一种新能源汽车动力电池管理系统的制作方法

1.本实用新型涉及新能源汽车技术领域，具体涉及一种新能源汽车动力电池管理系统。


背景技术：

2.进入新世纪以来，工业发展迅速，而环境污染问题则是日益严重。其中汽车数量与日俱增，其排放的温室气体是导致现如今大气污染的主要因素。就其对环境造成的影响来说，如何才能在保证汽车动力性能及可靠性的同时减少汽车排放温室气体无疑是现阶段亟待科学家和工程师解决的课题。汽车行业近年来发展bms技术，如今推出的电动汽车、混合电动汽车，都是符合人们预期的零排放或者低排放汽车，电动汽车正处于充电时的情况。据统计 2015年以来中国电动汽车的销量就已成为全球第一，现如今环境问题越来越受国家重视，相关政策必然愈加完善，其销量也将会引来下一波井喷式增长。
3.随之带来的就是如何保证在电动汽车行驶过程中的可靠性和安全性，需要bms实时监测动力电池的剩余电量及相关故障信息，从而保障使用者的人身和财物安全。如何实现快速充电、安全性高、成本低、重复使用等功能特性是在系统开发与测试中考虑最多的问题。对于实际电池的使用和管理水平是决定电动汽车品质好坏的一个重要判别标准。
4.因此，急需一种新能源汽车动力电池管理系统。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种新能源汽车动力电池管理系统，具备对电池物理参数实时监测，完成状态估计，故障诊断及报警，均衡管理，根据系统不同工作状态确定相应的执行动作及状态转移条件，设计了系统具体执行流程和电池/整机故障处理方式，有效保障整车/电池使用的安全性的优点。
6.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种新能源汽车动力电池管理系统，包括一体机嵌入式硬件系统、软件系统，其特征在于，所述一体机嵌入式硬件系统包括以下六个模块：整车继电器充放电控制模块、温度电流检测模块、电池监控模块、断电保护模块、组合仪表模块、上位机模块，所述软件系统用于控制所述一体机硬件系统。
7.优选地，一体机嵌入式硬件系统通过i/o接口控制所述整车继电器模块，通过a/d接口控制所述温度电流检测模块，通过spi0控制所述电池监控模块，通过spi1控制所述断电保护模块，通过iic获取当前时刻用于系统时间管理，通过can1总线和所述上位机完成通信，通过232/485总线与所述组合仪表通信。
8.优选地，所述一体机嵌入式硬件系统采用mcu基本管理电路设计，所述mcu包括主控单元、模拟前端电池控制及微处理器基本芯片。
9.优选地，所述mcu中包括所述断电保护模块，所述断电保护模块使得一体机电路可以通过所述mcu的管脚信号实现自行控制切断本身电源，使mcu延时断电停止工作。
10.进一步地，所述软件系统根据模块功能来建立工程，利于后期系统的维护开发。
11.进一步地，所述软件系统定义了一系列自身故障以及电池故障用于向所述上位机模块报告以及根据故障类型决定是否开启被动均衡控制。
附图说明
12.为使得本实用新型中的技术方案，下面将会选取一些附图对本发明进行阐述。下述附图仅为本发明的一些实例；使用者可根据该附图获得其他类似的附图。其中：
13.图1为本实用新型的一体机嵌入式硬件系统模块图。
14.图2为本实用新型的具体实施方式图。
15.图3为本实用新型的故障信息判断流程图。
具体实施方式
16.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显而易见，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
17.如图1所示，是一种新能源汽车动力电池管理系统一体机嵌入式硬件系统模块图，所述一体机嵌入式硬件系统通过i/o接口控制所述整车继电器模块，通过a/d接口控制所述温度电流检测模块，通过spi0控制所述电池监控模块，通过spi1控制所述断电保护模块，通过iic获取当前时刻用于系统时间管理，通过can1总线和所述上位机完成通信，通过 232/485总线与所述组合仪表通信。
18.一体机软件设计主要有主函数，100μs中断和10ms中断来共同完成对电池状态的采集和整车控制。采用的mcu为mpc5744最高时钟频率可以达到200mhz，因此可以考虑采用两种中断，100μs中断和10ms中断来完成相应的通信、控制、数据处理、故障判断等功能，其中100μs中断比10ms优先级高。
19.软件系统需要完成通过eeprom对故障数据的读写、系统状态/故障检测、电池管理监控、处理电池信息数据、温度及电流ad采样、完成soc估计、can/232/485总线通信、 i2c时间管理等功能，相对来说模块功能分布比较零散，且工作量也比较大。因此根据模块功能来建立工程对于后期系统的维护开发来说十分重要。
20.如图2所示，是一种新能源汽车动力电池管理系统具体实施方式图，当新能源汽车进入充电站，系统由待机状态变为初始化状态，初始化mpc5744、中断使能、i/o功能状态寄存器，以及一体机故障、系统状态等配置信息。初始化结束后系统进入待机状态，此时系统处于自检供电电源、检查汽车启动on信号、断线故障、电流传感器未接等故障。如有故障，进入故障状态。
21.如图3所示，是一种新能源汽车动力电池管理系统故障信息判断流程图，用于保存故障信息至全局数组中和执行故障处理动作。自检完毕进入运行状态，处于正常运行采集和处理数据，判断和统计运行故障，can/232/485总线通信上传系统状态数据。由于can总线常处于复杂电磁环境，导致canh和canl电信号中加入很多干扰，因此在该通信系统中加入共模扼流圈对于汽车电子的电磁兼容性和无故障运转至关重要。dc
‑
dc转换器用于 cpu侧和收发器侧的电源隔离，u12为2通道通用数字隔离器完成can总线收发引脚隔离，在can总
线收发器侧放置有共模扼流圈用于抑制共模干扰，多个肖特基二极管和瞬态抑制二极管完成总线工作电压钳位。工作完毕进入关机状态，保存soc、故障信息等系统状态至 eeprom；
22.综上所述，本实用新型结构对电池物理参数实时监测，完成状态估计，故障诊断及报警，均衡管理，根据系统不同工作状态确定相应的执行动作及状态转移条件，设计了系统具体执行流程和电池/整机故障处理方式，有效保障整车/电池使用的安全性。
23.以上所述尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。


技术特征：
1.一种新能源汽车动力电池管理系统，包括一体机嵌入式硬件系统、软件系统，其特征在于：所述一体机嵌入式硬件系统包括以下六个模块：整车继电器充放电控制模块、温度电流检测模块、电池监控模块、断电保护模块、组合仪表模块、上位机模块；所述软件系统用于控制所述一体机嵌入式硬件系统。2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车动力电池管理系统，其特征在于：所述一体机嵌入式硬件系统通过i/o接口控制所述整车继电器模块，通过a/d接口控制所述温度电流检测模块，通过spi0控制所述电池监控模块，通过spi1控制所述断电保护模块，通过iic获取当前时刻用于系统时间管理，通过can1总线和所述上位机完成通信，通过232/485总线与所述组合仪表通信。3.根据权利要求1所述的一种新能源汽车动力电池管理系统，其特征在于：所述一体机嵌入式硬件系统采用mcu基本管理电路设计，所述mcu包括主控单元、模拟前端电池控制及微处理器基本芯片。4.根据权利要求3所述的一种新能源汽车动力电池管理系统，其特征在于：所述mcu中包括所述断电保护模块，所述断电保护模块使得一体机电路可以通过所述mcu的管脚信号实现自行控制切断本身电源，使mcu延时断电停止工作。

技术总结
本实用新型提供了一种新能源汽车动力电池管理系统，包括一体机嵌入式硬件系统、软件系统，所述一体机嵌入式硬件系统包括以下六个模块：整车继电器充放电控制模块、温度电流检测模块、电池监控模块、断电保护模块、组合仪表模块、上位机模块，所述软件系统用于控制所述一体机硬件系统，本实用新型对电池物理参数实时监测，完成状态估计，故障诊断及报警，均衡管理，根据系统不同工作状态确定相应的执行动作及状态转移条件，设计了系统具体执行流程和电池/整机故障处理方式，有效保障整车/电池使用的安全性。的安全性。的安全性。


技术研发人员：黄成 曹天增 贾有权
受保护的技术使用者：哈尔滨理工大学
技术研发日：2020.12.09
技术公布日：2021/10/23