一种房车储能电池智能管理系统的制作方法

1.本发明涉及电池智能管理系统，尤其涉及一种房车储能电池智能管理系统。


背景技术：

2.当今社会国外旅游业和国内远途或短途旅行发展迅速，国内国外居家旅行或小团体旅行越来越受人追捧，因此，房车也就越来越受人青睐，房车也就越有强有力的发展趋势。
3.房车储能电池也成为了房车设计和组装难题的诸多因素之一，储能电池如需足够大的电池释放能量，电池的庞大和笨重成为了房车设计工程师的一重大解决难题，大容量电池直接组装成一个庞大和笨重的大电池，组装到房车上和在后续维护上会出现诸多的问题，特别是后续维护上问题层出不穷，要满足足够的房车上用电设备用电量，只有加大储能电池容量，能量增加，体积和重量必然会增加，因此，庞大的大电池除了给设计工程师和把庞大的大电池组装到房车上出现的诸多问题外，电池出现风险的风险性系数也随之攀高，存在着一些安全性风险隐患。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种房车储能电池智能管理系统，该系统基于主控板控制系统和采集板分离式方案，并采用多个电池模块并联的方式解决了大容量大电池的笨重和组装问题，同时，通过多个电池模块并联组合方式组成一个电池整体也满足了房车上用电设备的用电量，且可便于对后续电池组的维护，提高了单个大电池包的安全性能。
5.为实现上述目的，采用以下技术方案：
6.一种房车储能电池智能管理系统，包括主控板控制系统，以及由若干个相互并联的电池模块组成的电池包；每一电池模块均包括电芯，以及与电芯连接的采集板；所述主控板控制系统包括与每一采集板连接的主can通信模块、与每一电芯的负极连接的充放电控制模块、与外部的显示屏连接的主485通信模块，以及分别与主can通信模块、充放电控制模块和主485通信模块连接的主mcu控制模块；所述充放电控制模块还用于与外部的用电设备连接，且外部的用电设备接入电芯的正极；所述主485通信模块还用于与外部的用电设备连接，以进行信息交互。
7.进一步地，所述主控板控制系统还包括与充放电控制模块连接的短路保护模块、连接于短路保护模块与主mcu控制模块之间的主回路充放电流检测模块、连接于充放电控制模块与主mcu控制模块之间的预放电唤醒模块，以及为主控板控制系统进行供电的主供电降压管理模块。
8.进一步地，所述充放电控制模块包括充放电开关mos管驱动单元、与充放电开关mos管驱动单元连接的充放电mos管开关单元，以及连接于充放电开关mos管驱动单元和充放电mos管开关单元之间的驱动电压检测单元。
9.进一步地，所述主回路充放电流检测模块包括并联电池总压检测单元、主回路充
放电检测单元。
10.进一步地，所述预放电唤醒模块包括预放mos管、预放电阻、预放电mos管驱动单元、放电电流唤醒单元、预放电阻硬件保护单元。
11.进一步地，所述主控板控制系统还包括分别与主mcu控制模块连接的4g扩展模块、充电器检测模块、负载检测模块和数据存储模块。
12.进一步地，所述主控板控制系统还包括分别与主mcu控制模块连接的主温度检测模块、主显示模块、rtc日历计时模块。
13.进一步地，所述采集板包括采集mcu控制模块，以及分别与采集mcu控制模块连接的采集can通信模块、采集供电降压管理模块、开闭控制模块、采集板温度检测模块和afe单元采集模块；所述开闭控制模块还连接有断路器，且断路器还与电芯连接。
14.进一步地，所述afe单元采集模块包括afe模拟前端采集单元，以及分别与afe模拟前端采集单元连接的电芯单体电压采集单元、驱动电芯压差均衡单元、电池模块回路电流采集单元。
15.进一步地，所述采集板温度检测模块包括充放电mos管温度检测单元、电芯温度检测单元。
16.采用上述方案，本发明的有益效果是：
17.1)基于主控板控制系统和采集板分离式方案，并采用多个电池模块并联的方式解决了大容量大电池的笨重和组装问题，同时，通过多个电池模块并联组合方式组成一个电池整体也满足了房车上用电设备的用电量，且可便于对后续电池组的维护，提高了单个大电池包的安全性能；
18.2)具体布置时，可以将多个电池模块并联组装成一个大电池包放置房车空间位置，也可以将多个电池模块分开布置到房车上不同空间位置后再进行并联，可提高房车有限空间位置的利用率；
19.3)主控板控制系统管理数据运算和控制，采集板专管电芯数据采集，分工明细、分工合作、统一管理、协调性强，可提高数据运算的时效性和控制实时性，从而提高整个管理系统的安全性能；
20.4)采集板充放电电流回路中无半导体开关mos管器件(因电子器件特性存在，会产生一定的导通压降)，可有效解决电池模块并联后电池模块与电池模块之间电压差的问题。
附图说明
21.图1为本发明的原理性框图；
22.图2为本发明的主控板控制系统的原理性框图；
23.图3为本发明的充放电控制模块、预放电唤醒模块、主回路充放电流检测模块的原理性框图；
24.图4为本发明的采集板的原理性框图；
25.图5为本发明的主can通信模块的电路原理图；
26.图6为本发明的主485通信模块的电路原理图；
27.图7为本发明的短路保护模块的电路原理图；
28.图8为本发明的主回路充放电流检测模块的电路原理图；
29.图9为本发明的预放电唤醒模块的电路原理图；
30.图10为本发明的4g扩展模块的电路原理图；
31.图11为本发明的充电器检测模块的电路原理图；
32.图12为本发明的负载检测模块的电路原理图；
33.图13为本发明的数据存储模块的电路原理图；
34.图14为本发明的rtc日历计时模块的电路原理图；
35.图15为本发明的主显示模块的电路原理图；
36.其中，附图标识说明：
37.1—主控板控制系统；2—采集板。
具体实施方式
38.以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。
39.参照图1至15所示，本发明提供一种房车储能电池智能管理系统，包括主控板控制系统1，以及由若干个相互并联的电池模块组成的电池包；每一电池模块均包括电芯，以及与电芯连接的采集板2；所述主控板控制系统1包括与每一采集板2连接的主can通信模块、与每一电芯的负极连接的充放电控制模块、与外部的显示屏连接的主485通信模块，以及分别与主can通信模块、充放电控制模块和主485通信模块连接的主mcu控制模块；所述充放电控制模块还用于与外部的用电设备连接，且外部的用电设备接入电芯的正极；所述主485通信模块还用于与外部的用电设备连接，以进行信息交互。
40.其中，所述主控板控制系统1还包括与充放电控制模块连接的短路保护模块、连接于短路保护模块与主mcu控制模块之间的主回路充放电流检测模块、连接于充放电控制模块与主mcu控制模块之间的预放电唤醒模块，以及为主控板控制系统1进行供电的主供电降压管理模块；所述充放电控制模块包括充放电开关mos管驱动单元、与充放电开关mos管驱动单元连接的充放电mos管开关单元，以及连接于充放电开关mos管驱动单元和充放电mos管开关单元之间的驱动电压检测单元；所述主回路充放电流检测模块包括并联电池总压检测单元、主回路充放电检测单元；所述预放电唤醒模块包括预放mos管、预放电阻、预放电mos管驱动单元、放电电流唤醒单元、预放电阻硬件保护单元。
41.所述主控板控制系统1还包括分别与主mcu控制模块连接的4g扩展模块、充电器检测模块、负载检测模块和数据存储模块；所述主控板控制系统1还包括分别与主mcu控制模块连接的主温度检测模块、主显示模块、rtc日历计时模块；所述采集板2包括采集mcu控制模块，以及分别与采集mcu控制模块连接的采集can通信模块、采集供电降压管理模块、开闭控制模块、采集板温度检测模块和afe单元采集模块；所述开闭控制模块还连接有断路器，且断路器还与电芯连接；所述afe单元采集模块包括afe模拟前端采集单元，以及分别与afe模拟前端采集单元连接的电芯单体电压采集单元、驱动电芯压差均衡单元、电池模块回路电流采集单元；所述采集板温度检测模块包括充放电mos管温度检测单元、电芯温度检测单元。
42.本发明工作原理：
43.继续参照图1至15所示，本实施例中，该系统包括主控板控制系统1和采集板2，可实现多个电池模块(单包电池定义为电池模块)并联使用，多个电池模块组成一个大电池
包，电池模块采集板2通过与主控板控制系统1进行统一管理，电池模块采集板2之间信息互不交互，统一由主控板控制系统1调令，采集板2负责电池模块的单节串电压数据采集，所有并联电池模块的采集板2数据采集和运行统一传至由主控板控制系统1控制管理和运算，便于集中统一管理。
44.对于主控板控制系统1，该实施例中：
45.主供电降压管理模块：包括浪涌电压输入抑制单元、线性降压单元(包括第一线性稳压单元、过流及短路保护单元、第二线性稳压单元)、buck降压单元、供电切换单元、第三线性稳压单元；
46.主can通信模块：包括can通信供电单元、can通信单元；
47.主485通信模块：包括485隔离通信供电单元、485隔离通信单元、uart通信单元；
48.其中，
49.主供电降压管理模块：用于连接电池组b+电压输入，经过降压稳压处理给主控板控制系统1所需模块供电；
50.主can通信模块：用于给多个模块供电，以及多个电池模块采集板2与主控板控制系统1通信交互信息；
51.主485通信模块：用于模块供电和外部用电设备通信交互信息；
52.主mcu控制模块：用于采集各个模块信息和控制模块工作，是控制整个系统的神经中枢，是整个系统的大脑；
53.充放电控制模块：用于控制充放电mos管开关动作，以接通或切断充放电主回路中电流，和检测充放电mos管的驱动电压健康状况，并将检测结果传至主mcu控制模块；
54.短路保护模块：并联电池包的输出端，当外部出现正负极短路故障时，触发短路模块工作，关断放电mos管关闭输出，从而避免电芯因短路引发电池异常故障，并将短路保护故障传至主mcu控制模块；
55.预放电唤醒模块：供电电池在用电设备由空闲状态转工作状态时，需提供放电电流触发预放电唤醒模块，并将检测结果传至主mcu控制模块，以唤醒主控板控制系统1工作，从而打开主回路放电mos管工作指令发至充放电控制模块，以执行打开放电mos管进行正常输出；
56.主回路充放电流检测模块：用于检测充放电回路中的电流和并联电池总压，并将检测结果传至主mcu控制模块；
57.主温度检测模块：用于检测充放电mos管的工作温度，并将检测结果传至主mcu控制模块；
58.主显示模块：可为led显示屏，可显示并包后大电池包的剩余电量等信息；
59.rtc日历计时模块：用于系统日历时间的计时，并将计时时间和日期传送至主mcu控制模块，当系统检测到电池模块或系统模块出现故障时，可获取到实时出现的日期和时间；
60.数据存储模块：用于存储系统检测到电池模块或系统模块出现的故障信息，便于随时调取信息查看；
61.负载检测模块：用于检测系统接入用电设备进行用电的信息；
62.充电器检测模块：用于检测系统接入充电器进行充电的信息；
63.4g扩展模块：用于扩展4g物联模块把电池信息与后台服务器、云端连接。
64.对于采集板2，该实施例中：
65.采集供电降压管理模块：包括浪涌电压输入抑制单元、buck降压单元、线性稳压单元；
66.采集can通信模块：包括系统唤醒单元和can通信单元；
67.其中，
68.采集供电降压管理模块：用于连接电池模块b+电压输入，经过降压稳压处理给采集板2所需模块供电；
69.采集can通信模块：用于给模块供电和与主控板控制系统1通信交互信息；
70.采集mcu控制模块：用于采集各个模块信息和控制模块工作，是整个采集板2的神经中枢，是采集板2的大脑，是整个采集板2各个模块信息与主控板控制系统1通信交互信息的交汇点；
71.afe单元采集模块：用于实时采集电池模块的电芯单体串电压和实时采集电池模块回路充放电电流，并将采集数据传至采集mcu控制模块，或当采集到电芯单体串电压出现压差超过预设值时，发送均衡指令给驱动电芯压差均衡单元进行电芯压差均衡，使电池模块电芯串电压一致；
72.采集板温度检测模块：用于检测电芯的实时温度，检测电芯的实时健康状态信息，并将检测结果传至采集mcu控制模块；
73.开闭控制模块：用于当电池模块出现异常状况时，采集mcu控制模块发送指令给开闭控制模块以经断路器，断开电池模块中的充电放回路，切断充放电回路禁止充放电。
74.采集板2中的各个模块采集的结果送至采集mcu控制模块，再由采集mcu控制模块通过采集can通信模块送至主控板控制系统1中的主mcu控制模块处理，采集板2中的各个模块执行由主控板控制系统1中的主mcu控制模块通过主can通信模块送至采集mcu控制模块，再由采集mcu控制模块发出指令到各个模块执行，便于统一管理。
75.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。