一種電池管理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是一種應(yīng)用于通信類的鋰動力電池管理系統(tǒng)。
技術(shù)背景
[0002]隨著經(jīng)濟發(fā)展的能源問題日益突出，人們保護環(huán)境意識的逐步增強，發(fā)展新能源，尤其是通信領(lǐng)域，汽車領(lǐng)域成為人們的共識，是未來主要的發(fā)展方向。鋰電池做為重要的能量來源，可以被安全、穩(wěn)定、長效的使用是非常重要的。然而在使用過程中，集體管理包括實際使用中電池的充放電電流，電壓，溫度等一系列參數(shù)的檢測和電池間的均衡處理是一項世界性的技術(shù)難題。本發(fā)明中的電池管理系統(tǒng)，既可以適應(yīng)少量電池的小規(guī)模應(yīng)用，也可以擴展為大量電池的電池管理系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明的目的是提供一種靈活高效的電池管理系統(tǒng)。
[0004]為實現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是:
[0005]本發(fā)明公開了一種電池管理系統(tǒng)，電池管理系統(tǒng)由主板、限流板、顯示板三部分組成。
[0006]所述主板是本系統(tǒng)的技術(shù)核心，完成單節(jié)電池電壓、溫度的監(jiān)測和均衡管理，總電壓、電流的監(jiān)測，充電、放電、電池運行狀態(tài)進行管理，對電池組荷電狀態(tài)進行估算，進行系統(tǒng)保護及故障診斷報警。
[0007]所述限流板限制充電機的充電電流，主板通過開關(guān)量控制限流板的通與斷；
[0008]所述顯示板完成電池組的狀態(tài)信息顯示功能。主板與顯示板通訊采用串口通訊。通過顯示板可實時了解當前電池管理系統(tǒng)的狀態(tài)。電池管理系統(tǒng)具有級聯(lián)功能，可將多個系統(tǒng)通過RS485接口進行通訊連接。主板可將電池系統(tǒng)信息發(fā)送至上位機并通過上位機進行顯示。
[0009]所述主板執(zhí)行如下任務(wù):
[0010]任務(wù)1，與多個電池管理系統(tǒng)的主板通信；
[0011]任務(wù)2，進行對電池組的系統(tǒng)保護；
[0012]任務(wù)3，進行電池組荷電狀態(tài)；
[0013]任務(wù)4，進行電池電壓、溫度監(jiān)控采集；
[0014]任務(wù)5，進行電池組內(nèi)部各單體電池的均衡管理；
[0015]任務(wù)6，與上位機采用RS232串口通信，并進行電池組的故障報警；
[0016]任務(wù)7，與電池組連接，采集電池組的總電壓與總電流；
[0017]任務(wù)8，通過開關(guān)量控制限流板；
[0018]任務(wù)9，通過內(nèi)部串口通信與顯示板連接。
[0019]所述主板任務(wù)I具體為:
[0020]主板通過RS485接口與多個電池管理系統(tǒng)主板的RS485通信電路進行通信，滿足電池管理系統(tǒng)級聯(lián)通信的需求；
[0021]所述主板任務(wù)2具體為:
[0022]主板通過對系統(tǒng)電壓、電流、溫度的監(jiān)控，分析與處理，如果發(fā)現(xiàn)其中的參數(shù)出現(xiàn)異常則對電池組進行系統(tǒng)保護，主要包括充電過壓保護、放電欠壓保護、充放電過流保護、短路保護、電芯溫度保護、功率管溫度保護、防反接保護；
[0023]所述主板任務(wù)3具體為:
[0024]主板與上位機進行通信，當上位機接收到電池組的電壓、電流等參數(shù)信息后，采用開路電壓法與安時積分法相結(jié)合的策略計算整個電池組的荷電狀態(tài)SOC值；
[0025]所述主板任務(wù)4具體為:
[0026]電池電壓、溫度監(jiān)控采集電路接收到主微控制器發(fā)出的指令后，進行相應(yīng)的指令操作，完成對各單體電池電壓、溫度進行實時，精確地采集，并通過SPI將采集到的數(shù)據(jù)反饋給主微控制器，進行數(shù)據(jù)分析與處理；
[0027]所述主板任務(wù)5具體為:
[0028]在充電或者待機狀態(tài)下，主微控制器接收到的電壓、溫度等采集信息后，對電池組內(nèi)各單體電池進行均衡管理；當電池組單體電壓大于平衡開啟電壓，且與最低單體電芯壓差大于平衡開啟壓差時，開啟均衡功能。當單體電壓與最低單體電芯壓差小于平衡關(guān)閉壓差時，停止均衡。在均衡過程中，鋰電池管理系統(tǒng)監(jiān)測均衡溫度，當均衡溫度高于均衡保護溫度時，關(guān)閉所有電芯的均衡功能。當均衡溫度低于平衡恢復(fù)溫度時，恢復(fù)均衡功能。
[0029]所述主板任務(wù)6具體為:
[0030]主板與上位機采用RS232接口進行通信，上位機通過解析主板發(fā)來的指令，將電池的所有信息與狀態(tài)信息可以直觀的反應(yīng)在上位機上，通過與上位機通訊及時進行電池組的故障報警，并根據(jù)故障等級進行處理，以保證整車安全；
[0031 ] 所述主板任務(wù)7具體為:
[0032]主板的輸出端與電池組的總正端、總負端連接，采集電池組的總電壓與總電流；
[0033]所述主板任務(wù)8具體為:
[0034]主板通過開關(guān)量控制限流板的通與斷，限制電池組的充電電流進；
[0035]所述主板任務(wù)9具體為:
[0036]主板通過內(nèi)部串口通信與顯示板連接，實現(xiàn)電量顯示、總電壓、總電流、系統(tǒng)狀態(tài)、當前充電或放電電流、系統(tǒng)當前電池的節(jié)數(shù)、最高溫度、最低溫度以及告警級別信息。通過顯示板可實時了解當前電池管理系統(tǒng)的狀態(tài)。
[0037]本發(fā)明的優(yōu)點是:
[0038]1、本發(fā)明實現(xiàn)與上位機通信任務(wù)可以非常方便，清晰的利用上位機修改表標尺，表內(nèi)容和標定量等數(shù)據(jù)，也可以對車輛的狀態(tài)進行實時監(jiān)測，進行故障診斷。
[0039]2、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，可擴展性強，系統(tǒng)集成度高，功能全面，具有電壓，溫度監(jiān)控，均衡處理，電池性能評估，系統(tǒng)保護功能。
[0040]3、本發(fā)明提出了電芯SOC、電池組SOC估計的組合模型。深度分析了噪聲的產(chǎn)生緣由及干擾方式，基于多源信息融合技術(shù)，提出了電芯SOC、電池組SOC估計的組合模型，有效描述了電池系統(tǒng)在實際運行狀態(tài)下的行為，為精確的SOC估計提供了模型支持。對于復(fù)雜系統(tǒng)的精確建模有著重大的推動作用。
[0041]4、本發(fā)明提出了多種SOC估計策略。針對實際工況下的噪聲模型難以準確描述的問題，研宄了基于卡爾曼濾波、無跡卡爾曼濾波、粒子濾波等多種估計方法，結(jié)合電池系統(tǒng)充放電過程特性，將SOC和漂移電流同時作為狀態(tài)變量，基于優(yōu)點4提出的組合模型和特征模式分類，提出了一種開路電壓法和安時積分法相結(jié)合的估計策略，實現(xiàn)了 SOC和漂移電流的同步估計，提高了估計的精度。
[0042]5、本發(fā)明電池管理系統(tǒng)專家智能庫。本項目采用特殊的存儲壓縮方法，將動力電池故障信息存儲起來。在用戶需要時由上位機讀取相關(guān)數(shù)據(jù)，然后調(diào)入我們的專家智能庫，分析電池故障原因。電動汽車企業(yè)和動力電池生產(chǎn)企業(yè)可以根據(jù)申報單位的故障數(shù)據(jù)，對生產(chǎn)加工工藝進行改進。
[0043]6、本發(fā)明采用大電流均衡技術(shù)。本項目采用被動均衡方案，創(chuàng)造性的將電池組分割成多個模組，在模組內(nèi)均衡的方法，減小了電池組均衡的能量損失，提高了電池組均衡電流。保證電池組安全可靠的運行，增加了電池組的使用壽命。
[0044]說明書附圖
[0045]圖1電池管理系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖；
[0046]圖2顯示板的結(jié)構(gòu)框圖；
[0047]圖3限流板的結(jié)構(gòu)框圖；
[0048]圖4 RTC電路圖；
[0049]圖5數(shù)據(jù)存儲電路；
[0050]圖6外部溫度檢測電路；
[0051]圖7系統(tǒng)的RS485通訊電路；
[0052]圖8電池管理系統(tǒng)的電源電路原理圖；
[0053]圖9電池管理系統(tǒng)的電池監(jiān)控均衡電路原理圖；
[0054]圖10電池管理系統(tǒng)的溫度檢測電路原理圖；
[0055]圖11電池管理系統(tǒng)的總體流程圖。
【具體實施方式】
[0056]以下結(jié)合【附圖說明】本發(fā)明的電池管理系統(tǒng)的一個具體實施例。
[0057]如圖1-11所示，一種電池管理系統(tǒng)，由主板、限流板、顯示板三部分組成；主板是系統(tǒng)的技術(shù)核心，主板完成單節(jié)電池電壓、溫度的監(jiān)測，均衡管理，總電壓、電流的監(jiān)測，對充電、放電、電池運行狀態(tài)進行管理，同時完成電池組荷電狀態(tài)SOC的估算，充放電統(tǒng)計，系統(tǒng)保護及故障診斷及報警。限流板限制充電機的充電電流，顯示板完成電池管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)終端顯示功能。
[0058]主板主要包括:主微控制器7，總電流檢測電路1，電池電壓、溫度監(jiān)控采集和均衡管理電路2電池運行環(huán)境溫度檢測電路3，數(shù)據(jù)存儲電路4，系