[实用新型]基于协处理器和固态继电器的电池管理系统

说明书

技术领域

本实用新型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。 

背景技术

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，SOC）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加，而后一种方式将降低电压的采集精度，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CN 102975627A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CN 101141076A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CN 102064568A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：SOC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，本实用新型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，本实用新型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。 

发明内容

本实用新型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，本实用新型采用下述技术方案： 

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I、主控制器模块I和通讯模块。