接；钥匙开关电路的输出端与主控板CPU的I/O 口连接；CAN总线接口电路与主控板CPU的通信口连接；以太网接口电路与主控板CPU的通信口连接；时钟电路的输出口与主控板CPU的I/O 口连接；电源电路与主控板CPU的电源端连接；平衡指示灯电路、正常指示灯电路、第一继电器输出电路、第二继电器输出电路的输入端分别与主控板CPU的I/O 口连接；SD卡存储电路的输入端与主控板CPU的I/O 口连接；液晶显示电路的输入端与主控板CPU的I/O 口连接；按键电路的输出端与主控板CPU的1/0 口连接；看门狗电路的输出端与主控板CPU的I/O 口连接。
[0026]如附图4所示，电池综合监控系统包括PLC、电池管理系统软件；电池管理系统软件嵌入在PLC中；电池管理系统软件包括电池状态监测、电池优化控制、电池信息处理；电池状态监测包括电池电压检测、电池电流检测、电池温度检测、电池电荷状态估计、电池健康状态估计；电池优化控制包括电池均衡控制、电池充放电安全控制、温度控制；电池信息处理包括历史信息存储与显示、系统内部信息通信、系统与外部信息交互。
[0027]主测量芯片采用LTC6804-1，如附图8所示；主测量芯片可以测量12节锂电池单节电池电压和12节电池总电压，也可以测量12节锂电池四点温度；第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器均为热敏电阻；第一以太网隔离变压器、第二以太网隔离变压器均采用HR601860 ;单节锂电池电压为3.2V。
[0028]第一电流传感器、第二电流传感器、第三电流传感器均采用霍尔电流传感器ACS770LCB-050B ;时钟电路采用DS1302 ；CAN总线接口电路采用CTM8251T ;看门狗电路采用TPL5010 ;主控板CPU采用PIC18F66K80⑵；电源电路采用220VAC输入12VDC输出的开关电源再经降压后输出5VDC和3.3VDC，为主控板提供工作电源。
[0029]电池均衡控制包括主动均衡控制和被动均衡控制；主动均衡控制方案如附图5所示，每个单体对应的电路子结构形如Buck-Boost电路，当系统检测到第i个单体电压高于平均电压时，就控制其对应的开关导通，则此单体放电，放出的能量存储于与单体并联的储能元件中；开关断开后，i中的电能会充入i+Ι，?+2...η(η为总单体数目)，还有一部分电能会存储于电容中，由于处于续流回路，电流会对当电容电压达到预设最高值时控制导通，这样i中的能量又转移回到i中，端电压下降，当电容电压低于预设的最低值时控制断开，i中的能量即可回馈到电池组。
[0030]被动均衡控制方案，如附图6所示，由开关管控制功率电阻放电，电池均衡速度快。
[0031]供电隔离电路，如附图7所示，采用Linear公司的LT8300反激式变换器芯片，它可以将最大100V的直流输入转化最大150V/260mA的直流输出。LTC6804-1的供电电压必须高于12节电池组的最高电压，本次采用的是3.2V的锂离子电池，所以设置52V的供电电压满足正常工作的需要，另外LTC6804-1还有一路5V工作电压用于满足与其它电路电平的兼容性工作。使用一个NPN管进行电压选取，当LTC6804-1休眠时，DRIVE引脚不工作，VREG引脚电压为零；当LTC6804-1工作时，DRIVE引脚工作，产生一个5.6V的电压，经NPN管后在VREG引脚输出5.2V的电压，保证电平兼容性。
[0032]如附图9所示，电池充放电均衡控制过程，测量板负责单节电池的管理，实时监视每节电池的电压，并且在收到主控板的通信信号后对电池电压进行均衡，测量板与主控板之间采用IPA总线通讯，每当主控板要求数据时，测量板将采集回来的数据发回主控板，由主控板对数据进行分析和处理。
【主权项】
1.轮胎式集装箱龙门起重机混合动力电池管理系统，其特征在于:包括第一测量板、第二测量板、第三测量板、第四测量板、第五测量板、第六测量板、第七测量板、第Λ测量板、第九测量板、第十测量板、第十一测量板、第十二测量板、第十三测量板、第十四测量板、第十五测量板、主控板和电池综合监控系统；第一测量板、第二测量板、第三测量板、第四测量板、第五测量板、第六测量板、第七测量板、第八测量板、第九测量板、第十测量板、第十一测量板、第十二测量板、第十三测量板、第十四测量板和第十五测量板之间通过级联方式连接在一起；主控板与第十五测量板通过级联口连接在一起；主控板与电池综合监控系统通过CAN总线接口连接。2.根据权利要求1所述的轮胎式集装箱龙门起重机混合动力电池管理系统，其特征在于:测量板包括12节锂电池串联构成的电池组、供电隔离电路、IPA接口、IPB接口、第一以太网隔离变压器、第二以太网隔离变压器、主测量芯片、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器；12节锂电池串联构成的电池组与主测量芯片对应接口连接；第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器输出端分别与与主测量芯片对应接口连接；第一以太网隔离变压器的输出端与主测量芯片对应接口连接；第一以太网隔离变压器的输入端与IPA接口连接；第二以太网隔离变压器的输出端与主测量芯片对应接口连接；第二以太网隔离变压器的输入端与IPB接口连接；供电隔离电路的输入端与12节锂电池串联构成的电池组连接，供电隔离电路的输出端与主测量芯片的电源端连接。3.根据权利要求1所述的轮胎式集装箱龙门起重机混合动力电池管理系统，其特征在于:主控板包括第一电流传感器、第二电流传感器、第三电流传感器、钥匙开关电路、CAN总线接口电路、以太网接口电路、时钟电路、电源电路、主控板CPU、平衡指示灯电路、正常指示灯电路、第一继电器输出电路、第二继电器输出电路、SD卡存储电路、液晶显示电路、按键电路、看门狗电路；第一电流传感器、第二电流传感器、第三电流传感器的输出端分别与主控板CPU的A/D端连接；钥匙开关电路的输出端与主控板CPU的I/O 口连接；CAN总线接口电路与主控板CPU的通信口连接；以太网接口电路与主控板CPU的通信口连接；时钟电路的输出口与主控板CPU的I/O 口连接；电源电路与主控板CPU的电源端连接；平衡指示灯电路、正常指示灯电路、第一继电器输出电路、第二继电器输出电路的输入端分别与主控板CPU的I/O 口连接；SD卡存储电路的输入端与主控板CPU的I/O 口连接；液晶显示电路的输入端与主控板CPU的I/O 口连接；按键电路的输出端与主控板CPU的I/O 口连接；看门狗电路的输出端与主控板CPU的I/O 口连接。4.根据权利要求1所述的轮胎式集装箱龙门起重机混合动力电池管理系统，其特征在于:电池综合监控系统包括PLC、电池管理系统软件；电池管理系统软件嵌入在PLC中；电池管理系统软件包括电池状态监测、电池优化控制、电池信息处理；电池状态监测包括电池电压检测、电池电流检测、电池温度检测、电池电荷状态估计、电池健康状态估计；电池优化控制包括电池均衡控制、电池充放电安全控制、温度控制；电池信息处理包括历史信息存储与显示、系统内部信息通信、系统与外部信息交互。5.根据权利要求2所述的轮胎式集装箱龙门起重机混合动力电池管理系统，其特征在于:主测量芯片采用LTC6804-1 ;主测量芯片可以测量12节锂电池单节电池电压和12节电池总电压，也可以测量12节锂电池四点温度；第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器均为热敏电阻；第一以太网隔离变压器、第二以太网隔离变压器均采用HR601860 ;单节锂电池电压为3.2V。6.根据权利要求3所述的轮胎式集装箱龙门起重机混合动力电池管理系统，其特征在于:第一电流传感器、第二电流传感器、第三电流传感器均采用霍尔电流传感器ACS770LCB-050B ;时钟电路采用DS1302 ；CAN总线接口电路采用CTM8251T ;看门狗电路采用TPL5010 ;主控板CPU采用PIC18F66K80⑵；电源电路采用220VAC输入12VDC输出的开关电源再经降压后输出5VDC和3.3VDC，为主控板提供工作电源。7.根据权利要求4所述的轮胎式集装箱龙门起重机混合动力电池管理系统，其特征在于:电池均衡控制包括主动均衡控制和被动均衡控制；主动均衡控制方案是:每个单体对应的电路子结构形如Buck-Boost电路，当系统检测到第i个单体电压高于平均电压时，就控制其对应的开关导通，则此单体放电，放出的能量存储于与单体并联的储能元件中；开关断开后，i中的电能会充入i+1，i+2...n, η为总单体数目，还有一部分电能会存储于电容中，由于处于续流回路，电流会对当电容电压达到预设最高值时控制导通，这样i中的能量又转移回到i中，端电压下降，当电容电压低于预设的最低值时控制断开，i中的能量即可回馈到电池组；被动均衡控制方案是:由开关管控制功率电阻放电，电池均衡速度快；电池充放电均衡控制过程，测量板负责单节电池的管理，实时监视每节电池的电压，并且在收到主控板的通信信号后对电池电压进行均衡，测量板与主控板之间采用IPA总线通讯，每当主控板要求数据时，测量板将采集回来的数据发回主控板，由主控板对数据进行分析和处理。
【专利摘要】本实用新型涉及一种轮胎式集装箱龙门起重机混合动力电池管理系统，包括第一测量板、第二测量板、第三测量板、第四测量板、第五测量板、第六测量板、第七测量板、第八测量板、第九测量板、第十测量板、第十一测量板、第十二测量板、第十三测量板、第十四测量板、第十五测量板、主控板和电池综合监控系统；该系统可以将电池组进行15组级联在一起，电池组总电压可以达到576V，轮胎式集装箱龙门起重机混合动力提供驱动力，系统还应具有过压、欠压、过流、电池过热等保护功能，且通过电压与对应剩余容量的对应关系，实时监测电池剩余容量。
【IPC分类】H01M10/48, H02J7/00
【公开号】CN204967310
【申请号】CN201520582543
【发明人】杜波, 顾文溢, 吴强, 姚茂平, 陶路路, 张盘生
【申请人】常州基腾电气有限公司
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年7月31日