一种电动汽车电池管理系统及方法与流程

本发明属于电动汽车电池管理技术领域，具体涉及一种电动汽车电池管理系统及方法。

背景技术：

近年来，由于传统的燃油汽车带来的环境问题日益严重，世界各国都在积极的寻找出路，大力发展电动汽车。然而，电动汽车的推广和普及很大程度上受电动汽车电池技术及其管理系统的限制。电动汽车电池技术及其管理系统是电动汽车技术的三大核心技术之一，决定着电动汽车的续航里程以及使用寿命。

现有的电动汽车电池由多个单体电池串联而成，由于各个单体电池生产工艺的差异，产品一致性很难得到保障，即便是出厂为同一批次、性能相近的电池产品也会随着时间的推移，而出现充放电的差异。单体电池之间的不均衡会限制电池组整体以及整个电动汽车电池的性能。研究还表明，温度对于电池性能影响很大，需要对应的电池热管理系统，保证电池处在最佳的放电温度范围以内。因此需要一种结构简单、设计合理的电动汽车电池管理系统及方法，能够实现单体电池之间的电压均衡，热管理，还可实时估算单体电池的SOC值和实现人机交互的功能。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种电动汽车电池管理系统，其设计新颖合理，安装布设简单，利用电动汽车自身空调系统改造实现单体电池热管理，利用均衡电路调整控制个单体电池之间的电压平衡，保障电动汽车电池处于最佳的工作状态，延长电动汽 车电池使用寿命，预防安全事故的发生，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种电动汽车电池管理系统，其特征在于：包括与车载空调管路连通且用于为所述电动汽车电池输送调温气体的管网、用于监测所述电动汽车电池使用状态的车载控制终端和与所述车载控制终端无线数据传输并远程计算所述电动汽车电池电量的云计算处理平台，所述管网包括多个出风管，每个所述出风管上均安装有比例电磁阀，所述电动汽车电池包括多个依次串联的电池组，所述车载控制终端包括主控制器和供电电源，以及与主控制器数据通信的移动收发器和车载电脑，主控制器的输入端接有用于检测所述电动汽车电池工作电流的电流传感器和用于控制电池组充放电均衡的从控制单元，所述从控制单元包括从控制器和与从控制器相接且用于均衡电池组中各单体电池电压的均衡电路，从控制器的输入端接有用于采集电池组工作温度的温度传感器组，从控制器的输出端与主控制器的输入端相接，主控制器的输出端接有显示器和用于控制充电机为所述电动汽车电池充电的继电器；车载电脑的输出端接有车载空调控制模块和报警器，比例电磁阀的输入端与车载电脑的输出端相接。

上述的一种电动汽车电池管理系统，其特征在于：所述均衡电路与从控制器之间设置有隔离电路。

上述的一种电动汽车电池管理系统，其特征在于：所述从控制单元的数量与电池组的数量相等，所述出风管的数量与电池组的数量相等，电池组由12个单体电池串联组成。

上述的一种电动汽车电池管理系统，其特征在于：所述供电电源包括12V转5V电源电路、5V转3.3V电源电路和12V转54V电源电路，所述12V转54V电源电路包括芯片LT3954，所述芯片LT3954的第3管脚经保险丝F1与12V电源相接，芯片LT3954的第8管脚和第9管脚的连接端分三路，一路经电容C22接地，另一路经非门NOT1、非门NOT2和电容C23接地，第三路与稳压二极管D25的阴极相接；稳压二极管D25的阳极分三路，一 路经电感L1与芯片LT3954的第3管脚和保险丝F1的连接端相接，另一路经电容C21与非门NOT1和非门NOT2的连接端相接，第三路与芯片LT3954的第10管脚相接；非门NOT2和电容C23的连接端经电阻R62和电容C24接地，芯片LT3954的第7管脚为54V电源输出端。

上述的一种电动汽车电池管理系统，其特征在于：所述均衡电路包括芯片LTC6804-2、十四端接口J1以及MOSFET管Q1～MOSFET管Q12，所述芯片LTC6804-2的C12管脚经电阻R37分两路，一路与十四端接口J1的第13管脚相接，另一路与稳压二极管D1的阴极和MOSFET管Q1的源极的连接端相接；芯片LTC6804-2的C12管脚与电阻R37的连接端经电容C1接地，稳压二极管D1的阳极和MOSFET管Q1的栅极的连接端经电阻R35与芯片LTC6804-2的S12管脚相接，MOSFET管Q1的漏极分两路，一路经电阻R1与发光二极管LED1的阳极相接，另一路与电阻R2的一端相接；所述芯片LTC6804-2的C11管脚经电阻R38分两路，一路与十四端接口J1的第12管脚相接，另一路与稳压二极管D2的阴极和MOSFET管Q2的源极的连接端相接；芯片LTC6804-2的C11管脚与电阻R38的连接端经电容C2接地，电阻R38和十四端接口J1的第12管脚的连接端与发光二极管LED1的阴极和电阻R2的另一端的连接端相接，稳压二极管D2的阳极和MOSFET管Q2的栅极的连接端经电阻R25与芯片LTC6804-2的S11管脚相接，MOSFET管Q2的漏极分两路，一路经电阻R3与发光二极管LED2的阳极相接，另一路与电阻R4的一端相接；所述芯片LTC6804-2的C10管脚经电阻R39分两路，一路与十四端接口J1的第11管脚相接，另一路与稳压二极管D3的阴极和MOSFET管Q5的源极的连接端相接；芯片LTC6804-2的C10管脚与电阻R39的连接端经电容C3接地，电阻R39和十四端接口J1的第11管脚的连接端与发光二极管LED2的阴极和电阻R4的另一端的连接端相接，稳压二极管D3的阳极和MOSFET管Q5的栅极的连接端经电阻R26与芯片LTC6804-2的S10管脚相接，MOSFET管Q5的漏极分两路，一路经电阻R5与发光二极管LED3的阳极相接，另一路与电阻R6的一端相 接；所述芯片LTC6804-2的C9管脚经电阻R40分两路，一路与十四端接口J1的第10管脚相接，另一路与稳压二极管D7的阴极和MOSFET管Q6的源极的连接端相接；芯片LTC6804-2的C9管脚与电阻R40的连接端经电容C4接地，电阻R40和十四端接口J1的第10管脚的连接端与发光二极管LED3的阴极和电阻R6的另一端的连接端相接，稳压二极管D7的阳极和MOSFET管Q6的栅极的连接端经电阻R27与芯片LTC6804-2的S9管脚相接，MOSFET管Q6的漏极分两路，一路经电阻R7与发光二极管LED4的阳极相接，另一路与电阻R8的一端相接；所述芯片LTC6804-2的C8管脚经电阻R41分两路，一路与十四端接口J1的第9管脚相接，另一路与稳压二极管D8的阴极和MOSFET管Q7的源极的连接端相接；芯片LTC6804-2的C8管脚与电阻R41的连接端经电容C5接地，电阻R41和十四端接口J1的第9管脚的连接端与发光二极管LED4的阴极和电阻R8的另一端的连接端相接，稳压二极管D8的阳极和MOSFET管Q7的栅极的连接端经电阻R28与芯片LTC6804-2的S8管脚相接，MOSFET管Q7的漏极分两路，一路经电阻R9与发光二极管LED5的阳极相接，另一路与电阻R10的一端相接；所述芯片LTC6804-2的C7管脚经电阻R42分两路，一路与十四端接口J1的第8管脚相接，另一路与稳压二极管D9的阴极和MOSFET管Q8的源极的连接端相接；芯片LTC6804-2的C7管脚与电阻R42的连接端经电容C6接地，电阻R42和十四端接口J1的第8管脚的连接端与发光二极管LED5的阴极和电阻R10的另一端的连接端相接，稳压二极管D9的阳极和MOSFET管Q8的栅极的连接端经电阻R33与芯片LTC6804-2的S7管脚相接，MOSFET管Q8的漏极分两路，一路经电阻R11与发光二极管LED6的阳极相接，另一路与电阻R12的一端相接；所述芯片LTC6804-2的C6管脚经电阻R43分两路，一路与十四端接口J1的第7管脚相接，另一路与稳压二极管D4的阴极和MOSFET管Q3的源极的连接端相接；芯片LTC6804-2的C6管脚与电阻R43的连接端经电容C7接地，电阻R43和十四端接口J1的第7管脚的连接端与发光二极管LED6的阴极和电阻R12的 另一端的连接端相接，稳压二极管D4的阳极和MOSFET管Q3的栅极的连接端经电阻R36与芯片LTC6804-2的S6管脚相接，MOSFET管Q3的漏极分两路，一路经电阻R13与发光二极管LED7的阳极相接，另一路与电阻R14的一端相接；所述芯片LTC6804-2的C5管脚经电阻R44分两路，一路与十四端接口J1的第6管脚相接，另一路与稳压二极管D5的阴极和MOSFET管Q4的源极的连接端相接；芯片LTC6804-2的C5管脚与电阻R44的连接端经电容C8接地，电阻R44和十四端接口J1的第6管脚的连接端与发光二极管LED7的阴极和电阻R14的另一端的连接端相接，稳压二极管D5的阳极和MOSFET管Q4的栅极的连接端经电阻R29与芯片LTC6804-2的S5管脚相接，MOSFET管Q4的漏极分两路，一路经电阻R15与发光二极管LED8的阳极相接，另一路与电阻R16的一端相接；所述芯片LTC6804-2的C4管脚经电阻R45分两路，一路与十四端接口J1的第5管脚相接，另一路与稳压二极管D6的阴极和MOSFET管Q9的源极的连接端相接；芯片LTC6804-2的C4管脚与电阻R45的连接端经电容C9接地，电阻R45和十四端接口J1的第5管脚的连接端与发光二极管LED8的阴极和电阻R16的另一端的连接端相接，稳压二极管D6的阳极和MOSFET管Q9的栅极的连接端经电阻R30与芯片LTC6804-2的S4管脚相接，MOSFET管Q9的漏极分两路，一路经电阻R17与发光二极管LED9的阳极相接，另一路与电阻R18的一端相接；所述芯片LTC6804-2的C3管脚经电阻R46分两路，一路与十四端接口J1的第4管脚相接，另一路与稳压二极管D10的阴极和MOSFET管Q10的源极的连接端相接；芯片LTC6804-2的C3管脚与电阻R46的连接端经电容C10接地，电阻R46和十四端接口J1的第4管脚的连接端与发光二极管LED9的阴极和电阻R18的另一端的连接端相接，稳压二极管D10的阳极和MOSFET管Q10的栅极的连接端经电阻R31与芯片LTC6804-2的S3管脚相接，MOSFET管Q10的漏极分两路，一路经电阻R19与发光二极管LED10的阳极相接，另一路与电阻R20的一端相接；所述芯片LTC6804-2的C2管脚经电阻R47分两路，一路与十四端接口J1的第3管 脚相接，另一路与稳压二极管D11的阴极和MOSFET管Q11的源极的连接端相接；芯片LTC6804-2的C2管脚与电阻R47的连接端经电容C11接地，电阻R47和十四端接口J1的第3管脚的连接端与发光二极管LED10的阴极和电阻R20的另一端的连接端相接，稳压二极管D11的阳极和MOSFET管Q11的栅极的连接端经电阻R32与芯片LTC6804-2的S2管脚相接，MOSFET管Q11的漏极分两路，一路经电阻R21与发光二极管LED11的阳极相接，另一路与电阻R22的一端相接；所述芯片LTC6804-2的C1管脚经电阻R48分两路，一路与十四端接口J1的第2管脚相接，另一路与稳压二极管D12的阴极和MOSFET管Q12的源极的连接端相接；芯片LTC6804-2的C1管脚与电阻R48的连接端经电容C12接地，电阻R48和十四端接口J1的第2管脚的连接端与发光二极管LED11的阴极和电阻R22的另一端的连接端相接，稳压二极管D12的阳极和MOSFET管Q12的栅极的连接端经电阻R34与芯片LTC6804-2的S1管脚相接，MOSFET管Q12的漏极分两路，一路经电阻R23与发光二极管LED12的阳极相接，另一路经电阻R24接地；发光二极管LED12的阴极和十四端接口J1的第1管脚接地，电池组安装在十四端接口J1上，芯片LTC6804-2的V+管脚经电阻R49与54V电源相接。

上述的一种电动汽车电池管理系统，其特征在于：所述隔离电路包括芯片ADμM1411，所述芯片ADμM1411的VID管脚、VOC管脚、VOB管脚和VOA管脚分别与芯片LTC6804-2的第44管脚、第43管脚、第42管脚和第41管脚相接，所述芯片ADμM1411的VOD管脚、VIC管脚、VIB管脚和VIA管脚均与从控制器相接。

上述的一种电动汽车电池管理系统，其特征在于：所述温度传感器组包括芯片PRTR5V0U2X以及型号均为DS18B20的温度传感器DS1～温度传感器DS12，所述温度传感器DS1的VCC管脚～温度传感器DS12的VCC管脚均与芯片PRTR5V0U2X的VCC管脚相接，芯片PRTR5V0U2X的VCC管脚与5V电源相接，温度传感器DS1的QD管脚～温度传感器DS6的QD管脚均与芯 片PRTR5V0U2X的IO1管脚相接，温度传感器DS7的QD管脚～温度传感器DS12的QD管脚均与芯片PRTR5V0U2X的IO2管脚相接，芯片PRTR5V0U2X的IO1管脚经电阻R60与从控制器相接，芯片PRTR5V0U2X的IO2管脚经电阻R61与从控制器相接。

上述的一种电动汽车电池管理系统，其特征在于：所述从控制器通过SPI总线与主控制器数据通信，主控制器通过CAN总线与车载电脑数据通信。

同时，本发明还公开了一种方法步骤简单、设计合理、可利用云计算远程估算单体电池SOC值，且能实时将电动汽车电池状态反馈回主控制器的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、电动汽车电池电流数据的采集及上传：通过电流传感器实时采集电动汽车电池的工作电流，并实时传输至主控制器，主控制器将电动汽车电池电流数据通过车载电脑上传至云计算处理平台；

步骤二、判断电动汽车电池是否存在短路故障：通过主控制器设置电动汽车电池的电流阈值范围，当步骤一中的电流传感器采集到的电动汽车电池的工作电流超过设置的阈值参数时，说明电动汽车电池短路，主控制器将电流传感器采集到的电动汽车电池的工作电流传输至车载电脑，车载电脑控制报警器报警提示短路故障，同时车载电脑控制电动汽车停止运行；否则，执行步骤三；

步骤三、根据公式计算电动汽车电池已放电量Q₁，其中，t₀为电动汽车电池开始放电时刻，t为电动汽车电池终止放电时刻，I为步骤一中电流传感器实时采集的电动汽车电池的工作电流；

步骤四、获取各单体电池电压和温度数据：通过各从控制单元同时采集各从控制单元控制的电池组中各单体电池电压和温度数据，所述从控制单元中的均衡电路实时采集电池组中各单体电池电压并数据去噪传输至从控制器，所述从控制单元中的温度传感器组实时采集电池组中各单体电池温度数据并传输至从控制器，各从控制器将接收的各单体电池电压和温 度数据通过主控制器传输至车载电脑；

步骤五、调控各单体电池电压值和温度值并实时上传各单体电池电压值和温度值：采用各均衡电路采集各均衡电路控制的电池组中各单体电池电压值，当均衡电路采集的电池组中各单体电池电压值不一致时，从控制器控制均衡电路中各MOSFET管开关频率调节各单体电池电压值，主控制器控制各电池组中各单体电池电压值保持一致，并通过车载电脑将各单体电池电压值上传至云计算处理平台；

通过车载电脑设置各单体电池的温度阈值，采用各温度传感器组采集各电池组中各单体电池温度值，当单体电池温度值不在车载电脑设置的温度阈值范围内时，通过车载电脑驱动车载空调控制模块控制车载空调调节温度，当单体电池温度值过高时，车载电脑控制所述车载空调制冷降温，保持温度维持在车载电脑设置的温度阈值范围内；当单体电池温度值过低时，车载电脑控制所述车载空调制热升温，保持温度维持在车载电脑设置的温度阈值范围内，同时车载电脑将各单体电池温度值上传至云计算处理平台；

步骤六、估算单体电池的SOC值：通过在云计算处理平台中建立BP神经网络模型估算单体电池的SOC值，所述BP神经网络模型为三层网络模型，三层网络模型包括输入层、隐含层和输出层，过程如下：

步骤601、构建输入层到隐含层之间的传递函数以及隐含层到输出层之间的传递函数其中，p为输入层和隐含层的变换函数且p为单调可微的log-Sigmoid函数或Tan-Sigmoid函数，ω_ij为输入层与隐含层之间的连接权值,x_i为输入变量，i＝1,2，…，m，m为输入层结点数量，l为隐含层结点数量，j＝1,2，…，l，l＝log₂m，θ_i为输入层与隐含层之间的阈值；q为隐含层和输出层的变换函数且q为purelin函数，ω_jk为隐含层与输出层之间的连接权值，n为输出层结点数量，k＝1,2，…，n，θ_k为隐含层与输出层之间的阈值，Y_k表示BP神经网络 输出的SOC值；

步骤602、输入训练样本点求解隐含层和输出层的输出：将所述样本点带入步骤601中求解隐含层和输出层的输出，所述样本点为输入变量x_i，输入变量x_i包括电动汽车电池电流数据、电动汽车电池已放电量Q₁、单体电池电压值和温度值；

步骤603、根据公式计算误差E，其中，T_k为云计算处理平台存储的输出层上第k个输出结点的SOC理论值；

步骤604、判断误差E是否满足E＜e，其中，e为云计算处理平台上设置的误差阈值，当E＜e时，执行步骤七；否则，执行步骤605；

步骤605、修正输入层与隐含层之间的连接权值ω_ij以及隐含层与输出层之间的连接权值ω_jk后循环步骤602：通过云计算处理平台修正步骤601中输入层与隐含层之间的连接权值ω_ij，取ω_ij＝ω_ij(α+1)，其中， α为迭代次数且α＝0,1，……，N，η为学习倍率；通过云计算处理平台修正步骤601中隐含层与输出层之间的连接权值ω_jk，取ω_jk＝ω_jk(α+1)，其中，

步骤七、根据公式Q₂＝Q·SOC，计算电动汽车电池剩余电量Q₂并将BP神经网络输出的SOC值Y_k和电动汽车电池剩余电量Q₂显示输出：通过云计算处理平台将BP神经网络输出的SOC值Y_k和电动汽车电池剩余电量Q₂经车载电脑传输至主控制器并通过显示器实时显示单体电池的SOC估算值，其中，Q为电动汽车电池的电量总容量。

上述的方法，其特征在于：步骤601中输入层与隐含层之间的连接权值ω_ij、隐含层与输出层之间的连接权值ω_jk、输入层与隐含层之间的阈值θ_i和隐含层与输出层之间的阈值θ_k的取值范围均为-1～1，步骤601中输入层结点数量m＝4，隐含层结点数量l＝2，输出层结点数量n＝1；步骤605中学习倍率η的取值范围为0.01～0.9。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明采用的电动汽车电池管理系统通过在原有汽车空调管路的基础上进行改造，增设管网，该管网与原有车载空调管路连通，对原有汽车空调管路延长且延长至电动汽车电池位置处，管网分出多个出风管，出风管的数量与电池组的数量相等，每个出风管上安装有比例电磁阀，当电动汽车电池中的某个电池组温度异常时，车载电脑控制该电池组位置处对应的比例电磁阀开启，同时驱动车载空调控制模块控制车载空调运行，出风调控电池组温度，为每个电池组提供热管理，车载空调调温快速易控制，使用效果好。

2、本发明采用的电动汽车电池管理系统通过均衡电路采集电池组中每个单体电池的电压，当均衡电路采集的电池组中每个单体电池的电压不一致时，从控制器控制均衡电路中各MOSFET管开关频率，采用电阻分压补偿调节各单体电池电压值，避免某一个单体电池过冲导致整个电动汽车电池性能减弱，延长电动汽车电池的使用寿命，可靠稳定。

3、本发明采用的电动汽车电池管理系统通过设置云计算处理平台对车载控制终端无线发送过来的数据进行实时计算，减少车载控制终端的运算量，速度快，效率高。

4、本发明采用的电动汽车电池管理方法设计新颖合理，通过在云计算处理平台中采用BP神经网络对单体电池的SOC值进行不断的迭代，将单体电池的SOC估算值无线传输回车载控制终端进行显示，电动汽车电池的多个单体电池均采用一次串联的方式连接，电动汽车电池的SOC值即为单体电池的SOC值，通过电动汽车电池的电量总容量可计算出电动汽车电池剩余电量，实现续航能力的预估。

5、本发明采用的电动汽车电池管理方法可对多个电动汽车同时进行电动汽车电池管理，云计算处理平台可同时处理多个电动汽车电池参数，实现对每一台电动汽车的远程监测，设计合理且实现方便，投入成本低。

综上所述，本发明设计新颖合理，安装布设简单，利用电动汽车自身空调系统改造实现单体电池热管理，利用均衡电路调整控制个单体电池之间 的电压平衡，保障电动汽车电池处于最佳的工作状态，延长电动汽车电池使用寿命，预估电动汽车电池剩余电量，预防安全事故的发生，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明电动汽车电池管理系统的电路原理框图。

图2为本发明电动汽车电池管理系统中均衡电路的电路原理图。

图3为本发明电动汽车电池管理系统中隔离电路的电路原理图。

图4为本发明电动汽车电池管理系统的供电电源中12V转54V电源电路的电路原理图。

图5为本发明电动汽车电池管理系统中温度传感器组的电路原理图。

图6为本发明电动汽车电池管理方法的流程框图。

附图标记说明:

1-1—电池组； 2-1—温度传感器组； 2-2—均衡电路；

2-3—隔离电路； 2-4—从控制器； 3—主控制器；

4—继电器； 5—充电机； 6—显示器；

7—供电电源； 8—移动收发器； 9—车载电脑；

10—车载空调控制模块； 11—比例电磁阀；

12—报警器； 13—云计算处理平台； 14—电流传感器。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的一种电动汽车电池管理系统，包括与车载空调管路连通且用于为所述电动汽车电池输送调温气体的管网、用于监测所述电动汽车电池使用状态的车载控制终端和与所述车载控制终端无线数据传输并远程计算所述电动汽车电池电量的云计算处理平台13，所述管网包括多个出风管，每个所述出风管上均安装有比例电磁阀11，所述电动 汽车电池包括多个依次串联的电池组1-1，所述车载控制终端包括主控制器3和供电电源7，以及与主控制器3数据通信的移动收发器8和车载电脑9，主控制器3的输入端接有用于检测所述电动汽车电池工作电流的电流传感器14和用于控制电池组1-1充放电均衡的从控制单元，所述从控制单元包括从控制器2-4和与从控制器2-4相接且用于均衡电池组1-1中各单体电池电压的均衡电路2-2，从控制器2-4的输入端接有用于采集电池组1-1工作温度的温度传感器组2-1，从控制器2-4的输出端与主控制器3的输入端相接，主控制器3的输出端接有显示器6和用于控制充电机5为所述电动汽车电池充电的继电器4；车载电脑9的输出端接有车载空调控制模块10和报警器12，比例电磁阀11的输入端与车载电脑9的输出端相接。

实际操作中，对电动汽车原有车载空调管路进行改造，增设管网，该管网与原有车载空调管路连通，对原有汽车空调管路延长且延长至电动汽车电池位置处，管网分出多个出风管，出风管的数量与电池组1-1的数量相等，且每个出风管安装在对应电池组1-1上方使出风管的出风朝向对应的电池组1-1，每个出风管上安装有比例电磁阀11，当电动汽车电池中的某个电池组1-1温度异常时，车载电脑9控制该电池组1-1位置处对应的比例电磁阀11开启，同时驱动车载空调控制模块10控制车载空调运行出风调控电池组温度，为每个电池组1-1提供热管理。

本实施例中，移动收发器8为智能手机，设置智能手机可使操作人员远程查看电动汽车电池管理结果，从控制器2-4采用飞思卡尔公司的MC90S08DZ60，主控制器3采用TI公司的TMS32LF4027A芯片。

如图1所示，本实施例中，所述均衡电路2-2与从控制器2-4之间设置有隔离电路2-3。

本实施例中，所述从控制单元的数量与电池组1-1的数量相等，所述出风管的数量与电池组1-1的数量相等，电池组1-1由12个单体电池串联组成。

如图4所示，本实施例中，所述供电电源7包括12V转5V电源电路、5V转3.3V电源电路和12V转54V电源电路，所述12V转54V电源电路包括芯片LT3954，所述芯片LT3954的第3管脚经保险丝F1与12V电源相接，芯片LT3954的第8管脚和第9管脚的连接端分三路，一路经电容C22接地，另一路经非门NOT1、非门NOT2和电容C23接地，第三路与稳压二极管D25的阴极相接；稳压二极管D25的阳极分三路，一路经电感L1与芯片LT3954的第3管脚和保险丝F1的连接端相接，另一路经电容C21与非门NOT1和非门NOT2的连接端相接，第三路与芯片LT3954的第10管脚相接；非门NOT2和电容C23的连接端经电阻R62和电容C24接地，芯片LT3954的第7管脚为54V电源输出端。

如图2所示，本实施例中，所述均衡电路2-2包括芯片LTC6804-2、十四端接口J1以及MOSFET管Q1～MOSFET管Q12，所述芯片LTC6804-2的C12管脚经电阻R37分两路，一路与十四端接口J1的第13管脚相接，另一路与稳压二极管D1的阴极和MOSFET管Q1的源极的连接端相接；芯片LTC6804-2的C12管脚与电阻R37的连接端经电容C1接地，稳压二极管D1的阳极和MOSFET管Q1的栅极的连接端经电阻R35与芯片LTC6804-2的S12管脚相接，MOSFET管Q1的漏极分两路，一路经电阻R1与发光二极管LED1的阳极相接，另一路与电阻R2的一端相接；所述芯片LTC6804-2的C11管脚经电阻R38分两路，一路与十四端接口J1的第12管脚相接，另一路与稳压二极管D2的阴极和MOSFET管Q2的源极的连接端相接；芯片LTC6804-2的C11管脚与电阻R38的连接端经电容C2接地，电阻R38和十四端接口J1的第12管脚的连接端与发光二极管LED1的阴极和电阻R2的另一端的连接端相接，稳压二极管D2的阳极和MOSFET管Q2的栅极的连接端经电阻R25与芯片LTC6804-2的S11管脚相接，MOSFET管Q2的漏极分两路，一路经电阻R3与发光二极管LED2的阳极相接，另一路与电阻R4的一端相接；所述芯片LTC6804-2的C10管脚经电阻R39分两路，一路与十四端接口J1的第11管脚相接，另一路与稳压二极管D3的阴极 和MOSFET管Q5的源极的连接端相接；芯片LTC6804-2的C10管脚与电阻R39的连接端经电容C3接地，电阻R39和十四端接口J1的第11管脚的连接端与发光二极管LED2的阴极和电阻R4的另一端的连接端相接，稳压二极管D3的阳极和MOSFET管Q5的栅极的连接端经电阻R26与芯片LTC6804-2的S10管脚相接，MOSFET管Q5的漏极分两路，一路经电阻R5与发光二极管LED3的阳极相接，另一路与电阻R6的一端相接；所述芯片LTC6804-2的C9管脚经电阻R40分两路，一路与十四端接口J1的第10管脚相接，另一路与稳压二极管D7的阴极和MOSFET管Q6的源极的连接端相接；芯片LTC6804-2的C9管脚与电阻R40的连接端经电容C4接地，电阻R40和十四端接口J1的第10管脚的连接端与发光二极管LED3的阴极和电阻R6的另一端的连接端相接，稳压二极管D7的阳极和MOSFET管Q6的栅极的连接端经电阻R27与芯片LTC6804-2的S9管脚相接，MOSFET管Q6的漏极分两路，一路经电阻R7与发光二极管LED4的阳极相接，另一路与电阻R8的一端相接；所述芯片LTC6804-2的C8管脚经电阻R41分两路，一路与十四端接口J1的第9管脚相接，另一路与稳压二极管D8的阴极和MOSFET管Q7的源极的连接端相接；芯片LTC6804-2的C8管脚与电阻R41的连接端经电容C5接地，电阻R41和十四端接口J1的第9管脚的连接端与发光二极管LED4的阴极和电阻R8的另一端的连接端相接，稳压二极管D8的阳极和MOSFET管Q7的栅极的连接端经电阻R28与芯片LTC6804-2的S8管脚相接，MOSFET管Q7的漏极分两路，一路经电阻R9与发光二极管LED5的阳极相接，另一路与电阻R10的一端相接；所述芯片LTC6804-2的C7管脚经电阻R42分两路，一路与十四端接口J1的第8管脚相接，另一路与稳压二极管D9的阴极和MOSFET管Q8的源极的连接端相接；芯片LTC6804-2的C7管脚与电阻R42的连接端经电容C6接地，电阻R42和十四端接口J1的第8管脚的连接端与发光二极管LED5的阴极和电阻R10的另一端的连接端相接，稳压二极管D9的阳极和MOSFET管Q8的栅极的连接端经电阻R33与芯片LTC6804-2的S7管脚相接，MOSFET管 Q8的漏极分两路，一路经电阻R11与发光二极管LED6的阳极相接，另一路与电阻R12的一端相接；所述芯片LTC6804-2的C6管脚经电阻R43分两路，一路与十四端接口J1的第7管脚相接，另一路与稳压二极管D4的阴极和MOSFET管Q3的源极的连接端相接；芯片LTC6804-2的C6管脚与电阻R43的连接端经电容C7接地，电阻R43和十四端接口J1的第7管脚的连接端与发光二极管LED6的阴极和电阻R12的另一端的连接端相接，稳压二极管D4的阳极和MOSFET管Q3的栅极的连接端经电阻R36与芯片LTC6804-2的S6管脚相接，MOSFET管Q3的漏极分两路，一路经电阻R13与发光二极管LED7的阳极相接，另一路与电阻R14的一端相接；所述芯片LTC6804-2的C5管脚经电阻R44分两路，一路与十四端接口J1的第6管脚相接，另一路与稳压二极管D5的阴极和MOSFET管Q4的源极的连接端相接；芯片LTC6804-2的C5管脚与电阻R44的连接端经电容C8接地，电阻R44和十四端接口J1的第6管脚的连接端与发光二极管LED7的阴极和电阻R14的另一端的连接端相接，稳压二极管D5的阳极和MOSFET管Q4的栅极的连接端经电阻R29与芯片LTC6804-2的S5管脚相接，MOSFET管Q4的漏极分两路，一路经电阻R15与发光二极管LED8的阳极相接，另一路与电阻R16的一端相接；所述芯片LTC6804-2的C4管脚经电阻R45分两路，一路与十四端接口J1的第5管脚相接，另一路与稳压二极管D6的阴极和MOSFET管Q9的源极的连接端相接；芯片LTC6804-2的C4管脚与电阻R45的连接端经电容C9接地，电阻R45和十四端接口J1的第5管脚的连接端与发光二极管LED8的阴极和电阻R16的另一端的连接端相接，稳压二极管D6的阳极和MOSFET管Q9的栅极的连接端经电阻R30与芯片LTC6804-2的S4管脚相接，MOSFET管Q9的漏极分两路，一路经电阻R17与发光二极管LED9的阳极相接，另一路与电阻R18的一端相接；所述芯片LTC6804-2的C3管脚经电阻R46分两路，一路与十四端接口J1的第4管脚相接，另一路与稳压二极管D10的阴极和MOSFET管Q10的源极的连接端相接；芯片LTC6804-2的C3管脚与电阻R46的连接端经电容C10接 地，电阻R46和十四端接口J1的第4管脚的连接端与发光二极管LED9的阴极和电阻R18的另一端的连接端相接，稳压二极管D10的阳极和MOSFET管Q10的栅极的连接端经电阻R31与芯片LTC6804-2的S3管脚相接，MOSFET管Q10的漏极分两路，一路经电阻R19与发光二极管LED10的阳极相接，另一路与电阻R20的一端相接；所述芯片LTC6804-2的C2管脚经电阻R47分两路，一路与十四端接口J1的第3管脚相接，另一路与稳压二极管D11的阴极和MOSFET管Q11的源极的连接端相接；芯片LTC6804-2的C2管脚与电阻R47的连接端经电容C11接地，电阻R47和十四端接口J1的第3管脚的连接端与发光二极管LED10的阴极和电阻R20的另一端的连接端相接，稳压二极管D11的阳极和MOSFET管Q11的栅极的连接端经电阻R32与芯片LTC6804-2的S2管脚相接，MOSFET管Q11的漏极分两路，一路经电阻R21与发光二极管LED11的阳极相接，另一路与电阻R22的一端相接；所述芯片LTC6804-2的C1管脚经电阻R48分两路，一路与十四端接口J1的第2管脚相接，另一路与稳压二极管D12的阴极和MOSFET管Q12的源极的连接端相接；芯片LTC6804-2的C1管脚与电阻R48的连接端经电容C12接地，电阻R48和十四端接口J1的第2管脚的连接端与发光二极管LED11的阴极和电阻R22的另一端的连接端相接，稳压二极管D12的阳极和MOSFET管Q12的栅极的连接端经电阻R34与芯片LTC6804-2的S1管脚相接，MOSFET管Q12的漏极分两路，一路经电阻R23与发光二极管LED12的阳极相接，另一路经电阻R24接地；发光二极管LED12的阴极和十四端接口J1的第1管脚接地，电池组1-1安装在十四端接口J1上，芯片LTC6804-2的V+管脚经电阻R49与54V电源相接。

实际操作中，电池组1-1由12个单体电池串联组成，芯片LTC6804-2的C1管脚采集的是设置在十四端接口J1上第2管脚与第1管脚之间的单体电池的电压，芯片LTC6804-2的C2管脚采集的是设置在十四端接口J1上第3管脚与第1管脚之间的2个单体电池的电压，以此类推，芯片LTC6804-2的C12管脚采集的是设置在十四端接口J1上第13管脚与第1 管脚之间的12个单体电池的电压；芯片LTC6804-2的C2管脚采集的电压与芯片LTC6804-2的C1管脚采集的电压进行减法运算可得出设置在十四端接口J1上第3管脚与第2管脚之间的单体电池的电压，同理，可分别计算出12个单体电池各自的电压值，芯片LTC6804-2采集12个单体电池各自的电压值后进行比较，当某一个单体电池各自的电压值出现异常时，芯片LTC6804-2通过调节各线路上对应的MOSFET管均衡该异常单体电池电压。

如图3所示，本实施例中，所述隔离电路2-3包括芯片ADμM1411，所述芯片ADμM1411的VID管脚、VOC管脚、VOB管脚和VOA管脚分别与芯片LTC6804-2的第44管脚、第43管脚、第42管脚和第41管脚相接，所述芯片ADμM1411的VOD管脚、VIC管脚、VIB管脚和VIA管脚均与从控制器2-4相接。

如图5所示，本实施例中，所述温度传感器组2-1包括芯片PRTR5V0U2X以及型号均为DS18B20的温度传感器DS1～温度传感器DS12，所述温度传感器DS1的VCC管脚～温度传感器DS12的VCC管脚均与芯片PRTR5V0U2X的VCC管脚相接，芯片PRTR5V0U2X的VCC管脚与5V电源相接，温度传感器DS1的QD管脚～温度传感器DS6的QD管脚均与芯片PRTR5V0U2X的IO1管脚相接，温度传感器DS7的QD管脚～温度传感器DS12的QD管脚均与芯片PRTR5V0U2X的IO2管脚相接，芯片PRTR5V0U2X的IO1管脚经电阻R60与从控制器2-4相接，芯片PRTR5V0U2X的IO2管脚经电阻R61与从控制器2-4相接。

本实施例中，所述从控制器2-4通过SPI总线与主控制器3数据通信，主控制器3通过CAN总线与车载电脑9数据通信。

如图6所示的一种电动汽车电池管理的方法，包括以下步骤：

步骤一、电动汽车电池电流数据的采集及上传：通过电流传感器14实时采集电动汽车电池的工作电流，并实时传输至主控制器3，主控制器3将电动汽车电池电流数据通过车载电脑9上传至云计算处理平台13；

步骤二、判断电动汽车电池是否存在短路故障：通过主控制器3设置电动汽车电池的电流阈值范围，当步骤一中的电流传感器14采集到的电动汽车电池的工作电流超过设置的阈值参数时，说明电动汽车电池短路，主控制器3将电流传感器14采集到的电动汽车电池的工作电流传输至车载电脑9，车载电脑9控制报警器12报警提示短路故障，同时车载电脑9控制电动汽车停止运行；否则，执行步骤三；

需要说明的是，所述电动汽车电池为多个单体电池依次串联而成，串联而成多个单体电池的电流均相同，当电动汽车电池发生短路故障时，电流传感器14采集电流值会瞬间增大，出现异常，此时，应停车避免车体电器被烧毁，造成不必要的损失。

步骤三、根据公式计算电动汽车电池已放电量Q₁，其中，t₀为电动汽车电池开始放电时刻，t为电动汽车电池终止放电时刻，I为步骤一中电流传感器14实时采集的电动汽车电池的工作电流；

步骤四、获取各单体电池电压和温度数据：通过各从控制单元同时采集各从控制单元控制的电池组1-1中各单体电池电压和温度数据，所述从控制单元中的均衡电路2-2实时采集电池组1-1中各单体电池电压并数据去噪传输至从控制器2-4，所述从控制单元中的温度传感器组2-1实时采集电池组1-1中各单体电池温度数据并传输至从控制器2-4，各从控制器2-4将接收的各单体电池电压和温度数据通过主控制器3传输至车载电脑9；

步骤五、调控各单体电池电压值和温度值并实时上传各单体电池电压值和温度值：采用各均衡电路2-2采集各均衡电路2-2控制的电池组1-1中各单体电池电压值，当均衡电路2-2采集的电池组1-1中各单体电池电压值不一致时，从控制器2-4控制均衡电路2-2中各MOSFET管开关频率调节各单体电池电压值，主控制器3控制各电池组1-1中各单体电池电压值保持一致，并通过车载电脑9将各单体电池电压值上传至云计算处理平台13；

通过车载电脑9设置各单体电池的温度阈值，采用各温度传感器组2-1采集各电池组1-1中各单体电池温度值，当单体电池温度值不在车载电脑9设置的温度阈值范围内时，通过车载电脑9驱动车载空调控制模块10控制车载空调调节温度，当单体电池温度值过高时，车载电脑9控制所述车载空调制冷降温，保持温度维持在车载电脑9设置的温度阈值范围内；当单体电池温度值过低时，车载电脑9控制所述车载空调制热升温，保持温度维持在车载电脑9设置的温度阈值范围内，同时车载电脑9将各单体电池温度值上传至云计算处理平台13；

步骤六、估算单体电池的SOC值：通过在云计算处理平台13中建立BP神经网络模型估算单体电池的SOC值，所述BP神经网络模型为三层网络模型，三层网络模型包括输入层、隐含层和输出层，过程如下：

步骤601、构建输入层到隐含层之间的传递函数以及隐含层到输出层之间的传递函数其中，p为输入层和隐含层的变换函数且p为单调可微的log-Sigmoid函数或Tan-Sigmoid函数，ω_ij为输入层与隐含层之间的连接权值,x_i为输入变量，i＝1,2，…，m，m为输入层结点数量，l为隐含层结点数量，j＝1,2，…，l，l＝log₂m，θ_i为输入层与隐含层之间的阈值；q为隐含层和输出层的变换函数且q为purelin函数，ω_jk为隐含层与输出层之间的连接权值，n为输出层结点数量，k＝1,2，…，n，θ_k为隐含层与输出层之间的阈值，Y_k表示BP神经网络输出的SOC值；

步骤602、输入训练样本点求解隐含层和输出层的输出：将所述样本点带入步骤601中求解隐含层和输出层的输出，所述样本点为输入变量x_i，输入变量x_i包括电动汽车电池电流数据、电动汽车电池已放电量Q₁、单体电池电压值和温度值；

本实施例中，步骤601中输入变量x_i为输入层结点，输入变量x_i包括电动汽车电池电流数据、电动汽车电池已放电量Q₁、单体电池电压值和温 度值四个变量，因此输入层结点数量m＝4，输入变量x₁、输入变量x₂、输入变量x₃和输入变量x₄分别代表电动汽车电池电流数据、电动汽车电池已放电量Q₁、单体电池电压值和温度值，隐含层结点数量l＝log₂m，因此l＝2，输出层结点为BP神经网络输出的Y_k，表示单体电池的SOC值，因此输出层结点数量n＝1；

步骤603、根据公式计算误差E，其中，T_k为云计算处理平台13存储的输出层上第k个输出结点的SOC理论值；

需要说明的是，T_k为电动汽车电池出厂前实验的SOC理论值，将SOC理论值T_k提前存储在云计算处理平台13中，通过实际采集的数据实施跟踪SOC理论值并校准BP神经网络模型。

步骤604、判断误差E是否满足E＜e，其中，e为云计算处理平台13上设置的误差阈值，当E＜e时，执行步骤七；否则，执行步骤605；

步骤605、修正输入层与隐含层之间的连接权值ω_ij以及隐含层与输出层之间的连接权值ω_jk后循环步骤602：通过云计算处理平台13修正步骤601中输入层与隐含层之间的连接权值ω_ij，取ω_ij＝ω_i(_jα+1)，其中， α为迭代次数且α＝0,1，……，N，η为学习倍率；通过云计算处理平台13修正步骤601中隐含层与输出层之间的连接权值ω_jk，取ω_jk＝ω_jk(α+1)，其中，

本实施例中，步骤605中迭代次数α＝0时的ω_ij(0)表示初次带入步骤601中输入层到隐含层之间的传递函数中输入层与隐含层之间的连接权值ω_ij；步骤605中迭代次数α＝0时的ω_jk(0)表示初次带入步骤601中隐含层到输出层之间的传递函数中隐含层与输出层之间的连接权值ω_jk。

步骤七、根据公式Q₂＝Q·SOC，计算电动汽车电池剩余电量Q₂并将BP神经网络输出的SOC值Y_k和电动汽车电池剩余电量Q₂显示输出：通过云计 算处理平台13将BP神经网络输出的SOC值Y_k和电动汽车电池剩余电量Q₂经车载电脑9传输至主控制器3并通过显示器6实时显示单体电池的SOC估算值，其中，Q为电动汽车电池的电量总容量。

需要说明的是，单体电池的SOC值与电动汽车电池的SOC值相等，根据公式Q₂＝Q·SOC，可计算电动汽车电池剩余电量Q₂，实现续航能力的预估。

本实施例中，步骤601中输入层与隐含层之间的连接权值ω_ij、隐含层与输出层之间的连接权值ω_jk、输入层与隐含层之间的阈值θ_i和隐含层与输出层之间的阈值θ_k的取值范围均为-1～1，步骤605中学习倍率η的取值范围为0.01～0.9。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。