[发明专利]一种基于矿用锂离子电池的电源管理系统及状态估计方法

权利要求书

1.一种基于矿用锂离子电池的电源管理系统，其特征是：所述的电池电源管理系统包括电源管理装置和电源管理方法，所述的电源管理装置是基于多节单体锂电池组成的矿用锂离子电池组进行管理的电源管理系统，包括主控单元、单总线温度采集单元、电源管理单元、电流采集单元、控制单元和数据传输单元；主控单元的输入端通过数据线与单总线温度采集单元、电流采集单元和数据传输单元的输出端连接，主控单元的输出端通过数据线与电源管理单元和控制单元的输入端连接；

所述的主控单元采用增强型系列微控制器STM32F103R8T6构成；

所述的单总线温度采集单元基于单线数据传输的温度传感器DS18B20构成；

所述的电源管理单元，基于锂离子电池监控芯片AD7280A构成。

2.权利要求1所述的一种基于矿用锂离子电池的电源管理系统的电源管理方法，其特征是：所述的电源管理方法：主控单元和单总线温度采集单元，在电源管理系统首次上电后，主控单元加电自检并配置电源管理单元的参数，参数配置完成后，系统等待具有唯一序列号的单总线温度传感器接入，主控单元间隔搜索单总线上的温度传感器数量及各自的序列号，并存储在具有掉电不丢失数据特性的FLASH中，此处是由主控单元的FLASH模拟EEPROM实现；

所述的电流采集单元，根据采集的数据和系统以及不同电流等级和精度要求，共分为两组不同的电流采集方案：a、充电电流采集采用霍尔电流采集隔离方案；b、放电和容量自检电流采样通过串联精密电阻和电压变换测量，电流采集是基于主控单元自带的12位AD模块，外部加载独立高精度的电压源，结合特定的采样方案和数据处理方法，实现高精度的电流采样；

所述的电源管理单元，主控单元通过SPI接口操作电源管理单元，实现电压采集和充电均衡管理任务，经任务调度，可以不停的回读单体电池的电压、电池组的总电压；充电时，根据单体电池不同的电压等级，主控单元可以选择不同的均衡阀值来进行充电均衡管理，同时主控单元判断各部分的电压采集是否正常，以此判断电压采集线是否出问题，并更新温度和状态数据；

所述的数据传输单元，通过RS232接口与主控单元进行通信，接收电池数据，用于数据的显示，并给主控单元发出参数设置指令，可以设置调整的参数有：单体电池过压阀值、单体电池欠压阀值、充放电电流阀值、充电均衡时间、过流保护恢复时间、充电均衡电压、电池组容量值、充放电和容量自检电流修正系数。

3.一种基于矿用锂离子电池的状态估计方法，其特征是：所述的电池状态估计方法是基于高斯过程推理学习方法的状态估计方法，该方法是非线性状态空间建模方法，把稀疏高斯过程和高斯过程假定密度滤波器，既考虑了策略噪声，又考虑了系统噪声和模型的不确定性，使用解析的方法以较少的计算代价进行滤波、预测运算，易于对非平稳动态系统建模。