块； 
所述采样模块用于对铅酸电池的电压、温度和电流信号进行采样；
所述CAN通讯模块经CAN总线与充电机以及整车***通讯连接；
所述中央处理器分别与采样模块、CAN通讯模块及控制模块通讯连接；
进一步的所述中央处理器为单片机。
进一步的所述采样模块包括： 
    多路电压采样模块，用于对每只铅酸电池的电压进行采样；
    多路温度采样模块，用于对每只铅酸电池的温度进行采样；
    电流采样模块，用于对铅酸电池的电流值进行采样。
进一步的所述电流采样模块包括： 
多路电流采样模块，用于对每只铅酸电池的电流值进行采样；
单路电流采样模块，用于对单只铅酸电池的电流值进行采样。
进一步的所述采样模块还包括： 
    漏电监测模块，用于检测铅酸电池是否漏电；
充电感应模块，用于判断铅酸电池的使用状态；
均衡模块，用于当单体铅酸电池电压出现差异时，检测电压高于均值的单体，并对其进行放电，从而达到均衡效果；
内阻检测模块，用于对铅酸电池内阻进行检测。
进一步的所述采样模块与铅酸电池通过插件与铅酸电池线束连接。 
进一步的所述多路电压采样采集每只电池单体电压，每只铅酸电池需两根采样线，正负各一根，经硬体电路光藕隔离切换将该电池电压分压后进入A/D芯片，通过A/D芯片输出数字量，经SPI通讯将A/D芯片转换后的数字量进入单片机，由中央处理器计算单体电压，同时将单体电压累加可得到总电压。 
进一步的所述多路温度采样模块采集每只电池单体温度，通过温度传感器引入电池温度和环境温度，数字量被单片机采集，由单片机计算当前温度值。 
进一步的所述电流采样模块，通过霍尔传感器将总线电流信号转换为总线电压信号，经A/D芯片将数字量输入单片机，由单片机计算电流值。 
进一步的所述电动汽车铅酸电池管理***还包括继电器控制模块，用于对动力***进行预充电确保动力***的安全接通及安全切断。 
本实用新型的有益效果是：有效解决铅酸电池的管理和维护困难，通过检测铅酸电池电压、电流、温度等模拟量，准确估算电池状态，对车辆中间出现的问题进行及时处理及维护，可有效保护电池，延缓电池衰老，充分延长电池使用寿命。 
附图说明
    图1为电动汽车铅酸电池智能管理***结构示意图； 
    图2为电动汽车铅酸电池智能管理***连接使用示意图。
具体实施方式
本实用新型提供一种电动汽车铅酸电池智能管理***，具体技术方案如下： 
一种电动汽车铅酸电池智能管理***，包括：中央处理器，采样模块，CAN通讯模块和控制模块；
所述中央处理器用于接收采样模块采样信号，进行计算处理，实时监测电池及***状态，并将接收信号及计算处理结果实时传送给CAN通讯模块，同时将计算处理结果输出给控制模块； 
所述采样模块用于对铅酸电池的电压、温度和电流信号进行采样；
所述CAN通讯模块经CAN总线与充电机以及整车***通讯连接；
所述中央处理器分别与采样模块、CAN通讯模块及控制模块通讯连接；
进一步的所述中央处理器为单片机。
进一步的所述采样模块包括： 
    多路电压采样模块，用于对每只铅酸电池的电压进行采样；
    多路温度采样模块，用于对每只铅酸电池的温度进行采样；
    电流采样模块，用于对铅酸电池的电流值进行采样。
进一步的所述电流采样模块包括： 
多路电流采样模块，用于对每只铅酸电池的电流值进行采样；
单路电流采样模块，用于对单只铅酸电池的电流值进行采样。
进一步的所述采样模块还包括： 
    漏电监测模块，用于检测铅酸电池是否漏电；
充电感应模块，用于判断铅酸电池的使用状态；
均衡模块，用于当单体铅酸电池电压出现差异时，检测电压高于均值的单体，并对其进行放电，从而达到均衡效果；
内阻检测模块，用于对铅酸电池内阻进行检测。
进一步的所述采样模块与铅酸电池通过插件与铅酸电池线束连接。 
进一步的所述多路电压采样采集每只电池单体电压，每只铅酸电池需两根采样线，正负各一根，经硬体电路光藕隔离切换将该电池电压分压后进入A/D芯片，通过A/D芯片输出数字量，经SPI通讯将A/D芯片转换后的数字量进入单片机，由中央处理器计算单体电压，同时将单体电压累加可得到总电压。 
进一步的所述多路温度采样模块采集每只电池单体温度，通过温度传感器引入电池温度和环境温度，数字量被单片机采集，由单片机计算当前温度值。 
进一步的所述电流采样模块，通过霍尔传感器将总线电流信号转换为总线电压信号，经A/D芯片将数字量输入单片机，由单片机计算电流值。 
进一步的所述电动汽车铅酸电池管理***还包括继电器控制模块，用于对动力***进行预充电确保动力***的安全接通及安全切断。 
本实用新型的具体实现过程为： 
如图1及图2，***硬件采用集中式方案，在同一块板上实现模拟量的采集和控制算法及通讯功能。具体包含多路电压采集、多路电流采集、电路电流采集、继电器控制和回检，CAN通讯模块，漏电检测模块，充电感应模块，均衡模块。这些模块均和中央处理芯片相连，通过软件实时检测***状态同时由控制策略依据相应状态作出控制。该硬件外部由相应插件连接铅酸电池线束采集模拟量，并由CAN线同整车***以及充电机通讯。
***软件负载模拟量计算，控制逻辑的处理，同整车***的CAN通讯及信息交互。具体包括***状态计算，高压安全计算，漏电监测，***故障诊断算法，电池和电状态的检测及估算，CAN通讯的处理。本***具有采样和控制功能，由CAN总线与充电机以及整车控制器通讯。采样模块负责电池电压、温度、电流的采集，通过中央处理器单元运算，实时监测电池以及***运行状况，并驱动输出。 
***可完成铅酸电池各个模拟量的采集，包括单体电压、单体温度及总线电流。同时利用这些数据来进行***状态的监控和对电池的控制和保护。各采集模拟量及中央处理器计算处理结果可通过人机界面显示，所述人机界面与中央处理器电连接。 
多路电压采集，采集每只电池单体的电压。由于铅酸电池体积较大，在整车分布可能不集中，多只电池分散于前舱，底板及后备箱，同时其放电电流有较大，故为了减少连接线束压降，每只电池需两根采样线，正负各一根。经硬体电路切换将该电池电压分压后进入A/D芯片，通过A/D转换A/D芯片输出数字量，经由SPI通讯将A/D芯片转化后的数字量输入单片机，在由单片机单体累加可得到总电压。 
多路温度采样，采集每只电池单体温度。通过温度传感器引入电池温度及环境温度，经A/D转化将数字量输入单片机，由单片机计算当前温度值。 
电流采样，电流采样可以监控电池组当前的充放电状态，充放电电流大小，根据电池状态，及时调整充放电最大电流限制以保护电池。同时电流采样的准确度直接影响到电池和电池状态，及时调整充放电最大电流限制来保护电池。同时电流采样准确度直接影响到SOC的计算。本模块通过霍尔传感器及相关硬件电路来实现电流采集。 
SOC估算，计算当前电池和状态，采用开路电压法和安分积时法，模糊控制算法完成。 
漏电检测，用于检测电池是否漏电。 
CAN收发器，负责接收发送CAN数据，同整车***通讯。 
充电感应，用于判断电池的使用状态。 
均衡模块，用于电池的维护。长期使用会导致电池容量衰减，及各单体之间出现差异。本模块可以检测模块电压高于均值单体，平对其放电，从而达到均衡效果。 
继电器控制，包含动力***的预充电及安全切断功能。预充电功能用于确保动力***的安全接通，当整个动力***瞬间接通时可能导致继电器粘连，故增加预充电继电器及预充电电阻。当接收到动力***闭合指令后，先闭合正极继电器，之后断开预充电继电器。当本管理***检测到严重故障及异常时，断开所有继电器，确保整车及人员安全。 
上面结合附图对本实用新型进行了是示例性描述，显示本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行各种改进，或未经改进就直接应用于其它场合，均为本实用新型保护范围。 

Claims (10)

1.一种电动汽车铅酸电池智能管理***，其特征在于，所述电动汽车铅酸电池智能管理***包括：中央处理器，采样模块，CAN通讯模块和控制模块；
所述中央处理器用于接收采样模块采样信号，进行计算处理，实时监测电池及***状态，并将接收信号及计算处理结果实时传送给CAN通讯模块，同时将计算处理结果输出给控制模块； 
所述采样模块用于对铅酸电池的电压、温度和电流信号进行采样；
所述CAN通讯模块经CAN总线与充电机以及整车***通讯连接；
所述中央处理器分别与采样模块、CAN通讯模块及控制模块通讯连接。
2.如权利要求1所述电动汽车铅酸电池智能管理***，其特征在于：所述中央处理器为单片机。
3.如权利要求1所述电动汽车铅酸电池智能管理***，其特征在于，所述采样模块包括：
多路电压采样模块，用于对每只铅酸电池的电压进行采样；
多路温度采样模块，用于对每只铅酸电池的温度进行采样；
电流采样模块，用于对铅酸电池的电流值进行采样。
4.如权利要求3所述电动汽车铅酸电池智能管理***，其特征在于，所述电流采样模块包括：
多路电流采样模块，用于对每只铅酸电池的电流值进行采样；
单路电流采样模块，用于对单只铅酸电池的电流值进行采样。
5.如权利要求3所述电动汽车铅酸电池智能管理***，其特征在于，所述采样模块还包括：
漏电监测模块，用于检测铅酸电池是否漏电；
充电感应模块，用于判断铅酸电池的使用状态；
均衡模块，用于当单体铅酸电池电压出现差异时，检测电压高于均值的单体，并对其进行放电，从而达到均衡效果；
内阻检测模块，用于对铅酸电池内阻进行检测。
6.如权利要求1所述电动汽车铅酸电池智能管理***，其特征在于：所述采样模块与铅酸电池通过插件与铅酸电池线束连接。
7.如权利要求3所述电动汽车铅酸电池智能管理***，其特征在于：所述多路电压采样模块采集每只电池单体电压，每只铅酸电池需两根采样线，正负各一根，经硬体电路光藕隔离切换将该电池电压分压后进入A/D芯片，通过A/D芯片输出数字量，经SPI通讯将A/D芯片转换后的数字量进入单片机，由中央处理器计算单体电压，同时将单体电压累加可得到总电压。
8.如权利要求3所述电动汽车铅酸电池智能管理***，其特征在于：所述多路温度采样模块采集每只电池单体温度，通过温度传感器引入电池温度和环境温度，数字量被单片机采集，由单片机计算当前温度值。
9.如权利要求3或4所述电动汽车铅酸电池智能管理***，其特征在于：所述电流采样模块，通过霍尔传感器将总线电流信号转换为总线电压信号，经A/D芯片将数字量输入单片机，由单片机计算电流值。
10.如权利要求1所述电动汽车铅酸电池智能管理***，其特征在于：所述电动汽车铅酸电池管理***还包括继电器控制模块，用于对动力***进行预充电确保动力***的安全接通及安全切断。
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Effective date: 20131218

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
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Owner name: SHENZHEN GREEN WHEEL EV NEW ENERGY ELECTROMBILE GR

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COR Change of bibliographic data

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Patentee before: SHENZHEN GREENWHEEL ELECTRIC VEHICLE Co.,Ltd.

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Patentee after: JIANGSU GREENWHEEL NEW ENERGY ELECTRIC VEHICLE Co.,Ltd.

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