專利名稱:汽車動力電池荷電狀態(tài)的測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于電動汽車和混合動力汽車上的電池測試與管理 領(lǐng)域的測量系統(tǒng),更具體地說,它涉及一種汽車動力電池荷電狀態(tài)的測量系統(tǒng)。
背景技術(shù):
燃料汽車排放的尾氣作為 一種普遍的空氣污染物已經(jīng)逐漸地被人們所關(guān) 注,為了緩解汽車尾氣給空氣污染造成的壓力,動力電池作為一個重要的組成 部分開始成為汽車動力的一個主要來源。對電動汽車和混合動力汽車而言,電 池所處狀況的判斷對于整車的工作而言至關(guān)重要。
為了延長電池使用壽命,避免電池因過渡放電而造成不可修復(fù)性的損壞, 達(dá)到使車輛能夠安全穩(wěn)定行駛的目的,我們需要實(shí)時的了解電池的荷電狀態(tài)
(State of Charge,簡稱S0C ),及時的對其進(jìn)行維護(hù)和充》文電,從充分發(fā)揮 電池能力和提高安全性兩個角度對電池進(jìn)行高效管理,以進(jìn)一步提高整車性能。 目前,傳統(tǒng)上測量汽車動力電池荷電狀態(tài)(SOC)的方法有多種,常用的有 Ah (安時)計(jì)量法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和卡爾曼濾波法等。
1. Ah計(jì)量法是最通用的荷電狀態(tài)估計(jì)方法,其原理主要是通過電流積分來 累計(jì)放電量,從而計(jì)算荷電狀態(tài),但應(yīng)用中存在以下主要問題
(1)電流測量不準(zhǔn)確將增大計(jì)算誤差,長時間的積累將導(dǎo)致計(jì)算誤差會越 來越大;
(2 )在高溫狀態(tài)和電流波動很大的情況下計(jì)算誤差較大,而且需建立充放 電效率公式。
2. 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法是指利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性和自學(xué)習(xí)特性,對外部激勵給出 相應(yīng)的輸出,能夠模擬電池動態(tài)特性以預(yù)測電池的荷電狀態(tài),其缺點(diǎn)是需要大 量的參考數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練,估計(jì)誤差受訓(xùn)練數(shù)據(jù)和訓(xùn)練方法的影響很大。
3. 卡爾曼濾波法是將電池荷電狀態(tài)作為電池狀態(tài)空間;漠型中的一個狀態(tài), 然后利用卡爾曼濾波方程進(jìn)行狀態(tài)估計(jì),該方法適合于電流變化比較劇烈的電 池荷電狀態(tài)的估計(jì),其缺點(diǎn)在于對電池模型準(zhǔn)確性和計(jì)算能力要求高,測量較 為繁瑣。
對于動力電池荷電狀態(tài)的預(yù)測方法及測量系統(tǒng)的研究,已經(jīng)有很多人做了 這方面的工作。
經(jīng)檢索得知中國專利公開號CN1945345,
公開日2007年4月11日,申請 號200510094755. 3,發(fā)明創(chuàng)造的名稱為一種混合動力汽車電池余量檢測裝置及 檢測方法。該申請案公開了在CPU中央控制器與電池組之間設(shè)有一負(fù)載模塊,
基于電池的電壓與電流值可計(jì)算電阻值。利用充放電電流的積分得到初步的荷 電狀態(tài),再根據(jù)此時電池組的電壓、溫度值、以及負(fù)載模塊的電阻值,利用經(jīng) 驗(yàn)公式對所得的荷電狀態(tài)值進(jìn)行修正。這種系統(tǒng)得到的荷電狀態(tài)值需經(jīng)過電流
積分,即使修正,累計(jì)誤差也較大;另外,在系統(tǒng)中需接入負(fù)載模塊并要考慮 經(jīng)驗(yàn)公式對結(jié)果的影響,增加了系統(tǒng)復(fù)雜度,不方便系統(tǒng)擴(kuò)展。
經(jīng)^r索得知中國專利^^開號CN101098029, ^^開曰2008年1月2曰,申請 號200710105481. 2,發(fā)明創(chuàng)造的名稱為估計(jì)電池充電狀態(tài)的方法、電池管理系 統(tǒng)及其驅(qū)動方法。該申請案公開了利用測量模型對電池建立^t型,包括傳感器、 預(yù)測器、數(shù)據(jù)剔除單元和測量單元,利用累計(jì)充放電電流來估計(jì)電池的荷電狀 態(tài),測量單元根據(jù)測量模型和與誤差相關(guān)的信息,利用自適應(yīng)濾波器如卡爾曼 濾波器來執(zhí)行對估計(jì)的電池荷電狀態(tài)的不斷校正。這種系統(tǒng)對電池模型準(zhǔn)確性 和計(jì)算能力要求較高,測量較為繁瑣,系統(tǒng)實(shí)用性不強(qiáng),只具有局部代表性, 另外,這種系統(tǒng)并沒有考慮到信號在汽車中的傳輸問題,不適用于汽車控制。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是克服電池內(nèi)部參數(shù)難以取得、測試建模 困難與測量不夠準(zhǔn)確等問題,提供一種汽車動力電池荷電狀態(tài)的測量系統(tǒng)???以實(shí)時反映出動力電池的荷電狀態(tài),使汽車動力電池荷電狀態(tài)的測量更加準(zhǔn)確, 方便電池的管理,提高電動汽車和混合動力汽車的性能。
為解決上述技術(shù)問題,本實(shí)用新型是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的汽車動力 電池荷電狀態(tài)的測量系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集部分和數(shù)據(jù)中央處理與傳輸部分組成。
所述的數(shù)據(jù)采集部分包括有電壓傳感器、電流傳感器與溫度傳感器。
每個電壓傳感器的輸入端與單節(jié)汽車動力電池電線連接,每個電壓傳感器 的輸出端與數(shù)字信號處理器的ADC轉(zhuǎn)換接口電線連接。
電流傳感器的輸入端與汽車動力電池耦合連接,電流傳感器的輸出端與數(shù) 字信號處理器的ADC轉(zhuǎn)換接口電線連接。
每個溫度傳感器與汽車動力電池接觸連接,溫度傳感器的輸出端與數(shù)字信 號處理器的1/0接口電線連接。
所述的數(shù)據(jù)中央處理與傳輸部分包括有數(shù)據(jù)處理單元和CAN傳輸單元。
數(shù)據(jù)處理單元采用的是嵌入模糊預(yù)測算法的型號為TMS320LF2407的數(shù)字 信號處理器,CAN傳輸單元包括有CAN總線收發(fā)器與CAN總線。CAN總線收發(fā)器 的型號為PCA82C250, CAN總線收發(fā)器的一端與數(shù)字信號處理器的CAN控制器電 線連接,CAN總線收發(fā)器的另一端與CAN總線電線連接,CAN總線再與汽車的電 子控制單元或主控計(jì)算機(jī)電線連接。
技術(shù)方案中所述的每個電壓傳感器的輸出端與數(shù)字信號處理器的ADC轉(zhuǎn)換 接口電線連接是指每個型號為KV20A/P的電壓傳感器的M端與型號為CD4067的
兩個十六3各模擬開關(guān)中的一引腳X電線連接,兩個十六路^^莫擬開關(guān)中的地址碼 輸入端與數(shù)字信號處理器中的1/0接口電線連接,兩個十六路模擬開關(guān)中的
OUT/IN引腳與數(shù)字信號處理器的ADC轉(zhuǎn)換接口電線連接;所述的每個電壓傳感 器的M端與兩個十六路模擬開關(guān)中的一引腳X電線連接是指16個電壓傳感器的 M端分別與第一個十六路模擬開關(guān)中的X0至X15引腳電線連接,另外9個電壓 傳感器的M端分別與第二個十六絲4莫擬開關(guān)中的X0至X8引扭p電線連4妄,所述 的兩個十六路模擬開關(guān)中的地址碼輸入端與數(shù)字信號處理器中的I/O接口電線 連接是指第一個十六路模擬開關(guān)中的地址碼引腳A、 B、 C、 D分別與數(shù)字信號處 理器中的P麗1/I0PA6、 P麗2/I0PA7、 P籠7/I0PE1和P麗8/I0PE2引腳電線相連, 第二個十六路模擬開關(guān)中的地址碼引腳A、 B、 C、 D分別與數(shù)字信號處理器中的 P麗9/IOPE3、 PWM10/IOPE4、 P麗11/I0PE5和P麗12/IOPE6引腳電線相連,所述 的兩個十六路模擬開關(guān)中的OUT/IN引腳與數(shù)字信號處理器的ADC轉(zhuǎn)換接口電線 連接是指第一個十六路模擬開關(guān)中的OUT/IN引腳與數(shù)字信號處理器的ADCINOO 引腳電線相連,第二個十六路模擬開關(guān)中的OUT/IN引腳與數(shù)字信號處理器的 ADCIN01引腳電線相連;所述的電流傳感器的輸出端與數(shù)字信號處理器的ADC 轉(zhuǎn)換接口電連接是指型號為KT75A/P的電流傳感器的M端與數(shù)字信號處理器的 ADCIN02引腳電線相連;所述的每個溫度傳感器的輸出端與數(shù)字信號處理器的 I/O接口電線連接是指16個型號為DS18B20的數(shù)字溫度傳感器分成4組,每4 個數(shù)字溫度傳感器的數(shù)字信號輸入/輸出端DQ連在一根總線上,4根總線分別 與數(shù)字信號處理器的PWM3/IOPB0、 P麗4/I0PB1、 P麗5/IOPB2、 P雇6/IOPB3引腳 電線連接;所述的CAN總線收發(fā)器的一端與數(shù)字信號處理器中的CAN控制器相 連接,CAN總線收發(fā)器的另一端與CAN總線電線連接是指CAN總線收發(fā)器的TXD 引腳通過二極管Dl與數(shù)字信號處理器的CANTX/I0PC6引腳電線連接,CAN總線 收發(fā)器的RXD引腳通過電阻R5與數(shù)字信號處理器的CANRX/I0PC7引腳電線連 接,CAN總線收發(fā)器的CANH、 CANL引腳與CAN總線電線連接。 與現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型的有益效果是
1. 汽車動力電池荷電狀態(tài)的測量系統(tǒng)采用模糊預(yù)測的算法,這種方法能克 服傳統(tǒng)測量汽車動力電池荷電狀態(tài)方法的諸多不足之處,對系統(tǒng)硬件要求較低, 只需讀取電池的外部工作參數(shù),建模簡單,預(yù)測準(zhǔn)確,誤差小。
2. 汽車動力電池荷電狀態(tài)的測量系統(tǒng)采用的數(shù)字信號處理器,運(yùn)算速度快, 可將對應(yīng)的模糊預(yù)測算法應(yīng)用程序?qū)懭肫渲?,利用采集得到的相?yīng)信號量即可 實(shí)現(xiàn)汽車動力電池荷電狀態(tài)的預(yù)測,處理數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、迅速。
3. 汽車動力電池荷電狀態(tài)的測量系統(tǒng)釆用CAN通信方式,抗干擾能力強(qiáng), 傳輸距離遠(yuǎn),速度快,在汽車控制中應(yīng)用極其廣泛。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明
圖1是汽車動力電池荷電狀態(tài)的測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理示意框圖2是汽車動力電池荷電狀態(tài)的測量系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集部分型號為KV20A/P
的霍爾電壓傳感器和型號為KT75A/P的霍爾電流傳感器與型號為TMS320LF2407
的數(shù)字信號處理器連接的電路原理圖3是汽車動力電池荷電狀態(tài)的測量系統(tǒng)中數(shù)據(jù)釆集部分型號為DS18B20
的數(shù)字溫度傳感器與型號為TMS320LF2407的數(shù)字信號處理器連接的電路原理
圖4是汽車動力電池荷電狀態(tài)的測量系統(tǒng)中數(shù)據(jù)處理與傳輸部分中型號為 TMS320LF2407的數(shù)字信號處理器的電路原理圖5是汽車動力電池荷電狀態(tài)的測量系統(tǒng)中數(shù)據(jù)處理與傳輸部分中型號為 PCA82C250的CAN總線收發(fā)器與數(shù)字信號處理器、CAN總線連接的電路原理圖中Cl至CIO.電容,Rl至R7.電阻,XTAL1.晶體振蕩器,SW1.按鍵開關(guān), Dl.二極管,Ll.電感,TMS320LF2407.數(shù)字信號處理器(簡稱DSP) ,DS18B20. 溫度傳感器,KV20A/P.電壓傳感器,KT75A/P.電流傳感器。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作詳細(xì)的描述
汽車動力電池荷電狀態(tài)(SOC)的測量系統(tǒng)主要應(yīng)用于電動汽車和混合動力 汽車的動力管理中,用于;f企測電池的剩余電量情況,并將這種情況及時地傳輸 給汽車的電子控制單元(ECU)或主控計(jì)算機(jī)。比如,混合動力汽車的電子控制單 元根據(jù)油門踏板信號、轉(zhuǎn)速信號及電池的荷電狀態(tài)值來確定對發(fā)動機(jī)、離合器、 電機(jī)及電池的控制命令,此時測試電池的荷電狀態(tài)值有助于在電機(jī)及發(fā)動機(jī)之 間有效的分配功率,并適時的對電池進(jìn)行充放電,提高汽車性能。
參閱圖1,汽車動力電池荷電狀態(tài)的測量系統(tǒng),它由凄史據(jù)采集部分和數(shù)據(jù) 中央處理與傳輸部分組成。
所述的數(shù)據(jù)采集部分包括有電壓傳感器、電流傳感器與溫度傳感器,其中 每個電壓傳感器的輸入端與單節(jié)汽車動力電池是并聯(lián)電線連接,采用型號為 KV20A/P的霍爾電壓傳感器,每個電壓傳感器的輸出端與數(shù)字信號處理器的ADC 轉(zhuǎn)換接口電連接;電流傳感器的輸入端與汽車動力電池的輸出線是耦合連接, 采用型號為KT75A/P的霍爾電流傳感器,電流傳感器的輸出端與數(shù)字信號處理 器的ADC轉(zhuǎn)換接口電連接;每個溫度傳感器與汽車動力電池接觸連接,采用型 號為DS18B20的數(shù)字溫度傳感器,溫度傳感器的輸出端與數(shù)字信號處理器的I/O 4妻口電線連才妄。
所述的數(shù)據(jù)中央處理與傳輸部分包括有數(shù)據(jù)處理單元和CAN傳輸單元。數(shù) 據(jù)處理單元采用的是嵌入了模糊預(yù)測算法的數(shù)字信號處理器,其型號為
TMS320LF2407的凄丈字信號處理器(Digital Signal Processor,簡稱DSP), CAN 傳輸單元包括有CAN總線收發(fā)器與CAN總線,CAN總線收發(fā)器的型號為 PCA82C250,CAN總線收發(fā)器的一端與數(shù)字信號處理器中的CAN控制器電線連接, CAN總線收發(fā)器的另一端與CAN總線電線連接,CAN總線再與汽車的電子控制單 元或主控計(jì)算機(jī)電線連接。
為了說明具體實(shí)施方式
,下面以采用由25個單節(jié)電池所組成的汽車動力電 池組的車型為例,選用25個霍爾電壓傳感器、1個霍爾電流傳感器與16個數(shù) 字溫度傳感器來詳細(xì)的描述汽車動力電池荷電狀態(tài)的測量系統(tǒng)的實(shí)施過程。
參閱圖1與圖2,汽車動力電池荷電狀態(tài)的測量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集部分包括 25個電壓傳感器、1個電流傳感器和16個溫度傳感器,電壓傳感器和電流傳感 器使用型號為KV20A/P的霍爾電壓傳感器和型號為KT75A/P的霍爾電流傳感器, 溫度傳感器使用的是型號為DS18B20的數(shù)字溫度傳感器。其中25個單節(jié)電池 之間是串聯(lián)連接成汽車動力電池組,每個電壓傳感器的輸入端與單節(jié)汽車動力 電池是并聯(lián)電線連接,1個霍爾電流傳感器的輸入端與汽車動力電池的輸出線 是耦合連接,16個溫度傳感器與汽車動力電池組均勻分布接觸連接。也可以說 數(shù)據(jù)采集部分采集的信號包括25路電壓信號、1路電流信號和16路溫度信號, 電壓模擬信號與電流模擬信號連入數(shù)字信號處理器的ADC轉(zhuǎn)換接口,溫度數(shù)字 信號連入數(shù)字信號處理器的I/O接口。更具體的說,單節(jié)電池的電壓模擬信號 通過霍爾電壓傳感器來采集,采集后的25路電壓模擬信號首先接入兩個型號為 CD4 0 6 7的十六路模擬開關(guān)的數(shù)據(jù)輸入端,十六路模擬開關(guān)的地址碼輸入端與數(shù) 字信號處理器的I/O 口相連,十六路模擬開關(guān)的OUT/IN端連接數(shù)字信號處理器 的ADC轉(zhuǎn)換接口,電流模擬信號流經(jīng)霍爾電流傳感器,輸出連入數(shù)字信號處理 器的ADC轉(zhuǎn)換接口,利用數(shù)字信號處理器實(shí)現(xiàn)25路電壓模擬信號、l路電流模 擬信號到數(shù)字信號的變換。每個數(shù)字溫度傳感器都有獨(dú)特的地址序列碼,可以 實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個數(shù)字溫度傳感器的目的。16個數(shù)字溫度傳感器分成4 組,每4個數(shù)字溫度傳感器的數(shù)字信號輸入/輸出端DQ連在一根總線上與數(shù)字 信號處理器的引腳電線連接,可實(shí)現(xiàn)數(shù)字溫度量的采集。
25個電壓傳感器輸出端M分別與第一片十六路模擬開關(guān)的16個數(shù)字輸入 端(X0至X15)和第二片十六路;漠?dāng)M開關(guān)的9個數(shù)字輸入端(X0至X8)電線連 接;兩片十六路模擬開關(guān)的VDD均與+5V電源電線連接,兩片十六路模擬開關(guān) 的INH、 VSS均與地電線連接;第一片十六游4莫擬開關(guān)的地址碼輸入端A、 B、 C、 D分別與凄t字信號處理器的P麗l/IOPA6、P麗2/IOPA7、P麗7/IOPEl和P麗8/I0PE2 引腳電線連接,第二片十六^I4莫擬開關(guān)的地址碼輸入端A、 B、 C、 D分別與數(shù)字 信號處理器的PWM9/IOPE3、 P簡10/IOPE4、 P麗11/I0PE5和P麗12/I0PE6引腳電 線連接,兩片十六鴻^莫擬開關(guān)的OUT/IN端分別與數(shù)字信號處理器的ADCINOO、
ADCIN01引腳電線連接,汽車動力電池組的電流流經(jīng)電流傳感器,電流傳感器 的輸出端M與數(shù)字信號處理器的ADCIN02引腳電線連接。
參閱圖3,數(shù)字溫度量的釆集使用16個型號為DS18B20的數(shù)字溫度傳感器, 將它們分為4組,每4個數(shù)字溫度傳感器的數(shù)字信號輸入/輸出端DQ連在一根 總線上,4才艮總線分別與數(shù)字信號處理器的P麗3/IOPB0、 P麗4/I0PB1、 P麗5/IOPB2、 P麗6/I0PB3引腳電線連接,16個數(shù)字溫度傳感器的VDD引腳與+5V 電源電線連接,16個數(shù)字溫度傳感器的GND引腳為接地連接,電阻R3—端與 四條總線分別電線連接,另一端與+5V電源電線連接。
參閱圖4,型號為TMS320LF2407的數(shù)字信號處理器(DSP )最小應(yīng)用系統(tǒng) 中電阻R1的一端、電容C2的一端與數(shù)字信號處理器的PLFF1引腳電線連接, Rl的另一端與電容C1的一端電線連接,電容C1、電容C2的另一端與PLFF2引 腳電線連接。
數(shù)字信號處理器的XTAL1/CLK引腳與晶體振蕩器XTAL1和電容C3的一端電 線連接,數(shù)字信號處理器的XTAL2引腳與晶體振蕩器XTAL1的另一端和電容C4 的一端電線連接,電容C3與電容C4的另一端為接地連接。
型號為;L77^5A的^片的REF 1腳:電容C8的一端電線連接,另一 RESET引腳 與電阻R2的一端電線連4妄,RESIN與開關(guān)SW1的一端電線連4妄,SENSE和VCC 引腳與+5V電源電線連接,CTR引腳與電容C9的一端電線連接,GND引腳與電 容C8、電阻R2、電容C9、開關(guān)SW1的另一端接地連接。
數(shù)字信號處理器的VDD引腳與電感Ll的一端電線連接,Ll的另一端與電 容CIO、數(shù)字信號處理器的PLLVCCA引腳電線連接,數(shù)字信號處理器的VSS引 腳與電容CIO的另一端為接地連接,數(shù)字信號處理器的VDD與電容C5、電容C6 和型號為MAX604的芯片的輸出端OUT電線連接,型號為MAX604的芯片的IN引 腳與麗引腳與+5V電源和電容C7的一端電線連接,型號為MAX604的芯片的四 個GND引腳與SET引腳為接地連接,電容C5、電容C6、電容C7的另一端為接 地連接。
參閱圖5,數(shù)字信號處理器的CANTX/I0PC6引腳與二極管Dl的一端電線連 接(這里的二極管Dl采用的是具有快速恢復(fù)能力的型號為1N5819的肖特基二 極管),CANRX/I0PC7引腳與電阻R5、 R6的一端電線連接,電阻R5的另一端與 型號為PCA82C250的CAN總線收發(fā)器的RXD引腳電線連接,電阻R6的另一端為 接地連接,二極管Dl的另一端與電阻R4的一端電線連接并與CAN總線收發(fā)器 的TXD引腳電線連接,電阻R4的另一端接+5V電源,CAN總線收發(fā)器的GND引 腳為接地連接,CAN總線收發(fā)器的VCC引腳與+5V電源電線連接,CAN總線收發(fā) 器的RS引腳與CAN總線的GND電線連^妄,CAN總線收發(fā)器的CANH、 CANL引腳
分別與電阻R7的兩端電線連接,然后電阻R7的兩端再與CAN總線電線連接。 汽車動力電池荷電狀態(tài)的測量系統(tǒng)的工作原理
汽車動力電池荷電狀態(tài)的測量系統(tǒng)通過電壓傳感器、電流傳感器和溫度傳 感器采集得到電池組的電壓模擬量信號、電流模擬量信號和溫度數(shù)字量信號, 將信號傳入數(shù)字信號處理器(DSP),數(shù)字信號處理器將電壓模擬量信號與電流 模擬量信號進(jìn)行A/D變換。數(shù)字信號處理器內(nèi)嵌入有模糊預(yù)測算法的程序,該 算法根據(jù)Mamdani模糊推理形式,建立了多輸入單輸出的汽車動力電池荷電狀 態(tài)(S0C)的模糊預(yù)測模型,實(shí)現(xiàn)可靠的荷電狀態(tài)預(yù)測。數(shù)字信號處理器分析電 池組的相應(yīng)量值,如電壓、電流和溫度數(shù)據(jù),能夠計(jì)算出電池組荷電狀態(tài)的預(yù) 測值,并將該預(yù)測值通過型號為PCA82C250的CAN總線收發(fā)器安全可靠的傳送 至CAN總線上,供汽車的電子控制單元(ECU)或主控計(jì)算機(jī)處理使用,從而決 定汽車的工作狀態(tài)。
本實(shí)用新型不僅可用在汽車上,也可以應(yīng)用到其它的交通工具或者應(yīng)用到 其它的產(chǎn)品上。只要這種交通工具或者這種產(chǎn)品使用動力電池組,而且需要實(shí) 時地了解電池組的荷電狀態(tài)(S0C),及時的對其進(jìn)行維護(hù)和充放電,就可以應(yīng) 用本實(shí)用新型。能夠從充分發(fā)揮電池組能力和提高安全性兩個角度對電池組進(jìn) 行高效管理,進(jìn)一步提高產(chǎn)品性能。
本實(shí)用新型實(shí)施例中所述的采用25個電壓傳感器、1個電流傳感器與16 個溫度傳感器,這是對一種車型的動力電池組而言,針對我們所選用的型號為 TMS320LF2407的數(shù)字信號處理器的引腳數(shù)來說,本實(shí)用新型的技術(shù)方案完全可 擴(kuò)展到64個電壓傳感器、1個電流傳感器與至少是64個溫度傳感器,也就是 說,本實(shí)用新型技術(shù)方案可以為需要更大的動力電池組的交通工具或者其它的 產(chǎn)品服務(wù)。這時電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器與數(shù)字信號處理器連接 關(guān)系在實(shí)質(zhì)上都沒什么變化,各種信號的流動方向也不變,只是電壓傳感器、 溫度傳感器與型號為CD4067的十六路模擬開關(guān)在數(shù)量上的變化,型號為CD4067 的十六路模擬開關(guān)最多要增加到4個,型號為DS18B20的數(shù)字溫度傳感器要分 成10組,每組是7個左右,每組數(shù)字溫度傳感器的數(shù)量在8個以內(nèi)為好,超過 8個控制精度要受到影響。
當(dāng)然。釆用電壓傳感器、電流傳感器和溫度傳感器的數(shù)量要服從汽車的車 型、其它交通工具或者其它的產(chǎn)品所應(yīng)用的動力電池組的具體情況,動力電池 組在1節(jié)到64節(jié),在選用一個型號為TMS320LF2407的數(shù)字信號處理器的情況 下,本實(shí)用新型技術(shù)方案都可實(shí)時地反映電池組的荷電狀態(tài)(S0C),對電池進(jìn) 行高效管理,提高汽車、其它交通工具或者其它產(chǎn)品的性能。這些都在本實(shí)用新 型技術(shù)方案設(shè)計(jì)意圖的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種汽車動力電池荷電狀態(tài)的測量系統(tǒng),其特征在于,它由數(shù)據(jù)采集部分和數(shù)據(jù)中央處理與傳輸部分組成;所述的數(shù)據(jù)采集部分包括有電壓傳感器、電流傳感器與溫度傳感器;每個電壓傳感器的輸入端與單節(jié)汽車動力電池電線連接,每個電壓傳感器的輸出端與數(shù)字信號處理器的ADC轉(zhuǎn)換接口電線連接;電流傳感器的輸入端與汽車動力電池耦合連接,電流傳感器的輸出端與數(shù)字信號處理器的ADC轉(zhuǎn)換接口電線連接;每個溫度傳感器與汽車動力電池接觸連接,溫度傳感器的輸出端與數(shù)字信號處理器的I/O接口電線連接;所述的數(shù)據(jù)中央處理與傳輸部分包括有數(shù)據(jù)處理單元和CAN傳輸單元;數(shù)據(jù)處理單元采用的是嵌入模糊預(yù)測算法的型號為TMS320LF2407的數(shù)字信號處理器,CAN傳輸單元包括有CAN總線收發(fā)器與CAN總線,CAN總線收發(fā)器的型號為PCA82C250,CAN總線收發(fā)器的一端與數(shù)字信號處理器的CAN控制器電線連接,CAN總線收發(fā)器的另一端與CAN總線電線連接,CAN總線再與汽車的電子控制單元或主控計(jì)算機(jī)電線連接。
2. 按照權(quán)利要求1所述的汽車動力電池荷電狀態(tài)的測量系統(tǒng),其特征在于, 所述的每個電壓傳感器的輸出端與數(shù)字信號處理器的ADC轉(zhuǎn)換接口電線連接是 指每個型號為KV20A/P的電壓傳感器的M端與型號為CD4067的兩個十六路模擬 開關(guān)中的一引腳X電線連接,兩個十六路模擬開關(guān)中的地址碼輸入端與數(shù)字信 號處理器中的1/0接口電線連接,兩個十六^4莫擬開關(guān)中的OUT/IN引腳與數(shù)字 信號處理器的ADC轉(zhuǎn)換接口電線連接。
3. 按照權(quán)利要求2所述的汽車動力電池荷電狀態(tài)的測量系統(tǒng),其特征在于, 所述的每個電壓傳感器的M端與兩個十六路模擬開關(guān)中的一引腳X電線連接是 指16個電壓傳感器的M端分別與第一個十六鴻4莫擬開關(guān)中的XO至X15引腳電 線連接,另外9個電壓傳感器的M端分別與第二個十六路模擬開關(guān)中的XO至 X8引腳電線連接;所述的兩個十六路模擬開關(guān)中的地址碼輸入端與數(shù)字信號處理器中的I/O 接口電線連接是指第一個十六路模擬開關(guān)中的地址碼引腳A、 B、 C、 D分別與數(shù) 字信號處理器中的P麗1/I0PA6、 P麗2/IOPA7、 P麗7/I0PE1和P畫8/IOPE2引腳 電線相連,第二個十六路模擬開關(guān)中的地址碼引腳A、 B、 C、 D分別與數(shù)字信號 處理器中的P麗9/IOPE3、 P麗10/IOPE4、 P麗11/I0PE5和P麗12/IOPE6引腳電線 相連;所述的兩個十六鴻4莫擬開關(guān)中的OUT/IN引腳與^:字信號處理器的ADC轉(zhuǎn)換 接口電線連接是指第一個十六路模擬開關(guān)中的OUT/IN引腳與數(shù)字信號處理器 的ADCINOO引腳電線相連,第二個十六路模擬開關(guān)中的OUT/IN引腳與數(shù)字信號 處理器的ADCIN01引腳電線相連。
4. 按照權(quán)利要求1所述的汽車動力電池荷電狀態(tài)的測量系統(tǒng),其特征在于, 所述的電流傳感器的輸出端與數(shù)字信號處理器的ADC轉(zhuǎn)換接口電連接是指型號 為KT75A/P的電流傳感器的M端與數(shù)字信號處理器的ADCIN02引腳電線相連。
5. 按照權(quán)利要求1所述的汽車動力電池荷電狀態(tài)的測量系統(tǒng),其特征在于, 所述的每個溫度傳感器的輸出端與數(shù)字信號處理器的1/0接口電線連接是指16 個型號為DS18B20的數(shù)字溫度傳感器分成4組,每4個數(shù)字溫度傳感器的數(shù)字 信號輸入/輸出端DQ連在一根總線上,4根總線分別與數(shù)字信號處理器的 PWM3/IOPB0、 P麗4/I0PB1、 P麗5/I0PB2、 P麗6/IOPB3引腳電線連接。
6. 按照權(quán)利要求1所述的汽車動力電池荷電狀態(tài)的測量系統(tǒng),其特征在于, 所述的CAN總線收發(fā)器的一端與數(shù)字信號處理器中的CAN控制器相連接,CAN 總線收發(fā)器的另一端與CAN總線電線連接是指CAN總線收發(fā)器的TXD引腳通過 二極管Dl與數(shù)字信號處理器的CANTX/I0PC6引腳電線連接,CAN總線收發(fā)器的 RXD引腳通過電阻R5與數(shù)字信號處理器的CANRX/I0PC7引腳電線連接;CAN總 線收發(fā)器的CANH、 CANL引腳與CAN總線電線連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了汽車動力電池荷電狀態(tài)的測量系統(tǒng)。旨在克服電池內(nèi)部參數(shù)難以取得、測試建模困難與測量不夠準(zhǔn)確等問題。它由數(shù)據(jù)采集部分和數(shù)據(jù)中央處理與傳輸部分組成。數(shù)據(jù)采集部分包括有電壓傳感器、電流傳感器與溫度傳感器。數(shù)據(jù)中央處理與傳輸部分包括有數(shù)據(jù)處理單元和CAN傳輸單元。數(shù)據(jù)處理單元采用嵌入模糊預(yù)測算法的數(shù)字信號處理器,CAN傳輸單元包括CAN總線收發(fā)器與CAN總線。CAN總線收發(fā)器的一端與數(shù)字信號處理器的CAN控制器電線連接,CAN總線收發(fā)器的另一端與CAN總線電線連接,CAN總線再與汽車的電子控制單元或主控計(jì)算機(jī)電線連接。本實(shí)用新型用于電動汽車、混合動力汽車和其它產(chǎn)品上的電池測試與管理領(lǐng)域。
文檔編號H01M10/48GK201177656SQ20082007164
公開日2009年1月7日 申請日期2008年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月8日
發(fā)明者冀群心, 富 劉, 微 吳, 琳 孟, 康文煒, 娟 李, 禹 程, 建 陳, 陳萬忠, 韓雙雙 申請人:吉林大學(xué)