混合动力监控系统

2019-06-13 10:08:53 huang

混合动力监控系统


工业显示器


新能源汽车是指使用非常规车用燃料(或使用常规车用燃料但装载新型动力装置),具有新技术、新结构和先进技术原理的汽车。其中纯电动汽车(BEV)、混合动力电动汽车(HEV)和燃料电池电动汽车(FCEV)发展前景最为良好,也是目前国家大力推广的主要新能源车型。

混合动力汽车的整车性能很大程度上依赖于动力蓄电池。高性能、高可靠性的电池管理系统(BMS)能使电池在各种条件下获得最佳的性能。电池管理系统不仅要监测混合动力汽车电池的充放电电流、总电压和剩余电量SOC,还要预测电池的功率强度,以便监控电池的使用状况,并且不对电池造成伤害。当电池出现过充或过放、温度过高等异常情况时,电池管理系统会诊断电池故障并报警,同时整车控制系统对充电机和用电设备给出控制信号。因此,电池管理系统是混合动力汽车的重要电子控制单元之一,对保障电池的可靠性和安全性起到重要作用。

因此,急需一种可以高速与整车控制系统交换数据并能高效监测每块电池性能参数的电池监控系统。


技术实现要素:

为了解决上述问题,本发明提出一种混合动力汽车电池监控系统。

具体的,一种混合动力汽车电池监控系统,包括监测单元、FPGA、中央处理器、CAN接口电路、电池组、多选开关单元和DC-DC模块;

所述电池组包括多个电池;

所述监测单元包括电压检测模块、电流检测模块和温度检测模块,所述电压检测模块、电流检测模块和温度检测模块的输出端分别与所述FPGA的输入端连接;

所述多选开关单元包括第一多选开关模块、第二多选开关模块及第三多选开关模块,所述电压检测模块的输入端通过所述第一多选开关模块分别与每个电池的输出端连接,所述电流检测模块的输入端通过所述第二多选开关模块分别与每个电池的输出端连接,所述温度检测模块通过所述第三多选开关模块分别与每个电池连接;

所述FPGA的输出端与所述中央处理器的输入端连接,所述中央处理器的输出端与所述CAN接口电路连接;

所述DC-DC模块的输入端与车载12V电源连接,输出分别与所述电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块、FPGA、中央处理器及CAN接口电路连接,为系统中的芯片提供工作电压。

进一步的,所述电压检测模块、电流检测模块和温度检测模块通过SPI总线与所述FPGA连接。

进一步的,所述中央处理器为MC9S12DG128。

进一步的,所述CAN接口电路包括CAN总线驱动器、第一高速光耦、第二高速光耦、第一~第七电阻及第一~第三电容,所述CAN总线驱动器为PCA82C250,所述第一高速光耦及第二高速光耦为6N137;所述中央处理器的CAN发送端与第一电阻的第一端连接,第一电阻的第二端与所述第一高速光耦的IN端连接,所述中央处理器的CAN接收端与第二电阻的第一端连接,第二电阻的第二端与所述第一高速光耦的VDO端连接;

所述第一高速光耦的VCC端与第一电容的第一端及电源连接,第一电容的第二端接地,所述第一高速光耦的EN端与所述第一高速光耦的VCC端及电源连接,所述第一高速光耦的OUT端与所述CAN总线驱动器的TXD端连接;

所述第二高速光耦的OUT端与所述中央处理器的接收端及第二电阻的第一端连接,所述第二高速光耦的EN端与电源及所述第二高速光耦的VCC端连接,所述第二高速光耦的VCC端与电源及第二电容的第一端连接,第二电容的第二端接地,所述第二高速光耦的VDO端与第三电阻的第一端连接,第三电阻的第二端与所述第一高速光耦的OUT端及所述CAN总线驱动器的TXD端连接,所述第二高速光耦的IN端与第四电阻的第一端连接,第四电阻的第二端与所述CAN总线驱动器的RXD端连接;

所述CAN总线驱动器的VCC端与第三电容的第一端及电源连接,第三电容与所述CAN总线驱动器的GND端连接并接地,所述CAN总线驱动器的CANH端与第五电阻的第一端连接,第五电阻的第二端与CAN总线连接,所述CAN总线驱动器的CANL端与第六电阻的第一端连接,第六电阻的第二端与CAN总线连接,所述CAN总线驱动器的RS端与第七电阻的第一端连接,第七电阻的第二端与所述CAN总线驱动器的GND端及第三电容的第二端连接并接地。

进一步的,所述DC-DC模块包括降压芯片LM7805和升压芯片TMS61170。

本发明的有益效果在于:

通过多选开关分时监测每一块电池的参数,提高了电池利用率,并能高效的与整车控制系统交换数据,有利于整车控制系统合理分配功率,结构简单,系统功耗低,检测精度高,响应速度快,稳定性和可靠性好,保证了动力电池系统可靠和车辆行驶的安全。

具体实施方式:

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1所示,一种混合动力汽车电池监控系统,包括监测单元、FPGA、中央处理器、CAN接口电路、电池组、多选开关单元和DC-DC模块;

所述电池组包括多个电池;

所述监测单元包括电压检测模块、电流检测模块和温度检测模块,所述电压检测模块、电流检测模块和温度检测模块的输出端分别与所述FPGA的输入端连接;

所述多选开关单元包括第一多选开关模块、第二多选开关模块及第三多选开关模块,所述电压检测模块的输入端通过所述第一多选开关模块分别与每个电池的输出端连接,所述电流检测模块的输入端通过所述第二多选开关模块分别与每个电池的输出端连接,所述温度检测模块通过所述第三多选开关模块分别与每个电池连接;

所述FPGA的输出端与所述中央处理器的输入端连接,所述中央处理器的输出端与所述CAN接口电路连接;

所述DC-DC模块的输入端与车载12V电源连接,输出分别与所述电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块、FPGA、中央处理器及CAN接口电路连接,为系统中的芯片提供工作电压。

进一步的,所述电压检测模块、电流检测模块和温度检测模块通过SPI总线与所述FPGA连接。

进一步的,所述中央处理器为MC9S12DG128。

进一步的,所述CAN接口电路包括CAN总线驱动器、第一高速光耦、第二高速光耦、第一~第七电阻及第一~第三电容,所述CAN总线驱动器为PCA82C250,所述第一高速光耦及第二高速光耦为6N137;所述中央处理器的CAN发送端与第一电阻的第一端连接,第一电阻的第二端与所述第一高速光耦的IN端连接,所述中央处理器的CAN接收端与第二电阻的第一端连接,第二电阻的第二端与所述第一高速光耦的VDO端连接;

所述第一高速光耦的VCC端与第一电容的第一端及电源连接,第一电容的第二端接地,所述第一高速光耦的EN端与所述第一高速光耦的VCC端及电源连接,所述第一高速光耦的OUT端与所述CAN总线驱动器的TXD端连接;

所述第二高速光耦的OUT端与所述中央处理器的接收端及第二电阻的第一端连接,所述第二高速光耦的EN端与电源及所述第二高速光耦的VCC端连接,所述第二高速光耦的VCC端与电源及第二电容的第一端连接,第二电容的第二端接地,所述第二高速光耦的VDO端与第三电阻的第一端连接,第三电阻的第二端与所述第一高速光耦的OUT端及所述CAN总线驱动器的TXD端连接,所述第二高速光耦的IN端与第四电阻的第一端连接,第四电阻的第二端与所述CAN总线驱动器的RXD端连接;

所述CAN总线驱动器的VCC端与第三电容的第一端及电源连接,第三电容与所述CAN总线驱动器的GND端连接并接地,所述CAN总线驱动器的CANH端与第五电阻的第一端连接,第五电阻的第二端与CAN总线连接,所述CAN总线驱动器的CANL端与第六电阻的第一端连接,第六电阻的第二端与CAN总线连接,所述CAN总线驱动器的RS端与第七电阻的第一端连接,第七电阻的第二端与所述CAN总线驱动器的GND端及第三电容的第二端连接并接地。

进一步的,所述DC-DC模块包括降压芯片LM7805和升压芯片TMS61170。

需要说明的是,对于前述的各个方法实施例,为了简单描述,故将其都表述为一系列的动作组合,但是本领域技术人员应该知悉,本申请并不受所描述的动作顺序的限制,因为依据本申请,某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次,本领域技术人员也应该知悉,说明书中所描述的实施例均属于优选实施例,所涉及的动作和单元并不一定是本申请所必须的。

在上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详细描述的部分,可以参见其他实施例的相关描述。