一种环艺割草机电池组管理系统及控制方法与流程

技术特征：
1.一种环艺割草机电池组管理系统，其特征在于：割草机电池组由n个电池单体经串联而成，其中n为大于1的自然数，所述割草机电池组管理系统包括检测模块、系统控制器、电机驱动模块、故障开关组、系统电源以及人机界面；检测模块，利用电压传感器和电流传感器检测得到割草机电池组的电池参数，电池参数包括n个电池单体电压u
i
、一个电池组电压u
b
、一个电池组电流i
b
，其中i为大于等于1、小于等于n的自然数；系统控制器，包括故障控制器、电池状态预估器及子控制器，所述电池状态预估器根据所述检测模块得到的电池参数，结合故障控制器反馈的故障信息，利用预估算法产生电池状态信息，并将电池状态信息上传给故障控制器及子控制器，所述故障控制器根据检测模块所得的电池组电池参数、电池状态预估器所得的电池状态信息，产生一个故障信息，以控制故障开关组中相应故障开关，实现自主切除故障电池单体，避免电池过放或损坏，并将故障信息分别反馈给电池状态预估器、子控制器与电机驱动模块，所述子控制器，读取检测模块测得的显示数据，并将所述显示数据上传给人机界面，同时控制电机驱动模块中各电机驱动器的启停；电机驱动模块，包括行走电机驱动器和割草电机驱动器，所述行走电机驱动器根据所述子控制器的控制信息及故障控制器的故障信息，判断是否启停行走电机，并采集行走电机工作状态，电机工作状态包括行走方向与行走速度；所述割草电机驱动器根据所述子控制器的控制信息及故障控制器的故障信息，判断是否启停割草电机，并采集割草电机作业参数，作业参数包括工作模式、刀况；故障开关组，包括n个继电器、常开开关、常闭开关以及和故障开关，所述故障开关组的连接方式，包括所述继电器的常闭开关与所述电池单体依次相间串联相接和所述继电器的常开开关与电池单体及常闭开关依次相间并联相接，所述故障开关输入端接所述系统电源正极，所述故障开关输出端接所述继电器输入端，所述继电器输出端接所述系统电源负极；系统电源，用以给故障开关组及系统其他组件提供电源；人机界面，用以读取并显示子控制器上传的显示数据，显示数据包括n个电池单体的电压、荷电状态、健康状态，电池组的电压、电流、荷电状态、健康状态，电池故障信息，同时，手动输入控制信息给故障控制器、电池状态预估器、子控制器，实现人机互动功能。2.根据权利要求1所述的一种环艺割草机电池组管理系统，其特征在于：所述的预估算法为开路电压法、卡尔曼滤法及其改进的卡尔曼滤法、神经网络及其改进算法。3.根据权利要求1所述的一种环艺割草机电池组管理系统，其特征在于：所述的显示数据包括检测模块检测到的电池单体及电池组电池参数、电池状态预估器产生的电池状态信息、故障控制器产生的故障信息、电机驱动模块采集的电机工作状态和作业参数。4.根据权利要求1所述的一种环艺割草机电池组管理系统，其特征在于：所述故障信息指用二进编码或十进编码表示的、可明确具体哪个电池单体发生故障的信息。5.根据权利要求1所述的一种环艺割草机电池组管理系统，其特征在于：所述电池状态信息包括n个电池单体荷电状态soc
i
、健康状态soh
i
及电池组的荷电状态soc
b
、健康状态soh
b
。6.一种割草机电池组管理系统控制方法，其特征在于，包括如下步骤：s1：由检测模块适时检测割草机电池组的n个电池单体电压、电池组电压和电流等电池
参数，并将这些电池参数分别上传给系统控制器的电池状态预估器、子控制器与故障控制器；s2：电池状态预估器根据检测模块得到的电池参数，结合故障控制器反馈的故障信息来修正电池组电池额定容量、内阻，利用预估算法产生n个电池单体的荷电状态、健康状态及电池组的荷电状态soc
b
、健康状态soh
b
等电池状态信息，并将电池状态信息上传给子控制器与故障控制器；s3：故障控制器将检测模板检测的电池单体电压、电池状态预估器产生的电池单体的荷电状态及健康状态，分别与其预定值进行比较，采用故障电池判定法确定单个电池单体是否放电结束或已老化，若判定第i个电池单体放电结束或已老化，则产生第i位故障信息表明第i个电池单体已出现故障或需要更换，同时导通故障开关组中第i个故障开关si，故障开关si导通后，第i个继电器的线圈kmi得电，从而第i个继电器的常开开关ki闭合、常闭开关ki0断开，自动切除第i个电池单体；s4：与此同时，故障控制器根据检测模块检测的电池组电压u
b
，与电机驱动模板要求的电机最低电压阀值u
m
进行比较，若电池组电压低于电机最低电压阀值，则产生故障停车信息，否则产生故障启动信息，并将故障启停信息传递给电机驱动模块，从而避免因一个电池单体或多个电池单体发生故障，导致需要人工来频繁更换电池；s5：同时，故障控制器将故障信息反馈给电池状态预估器，以修正电池组电池额定容量、内阻，进一步修正电池组电池状态预估值，作为下一次故障电池判定依据，形成故障电池判定的闭环控制，并上传故障信息给子控制器；s6：电机驱动模块根据故障控制器产生的故障启停车信息，结合子控制器启停控制信息，利用电机启停法，确定是否驱动行走电机和割草电机，并将采集到的电机工作状态和作业参数上传给子控制器。7.根据权利要求6所述的一种割草机电池组管理系统控制方法，其特征在于：所述s3中，所述故障电池判定法为电池单体电压u
i
、电池单体荷电状态soc
i
、电池单体健康状态soh
i
中任一个参数不大于其给定阀值，则认为该电池单体为放电结束或已老化。8.根据权利要求6所述的一种割草机电池组管理系统控制方法，其特征在于：所述s6中，所述电机启停法为电机驱动模块接收到故障停车信息与子控制器停车信息中任一个，都将停止行走电机和割草电机，只有电机驱动模块都接到故障启动信息和子控制器的启动信息时，才会驱动行走电机和割草电机。

技术总结
本发明公开了一种环艺割草机电池组管理系统及控制方法，电池组管理系统包括检测模块、系统控制器、电机驱动模块、故障开关组、系统电源以及人机界面，系统控制器将检测模块所得电池单体电压、电池组电压和电流，结合故障控制器反馈的故障信息，根据电池状态信息、电池单体电压等，判断并产生故障信息，以导通故障开关组中对应开关、控制电机驱动模块中两个电机驱动器及反馈给电池状态预估器，同时本发明还提供了一种环艺割草机电池组管理系统的控制方法，可实现对一个或多个电池单体同时进行故障判别，并主动切除相应故障电池单体，保证电池组持续供电，无需频繁更换故障电池单体。体。体。


技术研发人员：孙烨 滕飞 李建国 邓先宝 龚毅 裴华尉 刘华
受保护的技术使用者：盐城工业职业技术学院
技术研发日：2021.09.23
技术公布日：2021/12/2