专利名称：一种智能电动车电池管理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电动车电池系统，特别涉及一种智能电动车电池管理系统。
背景技术：
随着电动汽车的发展，对作为动力的电池提出了更高的要求，即必须对电池(通常是电池组)的电压、电流、温度等进行管理。在本发明之前，针对铅酸和镍氢电池和锂电池的电动车电池管理系统(简称BMS) 已经应用了。它存在着不具备数据存储功能，不能将当前电池组的测量数据与之前电池的状态和标准的电池状态进行实时、动态的对比，从而判断电池是否工作正常的缺陷，导致执行效率比较低，且缺少相应的故障处理功能。之前的电动车电池管理系统对于普通使用者来说缺少一个交互的信息平台。
发明内容
本发明的目的就是要克服上述缺陷，设计一种智能电动车电池管理系统。本发明的技术方案是一种智能电动车电池管理系统，其主要技术特征在于核心控制模块经K总线连接 N个电池数据采集模块，核心控制模块连接充电模块、电池组监测模块和触摸屏显示系统； 所述的核心控制模块有数据库管理模块、电池组监测模块、自检控制模块、异常控制模块； 所述的电池数据采集模块包含有多个电池数据采集控制芯片；所述核心控制模块接车身 CAN总线至车载CAN总线设备；所述核心控制模块采用usb接口或RJ45接口连接到计算机控制软件。本发明的优点和效果在于除了实现对电池的电压、电流和温度等数据进行采集、 SOC估算、实时通信、均衡、绝缘监测等功能，还实时的检测每一个电池单元的电压、电流和温度数据，并与数据库中的各个特性的标准数据进行比较，建立动态的对比模型。如果采集的数据超过了数据库中标准值的士(X为根据当前温度和使用次数等数据计算得出)， 则通过智能异常处理系统控制相应动作。每天对数据进行一次存储，在对电池运行情况进行检查时从数据库中调出数据提供参考。由于采取了分层模式进行操作，核心控制模块主要负责进行逻辑判断，采集模块负责数据采集，控制模块负责电压、电流和温度的控制。同时通过总线模式与电池充电模块进行通信智能控制电池组的放电和充电动作，并通过触摸屏的方式与使用者进行交互和报警。本发明的其他优点和效果将在下面继续说明。
图1——本发明整体系统框架示意图。图2——图1中电池数据采集模块的框架示意图。图3——图2中电池监测总线的框架示意图。
图4——图1中电池管理系统核心控制模块的框架示意图。图5——图4中绝缘监测模块功能示意图。图6——图4中触摸屏示意图。图7——本发明中电池使用寿命曲线示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步描述如图1所示本发明包括电池管理系统核心控制模块(以下简称核心控制模块)和电池数据采集模块，核心控制模块和电池数据采集模块之间通过K总线进行通信，同时有N(N= 1,2, 3...)个电池数据采集模块连接到电池管理系统核心控制模块，同时对N(N = 1,2,3...) 个电池组进行电压，电流，温度和内阻的检测。本发明采集MXN的电池阵列(M，N= 1,2, 3...)，这里我们以一个6X8的电池阵列为例，该电池阵列有8个电池组，每组有6节电池。 电池数据采集模块分4个采集板，每块采集板负责对2个电池组进行电压、电流，温度和内阻进行采集。如图2、图3所示电池数据采集模块采用飞思卡尔的型号为MC9S08AW32的单片机作为电池数据采集控制芯片，对电池数据的采集和与电池管理系统核心控制模块进行通信。电池数据采集模块对单块电池数据采集方法；电池监测总线将6块电池的电压，电流和温度信息发送到电池数据采集模块，通过电池数据采集模块连接K总线，发送到电池管理系统核心控制模块。电池监测总线是以DALLAS公司生产的电池监测芯片DSM38为核心构成电池监测总线模块，通过增加隔离措施，将数据线由单线制改进为收、发两线制，并采用轮询方式与电池数据采集模块进行通信，每一个光电隔离模块都具有独立的地址码，其结构框图如图3所示。电池数据采集模块的电池数据采集控制芯片向电池检测总线发送一个地址码，则与地址码对应的电池检测芯片将电压、电流和温度数据通过电池检测总线发送到电池数据采集控制芯片。内阻测量采用交流压降内阻测量法，通过给电池施加一个固定频率和固定电流 (目前一般使用IKHZ频率，50mA小电流)，然后对其电压进行采样，经过整流、滤波等一系列处理后通过运放电路计算出该电池的内阻值。电池数据采集控制芯片将由电池检测总线采集的电池电压、电流、温度和内阻数据存储在特定存储区中，当电池数据采集模块从K总线接收到电池管理系统核心控制模块的查询命令，则将存储在特定存储区中的电池参数信息通过K总线发送到电池管理系统核心控制模块。核心控制模块主要负责实时的对4个电池数据采集模块通过K总线发送来的电池参数信息数据进行汇总分析，通过一个轻量级快速MySQL数据库，存储这些信息，并和数据库中的标准数据进行对比实时判断电池是否工作正常，通过车身CAN总线与整车系统即车载CAN总线设备进行通信(CAN为CONTROLLER AREANETffORK的缩写，指控制器局部网)，智能控制充电机工作；主控芯片采用ARM9系列微处理器，移植适体剪裁的嵌入式Linux系统。如图4所示
电池管理系统核心控制模块主要分为电池组检测模块、自检控制模块、触摸屏显示模块、SOC估测模块、通信模块、异常控制模块和数据库管理模块。如图5所示电池组监测模块分为电池组参数采集ADC模块(ADC为 Analog-to-DigitalConverter的缩写，指模/数转换器或者模拟/数字转换器)和绝缘监测模块。电池组参数采集ADC模块通过ADC转换电路获取每列电池组上电压、电流和温度值，并将这些数据送到自检控制模块和数据库管理模块。通过测量电动汽车直流母线与电底盘之间的电压，通过计算得到系统的绝缘电阻值来衡量电动车的绝缘情况。高压绝缘系统原理框。设计动汽车的直流系统电压(即电池总电压)为U，待测的正、负母线与电底盘之间的绝缘电阻分别为Rp、1 ，正、负母线与电底盘之间的电压分别为Up、Un，则待测直流系统的等效模型，图中的虚线框内所示。图中Rcl、Rc2，为测量用的已知阻值的标准电阻。测量原理为当开关S1、S2全部断开时，测量正、负母线与电底盘之间的电压分别为up、im由电路定律得到公式1。
权利要求
1.一种智能电动车电池管理系统，其特征在于核心控制模块经K总线连接N个电池数据采集模块，核心控制模块连接充电模块、电池组监测模块和触摸屏显示系统；所述的核心控制模块有数据库管理模块、电池组监测模块、自检控制模块、异常控制模块；所述的电池数据采集模块包含有多个电池数据采集控制芯片；所述核心控制模块接车身CAN总线至车载CAN总线设备；所述核心控制模块采用usb接口或RJ45接口连接到计算机控制软件。
2.根据权利要求1所述的一种智能电动车电池管理系统，其特征在于分为电池管理系统核心控制模块和电池数据采集模块；所述核心控制模块与电池数据采集模块采用K总线连接。
3.根据权利要求1所述的一种智能电动车电池管理系统，其特征在于电池组监测模块中有绝缘监测模块和电池组参数采集ADC模块；所述绝缘监测模块与电池组绝缘模块连接；所述电池组参数采集ADC模块与电池组参数采集模块连接。
4.根据权利要求1所述的一种智能电动车电池管理系统，其特征在于核心控制模块连接触摸屏显示系统；所述触摸屏显示系统与触摸屏连接。
5.根据权利要求1所述的一种智能电动车电池管理系统，其特征在于核心控制模块中的有异常控制模块、SOC估测模块；所述异常控制模块连接充电模块、断开问题电路模块和断开电池组模块；所述的SOC估测模块连接自检控制模块和数据库管理模块。
6.根据权利要求1所述的一种智能电动车电池管理系统，其特征在于核心控制模块中的数据库管理模块有小型MySQL数据库；所述小型MySQL数据库与K总线、SOC估测模块， USB通信模块和RJ45通信模块连接；所述的数据库存放标准数据，所述的MySQL数据库存放监测到的电池数据。
7.根据权利要求1所述的一种智能电动车电池管理系统，其特征在于有计算机控制软件；所述计算机管理软件通过USB和RJ45通信模块与数据库管理模块连接。
8.根据权利要求2所述的电池管理系统核心控制模块，其特征在于有自检控制模块； 所述自检控制模块连接CAN通信模块、触摸屏驱动模块、异常控制模块和数据库管理模块。
9.根据权利3所述的一种智能电动车电池管理系统，其特征在于缘监测模块中绝缘电阻测量模块是正、负母线与电底盘之间的绝缘电阻分别为Rp、Rn, Rp、1 两端分别经开关 S1、S2 并联 Rcl、Rc2。
全文摘要
本发明涉及一种智能电动车电池管理系统。本发明核心控制模块经K总线连接N个电池数据采集模块，且连接充电模块、电池组监测模块和触摸屏显示系统；包括数据库管理模块、电池组监测模块、自检控制模块、异常控制模块；电池数据采集模块有多个电池数据采集控制芯片；核心控制模块采用usb接口接口连接到计算机控制软件。解决了过去无法进行实时、动态的对比，缺少相应的故障处理功能及缺少交互信息平台等缺陷。本发明实现对电池的电压、电流和温度等数据进行采集、SOC估算、实时通信、均衡、绝缘监测，与数据库中的各个标准数据进行比较，建立动态的对比模型，采取分层模式进行，控制模块负责电压、电流和温度，通过触摸屏与使用者进行交互和报警。
文档编号H01M10/42GK102205800SQ20111004633
公开日2011年10月5日 申请日期2011年2月25日 优先权日2011年2月25日
发明者周剑明, 周海峰, 时庆春, 赵超 申请人:南京华博科技有限公司