专利名称：电动汽车铅酸电池智能管理系统的制作方法
技术领域：
电动汽车铅酸电池智能管理系统 技术领域[0001]本实用新型涉及一种电池管理系统，尤其涉及一种电动汽车铅酸电池智能管理系 统，适用于纯电动汽车铅酸动力电池的管理和保护。
背景技术：
[0002]对于纯电动车辆，动力电池及其管理是其关键核心技术。电池管理系统负责动力 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，电池系统的监测 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。[0003]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 样需要一种管理系统，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。[0004]目前用铅酸电池作为动力电池，多不包括管理系统，有的即使有，SOC以及SOH估 算都不是很准确。实用新型内容[0005]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系统，具 体技术方案如下[0006]—种电动汽车铅酸电池智能管理系统,包括中央处理器,米样模块，CAN通讯模 块和控制模块；[0007]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，实时监测电池及系 统状态，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；[0008]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；[0009]所述CAN通讯模块经CAN总线与充电机以及整车系统通讯连接；[0010]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；[0011]进一步的所述中央处理器为单片机。[0012]进一步的所述采样模块包括[0013]多路电压采样模块，用于对每只铅酸电池的电压进行采样；[0014]多路温度采样模块，用于对每只铅酸电池的温度进行采样；[0015]电流采样模块，用于对铅酸电池的电流值进行采样。[0016]进一步的所述电流采样模块包括[0017]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；[0018]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。[0019]进一步的所述采样模块还包括[0020]漏电监测模块，用于检测铅酸电池是否漏电；[0021]充电感应模块，用于判断铅酸电池的使用状态；[0022]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；[0023]内阻检测模块，用于对铅酸电池内阻进行检测。[0024]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。[0025]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。[0026]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。[0027]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。[0028]进一步的所述电动汽车铅酸电池管理系统还包括继电器控制模块，用于对动力系 统进行预充电确保动力系统的安全接通及安全切断。[0029]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。
[0030]图1为电动汽车铅酸电池智能管理系统结构示意图；[0031]图2为电动汽车铅酸电池智能管理系统连接使用示意图。
具体实施方式
[0032]本实用新型提供一种电动汽车铅酸电池智能管理系统，具体技术方案如下[0033]—种电动汽车铅酸电池智能管理系统,包括中央处理器,米样模块，CAN通讯模 块和控制模块；[0034]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，实时监测电池及系 统状态，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；[0035]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；[0036]所述CAN通讯模块经CAN总线与充电机以及整车系统通讯连接；[0037]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；[0038]进一步的所述中央处理器为单片机。[0039]进一步的所述采样模块包括[0040]多路电压采样模块，用于对每只铅酸电池的电压进行采样；[0041]多路温度采样模块，用于对每只铅酸电池的温度进行采样；[0042]电流采样模块，用于对铅酸电池的电流值进行采样。[0043]进一步的所述电流采样模块包括[0044]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；[0045]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。[0046]进一步的所述采样模块还包括[0047]漏电监测模块，用于检测铅酸电池是否漏电；[0048]充电感应模块，用于判断铅酸电池的使用状态；[0049]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；[0050]内阻检测模块，用于对铅酸电池内阻进行检测。[0051 ] 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。[0052]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。[0053]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。[0054]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。[0055]进一步的所述电动汽车铅酸电池管理系统还包括继电器控制模块，用于对动力系 统进行预充电确保动力系统的安全接通及安全切断。[0056]本实用新型的具体实现过程为[0057]如图1及图2，系统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，通过软件实时检测系统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线同整车系统以及充电机通讯。[0058]系统软件负载模拟量计算，控制逻辑的处理，同整车系统的CAN通讯及信息交互。 具体包括系统状态计算，高压安全计算，漏电监测，系统故障诊断算法，电池和电状态的检 测及估算，CAN通讯的处理。本系统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 电池以及系统运行状况，并驱动输出。[0059]系统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系统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。[0060]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。[0061]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。[0062]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。[0063]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。[0064]漏电检测，用于检测电池是否漏电。[0065]CAN收发器，负责接收发送CAN数据，同整车系统通讯。[0066]充电感应，用于判断电池的使用状态。[0067]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。[0068]继电器控制，包含动力系统的预充电及安全切断功能。预充电功能用于确保动力 系统的安全接通，当整个动力系统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。当接收到动力系统闭合指令后，先闭合正极继电器，之后断开预充电继电 器。当本管理系统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。[0069]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。
权利要求1.一种电动汽车铅酸电池智能管理系统，其特征在于，所述电动汽车铅酸电池智能管理系统包括中央处理器，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，实时监测电池及系统状态，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|吴块；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系统通讯连接；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系统，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系统，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系统，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系统，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系统，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系统，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系统，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系统，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系统，其特征在于所述电动汽车铅酸电池管理系统还包括继电器控制模块，用于对动力系统进行预充电确保动力系统的安全接通及安全切断。
专利摘要本实用新型涉及一种电动汽车铅酸电池智能管理系统，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，实时监测电池及系统状态，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系统通讯连接；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。
文档编号B60L11/18GK202827180SQ20122021664
公开日2013年3月27日 申请日期2012年5月15日 优先权日2012年5月15日
发明者不公告发明人 申请人:深圳市陆地方舟电动车有限公司