CN206834806U - 一种电池管理*** - Google Patents

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程三岗
李宝玉
陈枫
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Abstract

本实用新型公开了一种电池管理***，所述电池管理***为集中式电池管理***，包括采样模块、主控制模块和电源管理模块，本实用新型的集中式电池管理***，可以通过上位机方便地读取电池的电压、电流和温度等信息，准确进行SOC和内阻的估算，较好的监测到电池容量的变化和判断电池的使用寿命，进而实施被动均衡，该***具有运行稳定、响应速度快、采集数据可靠、抗干扰性好的特点，满足使用要求。

Description

一种电池管理***
技术领域
本实用新型涉及电池管理领域，特别涉及一种电池管理***。
背景技术
电动汽车从动力***能源来源的角度，可以分为纯电动、燃料电池和混合动力汽车，目前通常都以很多单节电池串联而成的电池组作为重要的动力源。为保证电动汽车良好的工作状态，对电池的功率、寿命、安全等性能以及尺寸、重量等方面都有严格的要求，特别是对电池组中的各节电池一致性有很高要求。
由于单体电池间的个性差异性，极容易对单体进行过充电或深放电，加速电池的老化，并且电动汽车的动力电池会经常进行频繁、浅速、快速、高效、大功率的充放电循环，需要用户能够准确了解电池的状态，合理地充放电和以及更换老化电池，提高汽车电源的效率和安全性。所以，电池管理***(BMS)对电动汽车的普及和发展至关重要。
实用新型内容
本实用新型的目的在于为了实现电池组的在线监测和管理，提供了一种集中式的电池管理***，所述电池管理***的技术方案是这样实现的：
一种电池管理***，其特征在于：所述电池管理***为集中式电池管理***，包括采样模块、主控制模块和电源管理模块；所述采样模块利用电池监视芯片，在此基础上实现电池信息采集和部分控制功能；所述主控制模块主要负责接收并处理采样模块采集到的信息，向***其他模块发送命令，以及同上位机进行通信；所述电源管理模块主要实现对主控制模块和采样模块提供相应实现主控制模块和采样模块与整车供电之间的电平转换，以及实现管理***的对外控制功能。
进一步的，所述主控制模块在获取电池的信息后，可以通过RS232接口或者CAN总线向其他车载设备、仪表等发送指令和信息。
进一步的，所述电池管理***还设置有抗干扰***。
本实用新型的集中式电池管理***，可以通过上位机方便地读取电池的电压、电流和温度等信息，准确进行SOC和内阻的估算，较好的监测到电池容量的变化和判断电池的使用寿命，进而实施被动均衡，该***具有运行稳定、响应速度快、采集数据可靠、抗干扰性好的特点，满足使用要求。
附图说明
图1为本实用新型电池管理***结构示意图；
图2为集中式电池管理***结构示意图；
图3为电池管理***中采集电路局部示意图；
图4为电池管理***中电池均衡电路示意图；
图5为电池管理***中温度采集电路示意图；
图6为电池管理***中主控模块与采用模块通讯连接示意图；
图7为电池管理***中滤波电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图1～2所示，一种电池管理***，所述电池管理***为集中式电池管理***，包括采样模块、主控制模块和电源管理模块。
所述采样模块利用电池监视芯片，在此基础上实现电池信息采集和部分控制功能；所述采样模块可以最多同时对12节串联的电池进行测量，实现多路电池电压和电流的输入监控，同时还有两个温度采集通道，所述采样模块与主控模块间采用SPI串联通信，利用采样模块，可以完成电压、温度的采集，实现均衡控制。
由于实际整车环境复杂，会产生脉冲干扰，影响到数据的传输，甚至对硬件造成损害。为了能够在高速通信中得到无错误的数据，***设计中必须要对这些干扰进行处理。由于在电池使用过程中，实现均衡操作时电池电量会由于其两端场效应管的接通和关断引起小幅的瞬变，所以测量电路中必须加入滤波电路。可以在输入通路中加入100Ω的串联电阻，而不引起重大的测量误差。同时，在电池输入正负极之间并联电容，构成RC滤波电路，并且是RC滤波器在实际转换之前提供足够的稳定电压，根据实际模数通道的延迟，采用15kHz的低筒滤波器(100Ω，0.1μF)，可提供30dB噪音抑制。如图3所示谓电池管理***电压信号采集电路局部示意图。
所述电池管理***的均衡电路采用被动均衡。如图4所示为管理***对一届电池的被动均衡电路，其余各路均衡电路相同。通过所采用的电池电控芯片的S端口提供电压控制该路MOS-FET的开关，根据放电电流的大小来选择合适的均衡电阻R1，同时并联发光二极管D2用以判断均衡电路是否正常开启。在此基础上，根据在电池的性能以及使用环境的要求选择合理的开启机制，对电池进行有效保护。
所述电池的性能和寿命与外部的环境温度也有这密切的关系，并且在充放电过程中，电池温度也会产生一定的变化，特别是过冲和过放阶段，温度可能变化很大，因此BMS需要对电池和周围环境进行温度监测，如图5所示为电池管理***温度采集电路。在电池监视芯片上有2个温度采集端口，且有引脚可以提供3.065V的基准电压，BMS***利用运算放大器设计跟随电路，根据热敏电阻的两端电压值来判断温度。
所述主控制模块主要负责接收并处理采样模块采集到的信息，向***其他模块发送命令，以及同上位机进行通信。
所述主控制模块选用MC56F8366型16位数字信号控制器(DSC)作为主控制芯片。由于在采样模块中，电池监视芯片采用4线制的SPI作为通信接口，分别实现数据输入、数据输出、时钟和片选，所以主控制芯片使用I/O口来模拟SPI的通信接口。由于***可以同时对16个电池组进行管理，即主控制模块最多需要同16个采用模块进行通讯，主控芯片通过4个CS端(片选)与4个SCLK端(时钟信号)来选择进行通信的采样模块，如图6所示为主控模块16个采用模块的通讯连接示意图。
在图6中，当主控芯片需要对采用模块11连接的电池包进行管理时，会同时在CS端口CSB1上发送片选信号和SCLK端口SCK1上发送时钟信号，这样使采用模块11进入工作状态，主控模块通过SPI总线的MOSI端(主机输出，从机输入)向采用模块11发送命令，并通过MISO端(主机输入、从机输出)从采样模块11接收采样数据。之后主控制模块根据采样模块传回的数据，经过处理得到的需要的信息，再采取合理的动作，包括估算SOC与SOH，选择均策略和充放电的控制。
进一步的，所述主控制模块在获取电池的信息后，可以通过RS232接口或者CAN总线向其他车载设备、仪表等发送指令和信息。
所述电源管理模块主要实现对主控制模块和采样模块提供相应实现主控制模块和采样模块与整车供电之间的电平转换，以及实现管理***的对外控制功能。在电池管理***中，由MC33904芯片辅助实现电平的转换，MC33904可以将整车电源提供的12V电压转化为3.3V的电压，以控制模块通电。MC33904同时作为CAN通信的收发器，可以实现管理***同其他设备之间的CAN总线通信。
进一步的，所述电池管理***还设置有抗干扰***。为了抑制来自电源的干扰，BMS***的供电单元采用独立芯片的DC/DC变换器模块，可以切断电源线路中的干扰信号，并且搭建由L1、C2、C3组成的π型滤波电路，抑制流向***的差模干扰，如图7所示。
在模拟信号采集通道处，针对在车载环境下容易受到干扰的mV级弱电压信号，采用低通滤波器并串入磁珠，用于滤过高频干扰信号。对于***中的接电口电路，采用图7所示的电路，用于过滤高频干扰。
针对不同期间之间的通信(如CAN通信总线接口、串行通信、SPI总线通信)接口之间，采用光电耦合隔离器件，将外部通信接口电路中的干扰信号同***内部进行隔离。
本实用新型的技术内容及技术特征已揭示如上，熟悉本领域的技术人员仍可能基于本实用新型的教示而作出不背离本实用新型实质的替换及修饰，因此，本实用新型保护范围不限于实施例所揭示的内容，也包括各种不背离本实用新型实质的替换及修饰。

Claims (3)

1.一种电池管理***，其特征在于：所述电池管理***为集中式电池管理***，包括采样模块、主控制模块和电源管理模块；
所述采样模块利用电池监视芯片，在此基础上实现电池信息采集和部分控制功能；
所述主控制模块主要负责接收并处理采样模块采集到的信息，向***其他模块发送命令，以及同上位机进行通信；
所述电源管理模块主要实现对主控制模块和采样模块提供相应实现主控制模块和采样模块与整车供电之间的电平转换，以及实现管理***的对外控制功能。
2.根据权利要求1所述的电池管理***，其特征在于：所述主控制模块在获取电池的信息后，可以通过RS232接口或者CAN总线向其他车载设备、仪表发送指令和信息。
3.根据权利要求1所述的电池管理***，其特征在于：所述电池管理***还设置有抗干扰***。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109398154A (zh) * 2018-10-26 2019-03-01 湖南晟芯源微电子科技有限公司 电动汽车48v起停***的电池管理***及方法
CN111864281A (zh) * 2020-05-14 2020-10-30 广东锂纬科技有限公司 一种锂电池管理***
CN115848222A (zh) * 2022-12-21 2023-03-28 南通泰平同人电子科技有限公司 电池管理***

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