[發(fā)明專利]一種電動汽車電池模組的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711155384.4
• 申請日: 2017-11-20
• 公開（公告）號: CN107800172A
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐自強(qiáng);王曉輝;吳孟強(qiáng);陳金琛;鞏峰;廖家軒;劉芬芬;劉嘉昊;單雙
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 成都點(diǎn)睛專利代理事務(wù)所(普通合伙)51232
• 代理人: 葛啟函

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池管理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電動汽車電池模組的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

背景技術(shù)

電池管理系統(tǒng)(batter management system，BMS)是電動汽車不可或缺的重要組成部分。BMS的關(guān)鍵作用有兩點(diǎn)：一是精確、實(shí)時地估算電池電荷狀態(tài)(state of charge，SOC)；另外一個是對電池組進(jìn)行均衡控制。SOC定義為電池中剩余的電荷余量與電池標(biāo)稱電荷容量的比值。精確、實(shí)時的SOC估算不但可以確定電池組剩余電量的多少，從而可以獲得更精確的電動汽車?yán)m(xù)航里程，提高電池組的能量利用率，而且可以監(jiān)視動力電池組的運(yùn)行狀態(tài)，從而防止其過充過放，增強(qiáng)動力電池組的安全性。均衡控制主要解決電池組中各個單體電池之間客觀存在著的不一致性問題。均衡控制管理有助于提升電池組的整體容量，有助于控制電池組的充放電深度，有助于提高動力電池的安全性以及延長電池壽命。電池模組的單體電壓數(shù)據(jù)、電池模組的溫度數(shù)據(jù)、電池模組的電流數(shù)據(jù)是SOC估算和均衡控制的直接依據(jù)。電動汽車電池模組的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的精確性和穩(wěn)定性很大程度決定了SOC估算精度和均衡控制的優(yōu)劣。

動力電池組SOC估算方法已經(jīng)有很多種，目前普遍認(rèn)為較好的一種方案是開路電壓法和安時積分法的結(jié)合使用，這種方案對硬件電路和MCU(Micro Controller Unit，單片機(jī))的運(yùn)算能力要求低，但是估算精度完全依賴于電壓采集、電流采集和溫度采集數(shù)據(jù)的精度，因此電動汽車電池模組數(shù)據(jù)采集的精度決定了SOC估算的精度。另外，均衡控制的判據(jù)是串聯(lián)電池電壓的值和SOC的值，其控制策略的優(yōu)劣同樣取決于電池模組數(shù)據(jù)的采集精度。

目前的單體電壓采集方案主要有兩種。一種方案是采用分立元件搭建單體電壓采集模塊，主要通過多路復(fù)用器或者光耦隔離開關(guān)輪流把各個單體模擬電壓送到AD采集電路，而后轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號送至MCU。這種方案成本較低，但是所需元器件種類數(shù)目較多，電路設(shè)計(jì)調(diào)試復(fù)雜，后期維修復(fù)雜，同時采樣精度低，采樣周期長，抗干擾能力差。另一種方案是采用集成芯片IC，根據(jù)電池模組的規(guī)模選擇合適的與其匹配的IC。這種方案采集精度高，抗干擾能力強(qiáng)，但是不同規(guī)模的電池模組要選用不同系列的芯片，通用性差。

目前溫度數(shù)據(jù)采集主流方案采用NTC(Negatibe Temperature Coefficient)熱敏電阻作為溫度傳感器。NTC具有負(fù)溫度系數(shù)，其阻值隨溫度而線性變化，具有適用范圍廣，測量精度高等特點(diǎn)。但是由于自身阻值隨溫度變化而變化，輸出的是模擬量，需要配合AD轉(zhuǎn)換器使用才能夠轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號供MCU接收與處理。另外，如果在同一個系統(tǒng)中需要測量多個溫度點(diǎn)有兩種方法，一是每個溫度點(diǎn)單獨(dú)使用一個AD轉(zhuǎn)換通道，單獨(dú)占用MCU的一個IO口，這種方法的缺點(diǎn)是占用MCU的資源多；二是在AD轉(zhuǎn)換器前加多路復(fù)用器，分時將不同溫度點(diǎn)的模擬量信號依次接通至AD轉(zhuǎn)換器，這種方法缺點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，出故障幾率較大。

市面上多數(shù)電動汽車電池模組的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)都是針對特定的電池模組設(shè)計(jì)的，不同廠家的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)只能應(yīng)用于各自的所設(shè)計(jì)的動力電池模組，通用性不強(qiáng)。當(dāng)設(shè)計(jì)出新的動力電池模組，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)同樣需要重新設(shè)計(jì)，開發(fā)周期長。另外后期維修和更換必須要找原廠家，很不方便。所以設(shè)計(jì)一種采樣精度高，抗干擾能力強(qiáng)，可針對不同規(guī)模形式的動力電池模組靈活配置的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是一大挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種電動汽車電池模組的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可根據(jù)動力電池模組的實(shí)際規(guī)模來配置數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，滿足精度指標(biāo)的同時增強(qiáng)了通用性。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種電動汽車電池模組的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括電源模塊、單體電壓采集模塊、電流采集模塊、溫度采集模塊和MCU運(yùn)算控制模塊，

所述電源模塊分別為所述電流采集模塊、溫度采集模塊和MCU運(yùn)算控制模塊供電；

所述單體電壓采集模塊連接所述電動汽車電池模組，由所述電動汽車電池模組供電并采集所述電動汽車電池模組的單體電壓數(shù)據(jù)；

所述電流采集模塊用于采集所述電動汽車電池模組的充放電電流數(shù)據(jù)；

所述溫度采集模塊的溫度探頭均勻設(shè)置在所述電動汽車電池模塊內(nèi)，采集所述電動汽車電池模塊的溫度數(shù)據(jù)；

所述MCU運(yùn)算控制模塊連接所述單體電壓采集模塊、電流采集模塊和溫度采集模塊，對所述單體電壓采集模塊、電流采集模塊和溫度采集模塊進(jìn)行通信控制并接收與處理所述采集的電動汽車電池模組的單體電壓數(shù)據(jù)、充放電電流數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)；