物理接口(9)，系统保护电路(10)，RS485通讯电路(11)，RS232上位机显示端(12)； 所述主微控制器(7)与总电流检测电路⑴连接，采集电池组的总电流； 所述主微控制器(7)与电池电压、温度监控采集和均衡管理电路(2)连接，采集电池电压和温度信息，发出控制信号来控制电池均衡； 所述主微控制器(7)还与电池环境温度检测电路(3)连接，采集电池运行环境的温度； 所述主微控制器(7)还与数据存储电路(4)进行通信连接，对每块单体电池建立其档案，将电池的使用信息记录存储器，以方便分析电池的使用情况和故障排除； 所述主微控制器(7)还与电量指示报警电路(5)连接，实现系统的报警功能； 所述主微控制器(7)还与RTC时钟电路(8)连接，精确地显示系统时间； 所述主微控制器(7)还与系统保护电路(10)连接，实现电池组的充电过压保护、放电欠压保护、充放电过流保护、短路保护、电芯温度保护、功率管温度保护功能； 所述主微控制器(7)还通过RS485通信电路(11)接口进行通信，可以实现多个电池管理单元的级联； 所述主微控制器(7)通过RS232上位机显示端(12)接口与上位机进行通信连接，实时汇报电池的电压、温度信息并完成对电池组荷电状态(SOC)的估算，通过上位机实时显示电压、电流、温度、电池组荷电状态SOC信息； 所述系统供电电源(5)与上述主板上各模块供电连接，实现主板上各个模块的供电；所述电源、数据、信号物理接口模块(9)与锂电池组电源连接、电池组总正和总负、温度传感器及电流传感器连接，提供主板上各个模块所需的信号的物理连接接口。
3.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于: 所述显示板主要包括:微控制器(13)、供电电源(14)、数据存储电路(15)、通讯电路(16)、液晶显不电路(17)、按键指不电路(18)； 所述微控制器(13)与数据存储电路(15)通信连接，实现运行参数的存储； 所述微控制器(13)与通讯电路(16)连接，实现电池电压、电量、温度等信息的传输；所述微控制器(13)与液晶显示电路(17)连接，通过液晶屏可实时了解当前电池管理系统的状态； 所述微控制器(13)与按键指示电路(18)连接，可灵活调节液晶屏的显示信息呈现出当前系统的状态； 所述供电电源(14)与上述显示板各电路供电连接，实现显示板上各个电路的供电。
4.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于: 所述限流板主要包括:主控制电路(19)、内部供电电源(20)、电流检测电路(21)、使能控制电路(22)； 所述主控制电路(19)由主脉宽调制电路TL494、功率MOSFET、整流管、反馈电路、基准电路组成； 主控制电路(19)通过发出PWM进行脉宽调制，产生振荡，驱动功率MOSFET开关管的通与断，将能量储存在储能电路中，对外部电池组进行充电； 所述内部供电电源电路(20)，由脉宽调制芯片UC3843B、变压器、功率MOSFET组成的内部开关电源，其输出电压为主控制电路(19)提供基准的反向输入电压； 所述电流检测电路(21)通过调换检测电阻的阻值，可调节电池组充电电流的电流值大小，起到限流的作用； 所述使能控制电路(22)受主板主微控制器(7)对开关量的控制，决定了限流板通与断。
5.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于: 所述主板执行如下任务: 任务1，实现多个电池管理单元之间的主板通信； 任务2，进行对电池组的系统保护； 任务3，进彳丁电池组荷电状态(SOC)； 任务4，进行电池电压、温度监控采集； 任务5，进行电池组内部各单体电池的均衡管理； 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； 任务7，与电池组连接，采集电池组的总电压与总电流； 任务8，通过开关量控制限流板； 任务9，通过内部串口通信与显示板连接。
6.根据权利要求5所述的电池管理系统，其特征在于: 所述主板任务I具体为: 主板通过RS485接口与多个电池管理单元之间主板的RS485通信电路进行通信，满足电池管理单元级联通信的需求； 所述主板任务2具体为: 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； 所述主板任务3具体为: 主板与上位机进行通信，当上位机接收到电池组的电压、电流的参数信息后，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； 所述主板任务4具体为: 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； 所述主板任务5具体为: 在充电或者待机状态下，主微控制器接收到的电压、温度采集信息后，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； 所述主板任务6具体为: 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； 所述主板任务7具体为: 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； 所述主板任务8具体为: 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； 所述主板任务9具体为: 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。
7.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于: 所述显示板执行如下任务: 任务1，显示电池管理系统当前的电量、总电压、总电流、系统状态、当前充电或放电电流； 任务2，显示系统当前的电池节数、最高温度、最低温度、告警级别信息； 任务3，显示系统中各单节电压、单节温度； 任务4，可设置界面时钟设置、液晶屏亮度设置、串口速率设置、清除历史信息； 任务5，通过显示板右侧的4个按键:设置键、确认件、加键、减键，可灵活的显示系统的信息与状态。
8.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于: 所述限流板执行如下任务: 任务I，限制充电电流的大小，满足系统实现均衡充电。
9.根据权利要求8所述的电池管理系统，其特征在于: 所述限流板任务I具体为: 主板的主微控制器通过对开关量控制，决定限流板的通与断，通过手动设置限流电阻的大小，可以调节电池组充电电流的大小，满足均衡充电需求。
【专利摘要】本发明公开了一种电池管理系统，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。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。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。系统具有级联功能，将多个系统通过RS485接口进行通讯连接。采用RS485总线，不仅提高传输速率，还有效的减少了电磁干扰，保障了信息传输的准确性。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。
【IPC分类】H02J7-00, H01M10-48
【公开号】CN104868546
【申请号】CN201510268921
【发明人】宋恒玉, 齐晗, 李红亮, 代文旭, 王玉婷
【申请人】沈阳中科一唯电子技术有限公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年5月25日