[实用新型]新能源汽车电池管理采集子系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种新能源汽车用电池管理采集子系统。

背景技术

电池管理采集子系统作为电池管理系统的重要组成部分，承担着新能源汽车用动力电池在线监测的重要任务。其对动力电池组各单体电压、半租/成组电压、电池箱体不同场点温度的实时精确检测是电池管理系统在线SOC估算、SOH估算、热管理、充放电控制、均衡控制、故障诊断策略实施的基础，其大量数据的快速处理能力及与中央控制器的实时交互能力对整个电池管理系统有效运行也起到关键作用。

但电池管理采集子系统从属于电池管理系统是最近几年随着电池技术发展和新能源汽车利用而出现的，发展历史短，系统复杂，现有技术有许多不足之处：

1）电池管理采集子系统在电池电压采集方面，涉及到采集通道多，组合使用时多达几百多个的问题。目前技术多采用分立元件搭建的办法，利用光电耦合器来切换采集通道，然后通过多路A/D转换器来转换，这样，采集频率低，采集周期长，并且在切换过程中会有干扰，采集精度也低，影响到整个系统性能的提高。

2）多个电池管理采集子系统组合纳入电池管理系统运行时，涉及电池数目众多，最多能到几百节，数据交换量大，需要一种快速准确的数据交换方式以满足系统运行复杂性、实时性、可靠性的要求。而RS232或RS485在此方面存在局限。

3）目前电池管理系统中，往往把几个电池分为一组，几百多节电池分成若干组，一般只采集单体电压，需要半组和成组电压时候往往通过累加方式来实现，而不是直接采集半组和成组电压。这样，单体电压测量误差会被累加，导致半组和成组电压测量误差增大，当需要半组和整组电压做参考或控制策略时候，就不能实现。

4）分布式电池管理系统中，一般需要多达十几个采集子系统实现对几百多节电池电压的采集。实现这十几个子采集系统方便、快捷、可靠的互换是关系到生产一致性和降低维护难度，提高生产效率的重要环节，需要一种快速设置子采集系统顺序的办法提高BMS的可维护性。

5）电池管理采集子系统数量多，内含模块多，功耗大，目前系统很少考虑低功耗设计。由于电池管理系统往往使用被管理的电池作为能量系统，如果没有低功耗设计功能将减少电池使用寿命并浪费资源。

6）针对电池在长期使用过程中产生的不一致性问题，其技术解决方法欠缺。

实用新型内容

针对上述现有技术，本实用新型提供一种新能源汽车用电池管理采集子系统，在总结上述现有技术不足的基础上，通过对电池管理采集子系统的设计结构、电路和控制方法做出的相应改进可以解决下述技术问题：

1）电池管理采集子系统采用LTC6802核心技术实现电池组电压的12路单体电压多路采集，整组和半组电压采集，采用温度采集电路实现16个温度采集。一个采集子系统带有一片TLC6802，采集精度达到0.005V，并通过SPI数据总线传输给MCU模块。这样，如果一个电池管理系统的中央控制器有4路CAN节点，每个CAN节点接入4个电池管理采集子系统，那么该系统可以实现最多192节单体电池电压的采集，16个整组电压采集，16个半组电压采集，256个温度采集，完全满足目前新能源汽车的使用需求。而且LTC6802测量快速准确，即使在电池组电压超过1000V的情况下，最大测量误差在-40摄氏度至85摄氏度温度范围内保证小于0.25%。电池组中每节电池的电压测量都可以在13ms之内完成，对每节电池均进行了欠压和过压条件监视，并提供了一个相关联的MOSFET开关，用于对过充电电池进行放电，每个LTC6802通过一个1MHz串行接口进行通信，并包括温度传感器输入、GPIO线和一个精准的电压基准。相对目前技术多采用分立元件搭建，利用光电耦合器来切换采集通道，然后通过多路A/D转换器来转换的方法，LTC6802采集频率高，采集周期短，切换过程无干扰，采集精度高。

2）整组/半组采集电路拓展运用了LTC6802芯片原本预留用作温度采集的A/D转换器，利用LTC6802芯片这两个A/D转换端口采集温度实际是采集电压信号的原理，实验测算出电压比例因子，对芯片得到的Vtemp1和Vtemp2的数值逆向运算从而计算出实际整组电压和半组电压。新增加的对电池组整组/半组电压的采集功能，采集精度达到0.05V，减少由于单体电压累加带来的误差，为整个电池管理系统控制策略提供更准确的数据支持。还可增加由6802模块将各单体电压累加与模块电压、半压的对比，并将其作为故障诊断的判断条件。

3）通过拨码开关的设计，使子采集系统能动态修改CAN的通信ID，这样，就能动态修改子采集系统顺序。