一种环艺割草机电池组管理系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种环艺割草机电池组管理系统及控制方法，电池组管理系统包括检测模块、系统控制器、电机驱动模块、故障开关组、系统电源以及人机界面，系统控制器将检测模块所得电池单体电压、电池组电压和电流，结合故障控制器反馈的故障信息，根据电池状态信息、电池单体电压等，判断并产生故障信息，以导通故障开关组中对应开关、控制电机驱动模块中两个电机驱动器及反馈给电池状态预估器，同时本发明专利技术还提供了一种环艺割草机电池组管理系统的控制方法，可实现对一个或多个电池单体同时进行故障判别，并主动切除相应故障电池单体，保证电池组持续供电，无需频繁更换故障电池单体。体。体。

【技术实现步骤摘要】
一种环艺割草机电池组管理系统及控制方法


[0001]本专利技术涉及电池组管理
，具体为一种环艺割草机电池组管理系统及控制方法。

技术介绍

[0002]随着人们经济水平与对生态环境要求的快速提高，城市环艺绿化在城市建设越来越受到重视，绿草在城市中随处可见，环艺割草机也被广泛应用于草坪清理。目前环艺割草机主要分电动割草机与油动割草机，然而油动割草机因其一方面耗油、对环境污染大，另一方面因其噪声大、严重影响公众生活质量，因而越来越难以适合在城市、尤其是公共绿地和家庭绿地中使用。电动割草机因其噪声小、污染少、使用方便等优点，越来越成为环艺割草机发展的主力军。
[0003]对于环艺电动割草机而言，其主要动力来自电池组，电池组的寿命与安全可靠运行直接决定着割草机的经济性与实用性。然而，一方面因受电池材料加工工艺、制造水平、电池使用环境与方式的影响，电池组中串联的各个电池单体的电量、老化程度等存在固有的不一致，即使在同一放电电流下对外供电，有些电池单体提前放电结束或老化，导致电池组中电池单体过放或损坏，即为故障电池，甚至电池组停止对外供电，进而导致割草机自身行走电机和割草电机的突然停机而受到损坏。另一方面，电池单体不一致是不可避免的，即一定存在电池组中某一个电池单体提前放电结束或老化的现象，若其中一个电池单体提前放电结束或老化，成为故障电池，就需要人工来更换一个电池组，然而，频繁的人工更换故障电池，将增加了电池更换时间和人力成本，这不仅增加了割草机的使用成本，又大大降低了割草机的工作效率。实际上，电池组中某一个电池单体提前放电结束或老化、损坏，或多个电池单体连续放电结束或老化、损坏，并不一定会影响整个电池组对外供电，可通过合理的故障电池切除方法来实现。同时，当一个故障电池单体或多个故障电池单体被切除后，电池组的额定电量、内阻必然都将变化，从而影响了电池组荷电状态和健康状态的准确预估，进一步影响了故障电池的判定与切除。因此，需要提供一种环艺割草机电池组管理系统及控制方法，能实时检测电池组电池参数、准确预估电池状态信息、及时判断电池故障且主动切除故障电池、启停行走电机和割草电机。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种能够实时自主切除故障电池、准确预估电池状态信息的环艺割草机电池组管理系统，同时还提供了一种环艺割草机电池组管理系统控制方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种环艺割草机电池组管理系统，割草机电池组由n个电池单体经串联而成，其中n为大于1的自然数，所述割草机电池组管理系统包括检测模块、系统控制器、电机驱动模块、系统电源、故障开关组以及人机界面；
[0006]检测模块，利用电压传感器和电流传感器检测得到割草机电池组的电池参数，电池参数包括n个电池单体电压U
i
、一个电池组电压U
b
、一个电池组电流I
b
，其中i为大于等于
1、小于等于n的自然数；
[0007]系统控制器，包括故障控制器、电池状态预估器及子控制器，所述电池状态预估器根据所述检测模块得到的电池参数，结合故障控制器反馈的故障信息，利用预估算法产生电池状态信息，并将电池状态信息上传给故障控制器及子控制器，所述故障控制器根据检测模块所得的电池组电池参数、电池状态预估器所得的电池状态信息，产生一个故障信息，以控制故障开关组中相应故障开关，实现自主切除故障电池单体，避免电池过放或损坏，并将故障信息分别反馈给电池状态预估器、子控制器与电机驱动模块，所述子控制器，读取检测模块测得的显示数据，并将所述显示数据上传给人机界面，同时控制电机驱动模块中各电机驱动器的启停；
[0008]电机驱动模块，包括行走电机驱动器和割草电机驱动器，所述行走电机驱动器根据所述子控制器的控制信息及故障控制器的故障信息，判断是否启停行走电机，并采集行走电机工作状态，电机工作状态包括行走方向与行走速度；所述割草电机驱动器根据所述子控制器的控制信息及故障控制器的故障信息，判断是否启停割草电机，并采集割草电机作业参数，作业参数包括工作模式、刀况；
[0009]故障开关组，包括n个继电器、常开开关、常闭开关以及和故障开关，所述故障开关组的连接方式，包括所述继电器的常闭开关与所述电池单体依次相间串联相接，即第一个电池单体cell1输出端与第一个继电器的常闭开关K10输入端相连，第一个继电器的常闭开关K10输出端与第二个电池单体cell2输入端相连，第二个电池单体cell2输出端与第二个继电器的常闭开关K20输入端相连，第二个继电器的常闭开关K20输出端与第三个电池单体cell3输入端相连，依此类似，继电器常闭开关与电池单体首尾串联在一起，直至第n个电池单体celln输出端与第n个继电器的常闭开关Kn0输入端相连；
[0010]同时，所述继电器的常开开关与电池单体及常闭开关依次相间并联相接，即第一个继电器的常开开关K1输入端与第一个电池单体cell1输入端相连，第一个继电器的常开开关K1输出端与第一个继电器的常闭开关K10输出端相连，第二个继电器的常开开关K2输入端与第二个电池单体cell2输入端相连，第二个继电器的常开开关K2输出端与第二个继电器的常闭开关K20输出端相连，依此类似，第i个继电器的常开开关Ki与第i个电池单体及继电器i的常闭开关Ki依次并联相接，直至第n个继电器的常开开关Kn输入端与第一个电池单体celln输入端相连，第n个继电器的常开开关Kn输出端与继电器n的常闭开关Kn0输出端相连；
[0011]与此同时，所述故障开关输入端接所述系统电源正极，所述故障开关输出端接所述继电器输入端，所述继电器输出端接所述系统电源负极，即故障开关S1输入端接系统电源正极，故障开关S1输出端与第一个继电器的线圈KM1输入端相连，第一个继电器的线圈KM1输出端接系统电源负极，故障开关S2输入端接系统电源正极，故障开关S2输出端与第二个继电器的线圈KM2输入端相连，第二个继电器的线圈KM2输出端接系统电源负极，依次类似，直至故障开关Sn输入端接系统电源正极，故障开关Sn输出端与第n个继电器的线圈KMn输入端相连，第n个继电器的线圈KMn输出端接系统电源负极；
[0012]系统电源，用以给所述故障开关组及系统其他组件提供电源；
[0013]人机界面，用以读取并显示子控制器上传的显示数据，显示数据包括n个电池单体的电压、荷电状态、健康状态，电池组的电压、电流、荷电状态、健康状态，电池故障信息，同
时，手动输入控制信息给故障控制器、电池状态预估器、子控制器，实现人机互动功能。
[0014]优选的，所述的预估算法为开路电压法、卡尔曼滤法及其改进的卡尔曼滤法、神经网络及其改进算法。
[0015]优选的，所述的显示数据包括检测模块检测到的电池单体及电池组电池参数、电池状态预估器产生的电池状态信息、故障控制器产生的故障信息、电机驱动模块采集的电机工作状态和作业参数。
[0016]优选的，所述故障信息指用二进编码或十进编码表示的、可明确具体哪个电池单体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环艺割草机电池组管理系统，其特征在于：割草机电池组由n个电池单体经串联而成，其中n为大于1的自然数，所述割草机电池组管理系统包括检测模块、系统控制器、电机驱动模块、故障开关组、系统电源以及人机界面；检测模块，利用电压传感器和电流传感器检测得到割草机电池组的电池参数，电池参数包括n个电池单体电压U
i
、一个电池组电压U
b
、一个电池组电流I
b
，其中i为大于等于1、小于等于n的自然数；系统控制器，包括故障控制器、电池状态预估器及子控制器，所述电池状态预估器根据所述检测模块得到的电池参数，结合故障控制器反馈的故障信息，利用预估算法产生电池状态信息，并将电池状态信息上传给故障控制器及子控制器，所述故障控制器根据检测模块所得的电池组电池参数、电池状态预估器所得的电池状态信息，产生一个故障信息，以控制故障开关组中相应故障开关，实现自主切除故障电池单体，避免电池过放或损坏，并将故障信息分别反馈给电池状态预估器、子控制器与电机驱动模块，所述子控制器，读取检测模块测得的显示数据，并将所述显示数据上传给人机界面，同时控制电机驱动模块中各电机驱动器的启停；电机驱动模块，包括行走电机驱动器和割草电机驱动器，所述行走电机驱动器根据所述子控制器的控制信息及故障控制器的故障信息，判断是否启停行走电机，并采集行走电机工作状态，电机工作状态包括行走方向与行走速度；所述割草电机驱动器根据所述子控制器的控制信息及故障控制器的故障信息，判断是否启停割草电机，并采集割草电机作业参数，作业参数包括工作模式、刀况；故障开关组，包括n个继电器、常开开关、常闭开关以及和故障开关，所述故障开关组的连接方式，包括所述继电器的常闭开关与所述电池单体依次相间串联相接和所述继电器的常开开关与电池单体及常闭开关依次相间并联相接，所述故障开关输入端接所述系统电源正极，所述故障开关输出端接所述继电器输入端，所述继电器输出端接所述系统电源负极；系统电源，用以给故障开关组及系统其他组件提供电源；人机界面，用以读取并显示子控制器上传的显示数据，显示数据包括n个电池单体的电压、荷电状态、健康状态，电池组的电压、电流、荷电状态、健康状态，电池故障信息，同时，手动输入控制信息给故障控制器、电池状态预估器、子控制器，实现人机互动功能。2.根据权利要求1所述的一种环艺割草机电池组管理系统，其特征在于：所述的预估算法为开路电压法、卡尔曼滤法及其改进的卡尔曼滤法、神经网络及其改进算法。3.根据权利要求1所述的一种环艺割草机电池组管理系统，其特征在于：所述的显示数据包括检测模块检测到的电池单体及电池组电池参数、电池状态预估器产生的电池状态信息、故障控制器产生的故障信息、电机驱动模块采集的电机工作状态和作业参数。4.根据权利要求1所述的一种环艺割草机电池组管理系统，其特征在于：所述故障信息指用二进编码或十进编码表示的、可明确具体哪个电池单体发生故障的信息。5.根据权利要求1所述的一种环艺割草机电池组管理系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙烨，滕飞，李建国，邓先宝，龚毅，裴华尉，刘华，
申请(专利权)人：盐城工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：