一种电池管理系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电池管理系统领域，特别是一种应用于通信类的锂动力电池管理系统。
技术背景
[0002]随着经济发展的能源问题日益突出，人们保护环境意识的逐步增强，发展新能源，尤其是通信领域，汽车领域成为人们的共识，是未来主要的发展方向。锂电池做为重要的能量来源，可以被安全、稳定、长效的使用是非常重要的。然而在使用过程中，集体管理包括实际使用中电池的充放电电流，电压，温度等一系列参数的检测和电池间的均衡处理是一项世界性的技术难题。本发明中的电池管理系统，既可以适应少量电池的小规模应用，也可以扩展为大量电池的电池管理系统。
【发明内容】
[0003]为解决现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种灵活高效的电池管理系统。
[0004]为实现本发明的目的所采用的技术方案是:
[0005]本发明公开了一种电池管理系统，电池管理系统由主板、限流板、显示板三部分组成。
[0006]所述主板是本系统的技术核心，完成单节电池电压、温度的监测和均衡管理，总电压、电流的监测，充电、放电、电池运行状态进行管理，对电池组荷电状态进行估算，进行系统保护及故障诊断报警。
[0007]所述限流板限制充电机的充电电流，主板通过开关量控制限流板的通与断；
[0008]所述显示板完成电池组的状态信息显示功能。主板与显示板通讯采用串口通讯。通过显示板可实时了解当前电池管理系统的状态。电池管理系统具有级联功能，可将多个系统通过RS485接口进行通讯连接。主板可将电池系统信息发送至上位机并通过上位机进行显示。
[0009]所述主板执行如下任务:
[0010]任务1，与多个电池管理系统的主板通信；
[0011]任务2，进行对电池组的系统保护；
[0012]任务3，进行电池组荷电状态；
[0013]任务4，进行电池电压、温度监控采集；
[0014]任务5，进行电池组内部各单体电池的均衡管理；
[0015]任务6，与上位机采用RS232串口通信，并进行电池组的故障报警；
[0016]任务7，与电池组连接，采集电池组的总电压与总电流；
[0017]任务8，通过开关量控制限流板；
[0018]任务9，通过内部串口通信与显示板连接。
[0019]所述主板任务I具体为:
[0020]主板通过RS485接口与多个电池管理系统主板的RS485通信电路进行通信，满足电池管理系统级联通信的需求；
[0021]所述主板任务2具体为:
[0022]主板通过对系统电压、电流、温度的监控，分析与处理，如果发现其中的参数出现异常则对电池组进行系统保护，主要包括充电过压保护、放电欠压保护、充放电过流保护、短路保护、电芯温度保护、功率管温度保护、防反接保护；
[0023]所述主板任务3具体为:
[0024]主板与上位机进行通信，当上位机接收到电池组的电压、电流等参数信息后，采用开路电压法与安时积分法相结合的策略计算整个电池组的荷电状态SOC值；
[0025]所述主板任务4具体为:
[0026]电池电压、温度监控采集电路接收到主微控制器发出的指令后，进行相应的指令操作，完成对各单体电池电压、温度进行实时，精确地采集，并通过SPI将采集到的数据反馈给主微控制器，进行数据分析与处理；
[0027]所述主板任务5具体为:
[0028]在充电或者待机状态下，主微控制器接收到的电压、温度等采集信息后，对电池组内各单体电池进行均衡管理；当电池组单体电压大于平衡开启电压，且与最低单体电芯压差大于平衡开启压差时，开启均衡功能。当单体电压与最低单体电芯压差小于平衡关闭压差时，停止均衡。在均衡过程中，锂电池管理系统监测均衡温度，当均衡温度高于均衡保护温度时，关闭所有电芯的均衡功能。当均衡温度低于平衡恢复温度时，恢复均衡功能。
[0029]所述主板任务6具体为:
[0030]主板与上位机采用RS232接口进行通信，上位机通过解析主板发来的指令，将电池的所有信息与状态信息可以直观的反应在上位机上，通过与上位机通讯及时进行电池组的故障报警，并根据故障等级进行处理，以保证整车安全；
[0031 ] 所述主板任务7具体为:
[0032]主板的输出端与电池组的总正端、总负端连接，采集电池组的总电压与总电流；
[0033]所述主板任务8具体为:
[0034]主板通过开关量控制限流板的通与断，限制电池组的充电电流进；
[0035]所述主板任务9具体为:
[0036]主板通过内部串口通信与显示板连接，实现电量显示、总电压、总电流、系统状态、当前充电或放电电流、系统当前电池的节数、最高温度、最低温度以及告警级别信息。通过显示板可实时了解当前电池管理系统的状态。
[0037]本发明的优点是:
[0038]1、本发明实现与上位机通信任务可以非常方便，清晰的利用上位机修改表标尺，表内容和标定量等数据，也可以对车辆的状态进行实时监测，进行故障诊断。
[0039]2、本发明结构简单，可扩展性强，系统集成度高，功能全面，具有电压，温度监控，均衡处理，电池性能评估，系统保护功能。
[0040]3、本发明提出了电芯SOC、电池组SOC估计的组合模型。深度分析了噪声的产生缘由及干扰方式，基于多源信息融合技术，提出了电芯SOC、电池组SOC估计的组合模型，有效描述了电池系统在实际运行状态下的行为，为精确的SOC估计提供了模型支持。对于复杂系统的精确建模有着重大的推动作用。
[0041]4、本发明提出了多种SOC估计策略。针对实际工况下的噪声模型难以准确描述的问题，研宄了基于卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波、粒子滤波等多种估计方法，结合电池系统充放电过程特性，将SOC和漂移电流同时作为状态变量，基于优点4提出的组合模型和特征模式分类，提出了一种开路电压法和安时积分法相结合的估计策略，实现了 SOC和漂移电流的同步估计，提高了估计的精度。
[0042]5、本发明电池管理系统专家智能库。本项目采用特殊的存储压缩方法，将动力电池故障信息存储起来。在用户需要时由上位机读取相关数据，然后调入我们的专家智能库，分析电池故障原因。电动汽车企业和动力电池生产企业可以根据申报单位的故障数据，对生产加工工艺进行改进。
[0043]6、本发明采用大电流均衡技术。本项目采用被动均衡方案，创造性的将电池组分割成多个模组，在模组内均衡的方法，减小了电池组均衡的能量损失，提高了电池组均衡电流。保证电池组安全可靠的运行，增加了电池组的使用寿命。
[0044]说明书附图
[0045]图1电池管理系统的系统框图；
[0046]图2显示板的结构框图；
[0047]图3限流板的结构框图；
[0048]图4 RTC电路图；
[0049]图5数据存储电路；
[0050]图6外部温度检测电路；
[0051]图7系统的RS485通讯电路；
[0052]图8电池管理系统的电源电路原理图；
[0053]图9电池管理系统的电池监控均衡电路原理图；
[0054]图10电池管理系统的温度检测电路原理图；
[0055]图11电池管理系统的总体流程图。
【具体实施方式】
[0056]以下结合【附图说明】本发明的电池管理系统的一个具体实施例。
[0057]如图1-11所示，一种电池管理系统，由主板、限流板、显示板三部分组成；主板是系统的技术核心，主板完成单节电池电压、温度的监测，均衡管理，总电压、电流的监测，对充电、放电、电池运行状态进行管理，同时完成电池组荷电状态SOC的估算，充放电统计，系统保护及故障诊断及报警。限流板限制充电机的充电电流，显示板完成电池管理系统的数据终端显示功能。
[0058]主板主要包括:主微控制器7，总电流检测电路1，电池电压、温度监控采集和均衡管理电路2电池运行环境温度检测电路3，数据存储电路4，系