[實用新型]新能源汽車電池管理采集子系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220726630.3
• 申請日: 2012-12-26
• 公開（公告）號: CN202995453U
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉蔚;汪春華;孫文濤;王文揚;王斌;李占旗
• 申請（專利權(quán)）人: 中國汽車技術(shù)研究中心
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 李麗萍

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種新能源汽車用電池管理采集子系統(tǒng)。

背景技術(shù)

電池管理采集子系統(tǒng)作為電池管理系統(tǒng)的重要組成部分，承擔(dān)著新能源汽車用動力電池在線監(jiān)測的重要任務(wù)。其對動力電池組各單體電壓、半租/成組電壓、電池箱體不同場點溫度的實時精確檢測是電池管理系統(tǒng)在線SOC估算、SOH估算、熱管理、充放電控制、均衡控制、故障診斷策略實施的基礎(chǔ)，其大量數(shù)據(jù)的快速處理能力及與中央控制器的實時交互能力對整個電池管理系統(tǒng)有效運行也起到關(guān)鍵作用。

但電池管理采集子系統(tǒng)從屬于電池管理系統(tǒng)是最近幾年隨著電池技術(shù)發(fā)展和新能源汽車利用而出現(xiàn)的，發(fā)展歷史短，系統(tǒng)復(fù)雜，現(xiàn)有技術(shù)有許多不足之處：

1）電池管理采集子系統(tǒng)在電池電壓采集方面，涉及到采集通道多，組合使用時多達幾百多個的問題。目前技術(shù)多采用分立元件搭建的辦法，利用光電耦合器來切換采集通道，然后通過多路A/D轉(zhuǎn)換器來轉(zhuǎn)換，這樣，采集頻率低，采集周期長，并且在切換過程中會有干擾，采集精度也低，影響到整個系統(tǒng)性能的提高。

2）多個電池管理采集子系統(tǒng)組合納入電池管理系統(tǒng)運行時，涉及電池數(shù)目眾多，最多能到幾百節(jié)，數(shù)據(jù)交換量大，需要一種快速準確的數(shù)據(jù)交換方式以滿足系統(tǒng)運行復(fù)雜性、實時性、可靠性的要求。而RS232或RS485在此方面存在局限。

3）目前電池管理系統(tǒng)中，往往把幾個電池分為一組，幾百多節(jié)電池分成若干組，一般只采集單體電壓，需要半組和成組電壓時候往往通過累加方式來實現(xiàn)，而不是直接采集半組和成組電壓。這樣，單體電壓測量誤差會被累加，導(dǎo)致半組和成組電壓測量誤差增大，當(dāng)需要半組和整組電壓做參考或控制策略時候，就不能實現(xiàn)。

4）分布式電池管理系統(tǒng)中，一般需要多達十幾個采集子系統(tǒng)實現(xiàn)對幾百多節(jié)電池電壓的采集。實現(xiàn)這十幾個子采集系統(tǒng)方便、快捷、可靠的互換是關(guān)系到生產(chǎn)一致性和降低維護難度，提高生產(chǎn)效率的重要環(huán)節(jié)，需要一種快速設(shè)置子采集系統(tǒng)順序的辦法提高BMS的可維護性。

5）電池管理采集子系統(tǒng)數(shù)量多，內(nèi)含模塊多，功耗大，目前系統(tǒng)很少考慮低功耗設(shè)計。由于電池管理系統(tǒng)往往使用被管理的電池作為能量系統(tǒng)，如果沒有低功耗設(shè)計功能將減少電池使用壽命并浪費資源。

6）針對電池在長期使用過程中產(chǎn)生的不一致性問題，其技術(shù)解決方法欠缺。

實用新型內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型提供一種新能源汽車用電池管理采集子系統(tǒng)，在總結(jié)上述現(xiàn)有技術(shù)不足的基礎(chǔ)上，通過對電池管理采集子系統(tǒng)的設(shè)計結(jié)構(gòu)、電路和控制方法做出的相應(yīng)改進可以解決下述技術(shù)問題：

1）電池管理采集子系統(tǒng)采用LTC6802核心技術(shù)實現(xiàn)電池組電壓的12路單體電壓多路采集，整組和半組電壓采集，采用溫度采集電路實現(xiàn)16個溫度采集。一個采集子系統(tǒng)帶有一片TLC6802，采集精度達到0.005V，并通過SPI數(shù)據(jù)總線傳輸給MCU模塊。這樣，如果一個電池管理系統(tǒng)的中央控制器有4路CAN節(jié)點，每個CAN節(jié)點接入4個電池管理采集子系統(tǒng)，那么該系統(tǒng)可以實現(xiàn)最多192節(jié)單體電池電壓的采集，16個整組電壓采集，16個半組電壓采集，256個溫度采集，完全滿足目前新能源汽車的使用需求。而且LTC6802測量快速準確，即使在電池組電壓超過1000V的情況下，最大測量誤差在-40攝氏度至85攝氏度溫度范圍內(nèi)保證小于0.25%。電池組中每節(jié)電池的電壓測量都可以在13ms之內(nèi)完成，對每節(jié)電池均進行了欠壓和過壓條件監(jiān)視，并提供了一個相關(guān)聯(lián)的MOSFET開關(guān)，用于對過充電電池進行放電，每個LTC6802通過一個1MHz串行接口進行通信，并包括溫度傳感器輸入、GPIO線和一個精準的電壓基準。相對目前技術(shù)多采用分立元件搭建，利用光電耦合器來切換采集通道，然后通過多路A/D轉(zhuǎn)換器來轉(zhuǎn)換的方法，LTC6802采集頻率高，采集周期短，切換過程無干擾，采集精度高。

2）整組/半組采集電路拓展運用了LTC6802芯片原本預(yù)留用作溫度采集的A/D轉(zhuǎn)換器，利用LTC6802芯片這兩個A/D轉(zhuǎn)換端口采集溫度實際是采集電壓信號的原理，實驗測算出電壓比例因子，對芯片得到的Vtemp1和Vtemp2的數(shù)值逆向運算從而計算出實際整組電壓和半組電壓。新增加的對電池組整組/半組電壓的采集功能，采集精度達到0.05V，減少由于單體電壓累加帶來的誤差，為整個電池管理系統(tǒng)控制策略提供更準確的數(shù)據(jù)支持。還可增加由6802模塊將各單體電壓累加與模塊電壓、半壓的對比，并將其作為故障診斷的判斷條件。

3）通過撥碼開關(guān)的設(shè)計，使子采集系統(tǒng)能動態(tài)修改CAN的通信ID，這樣，就能動態(tài)修改子采集系統(tǒng)順序。