一种具有潜在故障分析诊断功能的电池管理系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种具有潜在故障分析诊断功能的电池管理系统，包括集中控制器和电池管理系统，所述集中控制器的正负极端口分别通过正极主继电器和负极主继电器与电池管理系统相连接，所述电池管理系统的控制端与电池组监控模块相连接，所述电流传感器的信号端通过SCI通信接口与电池组监控模块相连接，所述电池组监控模块的控制端与电池管理系统相连接；所述电池管理系统内部设置有主控制器，所述主控制器的信号端与电压采集单元相连接，所述主控制器的通讯端口还连接有CAN总线接口，整个系统对电池组进行安全监控及有效管理，提高电池的使用效率，达到增加续驶里程，延长其使用寿命，降低运行成本的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种具有潜在故障分析诊断功能的电池管理系统
本技术涉及电池管理系统
，具体为一种具有潜在故障分析诊断功能的电池管理系统。
技术介绍
现代电动汽车是一台全新的机器，它完全不同于传统的电动汽车，它不仅仅是运输车辆，而且是一台全新的电气设备。现代电动汽车由电动机、功率变换器和电池组成其核心部分，其动力部分的特性与内燃机有本质的不同。现代电动车学是研究现代电动车的新兴交叉学科，它的核心是如何最有效和环保地利用电能驱动车辆，实现系统的集成和优化，动力电池作为电动车的能源组件，目前的使用情况并不理想，很大程度上影响了电动车的研究进程，已成为实现电动车市场化的瓶颈。主要原因有：(1)现有的电池管理系统大多通过设计电池模糊诊断系统，通过模糊判断确定电池的运行状态，找出失效的单元电池。但是由于模糊系统判断过程缓慢，且需要大量实验数据组成专家系统；(2)现有的故障管理系统都缺少电池均衡系统。有些电池管理系统能完成数据采集并实现了电池均衡，但其均衡功能采用被动均衡，能量耗散较大。近年来电池管理系统研究有较大发展，但仍有很多技术有待完善。尤其在数据采集的可靠性、安全管理以及均衡技术等方面有待进一步改进和提高；(3)电池组尤其是电动汽车用动力电池都是由几十个上百个单体电池串联起来为电池汽车提供能量的，由于单体电池之间存在个体差异，且在运行中可能由于运行状态的不一样，导致单电池的性能不一致，即会出现有些电池变成落后电池而有些电池状态还比较好的现象。这种情况下，这些落后的单体电池或模块电池的性能决定着整个电池组的性能，即整个电池组的性能也下降，而且由于落后电池与健康电池是串联使用，进一步加速缩短了使用寿命。
技术实现思路
为了克服现有技术方案的不足，本技术提供一种具有潜在故障分析诊断功能的电池管理系统，对电池组进行安全监控及有效管理，提高电池的使用效率，达到增加续驶里程，延长其使用寿命，降低运行成本的目的，进一步提高电池组的可靠性，能够有效地减少电池出现问题，并收集相关电池状态信息，确定电池正常工作的条件和电池何时需要更换，能有效的解决
技术介绍
提出的问题。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有潜在故障分析诊断功能的电池管理系统，包括集中控制器、电池管理系统和电池组监控模块，所述集中控制器的正负极端口分别通过正极主继电器和负极主继电器与电池管理系统相连接，所述电池管理系统的控制端与电池组监控模块相连接，所述集中控制器的内部设置有电流传感器，所述电流传感器的信号端通过SCI通信接口与电池组监控模块相连接，所述电池组监控模块的控制端与电池管理系统相连接；所述电池管理系统内部设置有主控制器，所述主控制器的信号端连接有电压采集单元，所述电压采集单元的控制端连接有电子开关矩阵，所述电子开关矩阵的控制端连接有电池组，所述电池组的信号端分别连接有电池组电压采集单元和高压电安全管理单元，所述高压电安全管理单元的信号端与主控制器交互连接，所述电池组电压采集单元的信号端与主控制器的控制端相连接，所述主控制器的通讯端口还连接有CAN总线接口。作为本技术一种优选的技术方案，所述电压采集单元包括ARM控制器和电池检测芯片，所述电池检测芯片的信号端连接有电压传感器，所述电池检测芯片的控制端通过SPI总线与ARM控制器相连接，所述ARM控制器的输入端连接有温度传感器，所述ARM控制器的输出端连接有阈值设定模块，所述阈值设定模块的信号端连接有电池负荷状态监测模块。作为本技术一种优选的技术方案，所述ARM控制器的交互端口连接有CAN隔离收发器，所述CAN隔离收发器的信号端通过CAN总线连接有集中控制器相连接。作为本技术一种优选的技术方案，所述集中控制器内部设置有信号处理器，所述信号处理器的信号端接收电流传感器的反馈信号，所述电流传感器的控制端与总线开关相连接，所述信号处理器的信号端还通过USB接口芯片连接有上位机，所述信号处理器的输出端连接有报警器。作为本技术一种优选的技术方案，所述主控制器的电源端连接有电源电路，所述主控制器的输入端分别连接有绝缘电阻测量模块和继电器开关检测电路，所述主控制器的输入端还设置有电流采集接口，所述电流采集接口的信号端接收LEM传感器的反馈信号，所述主控制器的信号端连接有温度采集卡，所述主控制器的通讯端口还连接有RS接口，所述主控制器的数据端连接有数据存储器，所述主控制器的输出端连接有外部继电器控制电路，所述主控制器的信号端还连接有无线收发器。作为本技术一种优选的技术方案，所述继电器开关检测电路的控制端分别连接有正极主继电器和负极主继电器。作为本技术一种优选的技术方案，所述电池组监控模块包括电池单体电压测量电路，所述电池单体电压测量电路的数据端与电池组相连接，所述电池单体电压测量电路的内部设置有电压采集线束，所述电压采集线束分段采集电池组信号，所述电压采集线束的输出端连接有采样芯片，所述采样芯片的输出端通过SPI通信隔离电路与主控制器相连接。作为本技术一种优选的技术方案，所述无线收发器的信号端通过无线信号与上位机相连接，所述上位机的内部设置有LABVIEW控制模块，所述LABVIEW控制模块的交互端口连接有人机交互界面。作为本技术一种优选的技术方案，所述电池单体电压测量电路的输出端连接有模数转换器，所述模数转换器的信号端通过控制线路连接有单片机控制器，所述模数转换器的信号输入端连接有电压测量调理电路，所述单片机控制器的输入端连接有温度测量调理电路，所述单片机控制器的信号端连接有电池管理系统。作为本技术一种优选的技术方案，所述模数转换器的输入端连接有电流测量调理电路。与现有技术相比，本技术的有益效果是：(1)本技术采用分布式与集中式结构结合的模式，设计了具有均衡功能的电池管理系统。采用纯电动汽车电池管理专用芯片，避免使用较多电子元器件，实现电池温度、电流、电压数据的采集和绝缘检测等功能，在此基础上实现电池管理系统和上位机软件通讯，同时利用变压器的能量传递设计均衡系统，实现集中式双向主动均衡功能，提升电池使用效率；(2)本技术通过安装电池管理系统内部的CAN总线通讯，电池管理模块对外提供CAN总线接口，上位机监控通过CAN总线接收测得的电压、电流、温度等数据并直接显示或曲线显示，根据预先设置的阈值条件实现故障提示，同时可以将所需的数据存入文件中。因为电脑一般没有CAN总线接口，所以通过CAN卡扩展出CAN接口，用于连接到CAN总线。在本设计中采用了双路智能CAN卡作为监控计算机端的接口，可以方便地连接到CAN总线上；(3)本技术的电压信号采集是电池管理系统信号采集技术的关键。电压信号的准确性直接影响着电池负荷状态的估算精度和均衡控制。电压采集单元的主要功能包括：测量电池组中每个单体电池和电池包的电压信号，并存储在寄存器中；再将电压信号传输到ARM控制器内部，监控每个单体电池的欠压和过压状态，当某个电池电压超过设置的欠压/过压点时，发送信息到ARM控制器内进行处理，提高了信息处理效率，实现了实时监控的作用。附图说明图1为本技术的整体模块流程示意图；图2为本技术的电压采集单元流程框图；图3为本技术的主控制器工作流程框图；图4为本技术的电池组监本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有潜在故障分析诊断功能的电池管理系统，其特征在于：包括集中控制器(1)、电池管理系统(2)和电池组监控模块(3)，所述集中控制器(1)的正负极端口分别通过正极主继电器(100)和负极主继电器(101)与电池管理系统(2)相连接，所述电池管理系统(2)的控制端与电池组监控模块(3)相连接，所述集中控制器(1)的内部设置有电流传感器(104)，所述电流传感器(104)的信号端通过SCI通信接口(103)与电池组监控模块(3)相连接，所述电池组监控模块(3)的控制端与电池管理系统(2)相连接；所述电池管理系统(2)内部设置有主控制器(200)，所述主控制器(200)的信号端连接有电压采集单元(204)，所述电压采集单元(204)的控制端连接有电子开关矩阵(205)，所述电子开关矩阵(205)的控制端连接有电池组(201)，所述电池组(201)的信号端分别连接有电池组电压采集单元(206)和高压电安全管理单元(203)，所述高压电安全管理单元(203)的信号端与主控制器(200)交互连接，所述电池组电压采集单元(206)的信号端与主控制器(200)的控制端相连接，所述主控制器(200)的通讯端口还连接有CAN总线接口(202)。...

【技术特征摘要】
1.一种具有潜在故障分析诊断功能的电池管理系统，其特征在于：包括集中控制器(1)、电池管理系统(2)和电池组监控模块(3)，所述集中控制器(1)的正负极端口分别通过正极主继电器(100)和负极主继电器(101)与电池管理系统(2)相连接，所述电池管理系统(2)的控制端与电池组监控模块(3)相连接，所述集中控制器(1)的内部设置有电流传感器(104)，所述电流传感器(104)的信号端通过SCI通信接口(103)与电池组监控模块(3)相连接，所述电池组监控模块(3)的控制端与电池管理系统(2)相连接；所述电池管理系统(2)内部设置有主控制器(200)，所述主控制器(200)的信号端连接有电压采集单元(204)，所述电压采集单元(204)的控制端连接有电子开关矩阵(205)，所述电子开关矩阵(205)的控制端连接有电池组(201)，所述电池组(201)的信号端分别连接有电池组电压采集单元(206)和高压电安全管理单元(203)，所述高压电安全管理单元(203)的信号端与主控制器(200)交互连接，所述电池组电压采集单元(206)的信号端与主控制器(200)的控制端相连接，所述主控制器(200)的通讯端口还连接有CAN总线接口(202)。2.根据权利要求1所述的一种具有潜在故障分析诊断功能的电池管理系统，其特征在于：所述电压采集单元(204)包括ARM控制器(212)和电池检测芯片(209)，所述电池检测芯片(209)的信号端连接有电压传感器(208)，所述电池检测芯片(209)的控制端通过SPI总线(210)与ARM控制器(212)相连接，所述ARM控制器(212)的输入端连接有温度传感器(211)，所述ARM控制器(212)的输出端连接有阈值设定模块(213)，所述阈值设定模块(213)的信号端连接有电池负荷状态监测模块(214)。3.根据权利要求2所述的一种具有潜在故障分析诊断功能的电池管理系统，其特征在于：所述ARM控制器(212)的交互端口连接有CAN隔离收发器(207)，所述CAN隔离收发器(207)的信号端通过CAN总线连接有集中控制器(1)相连接。4.根据权利要求1所述的一种具有潜在故障分析诊断功能的电池管理系统，其特征在于：所述集中控制器(1)内部设置有信号处理器(105)，所述信号处理器(105)的信号端接收电流传感器(104)的反馈信号，所述电流传感器(104)的控制端与总线开关(107)相连接，所述信号处理器(105)的信号端还通过USB接口芯片(102)连接有上位机(4)，所述信号处理器(105)的输出端连接有报警器(106)...

【专利技术属性】
技术研发人员：许秀荣，陈庆捷，许雅莉，罗俊俏，
申请(专利权)人：安徽特凯新能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽,34