一种AGV运输车电池管理系统

本发明涉及电池管理，特别涉及一种电池管理装置以及用于电池管理装置的采样方法。

背景技术：

1、电池具有高能量密度和便携性，可以为各种便携式设备提供电力，如智能手机、笔记本电脑、手持工具等。它们使得这些设备能够在没有电源插座的情况下使用，增加了人们的便利性和灵活性。电池在新能源领域具有重要作用。例如，在电动汽车和混合动力车辆中，电池是驱动系统的核心，提供可持续的动力；在可再生能源系统中，电池可以存储和平衡风能、太阳能等不稳定的能源输出。

2、单体电压监测：电池组由多个电池单体串联组成，每个电池单体的电压可能会有差异。通过对每个电池单体进行电压采样，可以实时监测电池单体之间的电压差异，以及发现可能存在的不平衡情况。这有助于及时调整电池组的充放电控制策略，以避免过充或过放等问题。电池单体的温度是影响电池性能和寿命的重要因素之一。通过对电池单体进行温度采样，可以实时监测电池的温度变化，并采取相应措施，如调整充放电速率、提供散热等，以确保电池的安全运行和性能稳定。

技术实现思路

1、电池单体采样需要高精度和高速率的数据采集。电池单体的电压和温度变化可能非常快，因此需要选择合适的采样速率来捕捉这些变化。同时，采样的精度也需要足够高，以确保采集到准确的电压和温度值。电池单体采样需要设计专用的采样电路。这些电路需要具备高输入阻抗、低噪音和高精度的特点，以确保准确地采集电池单体的电压和温度值。此外，采样电路还需要考虑功耗和成本等因素。电池单体采样数据需要通过通信接口传输给电池管理系统，以进行数据分析和处理。因此，需要选择合适的通信协议和数据管理方案，以确保采样数据的及时传输、存储和分析。

2、本发明要解决的技术问题是为了克服电池组电压采集速率慢、精度低，存在检测电路错综复杂、元器件成本高、封装面积大、电压检测范围小的缺陷，提供一种状态检测电路及电池管理系统。

3、本发明是通过下述技术方案来解决来优化上述存在的技术问题：

4、本发明提供了一种状态检测电路，包括电源接入单元和信号输出单元。

5、所述的电池管理系统中包括以下组件： 一个或多个电池模块，一个或多个电池模块管理设备，分别与电池模块连接，电池组管理设备，内嵌有固件，并且被设计为管理一个或多个电池模块管理设备。同时，电池组管理设备可以划分固件以生成固件分组信息，并将该信息发送到一个或多个电池模块管理设备。电池模块管理设备被设计为监测连接的电池模块的状态，并将监测到的电池数据信息发送到电池组管理设备。简而言之，本文公开了一种包括电池模块、电池模块管理设备和电池组管理设备的电池管理系统，通过这些组件的协同作用，实现了电池状态的监测和数据信息的传输。

6、所述的电池管理系统中电池总电压采集电路设计包括：差分放大电路、跟随电路和滤波电路，直接测量电路中的电压值,并将其转换为模拟信号进行处理。模拟电压检测的基本原理是使用电压分压电路将待测电压转换为与其成比例的电压值,然后通过模拟信号处理电路进行放大、滤波等处理。

7、所述的电池管理系统中电池组电流采集电路设计，与电池正负极连接利用芯片内部的库仑计会根据输入电压做差计算得到对应的电压数据进行存储，并计算电池工作时的电流。

8、所述的电池管理系统中降压电路设计，为了给电池管理系统中的管理芯片、控制器、蓝牙模块、显示屏供电，采用高压降压开关稳压器芯片。

9、所述的电池管理系统中均衡电路设计，采用耗散型均衡方式，通过串联电阻的方式以热能的形式消耗掉单体电池多余的电量。

10、所述的电池管理系统中蓝牙发射模块，采用cc2540f256低功耗蓝牙芯片；功能：将经过stm32控制器芯片处理后的电池组信息发射到手机端的蓝牙小程序中显示。

11、所述的电池管理系统中usb转ttl电路设计，硬件电路采用基于ch340t芯片的usb转ttl通信方式与上位机通信。

12、可选地，所述若干个均衡电路是若干个恒流源电路。

13、可选地，所述若干个采集单元包括若干个adc电路。

14、本申请可实现如下的有益效果：本申请提供的电压采样方法在不降低电芯电压采集精度的同时进行电芯均衡，缩短了均衡时间，不会引入开关噪声，也不会有开关损耗。

15、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

技术特征：

1.一种用于agv运输车电池管理系统的采样方法，所述电池管理装置包括电池管理芯片、若干个采样单元、若干个均衡电路、若干个供电电路及通信模块。所述的电压、电流、温度采集模块与控制模块stm3232f103c8t6单片机通过iic通信，采集所述电池组中每节电池的电压参数；其中，所述电池模块包括串联连接的预设数量的所有电池；所述电源供电电路包括：48伏-12伏电路给显示屏供电，12伏-5伏给蓝牙模块供电，5伏-3.3伏给单片机供电。所述控制模块管理设备，监测所连接的电池模块的状态并且将所监测的电池数据信息发送到所述电池组管理设备。 所述均衡模块管理模块采用被动均衡，在单体电池两端并联电阻的方式通过mos管的导通来控制，当相邻两节电池存在电压差mos管导通电流流过均衡电阻以电能转化为热能的方式来消耗电量多的单体电池，保持单体电池一致性，从而防止充电池有单体电池出现过充电状态，来延长电池的使用寿命。

2.根据权利要求1所述的电池管理装置，包括：电池管理芯片ltc6811、若干个均衡电路本设计采用耗散型均衡方式（被动均衡）、若干个采样单元（电压、电流、温度采样单元）和处理单元基于ti公司的stm32f103单片机，电池管理芯片ltc6811与采样单元（电压、电流、温度采样单元）构成第一采样回路，耗散型均衡电路与所述采样单元并联连接，充、放电控制电路与耗散型均衡电路和所述采样单元并联连接。所述第一采样单元配置为当断开所述第一均衡电路时，获得所述第一电芯两端的第一初始电压；当导通所述第一均衡电路使得所述第一电芯、所述线缆和所述第一均衡电路形成第一均衡回路，获得所述第一均衡电路两端的第一采样电压；以及在均衡状态下获得所述第一均衡电路两端的第一均衡电压；所述处理单元配置为基于所述第一初始电压和所述第一采样电压确定所述线缆的线缆电阻；以及基于所述线缆电阻和所述第一均衡电压，确定所述第一电芯的第一实际电压。

3.根据权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于，所述均衡开启条件包括：所述电池的电压达到第一均衡阈值，所述相邻两节单体电池在通过电压采集芯片读取电压差大于50mv作为耗散型均衡电路开启均衡的条件，所述相邻蓄电池电压与预设的低电压阈值的差值超过第二均衡阈值；所述监测模块根据每个所述电池的监测参数判断所述电池是否满足预设的均衡开启条件的步骤，包括：当所述电池的监测参数所包括的电池的电压同时满足所述均衡开启条件时，确定所述电池满足预设的均衡开启条件。在满足均衡条件时，电池管理芯片ltc6811导通单体电压高的蓄电池均衡电路mos管，使其电流通过两个并联电阻以热能的形式消耗掉，电压采集单元实时对单体电池电压进行采集，当相邻两节电池电压差小于预设的均衡电压时通过电池管理芯片关断mos管，均衡停止。

技术总结
本发明涉及一种AGV运输车电池管理系统，设计电源管理的技术领域，电池管理系统包括：电池电压采样模块、电流采集模块、温度采集模块、电源供电电路设计、控制模块、单体电池均衡模块、USB转TTL通信模块。本设计可以精确的采集到电池的状态信息包括电压、电流、温度。电源供电电路包括：48伏‑12伏电路给显示屏供电，12伏‑5伏给蓝牙模块供电，5伏‑3.3伏给单片机供电。控制模块采用STM32f103c8t6单片机，采用被动均衡的方式使得每节单体电池荷电状态保持一致被动均衡开启的条件是相邻两节电池之间存在大于50毫伏的电压差，可以通过通信模块实现单片机与上位机的通信，在上位机上可以清楚的显示电压、电流、温度、均衡模块是否开启。

技术研发人员：谷晓帅,韩曦乐,任天飞
受保护的技术使用者：河北科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8