[發明專利]一種基于無線傳感器網絡通信的電池管理系統及方法

有效

• 申請號: 201510563103.3
• 申請日: 2015-09-07
• 公開（公告）號: CN105186610B
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 全睿;楊光友;馬志艷;鄭拓;陳學海
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H01M10/48
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 薛玲

技術領域

本發明屬于新能源汽車動力系統技術領域，涉及一種電池管理系統及方法,具體涉及一種基于無線傳感器網絡進行數據通信的電池管理系統及方法。

背景技術

在新能源汽車動力系統領域，電池組通常作為常用的電能儲存和輸出關鍵部件，在進行大功率的輸出和儲能時，電池組通常需要上百片甚至幾百片單電池串聯組成，開發電池組的管理系統對監測其參數和狀態、提高電池的可靠性和耐久性具有重要意義。目前，電池管理系統主要采用主從結構，檢測從板與檢測主板（綜合管理但也）通過有線方式如CAN總線、RS485總線等進行通信，多個檢測從板與檢測主板之間需要大量布線，這樣加大了電池組安裝布置的復雜性，一旦其中一個檢測從板與檢測主板之間的通信連接線出現脫落會降低了電池管理系統整體的可靠性；若采用無線傳感器網絡實現檢測從板與檢測主板之間的通信，既可以免去大量布線的繁瑣，又可以實現檢測從板之間的模塊化擴展，從而提高系統的靈活性和可靠性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于無線傳感器網絡進行數據采集和通信的電池管理系統，通過在電池組的數據采集單元與綜合管理單元采用基于Zigbee的無線傳感器網絡進行通信實現電池組數據的采集和狀態的監測，省去大量布線的麻煩，同時提高系統的可擴展性和模塊化設計。具有智能、高效、可靠性強的優點。

本發明的系統所采用的技術方案是：一種基于無線傳感器網絡通信的電池管理系統，其特征在于：包括輸入輸出單元、無線傳感器網絡數據采集單元和綜合管理單元；

所述的輸入輸出單元包括由n片電池串聯組成的電池組，電池組其正負極分別經過第一二極管D1和第一開關K1后通過高壓輸出端口與外部用電設備相連向外供電；充電機的正負極通過充電端口分別經過第二二極管D2和第二開關K2后與電池組的正負極相連對其進行充電；

所述的無線傳感器網絡數據采集單元包括m個無線傳感器網絡數據采集模塊，各個無線傳感器網絡數據采集模塊對應采集電池組中10片單電池的電壓、電流和溫度，記錄它們的充電和放電時間，分別綜合利用安時法和開路電壓法估算它們的荷電狀態SOC和健康狀態SOH，利用基于Zigbee技術的無線傳感器網絡與綜合管理單元相連進行通信；

所述的綜合管理單元接收來自無線傳感器網絡數據采集單元的各種數據，采集電池組的輸出總電壓和電流，控制第一開關K1和第二開關K2的導通與關斷，分別利用第一CAN網絡和第二CAN網絡與整車控制器和充電器控制器相連進行通信，利用USB模塊和SCI模塊與上位機通信顯示上述各個數據和狀態信息，通過LCD進行現場實時顯示，通過GPRS向遠程監控中心發送上述數據和狀態信息，若電池組中某一個電池的輸出電壓、充放電電流、溫度、荷電狀態SOC值和健康狀態SOH值超出所設定的閾值時，綜合管理單元進行聲光報警提示。

作為優選，所述的輸入輸出單元由電池組、電壓傳感器V1、電流傳感器A1、第一二極管D1和第二二極管D2、第一開關K1和第二開關K2構成；電池組的正極分別與第一二極管D1的正極和第二二極管D2的負極相連，第一二極管D1的負極作為高壓輸出端口的正極，電池組的負極與電流傳感器A1串聯后分為兩路，一路與第一開關K1的輸入端相連，同時與電池組的正極之間并聯電壓傳感器V1，另一路與第二開關K2的輸入端相連，第一開關K1和第二開關K2的輸出端分別作為高壓輸出端口和充電端口的負極。

作為優選，所述的無線傳感器網絡數據采集單元包括m個無線傳感器網絡數據采集模塊；m個無線傳感器網絡數據采集模塊中的A/D轉換電路分別采集電池組中它們各自對應的10片單電池的正負極輸出電壓，m個無線傳感器網絡數據采集模塊分別與設置在其對應電池組中10片單電池表面上的溫度傳感器輸出端相連讀取其溫度值，m個無線傳感器網絡數據采集模塊分別利用時鐘電路分別記錄其對應的電池組中10片單電池的充放電時間，通過無線傳感器網絡接收綜合管理單元采集的電流傳感器A1的值，綜合利用安時法和開路電壓法估算各個單電池的荷電狀態SOC值和健康狀態SOH值，將各個單電池的電壓、溫度、荷電狀態SOC值和健康狀態SOH值通過無線傳感器網絡發送給綜合管理單元。