基于can总线的电池组管理系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电池管理领域，尤其涉及一种基于CAN总线的电池组管理系统。
【背景技术】
[0002]电能存储技术能够有效地实现需平滑负荷、削峰填谷、有效地均衡电能的使用，从而提高电能的使用效率，是缓解当今能源危机和环境污染的一项重要技术，其中电池储能以其自身独有的特点而越来越受到人们的关注，电池储能系统由于占地面积小，建设速度快，近年来得到了飞速的发展。在电池的充放电使用过程中，由于电池的物理特性的变化，诸如极化电压、电池内阻变化，各电池单体的一致性降低，将造成电池组性能的劣化甚至损坏，大大降低电池组的使用寿命。
【实用新型内容】
[0003]针对【背景技术】中存在的技术问题，本实用新型目的是提供一种基于CAN总线的电池组管理系统，可针对锂电池和铅酸电池储能进行管理，并对电池的参数进行实时监控、电池单体的温度检测与控制，电池荷电状态(SOC)实时计算与实时显示与报警，可进行各电池单体组间主动均衡，实现电池能量的无损转移，提高电池的一致性，延长电池的使用寿命O
[0004]本实用新型的技术方案是这样实现的:基于CAN总线的电池组管理系统，主要包括由N个电池包组成的电池组，每个电池包均包括至少一个电池单体，还包括N个电池管理模块，每个电池管理模块分别连接一个电池包；还包括一个ARM控制器，所述ARM控制器通过CAN总线与每个电池管理模块通讯；其中，所述电池管理模块主要包括单片机，与单片机输入连接的电压采集模块，电流采集模块，温度采集模块；与单片机输出连接的均衡电路，过温保护电路，报警模块，以及双向通讯的调试串口和CAN通讯单元。
[0005]作为优选地，N为大于等于I小于等于30的整数。
[0006]作为优选地，所述CAN总线上串联有终端电阻。
[0007]作为优选地，所述终端电阻为120 Ω。
[0008]作为优选地，所述电压检测模块包括电池检测芯片LTC6804，所述电池检测芯片LTC6804通过SPI接口通讯单片机。
[0009]作为优选地，所述电流检测模块通过外接的霍尔电流传感器测量电池组的充放电总电流。
[0010]作为优选地，所述温度检测模块通过外接的PT1000温度传感器测量电池组的温度。
[0011]作为优选地，所述报警模块通过LED闪亮显示报警信息。
[0012]作为优选地，CAN总线通讯接口采用高速带隔离通讯接口电路完成与ARM控制器的通讯。
[0013]本实用新型与现有技术相比:本系统可完成电池组各电池单体的端电压，充放电电流，电池单体的温度参数采集与显示，可实时计算各电池单体的荷电状态(SOC)。在电池的使用过程，由于电池内部参数的变化，造成电池单体的荷电状态(SOC)出现不一致，本系统可通过均衡电路完成电池单体的荷电状态(SOC)的实时校正，提高电池组的一致性，本系统通过CAN总线连接多个节点的电池管理模块单元，具有数据传输速率高，实时性强，集中式管理等优点，可有效的管理与保护电池组。
【附图说明】
[0014]图1为电池管理系统系统示意图；
[0015]图2为电池管理模块示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0017]如附图1至2所示，本实用新型所述的基于CAN总线的电池组管理系统，主要包括由N个电池包组成的电池组，每个电池包均包括至少一个电池单体(本实施例为12个串联的电池单体)，还包括N个电池管理模块，每个电池管理模块分别连接一个电池包，其中N为大于等于I小于等于30的整数；还包括一个ARM控制器，所述ARM控制器通过CAN总线与每个电池管理模块通讯。为了实现电池管理模块中通过跳线端子进行选择，以完成阻抗的匹配，使传输功率达到最大，保证CAN总线通讯数据可靠传输，所述CAN总线上串联有终端电阻，所述终端电阻为120 Ω，并采用带隔离的屏蔽双绞线作为CAN通讯传输电缆。
[0018]所述电池管理模块用于采集电池组中每个电池单体的电池荷电状态(SOC)，电压、电流、温度，且根据电池单体的电池荷电状态(SOC)确定需进行电量均衡的电池单体，并控制电池高的电池单体对电量低的单体进行组内电量均衡。所述电池管理模块主要包括单片机，与单片机输入连接的电压电流采集模块，温度采集模块；与单片机输出连接的均衡电路，过温保护电路，报警模块，以及双向通讯的调试串口和CAN通讯单元。
[0019]通过单片机SPI接口通讯，该接口通过隔离芯片与电池检测芯片LTC6804进行通讯，完成电池电压的采集，同时进行掉线监测，并将信息通过CAN总线传输至ARM控制器进行显示与控制。所述电池管理模块采用高精度的霍尔电流传感器进行电池的充放电总电流监测，信息通过CAN总线传输至ARM控制器。温度检测由高精度的PT1000温度传感器进行电池温度测量，当电池温度过高时，由单片机控制打开风扇进行降温处理。通过单片机控制LED进行报警信息的显示，并将报警信息通过CAN总线传输至ARM控制器。主动均衡电路采用双向反激式拓扑电路完成单节电池与12串整簇双向均衡，开关频率为150KHz，本系统采用固定PWM脉冲宽度激励开关M0SFET，脉冲宽度可进行调整，以调整均衡电流。为实现现场调试，可以通过所述调试串口，进行电池信息的显示与参数控制。CAN总线通讯接口采用高速带隔离通讯接口电路完成与ARM控制器的通讯，数据传输具有高可靠性，通讯协议采用CAN2.0B具有数据校验，保证数据的可靠性。
[0020]本实用新型通过电池管理模块采集电池包的电池荷电状态(SOC)、电压、电流、温度等，并通过CAN总线通讯和控制各个电池包，以及实时显示，由ARM控制器完成各个电池单体的电池荷电状态(SOC)的计算，计算完成后，发送均衡控制命令，通过CAN总线实时传输各个电池单体电压、电流、温度等信息与均衡控制命令，由电池管理模块完成均衡控制，ARM控制器实时显示各电池单体的信息。
[0021]本实用新型所描述的技术方案具有以下特点:
[0022]1、采用高精度电池管理芯片LTC6804实现电池单体的端电压测量，误差为lmV，采用高精度霍尔器件采集电池的充放电电流，精度准确。
[0023]2、主动均衡电路可完成电池组的主动均衡，可预先设置电池的均衡电流值，均衡电流范围为2A-4.5A。
[0024]3、采用高精度PT1000温度传感器进行温度采集，温度采集误差为±1°C。当电池温度高于设定值，通过过温保护电路，对电池进行散热，实现电池温度的精确控制，使电池工作于其最佳状态。
[0025]4、可完成电池的欠压过压保护与告警，当电池处于欠过压时，通过控制继电器开关切断电池，从而实现电池有效的保护。
[0026]5、CAN通讯采用具有高压隔离、总线保护功能的CTM8251T收发器，增强了 CAN总线的传输可靠性，信号线传输采用屏蔽双绞线，抗干扰能力，通讯协议采用CAN2.0B总线协议进行数据传输。
[0027]6、本系统由多个电池管理模块单元组成，可连接多达30个模块单元，各模块单元数据通讯通过CAN总线进行互连。
[0028]7、本系统可以进行电池引线掉线检测与保护。
[0029]8、本系统可以通过CAN总线进行单片机程序的在线升级。
[0030]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.基于CAN总线的电池组管理系统，其特征在于:主要包括由N个电池包组成的电池组，每个电池包均包括至少一个电池单体，还包括N个电池管理模块，每个电池管理模块分别连接一个电池包；还包括一个ARM控制器，所述ARM控制器通过CAN总线与每个电池管理模块通讯；其中，所述电池管理模块主要包括单片机，与单片机输入连接的电压采集模块，电流采集模块，温度采集模块；与单片机输出连接的均衡电路，过温保护电路，报警模块，以及双向通讯的调试串口和CAN通讯单元。
2.根据权利要求1所述的基于CAN总线的电池组管理系统，其特征在于:N为大于等于I小于等于30的整数。
3.根据权利要求1所述的基于CAN总线的电池组管理系统，其特征在于:所述CAN总线上串联有终端电阻。
4.根据权利要求3所述的基于CAN总线的电池组管理系统，其特征在于:所述终端电阻为120 Ω。
5.根据权利要求1所述的基于CAN总线的电池组管理系统，其特征在于:所述电压检测模块包括电池检测芯片LTC6804，所述电池检测芯片LTC6804通过SPI接口通讯单片机。
6.根据权利要求1所述的基于CAN总线的电池组管理系统，其特征在于:所述电流检测模块通过外接的霍尔电流传感器测量电池组的充放电总电流。
7.根据权利要求1所述的基于CAN总线的电池组管理系统，其特征在于:所述温度检测模块通过外接的PT1000温度传感器测量电池组的温度。
8.根据权利要求1所述的基于CAN总线的电池组管理系统，其特征在于:所述报警模块通过LED闪亮显示报警信息。
9.根据权利要求1所述的基于CAN总线的电池组管理系统，其特征在于:所述CAN总线通讯接口采用高速带隔离通讯接口电路完成与ARM控制器的通讯。
【专利摘要】本实用新型揭示了一种基于CAN总线的电池组管理系统，包括由包含电池单体的电池包组成的电池组；记分别连接一个电池包的N个电池管理模块；通过CAN总线与每个电池管理模块通讯的ARM控制器；电池管理模块包括单片机，与单片机输入连接的电压、电流、温度采集模块；与单片机输出连接的均衡电路，过温保护电路，报警模块，以及双向通讯的调试串口和CAN通讯单元。本系统可完成电池组各电池单体的电压，充放电电流，温度参数采集与显示，可实时计算各电池单体的荷电状态(SOC)。本系统可通过均衡电路完成单体SOC的实时校正，提高电池组的一致性，本系统通过CAN总线连接多个节点的电池管理模块单元，具有数据传输速率高，实时性强，集中式管理等优点。
【IPC分类】H02J7-00
【公开号】CN204271704
【申请号】CN201420812441
【发明人】赵永成, 张步伟
【申请人】陕西赛雷博瑞新能源科技有限公司
【公开日】2015年4月15日
【申请日】2014年12月18日