專利名稱：智能化電池管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電池，尤其涉及一種智能化電池管理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
閥控電池自上個(gè)世紀(jì)80年代投入使用以來(lái)，同時(shí)也出現(xiàn)了較多的問(wèn)題和爭(zhēng)議，目前就蓄電池的維護(hù)而言最常規(guī)的做法是至少每年對(duì)蓄電池組進(jìn)行一次核對(duì)性放電測(cè)試。因?yàn)槿绻铍姵亟M3-4年都不進(jìn)行一次充、放電，蓄電池組電解液就會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象，即電解液會(huì)分解為酸溶液濃度各不相同的液體層，這會(huì)影響到蓄電池在斷電時(shí)的供電能力。這種現(xiàn)象會(huì)最終導(dǎo)致在硫酸濃度較高的區(qū)域出現(xiàn)極板腐蝕。但是采取這種計(jì)劃性的維護(hù)，由于兩次維護(hù)間隔時(shí)間太長(zhǎng)而并不能連續(xù)監(jiān)測(cè)蓄電池的狀態(tài)；同時(shí)用戶在進(jìn)行過(guò)放電測(cè)試后的第二天就不敢說(shuō)蓄電池組是否將會(huì)正常運(yùn)行下去；另外，放電測(cè)試通常會(huì)消耗幾個(gè)小時(shí)甚 至幾天的時(shí)間，這是一個(gè)高成本、對(duì)電池具有破壞性、不安全的過(guò)程(包括重新充滿電)。通過(guò)監(jiān)控電池電壓來(lái)監(jiān)測(cè)蓄電池針對(duì)蓄電池的運(yùn)行機(jī)理和失效模式，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)，在直流供電的場(chǎng)合安裝對(duì)蓄電池監(jiān)測(cè)的必要裝置，比如電壓巡檢儀等。但是根據(jù)后備蓄電池的工作條件，有可能長(zhǎng)期不放電，在兩次定期核對(duì)性放電測(cè)試期間，同樣有可能失效，而電池的端電壓是完全正常的。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的技術(shù)效果能夠克服上述缺陷，提供一種智能化電池管理系統(tǒng)，其除了對(duì)蓄電池常規(guī)的電壓監(jiān)視外，同時(shí)還能對(duì)電池的溫度、內(nèi)阻等核心技術(shù)參數(shù)的監(jiān)視，對(duì)蓄電池的運(yùn)行周期以及蓄電池的健康狀況做出具體的分析，同時(shí)對(duì)落后電池進(jìn)行均衡處理，使其恢復(fù)到正常狀態(tài)。避免出現(xiàn)因電池管理不當(dāng)出現(xiàn)的災(zāi)難。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案其包括單片機(jī)，單片機(jī)分別與CAN模塊、溫度檢測(cè)模塊、串口模塊、交流恒流信號(hào)發(fā)生器，交流恒流信號(hào)發(fā)生器分別連接方波轉(zhuǎn)換器、取樣電路、均衡模塊，均衡模塊與取樣電路連接，取樣電路連接通路選擇開(kāi)關(guān)，通路選擇開(kāi)關(guān)依次通過(guò)前置放大帶通濾波器、平衡調(diào)制器、積分器、直流放大器與單片機(jī)連接，方波轉(zhuǎn)換器與平衡調(diào)制器連接。單片機(jī)采用DSP18F458型號(hào)。平衡調(diào)制器采用AD630型號(hào)。內(nèi)阻的測(cè)量方法對(duì)電池的研究發(fā)現(xiàn)，電池的內(nèi)阻對(duì)蓄電池的容量有著非常密切的關(guān)系，對(duì)蓄池內(nèi)阻的測(cè)量已提到最緊要的日程，但由于技術(shù)能力的制約，內(nèi)阻的測(cè)量準(zhǔn)確性不盡人意，這對(duì)蓄電池健康及運(yùn)行狀況判斷幾乎沒(méi)有任何效果，更有甚者以此為幌子，給使用者造成重大的損失，我們所做的內(nèi)阻測(cè)量采用現(xiàn)今最先進(jìn)的交流阻抗法的鉛酸蓄電池內(nèi)阻測(cè)量方法.用精密電阻和電池構(gòu)成串聯(lián)電路，采用交流注入法對(duì)蓄電池注入微弱正弦波信號(hào).通過(guò)對(duì)輸出響應(yīng)進(jìn)行一系列的濾波、正峰值檢測(cè)、放大以及AD轉(zhuǎn)換和采集，然后根據(jù)測(cè)量到的電壓比來(lái)推算電池阻，推算出電池內(nèi)阻.其中內(nèi)阻作為電池最重要的參數(shù)之一，與容量有著緊密的聯(lián)系，它不僅反映電池當(dāng)前的荷電狀態(tài)，而且還反映電池的劣化程度，其變化反映電池的性能和壽命.因此采用內(nèi)阻檢測(cè)法測(cè)量電池的性能，實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池的維護(hù)，是目前公認(rèn)的蓄電池維護(hù)的有效方案。為了提高內(nèi)阻的測(cè)量精度，在調(diào)制解調(diào)部分我們采用了直接數(shù)字合成技術(shù)(DDS)與PLL技術(shù)結(jié)合的方法，S卩(DDS+PLL)技術(shù)，DDS (直接數(shù)字合成)技術(shù)采用數(shù)字化技術(shù)，通過(guò)控制相位的變化速度來(lái)直接產(chǎn)生各種頻率的信號(hào)。在帶寬、頻率分辨率、頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間、相位連續(xù)性(相位變化連續(xù))、調(diào)制輸出(對(duì)輸出信號(hào)易實(shí)現(xiàn)多種調(diào)制)和集成化等方面，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)的頻率合成技術(shù)。但是DDS技術(shù)把幅度和相位信息也都用數(shù)字量表示，故將會(huì)產(chǎn)生量化精度和量化噪音，從而造成輸出信號(hào)的幅度失真和相位失真，使得DDS的輸出信號(hào)雜散較大(雜散頻率多)；DDS是全數(shù)字化結(jié)構(gòu)，易于集成、功耗低、可靠性高、易于程控、使用靈活。是目前高性能頻率合成器的主要發(fā)展趨勢(shì)。從而避免了由于常規(guī)調(diào)制信號(hào)源不穩(wěn)定，解調(diào)信號(hào)跟蹤不準(zhǔn)確，造成測(cè)量不準(zhǔn)確或者測(cè)量失敗的現(xiàn)象。單個(gè)電池的特性總存在差異，所以充電時(shí)電壓也不盡相同，導(dǎo)致的結(jié)果就是有的電池已經(jīng)充滿有的則沒(méi)有。在充電過(guò)程中，當(dāng)電池達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，多余的電量不僅不會(huì)儲(chǔ)存在電池里，而且會(huì)消耗在電解液中并致使電池發(fā)生過(guò)熱，同時(shí)，由于電解作用產(chǎn)生的氣泡會(huì)附著在電極上，從而減少電極與電解液的接觸面積，降低充電的效率。另一方面，當(dāng)充電終止時(shí)，各電池荷電未達(dá)均衡，又會(huì)導(dǎo)致放電的不均衡，甚至使得個(gè)別電池因深度放電引起極性顛倒，縮短了電池組的壽命。為了不縮短電池組的壽命，必須要讓電池組均衡充放電。過(guò)去已經(jīng)有許多對(duì)于電池組均衡充電技術(shù)的相關(guān)研究，其中有的技術(shù)未能實(shí)現(xiàn)能量無(wú)損，有的則是通過(guò)一套電能轉(zhuǎn)換裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)均衡充電，有的則是采用電能的多路輸出方式，將多余的能量傳送給總回路或者傳遞給相鄰的電池。因此有的方案其電路組成和控制結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，有的則需設(shè)專門的能量裝換裝置，因而使用方面受到限制。并且這些方案大都是以組為對(duì)象的集中控制方案，有的方案雖然解決了能量損耗問(wèn)題，卻存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜不易實(shí)現(xiàn)和維護(hù)不便等不足。在設(shè)計(jì)中，我們使用了 Buck-Boost技術(shù),對(duì)多級(jí)串聯(lián)電池組的結(jié)構(gòu)分析和研究，做成了分布式控制，模塊化的均衡充放電功能模塊，它可以使本級(jí)單電池多余的能量分別轉(zhuǎn)移到上下兩級(jí)蓄電池里，以此類推，從而使整個(gè)電池組實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡。這樣既防止了電池過(guò)沖而淅氣，也防止了電池欠充而硫化，對(duì)落后電池也有修復(fù)作用。

圖I本實(shí)用新型的電路模塊示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的智能化電池管理系統(tǒng)包括單片機(jī)，單片機(jī)分別與CAN模塊、溫度檢測(cè)模塊、串口模塊、交流恒流信號(hào)發(fā)生器，交流恒流信號(hào)發(fā)生器分別連接方波轉(zhuǎn)換器、取樣電路、均衡模塊，均衡模塊與取樣電路連接，取樣電路連接通路選擇開(kāi)關(guān)，通路選擇開(kāi)關(guān)依次通過(guò)前置放大帶通濾波器、平衡調(diào)制器、積分器、直流放大器與單片機(jī)連接，方波轉(zhuǎn)換器與平衡調(diào)制器連接。單片機(jī)采用DSP18F458型號(hào)。平衡調(diào)制器采用AD630型號(hào)。權(quán)利要求1.ー種智能化電池管理系統(tǒng)，其特征在于，包括單片機(jī)，單片機(jī)分別與CAN模塊、溫度檢測(cè)模塊、串ロ模塊、交流恒流信號(hào)發(fā)生器，交流恒流信號(hào)發(fā)生器分別連接方波轉(zhuǎn)換器、取樣電路、均衡模塊，均衡模塊與取樣電路連接，取樣電路連接通路選擇開(kāi)關(guān)，通路選擇開(kāi)關(guān)依次通過(guò)前置放大帶通濾波器、平衡調(diào)制器、積分器、直流放大器與單片機(jī)連接，方波轉(zhuǎn)換器與平衡調(diào)制器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能化電池管理系統(tǒng)，其特征在干，單片機(jī)采用DSP18F458型號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的智能化電池管理系統(tǒng)，其特征在于，平衡調(diào)制器采用AD630型號(hào)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電池，尤其涉及一種智能化電池管理系統(tǒng)。本實(shí)用新型的智能化電池管理系統(tǒng)，包括單片機(jī)，單片機(jī)分別與CAN模塊、溫度檢測(cè)模塊、串口模塊、交流恒流信號(hào)發(fā)生器，交流恒流信號(hào)發(fā)生器分別連接方波轉(zhuǎn)換器、取樣電路、均衡模塊，均衡模塊與取樣電路連接，取樣電路連接通路選擇開(kāi)關(guān)，通路選擇開(kāi)關(guān)依次通過(guò)前置放大帶通濾波器、平衡調(diào)制器、積分器、直流放大器與單片機(jī)連接，方波轉(zhuǎn)換器與平衡調(diào)制器連接。從而使整個(gè)電池組實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡。這樣既防止了電池過(guò)沖而淅氣，也防止了電池欠充而硫化，對(duì)落后電池也有修復(fù)作用。
文檔編號(hào)H02J7/00GK202524121SQ201220129159
公開(kāi)日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月30日
發(fā)明者劉洪濤, 崔曉凱, 李永臣, 李福民 申請(qǐng)人:青島艾迪森科技有限公司