发明名称 新能源汽车电池管理采集子系统
摘要 本实用新型公开了一种新能源汽车电池管理采集子系统,包含均衡算法识别和均衡处理算法,由MCU模块、LTC6802模块、单体电压采集/放电电路、整组和半组采集电路、温度采集模块、CAN通信模块、子采集系统顺序的地址设置模块、电源处理模块和数字光耦隔离模块组成;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。电池管理系统有4路CAN节点,每个CAN节点接入4个电池管理采集子系统,可实现最多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。
申请公布号 CN202995453U 申请公布日期 2013.06.12
申请号 CN201220726630.3 申请日期 2012.12.26
申请人 中国汽车技术研究中心 发明人 刘蔚;汪春华;孙文涛;王文扬;王斌;李占旗
分类号 G05B23/02(2006.01)I 主分类号 G05B23/02(2006.01)I
代理机构 天津市北洋有限责任专利代理事务所 12201 代理人 李丽萍
主权项 一种新能源汽车电池管理采集子系统,其特征在于:包括MCU模块(2001)、LTC6802模块(2005)、单体电压采集/放电电路(2002)、整组和半组采集电路(2003)、温度采集模块(2004)、CAN通信模块(2007)、子采集系统顺序的地址设置模块(2008)、电源处理模块(2009)和数字光耦隔离模块(2006);所述LTC6802模块(2005)通过单体电压采集/放电电路(2002)、整组/半组采集电路(2003)和温度采集模块(2004)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和16个温度采集;所述LTC6802模块(2005)的采集精度为0.005V,并通过SPI数据总线传输给MCU模块(2001);所述LTC6802模块(2005)通过SPI总线依次连接至所述数字光耦隔离模块(2006)和所述MCU模块(2001),所述MCU模块(2001)将采集到的所有电压信号进行数据分析处理;其中,所述数字光耦隔离模块采用ADUM1401,所述数字光耦隔离模块(2006)是SPI总线的隔离器,用以电气隔离,此隔离的SPI模拟量采集功能实现了电池组高电压与控制器低电压的隔离采集;所述温度采集电路(2004)通过单总线的方式与温度传感器单元(400)连接,所述温度采集电路(2004)通过总线方式与所述MCU模块(2001)连接;所述MCU模块(2001)通过CAN接口总线(2007)与上级电池管理系统中的中央控制器(100)连接以实现数据交互;所述单体电压采集/放电电路(2002)通过硬线与电池组(300)高压部分相连,以实现电池组单体电压采集前处理;所述电池组(300)与所述整组/半组采集电路(2003)相连,通过所述整组/半组采集电路(2003)的电阻网络和电压控制功能,将电池组(300)高电压分成低电压,以实现所述电池组半组/整组电压采集前处理;所述单体电压采集/放电电路(2002)和所述整组/半组采集电路(2003)的另一端均连接至所述LTC6802模块(2005),以实现所有单体电压、整组电压、半组电压信号的采集;所述MCU模块(2001)经过所述LTC6802模块(2005)的均衡控制策略,并通过采集/放电电路(2002)对单体电池实现放电均衡功能;所述电源管理模块(2009)提供整个电池管理采集子系统(200)所需要的电源管理以及所述LTC6802模块(2005)所需要的电源管理;所述电源管理模块包括12V电源处理电路和12V转5V的电源处理电路,其中,所述12V电源处理电路是:+24V电源接进POWER+、POWER‑两端后经过电源转换芯片TC_506进行电压转换,所述TC_506的2、4引脚输出+12V电;如果采集子系统得到+12V供电,经过12V转5V的电源处理电路中的MC78M05ABDT稳压芯片,将+12V电源转换成+5V电源,所述电源管理模块(2009)分别为所述MCU模块(2001)、CAN通信模块(2007)和温度采集电路(2004)供电; 所述12V转5V的电源处理电路中还设有防反向击穿二极管D29、保险丝F1和由电容C19和电容C20构成的滤波电路;所述单体采集/放电电路(2002)由RC滤波器和电池均衡放电电路构成,所述RC滤波器由电阻R5和电容C2组成,所述电池均衡放电电路由电阻R4、三极管Q2、稳压二极管D3和电阻R6组成;单体电池正极连接的电池线CELL2通过RC滤波器滤波,再通过稳压二极管D4处理后输出电压采集信号C2FILTER给所述LTC6802模块(2005)的A/D转换引脚C2;当电池需要均衡时,所述LTC6802模块的放电控制端S2,对应(哪个模块中的)电路DC2有效,三极管Q2导通,电池通过电阻R4放电;所述整组和半组电压处理电路包括第一、第二组分压电阻网络,其中第一分压电阻网络包括R38~R43六个电阻,第二分压电阻网络包括R44~R49六个电阻,所述第一分压电阻网络连接有三极管Q13、三极管Q14;所述第二分压电阻网络连接有三极管Q15、三极管Q16;第一第二组分压网络并联至一三极管Q17,所述三极管Q17控制整组和半组电池测量的低电位端;当需要测试时候:IO控制口GPIO1有效,三极管Q13和三极管Q14导通,整组电压加载在电阻R42和电阻R43上,整组电压分压后输入所述LTC6802模块的A/D输入转换端Vtemp1,从而完成整组电压测量;GPIO2有效,三极管Q15和三极管Q16导通,半组电压加载在电阻R48和电阻R49上,半组电压分压后输入所述LTC6802模块的A/D输入转换端Vtemp2,从而完成半组电压测量,当不测量时,IO控制口GPIO1无效,三极管Q13和三极管Q14截止;GPIO2无效,Q15、Q16截止;当所述LTC6802模块不工作时候,IO控制口WDIB输出为高,此时三极管Q17截止;所述温度采集电路(2004)由两路相同的温度采集分电路构成,两路温度采集分电路对外端口LIN1和LIN2可各挂8个温度传感器(400),所述温度传感器采用DS18B20数字温度传感器,所述DS18B20通过单总线与所述MCU模块相连接;所述DS18B20数字温度传感器的信号经过流过压保护器PRTR5V0U2X滤波后,由单总线LIN1RX输出8个温度值给所述MCU模块的一I/O控制口,由单总线LIN2RX输出另外8个温度值给所述MCU模块的另一I/O控制口。
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