一种锂电池非耗散型均衡测控系统的制作方法

本发明属于电池测控技术领域，具体涉及一种锂电池非耗散型均衡测控系统。

背景技术：

随着全球环境污染恶化加剧，为了节能环保、保护环境，各个国家都相继推出了燃料汽车的退市计划，大力支持新能源电动汽车的开发计划，寻找体积更小、更轻、寿命更长、单体电压更高，也就是单体供电密度更高的能源是各个汽车厂家关注的核心问题。

锂电池就更好的契合了各个厂家的需求，固态锂电池有以上诸多优点，但是为了满足电动汽车的高压，单个锂电池是无法满足汽车要求的，所以设计者采用的方案无疑就是多个单体锂电池相互串联的设计方案。

总体电压问题得以解决，但是多节单体锂电池相互串联是具有一定隐患的，比如，假如管理不善，在充放电过程中有可能产生单体电池过压、过流、过热等问题，严重的有可能有发生爆炸、自燃的危险。另外，单体电池的个性差异，比如单体电池的能量、内阻、温度系数、充放电次数等的不一致，如果统一采用相同的充电电压和电流势必会对电池造成很大的损伤，从而大大降低整个电池组的使用寿命叫另外整个电池组成本的增加和使用时间受限是电动汽车不能很好普及的主要原因。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种锂电池非耗散型均衡测控系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种锂电池非耗散型均衡测控系统，包括电源模块、cpu模块、均衡模块和监控模块，所述电源模块为所述cpu模块和所述监控模块供电，所述cpu模块主要完成soc算法实现、发出数据采集与均衡指令，同时协调各个模块之间的数据交互，以及把各种检测到的电池状态数据通过can总线传输到整车控制器；能及时的产生控制作用，进一步提高了控制的实时性和状态估计的准确性；

均衡模块主要完成电池组在充放电的均衡管理，所述均衡模块与cpu模块电性连接，有效保护电池的安全运行与使用寿命；参数采集模块主要完成锂电池组各个单体电池的电压或电流采集，采集的数据越准确越有益于soc状态估计的准确性；另外各个模块之间采用统一的时钟信号；

所述监控模块以rs485总线上的modbus协议与所述cpu模块通信，一条传输modbus协议数据的rs485总线可接入247个监控单元。

优选的，为了实现状态监测的实时性与快速性，所述cpu模块内部集成了两个spi总线控制器和一个高速can总线控制器，所述cpu模块为stc12c5a32s2单片机，stc12c5a32s2单片机的最大优势就是各个外设模块以及内部的均衡与soc估算模块都可以并行工作，避免了利用dsp控制器、arm控制器等串行工作带来的时间延迟。

优选的，所述cpu模块电性连接有lcd、键盘，所述监控模块与cpu模块通过母板连接，母板负责传输sp1信号以及供电给监控模块的隔离器；cpu模块通过spi总线对监控模块的数据进行采集，以及控制16x12个电池单元的平衡模块。

优选的，所述stc12c5a32s2单片机的特点是双串口，串口l负责程序和与cpu模块通信，串口2则负责屏幕和键盘的通信。

优选的，所述stc12c5a32s2单片机还内置1．2ksram，32knorflash，29keeprom，可省去外扩rom和ram，lcd及键盘是可选部分，可方便地进行现场调试。

优选的，所述监控模块由一片ltc6802-2、至多12节锂离子电池单元与相应的平衡器、隔离器组成，ltc6802-2具有如下特点：

a：可分别测量l2节串联的锂电池电压；

b：级联架构，可检测高压电池组；

c：可以4位地址标识串联系统中的每个芯片；

d：高精度，最大0．25％的误差量；

e：13毫秒完成系统中所有电池的测量；

f：片内带被动电池平衡开关，可被动平衡电池电压；

g：两路模拟输入，接人热敏电阻或传感器即为路温度计；

h：1mhz带校验串行通信接口。

优选的，所述ltc6802-2对电池单元进行电压采集，并控制平衡器使系统各个电池单元相互平衡；ltc6802-2除片内有温度传感器以外，还有两个12位adc接口，一旦电池温度异常会即使传送给cpu模块，自动动或管理人员采取相应对策。

优选的，所述隔离器为adum14l1，选址跳线为ltc6802-2的4条地址线，可手动修改每个模块的地址，方便单片机的访问，大大简化程序的编写过程。

优选的，所述rs485通过max485芯片实现，cpu模块输出的uart经过max485即转换为rs485差分信号，差分信号的优点是大幅减少共模干扰，可省略地线，一条双绞线即可完成长距离上的信号传输；另外，即使rs485总线上某个节点出现问题也不会对总线上的其他节点造成损坏。

本发明提出的一种锂电池非耗散型均衡测控系统，与现有技术相比，具有以下优点：

1.本发明，cpu模块主要完成soc算法实现、发出数据采集与均衡指令，同时协调各个模块之间的数据交互，以及把各种检测到的电池状态数据通过can总线传输到整车控制器，13毫秒完成系统中所有电池的测量，速度快，精度高，实现状态监测的实时性与快速性；

2.完成soc算法实现、发出数据采集与均衡指令，同时协调各个模块之间的数据交互，以及把各种检测到的电池状态数据通过can总线传输到整车控制器；能及时的产生控制作用，进一步提高了控制的实时性和状态估计的准确性；

3.可手动修改每个模块的地址，方便单片机的访问，大大简化程序的编写过程；

4.内置1．2ksram，32knorflash，29keeprom，可省去外扩rom和ram，lcd及键盘是可选部分，可方便地进行现场调试；

5.监控模块以rs485总线上的modbus协议与所述cpu模块通信，一条传输modbus协议数据的rs485总线可接入247个监控单元；所述rs485通过max485芯片实现，cpu模块输出的uart经过max485即转换为rs485差分信号，差分信号的优点是大幅减少共模干扰，可省略地线，一条双绞线即可完成长距离上的信号传输；另外，即使rs485总线上某个节点出现问题也不会对总线上的其他节点造成损坏；

6.一旦电池温度异常会即使传送给cpu模块，自动动或管理人员采取相应对策。

附图说明

图1为本发明的系统框图；

图2为本发明的cpu模块的电路图；

图3为本发明的键盘的电路图；

图4为本发明的lcd的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例和说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示，本发明提供了一种锂电池非耗散型均衡测控系统，包括电源模块、cpu模块、均衡模块和监控模块，电源模块为cpu模块和监控模块供电，cpu模块主要完成soc算法实现、发出数据采集与均衡指令，同时协调各个模块之间的数据交互，以及把各种检测到的电池状态数据通过can总线传输到整车控制器；能及时的产生控制作用，进一步提高了控制的实时性和状态估计的准确性，为了实现状态监测的实时性与快速性，cpu模块内部集成了两个spi总线控制器和一个高速can总线控制器；

cpu模块电性连接有lcd、键盘，监控模块与cpu模块通过母板连接，母板负责传输sp1信号以及供电给监控模块的隔离器；隔离器为adum14l1，选址跳线为ltc6802-2的4条地址线，可手动修改每个模块的地址，方便单片机的访问，大大简化程序的编写过程，cpu模块通过spi总线对监控模块的数据进行采集，以及控制16x12个电池单元的平衡模块；

cpu模块为stc12c5a32s2单片机，stc12c5a32s2单片机的最大优势就是各个外设模块以及内部的均衡与soc估算模块都可以并行工作，避免了利用dsp控制器、arm控制器等串行工作带来的时间延迟；stc12c5a32s2单片机的特点是双串口，串口l负责程序和与cpu模块通信，串口2则负责屏幕和键盘的通信；

stc12c5a32s2单片机还内置1．2ksram，32knorflash，29keeprom，可省去外扩rom和ram，lcd及键盘是可选部分，可方便地进行现场调试；

均衡模块主要完成电池组在充放电的均衡管理，所述均衡模块与cpu模块电性连接，有效保护电池的安全运行与使用寿命；参数采集模块主要完成锂电池组各个单体电池的电压或电流采集，采集的数据越准确越有益于soc状态估计的准确性；另外各个模块之间采用统一的时钟信号；

监控模块以rs485总线上的modbus协议与cpu模块通信，一条传输modbus协议数据的rs485总线可接入247个监控单元；rs485通过max485芯片实现，cpu模块输出的uart经过max485即转换为rs485差分信号，差分信号的优点是大幅减少共模干扰，可省略地线，一条双绞线即可完成长距离上的信号传输；另外，即使rs485总线上某个节点出现问题也不会对总线上的其他节点造成损坏。

监控模块由一片ltc6802-2、至多12节锂离子电池单元与相应的平衡器、隔离器组成，ltc6802-2对电池单元进行电压采集，并控制平衡器使系统各个电池单元相互平衡；ltc6802-2除片内有温度传感器以外，还有两个12位adc接口，一旦电池温度异常会即使传送给cpu模块，自动动或管理人员采取相应对策；ltc6802-2具有如下特点：

a：可分别测量l2节串联的锂电池电压；

b：级联架构，可检测高压电池组；

c：可以4位地址标识串联系统中的每个芯片；

d：高精度，最大0．25％的误差量；

e：13毫秒完成系统中所有电池的测量；

f：片内带被动电池平衡开关，可被动平衡电池电压；

g：两路模拟输入，接人热敏电阻或传感器即为路温度计；

h：1mhz带校验串行通信接口。

本发明，cpu模块主要完成soc算法实现、发出数据采集与均衡指令，同时协调各个模块之间的数据交互，以及把各种检测到的电池状态数据通过can总线传输到整车控制器，13毫秒完成系统中所有电池的测量，速度快，精度高。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。