本发明专利技术公开了一种基于协处理器和固态继电器的电池管理系统，是一种低自耗电及高精度SOC估算的新型电池管理系统，基于MC9S12XE单片机，可对电池的工作状态参数进行监测、对电池的SOC进行高精度估算、实现电池的绝缘监测、故障分级报警及均衡管理。它包括主控板以及分别与其连接的电流采集板和电压采集板，所述主控板通过高压电接头分别接高压电的总正端和总负端实现高压电绝缘监测，通过功率驱动接头接继电器；所述电流采集板采用协处理器与主处理器结合实现电池的SOC估算，通过电流信号接头接电流传感器，所述电流传感器设置在继电器与高压电总负端之间；所述电压采集板通过运放芯片采集电压信号，运放芯片的供电由固态继电器控制。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电池管理系统，具体涉及一种基于协处理器和固态继电器的电池管理系统。
技术介绍
电池作为电动汽车主要动力源，其性能的优劣将直接影响电动汽车的推广。电池管理系统不仅需要实时监测电池的工作状态，还需要对循环后的电池出现的不一致性进行均衡，从而防止电池过充、过放，以提高电池的循环使用寿命。目前国内外对电池管理系统都进行了大量的研究。例如美国通用公司的智能管理系统可以实现单体电池的状态监测并具有均衡功能，国内亿能、力高、冠拓和墨工等公司的产品也已得到广泛的应用，但是目前的电池管理系统的普遍存在非工作状态时系统耗电量大以及电压采集精度低等问题，或电池的剩余容量(State of Charge, S0C)的估算精度不高的问题。电池管理系统对于电池电压的采集多是基于芯片整体进行采集或模拟开关或固态继电器进行循环采集，前一种采集方式会导致电池管理系统非工作状态时的自耗电量增力口，而后一种方式将降低电压的米集精度，同时也会降低电池管理系统的可靠性；目前电动汽车上对于SOC的估算多是基于开路电压法和安时积分法，故初始SOC的估算精度及电流的采样速度与SOC的估算速率将影响整体SOC的估算精度。中国专利CN102975627A检测耦接USB装置的类型，并根据该USB装置的类型，对该USB装置充电。中国专利CNlOl 141076A通过触点继电器将电压检测单元连接到辅助电源或电池单元，用于确定启动或停车时电压检测单元电路是否出现异常；采用与电池单元总数量对应的电池单元继电器的数量进行电池电压的采集，这种采集方式需要对电池单元继电器进行循环通断，影响继电器的寿命，另外由于继电器的压降不同，对应于电池的电压采集精度也会下降。中国专利CN102064568A采用了 LTC6802协处理器对电池电压进行采集及输出均衡控制信号，并通过SPI总线与主控制器进行数据交换，但是，这种处理方式解决不了提高SOC精度的问题。综上，电池管理系统具有两大难点:一是:S0C的高精度估算，高精度SOC的估算包括初始SOC的高精度估算及系统工作过程中SOC的高精度估算，本专利技术专利采用开路电压与安时积分法相结合的方法对SOC进行估算，对于初始SOC的估算，本专利技术采用不同静止时间下的不同温度、不同电流及充放电状态下的开路电压与SOC的关系进行初始SOC标定；系统工作过程中的SOC估算采用安时积分法，从安时积分法的原理可知，影响工作过程中SOC的估算精度的原因是电流的采样速度及SOC的计算速度慢。二是低功耗高精度的电池电压采集，目前对于电池电压的采集主要分为两大类，一类是基于芯片的电压采集，另一类是采用模拟开关或固态继电器等开关对电压进行循环采集，前一种采集方式导致了在电池管理系统处于非工作状态时的自耗电量比较大，影响电动汽车电池的续驶里程，后一种方式由于采用开关，每个开关的电压降不同，从而影响电池电压的高精度采集，并且由于开关的来回切换，降低了电池管理系统的可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种基于协处理器和固态继电器的低功耗电池管理系统，是一种低自耗电及高精度SOC估算的新型电池管理系统，基于MC9S12XE单片机，可对电池的工作状态参数进行监测、对电池的SOC进行高精度估算、实现电池的绝缘监测、故障分级报警及均衡管理。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案:一种基于协处理器和固态继电器的电池管理系统，它包括主控板以及分别与其连接的电流采集板和电压采集板，所述主控板通过高压电接头分别接高压电的总正端和总负端实现高压电绝缘监测，通过功率驱动接头接继电器；所述电流采集板采用协处理器与主处理器结合实现电池的SOC估算，通过电流信号接头接电流传感器，所述电流传感器设置在继电器与高压电总负端之间；所述电压采集板通过运放芯片采集电压信号，运放芯片的供电由固态继电器控制。所述系统采用电动汽车上的12V/24V的低压电瓶分别经过各自的DC/DC隔离模块给其供电；所述系统采用B0505电源芯片对通讯供电进行隔离，并且采用6N137高速光耦对通讯信号进行隔离，以增强通讯信号的抗干扰能力。所述主控板包括USB存储模块，用于存储工作状态参数。所述主控板与显示屏连接，所述显示屏为液晶显示屏，实现对工作状态参数的实时显示；所述主控板还通过CAN总线与电动汽车仪表及整车控制器通讯。所述主控板还包括电源模块1、主控制器模块I和通讯模块。所述继电器包括总继电器、模组继电器和充电继电器，所述总继电器连接至负载，所述负载经保险丝连接至高压电总正端，所述模组继电器为电池组间继电器，所述电池组为每块电压采集板控制的电池数，所述充电继电器接充电机信号。所述电流采集板包括电源模块I1、主控制器模块II以及电流采集模块。所述电流传感器为双向霍尔电流传感器。所述电压采集板通过温度信号接头和电压信号接头分别接接安装在电池组正负极柱上的温度传感器和电池的正负端，所述电压采集板有若干个，每个电压采集板对应至多8节电池。所述电压采集板通过均衡板接头与均衡板连接。所述电压采集板包括电源模块II1、主控制器模块II1、电压采集模块以及温度采集电路。所述电压采集模块包括电压信号接头、二极管、固态继电器、运算放大器1-8，高压电池的电压经过电压信号接头接到二极管D1-D6的阳极，二极管D1-D6的阴极接固态继电器的引脚8，固态继电器的引脚I接电源正极，引脚2经过电阻Rl接地，引脚7经电容Cl、C2、C3给运放芯片1-8供电，单节高压电电池正极经电阻R3接运放芯片1-8的同相输入端，负极经电阻R4接运放芯片1-8的反向输入端，另外同相输入端经过电阻R2接地，反向输入端经过电阻R5接运算放大器的输出端，运算放大器的输出端经过电阻R1、C2接主芯片的AD采样端口。所述电流采集模块包括电流信号处理模块，电流信号采集模块及SOC估算模块，本专利技术采用双向霍尔传感器，由于AD采样芯片的基准电压为5V，为了降低电路的复杂度，将-1OOmA-1OOmA的电流首先经过25欧姆电阻转化成-2.5V-2.5V的电压，再经过2.5V基准电压将信号转化成0V-5V的电信号。前人的大量结果表明开度电压与SOC间存在一定的关系，本专利技术为了提高SOC的估算精度，采用了开路电压与安时积分法相结合的方法，为了提高初始SOC的估算精度，依据在不同静止时间下得到的不同温度、不同电流及充放电状态下的开路电压与SOC的关系对初始SOC值进行标定，由于系统工作过程中SOC的估算采用安时积分法，安时积分法的计算公式如下，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于协处理器和固态继电器的电池管理系统，它包括主控板以及分别与其连接的电流采集板和电压采集板，其特征在于，所述主控板通过高压电接头分别接高压电的总正端和总负端实现高压电绝缘监测，通过功率驱动接头接继电器；所述电流采集板采用协处理器与主处理器结合实现电池的SOC估算，通过电流信号接头接电流传感器，所述电流传感器设置在继电器与高压电总负端之间；所述电压采集板通过运放芯片采集电压信号，运放芯片的供电由固态继电器控制。
【技术特征摘要】
1.一种基于协处理器和固态继电器的电池管理系统，它包括主控板以及分别与其连接的电流采集板和电压采集板，其特征在于，所述主控板通过高压电接头分别接高压电的总正端和总负端实现高压电绝缘监测，通过功率驱动接头接继电器；所述电流采集板采用协处理器与主处理器结合实现电池的SOC估算，通过电流信号接头接电流传感器，所述电流传感器设置在继电器与高压电总负端之间；所述电压采集板通过运放芯片采集电压信号，运放芯片的供电由固态继电器控制。2.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述系统采用电动汽车上的12V/24V的低压电瓶分别经过各自的DC/DC隔离模块给其供电；所述系统采用B0505电源芯片对通讯供电进行隔离，并且采用6N137高速光耦对通讯信号进行隔离。3.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述主控板包括USB存储模块，用于存储工作状态参数。4.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述主控板与显示屏连接，所述显示屏为液晶显示屏，实现对工作状态参数的实时显示；所述主控板还通过CAN总线与电动汽车仪表及...
【专利技术属性】
技术研发人员：程勇，王丽梅，王宏栋，刘斐，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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