一种电池管理系统及方法与流程

本发明涉及电池领域，尤其是一种电池管理系统及方法。

背景技术：

电动车一直以清洁环保而备受关注，加上能源危机加剧、油价不断上涨，电动车也越来越受到用户的青睐。电动车一般采用锂电池供电，由多个单体电池 串联成电池组作为动力电源。但由于各个串联单体电池特性不能保证完全一致，因此相同的电流下充电放电速度也会不同，如果不进行均衡干预，电池寿命会大大缩 短，因此需要实时监控各个单体电池的状态、总电压、总电流，根据状态适时进行电池充放电均衡，并且充放电均衡时，均衡状态也要实时进行检测，所以就有了电动车电池能量管理系统。实践证明电池管理系统可以有效延长电动车电池使用寿命，是电动车中十分重要的管理系统。

电池管理系统主要包括：信息采集模块、充放电均衡模块、信息集中处理模块以及显示模块。显示模块作为唯一的人机交互接口，不仅承担着将所有数据、以及设备状态实时地显示给用户，让用户能够直观地看到电池状态和电池管理系统的工作效果，而且还为用户与电池管理系统的控制交流提供接口，可以让用户设置参数，更改电池管理系统工作状态，达到实时监管和控制的目的。

如果没有显示模块人们就无法看到电池和电池管理系统的信息，电池管理系统的报警或提示信息无法通知到客户，一些报警状态得不到及时处理轻则造成电池损坏，重则会导致电动车工作失控，酿成严重事故。同样客户也无法根据情况来调整和控制电池管理系统,也不能完全发挥电池管理系统的作用。可见显示模块的人机交互功能是电池管理系统中不可或缺的组成部分，从显示模块所需的功能看触摸屏是不错的选择。但如果购买市面上的触摸屏，不仅显示内容会受触摸屏本身显示功能固定的限制而降低显示设计的灵活度、影响显示质量，并且市面上触摸屏的价格也普遍较高，给产品增加了很大一部分成本，这无疑会大大降低产品的市场竞争力。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于：针对上述提出的问题，提出一种新的电池管理系统和方法，该发明具备：简化了硬件电路结构，通信更可靠，编程也更加简洁，显示模块最终达到了电池控制系统显示的要求，出色地显示和设置了系统所需要的数据，又能降低系统的成本，通过实际使用达到了良好的效果。

本发明采用的技术方案如下：

一种电池管理系统，其特征在于，所述系统包括：用于实时采集电池组/单体电池的电压、温度和电流状态数据的信息采集模块，所述信息采集模块与电池组/单体电池并联后与用于对电池特性差异进行补偿的均衡模块串联；同时，所述信息采集模块和用于对信息采集模块采集到的数据进行处理、分析和计算处理的信息集中处理模块串联；所述均衡模块并联于电池组/单体电池；所述信息集中处理模块信号连接于用于实时显示系统状态信息和感知用于触摸操作的显示模块。

进一步的，所述显示模块包括：用于与信息集中处理模块通信的总线接口；用于处理数据信息的微控制器；所述总线接口设置于所述微控制器上；所述微控制器分别信号连接于用于感知用户触摸操作的四线电阻触摸屏和用于显示数据信息的显示屏。

进一步的，所述四线电阻触摸屏和所述微控制器通过接口电路相连接。

进一步的，所述微控制器和所述显示屏通过I/O接口相连接。

一种电池管理的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：系统初始化，四线电阻触摸屏检测到有触摸操作后，响应中断；四线电阻触摸屏未检测到触摸操作，则返回重新检测是否有触摸操作；

步骤2：读取触摸点的坐标，微控制器根据读取的坐标，生成控制命令，控制显示模块的运行；

步骤3：四线电阻触摸屏检测到有触摸操作后，响应中断；四线电阻触摸屏未检测到触摸操作，则返回重新检测是否有触摸操作。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：微控制器的高速、低耗的优越性能完全可以达到触摸屏的主控制芯片要求，液晶显示器可以满足更复杂、多彩、灵活的显示任务，符合显示屏性能不断攀升的发展趋势。本发明充分利用了微控制器芯片的优势，抛弃了传统触摸屏控制器控制触摸屏的方案，利用自身A/D完成了触摸屏功能，本方案大大简化了硬件电路结构，通信更可靠，编程也更加简洁，最终既能达到电池管理控制系统的显示要求，出色地显示和设置了系统所需要的数据，又能降低系统的成本，通过实际使用达到了良好的效果。鉴于当前电动车 的快速发展，本发明可以拥有不错的应用前景。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的一种电池管理系统的系统结构示意图。

图2是本发明的一种电池管理系统及方法的四线电阻的结构示意图。

图3是本发明的一种电池管理系统及方法的显示屏结构示意图。

图4是本发明的一种电池管理系统及方法四线电阻触摸屏接口电路的结构示意图。

图5是本发明的一种电池管理系统及方法的液晶模块接口电路的结构示意图。

图6是本发明的一种电池管理系统及方法的流程示意图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明实施例1中提供了一种电池管理系统，系统结构如图1所示，四线电阻的结构示意图如图2所示：

一种电池管理系统，其特征在于，所述系统包括：用于实时采集电池组/单体电池的电压、温度和电流状态数据的信息采集模块，所述信息采集模块与电池组/单体电池并联后与用于对电池特性差异进行补偿的均衡模块串联；同时，所述信息采集模块和用于对信息采集模块采集到的数据进行处理、分析和计算处理的信息集中处理模块串联；所述均衡模块并联于电池组/单体电池；所述信息集中处理模块信号连接于用于实时显示系统状态信息和感知用于触摸操作的显示模块。

进一步的，所述显示模块包括：用于与信息集中处理模块通信的总线接口；用于处理数据信息的微控制器；所述总线接口设置于所述微控制器上；所述微控制器分别信号连接于用于感知用户触摸操作的四线电阻触摸屏和用于显示数据信息的显示屏。

所述四线电阻触摸屏得到触摸点的方法为：给触摸屏的四线电阻的X+加正电压,四线电阻的X-接地时，在X+和X-方向上会形成均匀的电压梯度，当屏幕有触摸时，可以通过读取Y+的电压，经过A/D转换后计算求得触摸点X坐标。同理，在Y+和Y-方向上加电压，可以通过X+上的值计算出触摸点Y坐标。计算坐标的公式如下：

其中，W为触摸屏的宽度；H为触摸屏的高度。

进一步的，所述四线电阻触摸屏和所述微控制器通过接口电路相连接。

进一步的，所述微控制器和所述显示屏通过I/O接口相连接。

本发明实施例2中提供了一种电池管理系统，其中系统结构如图1所示，显示屏结构示意图如图3所示：

一种电池管理系统，其特征在于，所述系统包括：用于实时采集电池组/单体电池的电压、温度和电流状态数据的信息采集模块，所述信息采集模块与电池组/单体电池并联后与用于对电池特性差异进行补偿的均衡模块串联；同时，所述信息采集模块和用于对信息采集模块采集到的数据进行处理、分析和计算处理的信息集中处理模块串联；所述均衡模块并联于电池组/单体电池；所述信息集中处理模块信号连接于用于实时显示系统状态信息和感知用于触摸操作的显示模块。

进一步的，所述显示模块包括：用于与信息集中处理模块通信的总线接口；用于处理数据信息的微控制器；所述总线接口设置于所述微控制器上；所述微控制器分别信号连接于用于感知用户触摸操作的四线电阻触摸屏和用于显示数据信息的显示屏。

进一步的，所述四线电阻触摸屏和所述微控制器通过接口电路相连接。

进一步的，所述微控制器和所述显示屏通过I/O接口相连接。

本发明的微控制器自带数模转换功能，由微控制器实现触摸屏控制器的功能来直接控制四线电阻触摸屏，检测触摸信息并计算出触点坐标。然后微控制器通过输入输出接口与液晶显示屏通信，将处理好的有效信息通过液晶显示屏显示出来。所述微控制器内置有总线控制器，通过总线可以直接从微控制器的管脚引出，用来与信息集中处理模块进行通信，完成现实信息采集，设置参数等功能。

本发明实施例3中提供了一种电池管理系统，系统结构如图1所示，四线电阻的结构示意图如图2所示，四线电阻触摸屏接口电路的结构示意图如图4所示：

一种电池管理系统，其特征在于，所述系统包括：用于实时采集电池组/单体电池的电压、温度和电流状态数据的信息采集模块，所述信息采集模块与电池组/单体电池并联后与用于对电池特性差异进行补偿的均衡模块串联；同时，所述信息采集模块和用于对信息采集模块采集到的数据进行处理、分析和计算处理的信息集中处理模块串联；所述均衡模块并联于电池组/单体电池；所述信息集中处理模块信号连接于用于实时显示系统状态信息和感知用于触摸操作的显示模块。

进一步的，所述显示模块包括：用于与信息集中处理模块通信的总线接口；用于处理数据信息的微控制器；所述总线接口设置于所述微控制器上；所述微控制器分别信号连接于用于感知用户触摸操作的四线电阻触摸屏和用于显示数据信息的显示屏。

进一步的，所述四线电阻触摸屏和所述微控制器通过接口电路相连接。

进一步的，所述微控制器和所述显示屏通过I/O接口相连接。

微控制器与四线电阻触摸屏直接通过自身的I/O口连接，实现触摸屏控制器功能。所述接口电路包括四个三极管，其中PA8、PA9、PA10、 PA11分别作为四个三极管的控制端，通过控制三极管通断，来控制四线触摸屏的Y+、Y-、X+、X-的电路导通情况。PA1,PA2是两个数模转换通道，分别连接 Y+和X+，用于计算触摸点的X和Y坐标。PA3连接内部中断用于检测触摸屏是否有触摸动作。触摸屏平时运行时，令PA8、PA9、PA11输出低电平信号,PA10=1,即只让VT2导通。当有触摸动作时，D1导通给PA3一个中断信号，STM32F103接收到中断请求后立即使得PA8变为1,导通 VT1,这样在Y+、Y-方向上就加上电压，同时启动A/D转换通道PA2,通过输入X+上电压计算出触摸点的Y坐标，然后同理令PA8、PA10为 0,PA9、PA11为1,启动A/D转换通道PA1,通过输入Y+上电压计算出触摸点X的坐标。

本发明实施例4中提供了一种电池管理系统，系统结构如图1所示，四线电阻的结构示意图如图2所示，显示屏结构示意图如图3所示，四线电阻触摸屏接口电路的结构示意图如图4所示，液晶模块接口电路的结构示意图如图5所示：

一种电池管理系统，其特征在于，所述系统包括：用于实时采集电池组/单体电池的电压、温度和电流状态数据的信息采集模块，所述信息采集模块与电池组/单体电池并联后与用于对电池特性差异进行补偿的均衡模块串联；同时，所述信息采集模块和用于对信息采集模块采集到的数据进行处理、分析和计算处理的信息集中处理模块串联；所述均衡模块并联于电池组/单体电池；所述信息集中处理模块信号连接于用于实时显示系统状态信息和感知用于触摸操作的显示模块。

进一步的，所述显示模块包括：用于与信息集中处理模块通信的总线接口；用于处理数据信息的微控制器；所述总线接口设置于所述微控制器上；所述微控制器分别信号连接于用于感知用户触摸操作的四线电阻触摸屏和用于显示数据信息的显示屏。

进一步的，所述四线电阻触摸屏和所述微控制器通过接口电路相连接。

进一步的，所述微控制器和所述显示屏通过I/O接口相连接。

微控制器通过I/O 接口与TFT液晶模块相连接，虽然很多的TFT液晶模块中内置的液晶屏控制器都支持SPI 接口通信，但由于SPI传输速度较慢不利于液晶数据的快速传输，因此很多液晶模块都选择采用并口通信。

其中PB0…PB15都分别与D0…D15相连作为数据通信口，PA0、PA4、PA5、PA6、PA7 分别连接RESET、CS、RS、WR、RD,作为控制口，实现复位、片选、指令数据切换、读写等控制功能。

本发明实施例5中提供了一种电池管理方法，该方法的系统结构如图1所示，四线电阻的结构示意图如图2所示，显示屏结构示意图如图3所示，四线电阻触摸屏接口电路的结构示意图如图4所示，液晶模块接口电路的结构示意图如图5所示：

一种电池管理的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：系统初始化，四线电阻触摸屏检测到有触摸操作后，响应中断；四线电阻触摸屏未检测到触摸操作，则返回重新检测是否有触摸操作；

步骤2：读取触摸点的坐标，微控制器根据读取的坐标，生成控制命令，控制显示模块的运行；

步骤3：四线电阻触摸屏检测到有触摸操作后，响应中断；四线电阻触摸屏未检测到触摸操作，则返回重新检测是否有触摸操作。

一种电池管理系统，其特征在于，所述系统包括：用于实时采集电池组/单体电池的电压、温度和电流状态数据的信息采集模块，所述信息采集模块与电池组/单体电池并联后与用于对电池特性差异进行补偿的均衡模块串联；同时，所述信息采集模块和用于对信息采集模块采集到的数据进行处理、分析和计算处理的信息集中处理模块串联；所述均衡模块并联于电池组/单体电池；所述信息集中处理模块信号连接于用于实时显示系统状态信息和感知用于触摸操作的显示模块。

进一步的，所述显示模块包括：用于与信息集中处理模块通信的总线接口；用于处理数据信息的微控制器；所述总线接口设置于所述微控制器上；所述微控制器分别信号连接于用于感知用户触摸操作的四线电阻触摸屏和用于显示数据信息的显示屏。

所述四线电阻触摸屏得到触摸点的方法为：给触摸屏的四线电阻的X+加正电压,四线电阻的X-接地时，在X+和X-方向上会形成均匀的电压梯度，当屏幕有触摸时，可以通过读取Y+的电压，经过A/D转换后计算求得触摸点X坐标。同理，在Y+和Y-方向上加电压，可以通过X+上的值计算出触摸点Y坐标。计算坐标的公式如下：

其中，W为触摸屏的宽度；H为触摸屏的高度。

进一步的，所述四线电阻触摸屏和所述微控制器通过接口电路相连接。

进一步的，所述微控制器和所述显示屏通过I/O接口相连接。

微控制器通过对对I/O 管脚的配置，来实现对四线电阻触摸屏端子状态的控制，通过中断方式检测是否有触摸信息，配置A/D转换通道，读入电压根据公式计算出触点坐标。另一方面 主要完成通过与TFT液晶模块的通信控制，实现触摸点坐标与液晶屏坐标的对应并有效完成显示任务。

本发明实施例6中提供了一种电池管理系统及方法，系统结构如图1所示，四线电阻的结构示意图如图2所示，显示屏结构示意图如图3所示，四线电阻触摸屏接口电路的结构示意图如图4所示，液晶模块接口电路的结构示意图如图5所示, 流程示意图如图6所示：

一种电池管理系统，其特征在于，所述系统包括：用于实时采集电池组/单体电池的电压、温度和电流状态数据的信息采集模块，所述信息采集模块与电池组/单体电池并联后与用于对电池特性差异进行补偿的均衡模块串联；同时，所述信息采集模块和用于对信息采集模块采集到的数据进行处理、分析和计算处理的信息集中处理模块串联；所述均衡模块并联于电池组/单体电池；所述信息集中处理模块信号连接于用于实时显示系统状态信息和感知用于触摸操作的显示模块。

进一步的，所述显示模块包括：用于与信息集中处理模块通信的总线接口；用于处理数据信息的微控制器；所述总线接口设置于所述微控制器上；所述微控制器分别信号连接于用于感知用户触摸操作的四线电阻触摸屏和用于显示数据信息的显示屏。

进一步的，所述四线电阻触摸屏和所述微控制器通过接口电路相连接。

进一步的，所述微控制器和所述显示屏通过I/O接口相连接。

一种电池管理的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：系统初始化，四线电阻触摸屏检测到有触摸操作后，响应中断；四线电阻触摸屏未检测到触摸操作，则返回重新检测是否有触摸操作；

步骤2：读取触摸点的坐标，微控制器根据读取的坐标，生成控制命令，控制显示模块的运行；

步骤3：四线电阻触摸屏检测到有触摸操作后，响应中断；四线电阻触摸屏未检测到触摸操作，则返回重新检测是否有触摸操作。

所述四线电阻触摸屏得到触摸点的方法为：给触摸屏的四线电阻的X+加正电压,四线电阻的X-接地时，在X+和X-方向上会形成均匀的电压梯度，当屏幕有触摸时，可以通过读取Y+的电压，经过A/D转换后计算求得触摸点X坐标。同理，在Y+和Y-方向上加电压，可以通过X+上的值计算出触摸点Y坐标。计算坐标的公式如下：

其中，W为触摸屏的宽度；H为触摸屏的高度。

本发明的微控制器自带数模转换功能，由微控制器实现触摸屏控制器的功能来直接控制四线电阻触摸屏，检测触摸信息并计算出触点坐标。然后微控制器通过输入输出接口与液晶显示屏通信，将处理好的有效信息通过液晶显示屏显示出来。所述微控制器内置有总线控制器，通过总线可以直接从微控制器的管脚引出，用来与信息集中处理模块进行通信，完成现实信息采集，设置参数等功能。

微控制器与四线电阻触摸屏直接通过自身的I/O口连接，实现触摸屏控制器功能。所述接口电路包括四个三极管，其中PA8、PA9、PA10、 PA11分别作为四个三极管的控制端，通过控制三极管通断，来控制四线触摸屏的Y+、Y-、X+、X-的电路导通情况。PA1,PA2是两个数模转换通道，分别连接 Y+和X+，用于计算触摸点的X和Y坐标。PA3连接内部中断用于检测触摸屏是否有触摸动作。触摸屏平时运行时，令PA8、PA9、PA11输出低电平信号,PA10=1,即只让VT2导通。当有触摸动作时，D1导通给PA3一个中断信号，STM32F103接收到中断请求后立即使得PA8变为1,导通 VT1,这样在Y+、Y-方向上就加上电压，同时启动A/D转换通道PA2,通过输入X+上电压计算出触摸点的Y坐标，然后同理令PA8、PA10为 0,PA9、PA11为1,启动A/D转换通道PA1,通过输入Y+上电压计算出触摸点X的坐标。

微控制器通过I/O 接口与TFT液晶模块相连接，虽然很多的TFT液晶模块中内置的液晶屏控制器都支持SPI 接口通信，但由于SPI传输速度较慢不利于液晶数据的快速传输，因此很多液晶模块都选择采用并口通信。

其中PB0…PB15都分别与D0…D15相连作为数据通信口，PA0、PA4、PA5、PA6、PA7 分别连接RESET、CS、RS、WR、RD,作为控制口，实现复位、片选、指令数据切换、读写等控制功能。

微控制器通过对对I/O 管脚的配置，来实现对四线电阻触摸屏端子状态的控制，通过中断方式检测是否有触摸信息，配置A/D转换通道，读入电压根据公式计算出触点坐标。另一方面 主要完成通过与TFT液晶模块的通信控制，实现触摸点坐标与液晶屏坐标的对应并有效完成显示任务。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。