专利名称：一种动力电池组管理系统的检测装置的制作方法
专利说明 本实用新型涉及一种检测装置，尤其涉及一种基于ARM处理器芯片和CAN总线通讯的动力电池组管理系统的检测装置。在当今能源矛盾日益尖锐的时代，电动汽车技术和动力电池技术发展也日新月异。电动汽车中动力电池管理系统在电动车的安全性中发挥着重大的作用，动力电池管理系统是为了保证电池系统安全而对电池状态进行实时监测的系统。动力电池管理系统对动力电池组进行实时监测的数据包括动力电池组的总电压、总电流、电池组温度、单节电池电压、单节电池温度和其它一些控制信号(如风扇控制信号、主继电器控制信号、充电继电器控制信号、预充信号等)。然而在现有技术当中，没有对刚生产出来的电池管理系统进行检测的检测装置，不利于质检人员对电池管理系统进行检测，更无法实现自动化检测，从而无法确保电池管理系统的生产质量。本实用新型要解决的技术问题是提供一种动力电池组管理系统的检测装置，能够模拟产生动力电池管理系统所有的输入信号，方便检测人员对动力电池管理系统进行检测，实现对动力电池组管理系统进行诊断的功能。
本实用新型是通过下面的技术方案来实现的一种动力电池组管理系统的检测装置，包括总电压总电流控制模块、单节电压输出控制模块、单节温度输出控制模块、处理器控制模块、输入/输出控制模块和上位机模块，所述总电压总电流控制模块、单节电压输出控制模块、单节温度输出控制模块、输入/输出控制模块和上位机模块分别与处理器控制模块相连接。
所述总电压总电流模块包括由继电器和电阻组成的电阻矩阵，所述处理器控制模块控制所述继电器的开通或关断，调节所述电阻矩阵的电阻值。
由于采用以上的技术方案，本实用新型能够模拟动力电池组的所有输入输出信号，实现对动力电池组管理系统的检测，如模拟实际的电池组总电压，并且模拟1～96节电池的单节电压输出和单节温度输出信号等；本实用新型可以不改变线束和接口，就能够对动力电池组管理系统进行检测，适合动力电池组管理系统的产业化发展；本实用新型引入了CAN总线通讯和设计了电脑操作界面，实现对动力电池组管理系统的自动化检测，并且方便检测人员操作；本实用新型中的上位机模块可以和电池管理系统进行CAN通讯，对电池管理系统的数据进行实时监测，与实际设计值进行比较，得出诊断结果，实现诊断功能；本实用新型可以下载模型到高速的CAN控制器中，实现硬件在环和处理器在环仿真，大大减少开发和生产的费用，加快开发速度。
图1是本实用新型的系统模块图。
图2是本实用新型中处理器控制模块的电路原理示意图。
图3是处理器控制模块中CAN通讯部分的电路原理示意图。
图4是96节电池总电压改变原理图。
图5是模拟输出电池总电流和电池组温度原理图。
图6是96节单节电池电压和温度输出模拟原理图(一)。
图7是96节单节电池电压和温度输出模拟原理图(二)。
图8是96节单节电池电压和温度输出模拟原理图(三)。
图9是电池管理系统输入输出检测和模拟电路原理图。
图10是上位机模块界面示意图。
以下结合附图和实施例对本实用新型进行进一步阐述如图1所示，本实用新型主要包括六大模块处理器控制模块、总电压总电流控制模块、单节电压输出控制模块、单节温度输出控制模块、输入/输出控制模块和上位机模块；其中，总电压总电流控制模块、单节电压输出控制模块、单节温度输出控制模块、输入/输出控制模块和上位机模块都分别与处理器控制模块相连接。本实用新型对电池组管理系统进行检测的过程是上位机模块对模拟电池组进行单节电压、单节电流、总电压、总电流、电池组温度和输出信号进行设置，通过CAN总线把所设置的数据发送到处理器控制模块，处理器控制模块对该数据进行确认后，相应调节总电压总电流控制模块、单节电压输出控制模块、单节温度输出控制模块和输入/输出控制模块的输入或者输出信号，如通过两个SPI口和CPLD来输出多节电池电压和温度的模拟信号、通过CPLD输出不同组合来控制继电器的不同组合以实现总电压的变化、通过并口来实现电池组温度信号和电池总电流输出、通过IO口来控制不同的输出控制和读取电池管理系统的输出信号并通过CAN总线发送到上位机模块，进行存储和显示。
下面分别对这六个模块的作用和功能进行详细的说明一、处理器控制模块如图2和图3所示，是处理器控制模块的电路原理示意图。处理器控制模块能够控制总电压总电流控制模块、单节电压输出控制模块、单节温度输出控制模块和输入/输出控制模块的输出信号，能够接收并处理输入/输出控制模块的输入信号，处理器控制模块还能够与上位机模块进行通讯，把数据实时传输到上位机模块进行显示和存储。本实用新型的处理器采用高速可靠的ARM芯片(STR710F)，最高速度达50M，并且片内资源丰富，含有272K FLASH和64K RAM，还提供USB和CAN接口。采用这个芯片使系统的控制部分高度集成，大大提高系统的可靠性和抗干扰性。处理器控制部分还包括了CAN通讯部分。本实用新型采用CAN2.0B高速通讯协议，最高的通讯速率能够达到1Mbps。
二、总电压总电流控制模块如图4所示，是96节电池总电压改变原理图，一般来说电动汽车中使用80节。为了能模拟1-96节电池的总电压，本实用新型中采用了11个继电器和若干电阻组成电阻矩阵。通过ARM和CPLD来控制各个电阻的导通和关断来控制不同的总电压输出。通过电阻矩阵来提供不同的电阻组合以实现精细的总电压调节。本实用新型装置可以不用改变动力电池管理系统的线束和接插件而直接连接。另外，动力电池的总电流和电池组温度信号采用D/A处理芯片(MAX530)提供两路12位电压输出信号，代替动力电池的总电流传感器和电池组温度传感器的输出信号，具体电路原理图参见图5。
三、单节电压输出控制模块为了能检测动力电池管理系统的单节电压监测功能，该模块提供了1-96节电池的单节电压输出，并且是串联输出，以80节电池为例，串联输出是指80节模拟单节电池电压输出串联起来，如果1个模拟单节电池电压输出为4V，那么80节串联就是320V。串联输出只是80节模拟单节电池电压的组合方式，并不影响单节的输出，因为这里有80根个输出口，每相邻两个之间就是单个模拟电池电压。这样，动力电池管理系统就可以不改变任何接口而直接使用本装置来检测。这里，每节电压的模拟方法是采用一个数字电位器和若干电阻组成一个可变电阻，数字电位器通过SPI接口与ARM处理器进行通讯，具体参见图6、图7和图8。ARM处理器根据实际情况，给数字电位器的SPI接口送来控制信号，从而调节可变电阻的电阻值，这样输出的电压大小也就相应发生变化。
四、单节温度输出控制模块该模块提供模拟1-96节电池的温度传感器输出的二次信号，模拟每一节温度传感器使用数字电位器来产生一位数字可调的温度传感器信号。数字电位器分别通过SPI接口与ARM控制器进行通讯，具体参见图6、图7和图8。
五、输入/输出控制模块如图9所示，是电池管理系统输入输出检测和模拟电路原理图，该模块能够对动力电池管理系统进行全面检测，能够模拟产生漏电信号给动力电池管理系统，并且能够对动力电池管理系统的风扇控制信号、主继电器控制信号、充电继电器控制信号和预充满信号进行监测。
六、上位机模块处理器控制模块与上位机模块进行通讯，处理器控制模块所处理的数据都实时传输到上位机模块进行显示和存储。上位机模块还通过另一路CAN总线通道与动力电池管理系统进行通讯。上位机模块通过对两个信号进行比较(即上位机模块对本检测装置输出的信号和从另外一路CAN总线接收到的电池管理系统的输出实时通讯数据进行比较)，从而实现诊断功能。其中，处理器控制模块与上位机模块进行通讯的内容如下1、处理器控制模块向上位机模块发送电池的信息(标识符0x2B0)
表格中的说明开关量信息(switch)占用1个字节，用8位的最低位来表示漏电信号输出开关量。00000000全部关闭；00000001漏电信号输出开启放电电流(eleH，eleL)放电电流的大小在0.0-400.0A之间，因此用两个字节的位置0-4000来表示电流信息的发送。分别用高8位和低8位来显示数据，占用2个字节。
电池电压(vol)单节电池电压的输出范围是2.50-5.00V，用0-250来表示。
电池温度(tem)单节或电池组的温度输出范围-40-125℃，用0-165来表示。
选定电池组始末序号(numH，numL)起始序号相同时，表示单节电池；节取某段电池组时，电池序号由低到高。由这里可以得知电池的节数。
电池箱温度(Temp)用1个字节来表示电池箱子温度。
2、发送单节电池电压(标识符0x2B1)前2个字节标示出电池组的选取段(numH-numL)＝6，后6个字节显示此电池段的单节电压，用0-250来表示。
3、发送单节电池温度(标识符0x2B2)前2个字节标示出电池组的选取段(numH-numL)＝6，后6个字节显示此电池段的单节温度，用0-165来表示。
4、接收电池管理系统的输出信息(标识符0x2A3)
开关量信息(switch)；占用1个字节，用8位的低4位来分别表示4个开关量。
第一位风扇控制第二位主继电器控制第三位充电继电器控制第四位预充满信号用0和1来表示，0表示关闭，1表示开启。
另外，上位机模块界面示意图，参见图10。
综上所述，本实用新型能够模拟产生反映电池组基本特性的输出信号(如电池组总电流总电压、电池组温度、单节电池电压、单节电池温度、漏电等信号)，并且输入到电池管理系统当中，使得电池管理系统处于“实际”的工作状态，同时还能够检测电池管理系统的输出信号(如风扇控制信号、主继电器控制信号、充电继电器控制信号、预充满信号)。这些信号都由处理器控制模块传送给上位机模块进行显示和存储，从而实现了对动力电池管理系统的检测。
权利要求1.一种动力电池组管理系统的检测装置，其特征在于包括总电压总电流控制模块、单节电压输出控制模块、单节温度输出控制模块、处理器控制模块、输入/输出控制模块和上位机模块，所述总电压总电流控制模块、单节电压输出控制模块、单节温度输出控制模块、输入/输出控制模块和上位机模块分别与处理器控制模块相连接。
2.根据权利要求1所述的一种动力电池组管理系统的检测装置，其特征在于所述总电压总电流模块包括由继电器和电阻组成的电阻矩阵，所述处理器控制模块控制所述继电器的开通或关断，调节所述电阻矩阵的电阻值。
专利摘要本实用新型公开了一种动力电池组管理系统的检测装置，包括总电压总电流控制模块、单节电压输出控制模块、单节温度输出控制模块、处理器控制模块、输入/输出控制模块和上位机模块，所述总电压总电流控制模块、单节电压输出控制模块、单节温度输出控制模块、输入/输出控制模块和上位机模块分别与处理器控制模块相连接。本实用新型能够模拟产生动力电池管理系统所有的输入信号，方便检测人员对动力电池管理系统进行检测，实现对动力电池组管理系统进行诊断的功能。
文档编号G01R31/36GK2924551SQ20052012109
公开日2007年7月18日 申请日期2005年12月28日 优先权日2005年12月28日
发明者宋敬育, 赵占杰 申请人:比亚迪股份有限公司