专利名称：用于电动汽车充电机的电池监控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电气领域，具体而言，涉及一种用于电动汽车 充电才几的电池监控系统。
背景技术：
汽车在给人类的生活带来便捷舒适的同时，也消耗了大量的石 油资源、排放废气、制造噪音，对自然生态环境和人类自身健康也 带来了无法回避的负面影响。目前，随着世界各国对汽车排放控制、 能源问题的日益关注，清洁、环保、节能的电动汽车已成为世界汽 车工业发展的热点。根据我国的国情，发展电动汽车更是迫在眉睫。 电动汽车，顾名思义就是主要以电池为全部或部分动力源的汽车。
目前制约电动汽车产业发展主要有两个方面 一是电池本身，二是 充电方式。电动汽车充电4几作为电池充电的必要手^殳，其性能好坏 和工艺复杂程度直接影响到电池的使用寿命和电动汽车的推广。
电池自身存在安全问题，尤其是锂离子电池在过充电时会着火 甚至爆炸，因此电池使用的安全问题是国内外各大汽车公司和科研 机构当前所面临和必须解决的难题，它直接影响电动汽车是否能够 普及应用。
在实现本实用新型过程中，发明人发现现有的充电机缺乏对蓄 电池的有效监控。
实用新型内容
本实用新型的目的在于4是供一种用于电动汽车充电4几的电池 监控系统，以解决现有的充电机缺乏对蓄电池的有效监控的问题。
在本发明的实施例中，提供了 一种用于电动汽车充电才几的电池
监控系统，包括用于测量蓄电池电压、电流和或温度的多块测量 板、接口测量单元、以及用于控制测量板的核心控制单元， 一块测 量板连接至少一个蓄电池，多块测量板插接到接口测量单元中；核 心控制单元连接于接口测量单元和电动汽车充电机的网络系统之间。
可选的，在上述的电池监控系统中，每块测量才反连接12个蓄 电池、接口测量单元上插接9块测量板。
可选的，在上述的电池监控系统中，测量^反包括以下至少之一 电压传感器、电流传感器、温度传感器。
可选的，在上述的电池监控系统中，核心控制单元连4妻到网绍_ 系统的CAN总线，CAN总线还连接上位机系统。
可选的，在上述的电池监控系统中，核心控制单元通过网络系 统的RS-485总线连4妾到4妾口测量单元。
可选的，在上述的电池监控系统中，核心控制单元通过网乡各系 统的RS485总线连接到电动汽车充电机的电源控制系统。
可选的，在上述的电池监控系统中，核心控制单元包括以下至 少之一充电机通信才莫块、SOC估计才莫块、中央处理模块、专家系 统模块、CAN通信控制模块。可选的，在上述的电池监控系统中，核心控制单元包括连接
测量板的模数转换器、存储器、键盘、CAN控制器、时钟电路、显 示器、串口通信电路；以及连接模数转换器、存储器、键盘、CAN 控制器、时钟电路、显示器和串口通信电路的处理器。
可选的，在上述的电池监4空系统中，处理器还通过IIC总线连
接键盘。
可选的，在上述的电池监控系统中，处理器是80c552芯片。
上述实施例的电池监控系统通过对蓄电池充电过考呈进4于监控， 可以及时掌握蓄电池的各项状态信息，在异常状态出现时及时发出 报警信号或断开电路，防止意外事故的发生，实现了在充电过程中 对蓄电池的有效监控。
此处所i兌明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成 本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本 实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中
图1示出了根据本实用新型一个实施例的控制系统的示意图2示出了才艮据本实用新型的一个实施例的电池监控系统结构 框图3示出了4艮据本实用新型的一个实施例的核心控制单元的结 构框图4示出了根据本实用新型的一个实施例的核心控制单元的结 构图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细i兌明本实用新型。
图1示出了根据本实用新型一个实施例的控制系统的示意图，
包括
控制面斧反系统110、电源控制系统120和上位才几系统140以及 网络系统150,其中，控制面板系统110、电源控制系统120和上 位才几系统140均连4妄到网络系统150 。
该控制系统通过将各个子系统独立形成分布式系统结构，克服 了传统控制系统各个子系统的单元化程度4交低、界限不清晰的问 题，从而降低了控制系统发生故障的几率。
可选的，在上述的控制系统中，电源控制系统的处理部分是 DSP控制才反。采用DSP控制才反可以满足电源控制系统对于实时性 和可靠性的较高要求。
可选的，在上述的控制系统中，电源控制系统包括远程通信部 分和人才几界面部分。这可以方<更维护人员远程地才乘作电源控制系 统。
可选的，在上述的控制系统中，控制面^反系统的处理部分是 MCU控制4反。控制面板系统用于现场控制，其对于信息处理的要 求不高，采用MCU控制板成本较低，而且性能满足要求，较适合 本实施例。
可选的，在上述的控制系统中，上位才几系统的处理部分是计算 机主板。采用通用的计算机主板可以满足上位才几系统对于远程通信 控制的要求，而且降低了成本。
7可选的，在上述的控制系统中，网络系统包括第一串4亍总线， 连接上位机以及电源控制系统；第二串行总线，连接电源控制系统 以及控制面板系统。上位机、电源控制系统、控制面板系统之间通 过双层总线连接，彼此分工明确，构成真正的分布式现场总线控制 系统，提高了通信的可靠性，解决了现有技术中可靠性较低的 问题。
可选的，在上述的网络系统中，第一串行总线是CAN总线， 第二串行总线是RS-485总线。
目前现有的电动汽车充电机的网络系统，主要有RS-232、 RS-485或其FSK ( Frequency Shift Keying,频移一建控)调制解调传 输方式等。RS-485采用平衡驱动及差分接收方式来驱动总线，实现 工业网络的物理层连接，具有信号的抗干扰能力较强、结构简单、 成本较低等优点，这种通信方式被广泛应用在仪表仪器、智能传感 器、煤矿安全监控系统等领域。但RS-485总线存在自适应能力和 自保护能力较弱等缺点。
在现场总线领域，CAN总线以其卓越的性能而在工业控制领域 得到了广泛的应用。CAN总线是最早被ISO制定为国际标准的现场 总线，相比于RS-485等串行网络系统，CAN总线具有较好的差错控 制能力，可靠性高，高速率长距离的传输特性，完善的规范和协议 等优点。另外，CAN总线是多主对等系统，传输采用非破坏总线仲 裁技术，具有实时性强、通信硬件接口简单、通信介质选择灵活等 特点，成为一种最有竟争力的现场总线之一，广泛应用于汽车、楼
宇自动^:和工业纟空制4页:威。
可选的，在上述的控制系统中，还包括电池监控系统130， 连接网络系统150。通过采用电池监控系统对蓄电池充电过程进行 监控，可以及时掌握蓄电池的各项状态信息，在异常状态出现时及时发出报警信号或断开电路，防止意外事故的发生，实现了在充电 过程中对蓄电池的有效监控。
可选的，在上述的控制系统中，电池监控系统的处理部分是
MCU控制板。电池监控系统对于信息处理的要求不高，采用MCU 控制板成本较低，而且性能满足要求，较适合本实施例。
可选的，在上述的控制系统中，电池监控系统连接到网络系统 中的RS-485总线。采用RS-485总线进行通信使得信号的抗干扰能 力较强，简化了系统的结构，降低了成本。
从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述实施例的控制系 统实现了如下才支术效果
1、 在使用了分布式控制系统以后，电源控制、电池监控、控 制面板系统等子系统相互独立，通过通信协议进行各个子系统间的 命令和数据交流，可以大大提高整个电源系统的灵活性。
2、 使用分布式系统，并4吏用通信协议进行子系统间的控制， 可以经受充电过禾呈中的才及大干护G考 -验。
3、 由于使用了分布式控制系统，开放性大大提高。便于系统 硬件的扩展和系统功能的增加，同时还提供了外界的调用接口 。
4、 在采用全过程数字处理后，有助于各种智能算法引入充电 机系统，大大提高充电机系统的智能化水平。
5 、采用实时多任务才喿作系统可以4巴充电过程的任务分解成多 个进程，每个进程负责管理和实现一项功能，由操作系统统一调度， 分配资源，协调各个任务的运行。某一个环节出问题不会导致整个 系统的崩溃。而且系统中还可以有一个监控进程，将各个进程的运行情况报告给用户。采用多任务运行方式，某个进程出问题不会影 响其它进程的运行，并且出问题的进程还可以通过其它进程予以修 复，从而在软件的架构和设计上加以了保证。
图2示出了根据本实用新型的一个实施例的电池监控系统结构 框图，包括用于测量蓄电池电压、电流和或温度的多块测量才反、 接口测量单元、以及用于控制测量板的核心控制单元， 一块测量板 连4妾至少一个蓄电池，多块测量板插4妄到4妻口测量单元中；核心控 制单元连接于接口测量单元和电动汽车充电才几的网络系统之间。
通过采用电池监控系统对蓄电池充电过程进行监控，可以及时 掌握蓄电池的各项状态信息，在异常状态出现时及时发出报警信号 或断开电^各，防止意外事故的发生，实现了在充电过程中对蓄电池 的有效监控。
可选的，在上述的电池监控系统中，每块测量板连接12个蓄 电池、*接口测量单元上插4妄9块测量氺反。
可选的，在上述的电池监控系统中，测量4反包括以下至少之一 电压传感器、电流传感器、温度传感器，以便及时获得蓄电池在充 电过程中的电压、电流、温度状态信息。
可选的，在上述的电池监控系统中，核心控制单元连4妾到网络 系统的CAN(Controller Area Network,控制器局i或网)总线，CAN总 线还连接上位机系统，可以把各节蓄电池的电流电压信号传输到上 位才几系统，由上^f立才几系统统 一进4亍控制。
可选的，在上述的电池监控系统中，核心控制单元通过网纟备系 统的RS-485总线连接到接口测量单元，这样，核心控制单元可以 及时可靠地获得蓄电池的各项状态信息。
10可选的，在上述的电池监控系统中，核心控制单元通过网络系
统的RS-485总线连"l妄到4妻口测量单元。
可选的，在上述的电池监控系统中，核心控制单元连4妄到电源 控制系统，电源控制系统根据从核心控制单元获得的蓄电池的各项 状态信息，实现对充电过程的开关控制。
图3示出了根据本实用新型的一个实施例的核心控制单元的结 构框图。
可选的，在上述的电池监4空系统中，核心4空制单元包4舌以下至 少之一充电机通信才莫块、SOC估计模块、中央处理才莫块、专家系 统模块、CAN通信控制模块。其中，充电机通信模块用于接收RS485 总线上的数据，然后送到充电机，同时通过显示控制模块的外留 RS485接口转送到上位机监控系统；SOC估计模块由参数估算程序 构成，才艮据处理中央处理才莫块传递过来的数据，进4于分析处理计算， 从而得到蓄电池的剩余电量和功率强度；中央处理才莫块用于完成对 总电流、总电压、环境温度的测量，同时负责对测量模块之间进行 控制；专家系统^^块用于接受内部CAN总线上的^t据，对蓄电池 进行实时诊断，从而给出蓄电池的健康等级和报警信息，并将结果 传给整车控制器及上位机监控系统；CAN通信控制模块用于接收 CAN总线上的数据，然后通过CAN总线将数据发送给上位机监控 系统，同时接收上位机监控系统发送的信号。
图4示出了根据本实用新型的一个实施例的核心控制单元的结 构图。
可选的，在上述的电池监控系统中，核心控制单元包括连接 测量板的模数转换器、存储器、键盘、CAN控制器、时钟电路、显 示器、串口通信电路；以及连接模数转换器、存储器、键盘、CAN控制器、时钟电路、显示器和串口通信电路的处理器。该结构简单 通用，实现成本4交低，容易实现。
可选的，上述电池监控系统的处理器还通过nc总线连接4建盘， 该结构简单通用，容易实现，而且实现成本较低。
可选的，在上述的电池监控系统中，处理器是80c552芯片， 80c552芯片是PHILPS公司的产品，功能强，可靠性高，而且对使 用环境的要求较低，较适合本实施例。
本实用新型上述实施例的用于电动汽车充电才几的电池监控系 统具有以下〗尤点
1. 系统实现了分布式结构、模块化、CAN通信及多功能的先 进系统。
2. 测量实现了高精度，总电流与总电压4青度分别为0.5%和 0.2%,〗吏电量计量更加4青确。
3. 具有特色的锂电池单体电压测量电路，达到了 108-126路， 而且可以扩展至更多路，精度在(0.1-0.2)%。
4. 采用新的SOC估计方法充分考虑各种因素，包4舌一致性对 电量估计的影响，加入了各种补偿，提高了电量估计的精度。
5. 实现了系统在车上的运行，解决了系统24V电源自动控制、 抗静电干扰、抗电机DC/DC干扰，抗高压漏电等一系列问题，工 程化水平和可靠性有了很大的提高。
以上所述^f又为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本 实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变〗匕。凡在本实用新型的津奇一申和原则之内，所作的^f壬^p修改、 等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种用于电动汽车充电机的电池监控系统，其特征在于，包括用于测量蓄电池电压、电流和或温度的多块测量板、接口测量单元、以及用于控制所述测量板的核心控制单元，一块所述测量板连接至少一个所述蓄电池，所述多块测量板插接到所述接口测量单元中；所述核心控制单元连接于所述接口测量单元和所述电动汽车充电机的网络系统之间。
2. 根据权利要求1所述的电池监控系统，其特征在于，每块所述 测量才反连4妄12个所述蓄电池、所述4妻口测量单元上4翁"l妄9块 所述测量板。
3. 根据权利要求1所述的电池监控系统，其特征在于，所述测量 板包括以下至少之一电压传感器、电流传感器、温度传感器。
4. 4艮据权利要求1所述的电池监控系统，其特征在于，所述核心 控制单元连接到所述网络系统的CAN总线，所述CAN总线 还连4妄上4立才几系统。
5. 根据权利要求1所述的电池监控系统，其特征在于，所述核心 控制单元通过所述网络系统的RS-485总线连接到所述接口测 量单元。
6. 根据权利要求1所述的电池监控系统，其特征在于，所述核心 控制单元通过所述网络系统的RS485总线连接到所述电动汽 车充电冲几的电源4空制系统。
7. 根据权利要求1所述的电池监控系统，其特征在于，所述核心 控制单元包括以下至少之一充电机通信模块、SOC估计模 块、中央处理才莫块、专家系统模块、CAN通信控制模块。
8. 根据权利要求1所述的电池监控系统，其特征在于，所述核心 控制单元包^":连接所述测量板的模数转换器、存储器、键盘、CAN控 制器、时钟电路、显示器、串口通信电路；以及连接所述模数 转换器、存储器、键盘、CAN控制器、时钟电路、显示器和 串口通信电i 各的处理器。
9. 才艮据一又利要求8所述的电池监控系统，其特4i在于，所述处理器还通过IIC总线连接所述^r建盘。
10. 根据权利要求8所述的电池监控系统，其特征在于，所述处理 器是80c552芯片。
专利摘要本实用新型提供了一种用于电动汽车充电机的电池监控系统，包括用于测量蓄电池电压、电流和或温度的多块测量板、接口测量单元、以及用于控制测量板的核心控制单元，一块测量板连接至少一个蓄电池，多块测量板插接到接口测量单元中；核心控制单元连接于接口测量单元和电动汽车充电机的网络系统之间。本实用新型的电池监控系统通过对蓄电池充电过程进行监控，可以及时掌握蓄电池的各项状态信息，在异常状态出现时及时发出报警信号或断开电路，防止意外事故的发生，实现了在充电过程中对蓄电池的有效监控。
文档编号H01M10/48GK201345393SQ20082012413
公开日2009年11月11日 申请日期2008年11月25日 优先权日2008年11月25日
发明者崔晓丹, 磊 赵, 涛 闫 申请人:北京市电力公司;中国电力科学研究院