专利名称：一种双cpu的电池管理系统的制作方法
技术领域：
一种双CPU的电池管理系统技术领域[0001]本实用新型涉及汽车电池技术领域，尤其是指一种双CPU的电池管理系统。
技术背景[0002]随着新能源汽车产业化的临近，电池管理系统优劣决定了整车的控制性能。一个好的电池管理系统能够实时地检测出SOC(荷电状态)的状态，并能根据SOC的不同状态进行相应的处理。即针对不同工况，SOC在不同的状态时，电池管理系统能够实时地计算出所需的扭矩来驱动车辆的运行。[0003]公告日为2010年5月12日、公告号为CN201464873U的专利公开了一种混合动力汽车用动力电池组管理系统，该管理系统能够控制电池组的上下电和充放电，对电池组的电流、电压、温度、S0C、绝缘性能进行综合监测和管理，并把数据传送给动力总成控制系统，控制模块包括MCU(微控制器)模块、电源模块、继电器控制模块、电流传感器模块、电压采集模块、温度传感器模块、绝缘检测模块、HANDSHAKE (握手信号)模块、CAN收发模块、 RS232收发模块。但是该实用新型依然采用单个中央控制器的电池管理系统，电压电流等参数的采集精度、采集可靠性和电池管理系统的处理速度仍有很多不足。实用新型内容[0004]为了解决现有汽车的电池管理系统技术在电压电流等参数的采集精度、采集可靠性和电池管理系统的处理速度上仍有不足的问题，本实用新型提出了一种双CPU的电池管理系统，通过双CPU控制可以很好地将电池荷电状态SOC稳定在预定区域，在车辆行驶过程中能够找到更加合理的发电和辅助驱动时机，保证车辆能够比较稳定地提供辅助驱动功能。[0005]本实用新型所采用的技术方案是一种双CPU的电池管理系统，包括电池管理CPU 子系统和电机控制CPU子系统，所述的电池管理CPU子系统包括电池管理CPU、电流传感器、 电池管理故障诊断模块和若干个单体电池采集模块，所述的电池管理CPU的I/O端口分别连接电流传感器、电池管理故障诊断模块，所述的若干个单体电池采集模块分别通过通讯模块与电池管理CPU通讯连接，所述的电机控制CPU子系统包括电机控制CPU、基于FPGA的信号采集电路、采集故障诊断模块和SOC荷电控制模块，所述的电机控制CPU的I/O端口分别连接基于FPGA的信号采集电路、电机控制故障诊断模块和SOC荷电控制模块，电池管理 CPU和电机控制CPU连接。[0006]本实用新型将电机控制器所具备的功能集成进整个电池管理系统，电池管理CPU 子系统和电机控制CPU子系统分别通过电池管理CPU和电机控制CPU控制。电池管理CPU 子系统主要用于电池状态的管理，实时监控电池的状态，通过CAN将SOC荷电状态传输给电路采集子系统，然后电路采集子系统根据荷电的不同状态进行不同的控制方法；电机控制 CPU子系统内部集成了基于FPGA的信号采集电路能够采集电流采集器、转速传感器、制动踏板采集器、加速踏板采集器的信号并送入电机控制CPU进行信号调理，通过CAN通讯电路与诊断仪、标定工具和BMS进行数据通讯，保证控制器在高压上电瞬间的安全。使用中，通过将电池的SOC划分成不同的区间，然后在不同的区间里，针对不同的工况，分别控制是否允许发电/驱动，并计算出相应的发电/驱动扭矩，不同SOC区间的划分可以使混合动力汽车各项功能在各自特定的区间内和一定条件下得到很好的实现。而当电池过压、欠压、电池过流、温度过高时、CAN通讯错误、采集参数超限、荷电控制出错时，电池管理故障诊断模块和电机控制故障诊断模块能够实时加以检测和处理。[0007]作为优选，所述的基于FPGA的信号采集电路包括电流采集器、转速传感器、制动踏板采集器、加速踏板采集器，所述的电流采集器、转速传感器、制动踏板采集器、加速踏板采集器分别连接电机控制CPU的I/O端口。[0008]作为优选，所述的电机控制CPU子系统还包括SVPWM模块，所述的SVPWM模块和电机控制CPU的I/O端口连接。SVPWM是指空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation)，SVPWM模块利用电压空间矢量直接生成六路三相PWM波，逆变器输出线电压基波最大值为直流侧电压，比一般的SPWM逆变器输出电压高15%。[0009]作为优选，所述的电机控制CPU子系统还包括DC/DC控制模块，所述的DC/DC控制模块和电机控制CPU的I/O端口连接。[0010]作为优选，所述的电池管理CPU和电机控制CPU通过CAN通讯连接。CAN总线被广泛应用于汽车环境中的微控制器通信，这里采用CAN通讯可以保持一致。[0011]作为优选，所述的电池管理CPU与通讯模块通过CAN通讯连接。[0012]作为优选，所述的电机控制CPU子系统通过外通讯模块与PC机连接。[0013]作为优选，所述的外通讯模块17为RS232通讯接口。[0014]本实用新型的有益效果是通过双CPU的控制，本实用新型可以很好地将电池荷电状态SOC稳定在预定区域，在车辆行驶过程中能够找到更加合理的发电和辅助驱动时机，保证车辆能够比较稳定地提供辅助驱动功能，提高车辆的性能，降低了排放。
[0015]图1是本实用新型的一种结构框图。[0016]图中，1-电池管理CPU子系统，2-电机控制CPU子系统，3-电池管理CPU，4_电机控制CPU，5-电流传感器，6-电池管理故障诊断模块，7-通讯模块，8-单体电池采集模块， 9-电流采集器，10-转速传感器，11-制动踏板采集器，12-加速踏板采集器，13-SVPWM模块， 14-电机控制故障诊断模块，15-S0C荷电控制模块，16-DC/DC控制模块，17-外通讯模块， 18-基于FPGA的信号采集电路。
具体实施方式
[0017]
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。[0018]如图1所示，一种双CPU的电池管理系统，包括电池管理CPU子系统1和电机控制 CPU子系统2，其中电池管理CPU子系统1包括电池管理CPU3、电流传感器5、电池管理故障诊断模块6和若干个单体电池采集模块8，电池管理CPU3的I/O端口分别连接电流传感器 5和电池管理故障诊断模块6，八个单体电池采集模块8分别通过通讯模块7与电池管理 CPU3以CAN通讯方式连接，电机控制CPU子系统2包括电机控制CPU4、基于FPGA的信号采集电路18、SVPWM模块13、电机控制故障诊断模块14、S0C荷电控制模块15和DC/DC控制模块16，基于FPGA的信号采集电路18由电流采集器9、转速传感器10、制动踏板采集器11、 加速踏板采集器12等组成，电机控制CPU4的I/O端口分别连接电流采集器9、转速传感器 10、制动踏板采集器11、加速踏板采集器12、SVPWM模块13、电机控制故障诊断模块14、S0C 荷电控制模块15和DC/DC控制模块16，电池管理CPU3和电机控制CPU4通讯连接，电机控制CPU4通过RS232串口的外通讯模块17与PC机连接。电池管理CPU3和电机控制CPU4 通过CAN通讯连接。[0019]本实用新型将电机控制器所具备的功能集成进整个电池管理系统，电池管理CPU 子系统2和电机控制CPU子系统3分别通过电池管理CPU4和电机控制CPTO控制。[0020]电池管理CPU4主要用于电池状态的管理，可采用MC9S12)(DP512芯片，实时监控电池的状态，通过CAN接收单体电池采集模块8的参数，并将SOC荷电状态传输给电路采集子系统2，然后电路采集子系统2根据荷电的不同状态进行不同的控制方法。[0021]电池管理故障诊断模块6可对电池管理子系统1可对故障诊断和报警，当电池过压、欠压、电池过流、温度过高时、CAN通讯错误时，电池管理故障诊断模块6能够实时加以检测和处理。[0022]电机控制CPU子系统基于FPGA电路，电机控制CPTO采用DSP主控芯片。FPGA采用逻辑单元阵列的概念，在FPGA中采用Altera公司所应用的可编程芯片系统(SOPC)来构建Nios II软核处理器，配以通用的外设及接口函数库，其中Nios II包含串口、定时器/ 计数器、JTAG、片内RAM等相关外设接口及存储单元，如用于AD模块、转速检测模块的并行外设接口。电流采集器9、转速传感器10、制动踏板采集器11、加速踏板采集器12组成基于 FPGA的信号采集电路18，采集电流采集器9、转速传感器10、制动踏板采集器11、加速踏板采集器12的信号并送入电机控制CPTO进行信号调理，通过CAN通讯电路与诊断仪、标定工具和BMS进行数据通讯，保证控制器在高压上电瞬间的安全。当油门踏板行程为零时，电机输出扭矩为零，油门踏板行程最大时，电机输出扭矩为最大扭矩。另外，电机控制CPTO根据采集到的制动踏板信号，当车辆减速，且SOC在规定范围之内时将动能转换成电能储存到动力电池中。电机控制CPU子系统2还可通过RS232通讯接口的外通讯模块17将相关参数信息传送到外部PC机。[0023]SVPWM 是指空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation), SVPWM 模块13利用电压空间矢量直接生成六路三相PWM波，逆变器输出线电压基波最大值为直流侧电压，比一般的SPWM逆变器输出电压高15%。[0024]电机控制故障诊断模块14可对电路采集子系统标定、故障诊断和报警，当过流、 温度过高时、CAN通讯错误、采集参数超限、荷电控制出错时，电机控制故障诊断模块14能够实时加以检测和处理并将此信息传送给整车控制器。[0025]荷电控制模块15通过将电池的SOC划分成不同的区间，然后在不同的区间里，针对不同的工况，分别控制是否允许发电/驱动，并计算出相应的发电/驱动扭矩，不同SOC 区间的划分可以使混合动力汽车各项功能在各自特定的区间内和一定条件下得到很好的实现。[0026]另外，两个子系统还具有温升限制、CPU自我保护(对短路、过电流、过电压、欠电压具有保护功能)、输出故障报警信号、上电自检等功能。[0027] 以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种双CPU的电池管理系统，其特征在于包括电池管理CPU子系统(1)和电机控制 CPU子系统(2)，所述的电池管理CPU子系统(1)包括电池管理CPU (3)、电流传感器(5)、电池故障诊断模块(6)和若干个单体电池采集模块(8)，所述的电池管理CPU (3)的I/O端口分别连接电流传感器(5)、电池故障诊断模块(6)，所述的若干个单体电池采集模块(8)分别通过通讯模块(7)与电池管理CPU (3)通讯连接，所述的电机控制CPU子系统(2)包括电机控制CPU (4)、基于FPGA的信号采集电路(18)、采集故障诊断模块(14)和SOC荷电控制模块(15)，所述的电机控制CPU (4)的I/O端口分别连接基于FPGA的信号采集电路(18)、 采集故障诊断模块(14)和SOC荷电控制模块(15)，电池管理CPU (3)和电机控制CPU (4) 连接。
2.根据权利要求1所述的一种双CPU的电池管理系统，其特征在于所述的基于FPGA 的信号采集电路(18)包括电流采集器(9)、转速传感器(10)、制动踏板采集器(11)、加速踏板采集器(12)，所述的电流采集器(9)、转速传感器(10)、制动踏板采集器(11)、加速踏板采集器(12)分别连接电机控制CPU (4)的I/O端口。
3.根据权利要求1所述的一种双CPU的电池管理系统，其特征在于所述的电机控制 CPU子系统(2)还包括SVPWM模块(13)，所述的SVPWM模块(13)和电机控制CPU (4)的I/ 0端口连接。
4.根据权利要求1或3所述的一种双CPU的电池管理系统，其特征在于所述的电机控制CPU子系统(2)还包括DC/DC控制模块，所述的DC/DC控制模块(16)和电机控制CPU (4)的I/O端口连接。
5.根据权利要求1所述的一种双CPU的电池管理系统，其特征在于所述的电池管理 CPU (3)和电机控制CPU (4)通过CAN通讯连接。
6.根据权利要求1或5所述的一种双CPU的电池管理系统，其特征在于所述的电池管理CPU (3 )与通讯模块(7 )通过CAN通讯连接。
7.根据权利要求1或5所述的一种双CPU的电池管理系统，其特征在于所述的电机控制CPU (4)通过外通讯模块(17)与PC机连接。
8.根据权利要求7所述的一种双CPU的电池管理系统，其特征在于所述的外通讯模块(17)为RS232通讯接口。
专利摘要本实用新型公开了一种双CPU的电池管理系统，包括电池管理CPU子系统和电路采集CPU子系统，电池管理CPU的I/O口分别连接电流传感器、电池故障诊断模块，若干个单体电池采集模块分别通过通讯模块与电池管理CPU通讯连接，电路采集CPU的I/O口分别连接基于FPGA的信号采集电路、采集故障诊断模块和SOC荷电控制模块，电池管理CPU和电路采集CPU通讯连接。本实用新型通过双CPU控制，能将电池荷电状态SOC稳定在预定区域，行车中可找到更合理的发电和辅助驱动时机，保证车辆较稳定地提供辅助驱动功能，提高车辆性能，降低排放。
文档编号G05B19/048GK202306237SQ201120329390
公开日2012年7月4日 申请日期2011年9月5日 优先权日2011年9月5日
发明者丁勇, 孙文凯, 曹君, 李传海, 由毅, 赵福全 申请人:浙江吉利控股集团有限公司, 浙江吉利汽车研究院有限公司