一种混合动力汽车的集中式电池管理系统技术方案

本发明专利技术提供了一种混合动力汽车的集中式电池管理系统，包括参数采集模块、主控制模块、CAN接口模块和DC‑DC模块；参数采集模块包括电压检测单元、电流检测单元和温度检测单元，电压检测单元采集锂离子电池的电压参数，电流检测单元采集锂离子电池的电流参数，温度检测单元采集锂离子电池的温度参数，上述采集的参数送入主控制模块的ADC口。本发明专利技术基于飞思卡尔单片机的集成A/D转换器，可对锂离子电池的电压、电流和温度等状态参数实时采集和处理，实现了对锂离子电池的实时监控，并通过车载CAN总线与整车控制系统进行实时的数据交换，方便整车控制系统正确的进行功率分配，使各设备工作在高效区，提高能源的利用率。

A centralized battery management system for hybrid electric vehicles

【技术实现步骤摘要】
一种混合动力汽车的集中式电池管理系统
本专利技术涉及混合动力汽车的电池管理
，特别涉及一种混合动力汽车的集中式电池管理系统。
技术介绍
新能源汽车是指使用非常规车用燃料(或使用常规车用燃料但装载新型动力装置)，具有新技术、新结构和先进技术原理的汽车。其中纯电动汽车(BEV)、混合动力电动汽车(HEV)和燃料电池电动汽车(FCEV)发展前景最为良好，也是目前国家大力推广的主要新能源车型。混合动力汽车的整车性能很大程度上依赖于动力蓄电池。高性能、高可靠性的电池管理系统(BMS)能使电池在各种条件下获得最佳的性能。电池管理系统不仅要监测混合动力汽车电池的充放电电流、总电压和剩余电量SOC，还要预测电池的功率强度，以便监控电池的使用状况，并且不对电池造成伤害。当电池出现过充或过放、温度过高等异常情况时，电池管理系统会诊断电池故障并报警，同时整车控制系统对充电机和用电设备给出控制信号。因此，电池管理系统是混合动力汽车的重要电子控制单元之一，对保障电池的可靠性和安全性起到重要作用。
技术实现思路
(一)解决的技术问题为了解决上述问题，本专利技术提供了一种混合动力汽车的集中式电池管理系统，基于飞思卡尔单片机的集成A/D转换器，可对锂离子电池的电压、电流和温度等状态参数实时采集和处理，实现了对锂离子电池的实时监控。(二)技术方案一种混合动力汽车的集中式电池管理系统，包括参数采集模块、主控制模块、CAN接口模块和DC-DC模块；所述参数采集模块包括电压检测单元、电流检测单元和温度检测单元，所述电压检测单元采集锂离子电池的电压参数，所述电流检测单元采集锂离子电池的电流参数，所述温度检测单元采集锂离子电池的温度参数，上述采集的参数送入所述主控制模块的ADC口；所述主控制模块对送入的电池状态参数进行处理，并通过所述CAN接口模块接入车载CAN总线，与整车控制系统进行数据交换；所述DC-DC模块输入车载12V电源，将其转化为+5V和±15V，为系统中的芯片提供工作电压。进一步的，所述电压检测单元包括光耦隔离器、第一电容和第一～第五电阻，其中所述光耦隔离器选用PhotoMOS光耦继电器AQW214。进一步的，所述电流检测单元包括电流传感器、第一和第二运算放大器、第一和第二二极管、第六～第十四电阻和第二～第七电容，其中所述电流传感器选用霍尔电流传感器，所述第一和第二运算放大器选用LM224。进一步的，所述温度检测单元包括温度传感器、第十五～第十七电阻、第八和第九电容，其中所述温度传感器选用热敏电阻，所述第十六电阻为低温漂精密电阻。进一步的，所述主控制模块选用飞思卡尔的16位单片机MC9S12DP512。进一步的，所述CAN接口模块包括CAN总线收发器、第十～第十三电容、第十七和第十八电阻，其中所述CAN总线收发器选用PCA82C250。进一步的，所述DC-DC模块选用降压芯片LM7805和升压芯片TMS61170。(三)有益效果本专利技术提供了一种混合动力汽车的集中式电池管理系统，基于飞思卡尔单片机的集成A/D转换器，可对锂离子电池的电压、电流和温度等状态参数实时采集和处理，实现了对锂离子电池的实时监控，并通过车载CAN总线与整车控制系统进行实时的数据交换，方便整车控制系统正确的进行功率分配，使各设备工作在高效区，提高能源的利用率，使整车性能最佳，其结构简单，系统功耗低，检测精度高，响应速度快，稳定性和可靠性好，具有良好的可扩展性，保证了动力电池系统可靠和车辆行驶的安全。附图说明图1为本专利技术所涉及的一种混合动力汽车的集中式电池管理系统的结构框图。图2为本专利技术所涉及的一种混合动力汽车的集中式电池管理系统的电压检测单元电路原理图。图3为本专利技术所涉及的一种混合动力汽车的集中式电池管理系统的电流检测单元电路原理图。图4为本专利技术所涉及的一种混合动力汽车的集中式电池管理系统的温度检测单元电路原理图。图5为本专利技术所涉及的一种混合动力汽车的集中式电池管理系统的CAN接口模块电路原理图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术所涉及的实施例做进一步详细说明。如图1所示，一种混合动力汽车的集中式电池管理系统，包括参数采集模块、主控制模块、CAN接口模块和DC-DC模块；参数采集模块包括电压检测单元、电流检测单元和温度检测单元，电压检测单元采集锂离子电池的电压参数，电流检测单元采集锂离子电池的电流参数，温度检测单元采集锂离子电池的温度参数，上述采集的参数送入主控制模块的ADC口；主控制模块对送入的电池状态参数进行处理，并通过CAN接口模块接入车载CAN总线，与整车控制系统进行数据交换；DC-DC模块输入车载12V电源，将其转化为+5V和±15V，为系统中的芯片提供工作电压。对锂离子电池电压进行周期采样，如图2所示，电压检测单元包括光耦隔离器U1、电容C1和电阻R1～R5，其中光耦隔离器U1选用PhotoMOS光耦继电器AQW214。E1为锂离子电池，设E1的电压为U，电阻R2两端的电压为U1，求得电阻R2两端的电压U1后即可反求出锂离子电池电压U。为了提高U1的采样精度，抑制高频干扰，在电阻R2两端增加电阻R3和电容C1组成的低通滤波器，再经光耦继电器AQW214隔离后，将U1传给主控制模块的单片机A/D转换通道，经处理求得锂离子电池电压U。对锂离子电池电流的采样才用霍尔电流传感器，如图3所示，电流检测单元包括电流传感器、运算放大器U2和U3、二极管D1和D2、电阻R6～R14和电容C2～C7，其中电流传感器选用霍尔电流传感器，运算放大器U2和U3选用LM224。利用二极管D1和D2的单向导通性，将正负电流分别经过电阻和运算放大器组成的网络，最终转换为电压信号，进入主控制模块的单片机A/D转换通道。锂离子电池温度的采样采用热敏电阻，如图4所示，温度检测单元包括温度传感器Rt、电阻R15～R17、电容C8和C9，其中温度传感器Rt选用热敏电阻，电阻R16为低温漂精密电阻。输入5V电压经电阻R16分压，即可求得热敏电阻Rt的阻值变化，查表进而得到对应的温度值。与电压和电流信号一样，温度转换的电压信号也进入主控制模块的单片机A/D转换通道。主控制模块选用飞思卡尔的16位单片机MC9S12DP512，最高频率25MHz，工作电压2.35～2.75V，宽温度范围-40～+125℃。其内置512KBFlash、4KBEEPROM和12KBRAM，具有PWM和CAN控制模块以及I2C、SCI和SPI等丰富的外围接口，10位16通道高精度A/D转换器，功能十分强大。电池管理系统的所有算法都是以采集到的锂离子电池状态参数为基础的，因此必须保证参数的精确度。采用MC9S12DP512的10位A/D转换器完成对锂离子电池的电压、电流和温度的采集。MC9S12DP512能够根据采集到的参数，实时诊断锂离子电池温度过高、过低故障或电池过压、欠压故障，发出锂离子电池充放电电流过大、电池绝缘故障等警告，保证动力电池系统可靠、车辆行驶安全和满足用户驾车需求。如图5所示，CAN接口模块包括CAN总线收发器U4、电容C10～C13、电阻R17和R18，其中CAN总线收发器U4选用PCA82C250。CAN总线收发器PCA82C250是CAN控制器和CAN总线之间的驱动器接口，可以提供对CAN本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合动力汽车的集中式电池管理系统，其特征在于：包括参数采集模块、主控制模块、CAN接口模块和DC‑DC模块；所述参数采集模块包括电压检测单元、电流检测单元和温度检测单元，所述电压检测单元采集锂离子电池的电压参数，所述电流检测单元采集锂离子电池的电流参数，所述温度检测单元采集锂离子电池的温度参数，上述采集的参数送入所述主控制模块的ADC口；所述主控制模块对送入的电池状态参数进行处理，并通过所述CAN接口模块接入车载CAN总线，与整车控制系统进行数据交换；所述DC‑DC模块输入车载12V电源，将其转化为+5V和±15V，为系统中的芯片提供工作电压。

【技术特征摘要】
1.一种混合动力汽车的集中式电池管理系统，其特征在于：包括参数采集模块、主控制模块、CAN接口模块和DC-DC模块；所述参数采集模块包括电压检测单元、电流检测单元和温度检测单元，所述电压检测单元采集锂离子电池的电压参数，所述电流检测单元采集锂离子电池的电流参数，所述温度检测单元采集锂离子电池的温度参数，上述采集的参数送入所述主控制模块的ADC口；所述主控制模块对送入的电池状态参数进行处理，并通过所述CAN接口模块接入车载CAN总线，与整车控制系统进行数据交换；所述DC-DC模块输入车载12V电源，将其转化为+5V和±15V，为系统中的芯片提供工作电压。2.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车的集中式电池管理系统，其特征在于：所述电压检测单元包括光耦隔离器、第一电容和第一～第五电阻，其中所述光耦隔离器选用PhotoMOS光耦继电器AQW214。3.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车的集中式电池管理系统，其特征在于：所述电流检测单元包括电...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈美金，
申请(专利权)人：湖州慧能机电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33