[发明专利]一种电动汽车电池模组的数据采集系统

说明书

技术领域

本发明涉及电池管理技术领域，具体涉及一种电动汽车电池模组的数据采集系统。

背景技术

电池管理系统(batter management system，BMS)是电动汽车不可或缺的重要组成部分。BMS的关键作用有两点：一是精确、实时地估算电池电荷状态(state of charge，SOC)；另外一个是对电池组进行均衡控制。SOC定义为电池中剩余的电荷余量与电池标称电荷容量的比值。精确、实时的SOC估算不但可以确定电池组剩余电量的多少，从而可以获得更精确的电动汽车续航里程，提高电池组的能量利用率，而且可以监视动力电池组的运行状态，从而防止其过充过放，增强动力电池组的安全性。均衡控制主要解决电池组中各个单体电池之间客观存在着的不一致性问题。均衡控制管理有助于提升电池组的整体容量，有助于控制电池组的充放电深度，有助于提高动力电池的安全性以及延长电池寿命。电池模组的单体电压数据、电池模组的温度数据、电池模组的电流数据是SOC估算和均衡控制的直接依据。电动汽车电池模组的数据采集系统的精确性和稳定性很大程度决定了SOC估算精度和均衡控制的优劣。

动力电池组SOC估算方法已经有很多种，目前普遍认为较好的一种方案是开路电压法和安时积分法的结合使用，这种方案对硬件电路和MCU(Micro Controller Unit，单片机)的运算能力要求低，但是估算精度完全依赖于电压采集、电流采集和温度采集数据的精度，因此电动汽车电池模组数据采集的精度决定了SOC估算的精度。另外，均衡控制的判据是串联电池电压的值和SOC的值，其控制策略的优劣同样取决于电池模组数据的采集精度。

目前的单体电压采集方案主要有两种。一种方案是采用分立元件搭建单体电压采集模块，主要通过多路复用器或者光耦隔离开关轮流把各个单体模拟电压送到AD采集电路，而后转化成数字信号送至MCU。这种方案成本较低，但是所需元器件种类数目较多，电路设计调试复杂，后期维修复杂，同时采样精度低，采样周期长，抗干扰能力差。另一种方案是采用集成芯片IC，根据电池模组的规模选择合适的与其匹配的IC。这种方案采集精度高，抗干扰能力强，但是不同规模的电池模组要选用不同系列的芯片，通用性差。

目前温度数据采集主流方案采用NTC(Negatibe Temperature Coefficient)热敏电阻作为温度传感器。NTC具有负温度系数，其阻值随温度而线性变化，具有适用范围广，测量精度高等特点。但是由于自身阻值随温度变化而变化，输出的是模拟量，需要配合AD转换器使用才能够转换为数字信号供MCU接收与处理。另外，如果在同一个系统中需要测量多个温度点有两种方法，一是每个温度点单独使用一个AD转换通道，单独占用MCU的一个IO口，这种方法的缺点是占用MCU的资源多；二是在AD转换器前加多路复用器，分时将不同温度点的模拟量信号依次接通至AD转换器，这种方法缺点是电路结构复杂，出故障几率较大。

市面上多数电动汽车电池模组的数据采集系统都是针对特定的电池模组设计的，不同厂家的数据采集系统只能应用于各自的所设计的动力电池模组，通用性不强。当设计出新的动力电池模组，数据采集系统同样需要重新设计，开发周期长。另外后期维修和更换必须要找原厂家，很不方便。所以设计一种采样精度高，抗干扰能力强，可针对不同规模形式的动力电池模组灵活配置的数据采集系统是一大挑战。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种电动汽车电池模组的数据采集系统，可根据动力电池模组的实际规模来配置数据采集系统，满足精度指标的同时增强了通用性。

本发明的技术方案为：

一种电动汽车电池模组的数据采集系统，包括电源模块、单体电压采集模块、电流采集模块、温度采集模块和MCU运算控制模块，

所述电源模块分别为所述电流采集模块、温度采集模块和MCU运算控制模块供电；

所述单体电压采集模块连接所述电动汽车电池模组，由所述电动汽车电池模组供电并采集所述电动汽车电池模组的单体电压数据；

所述电流采集模块用于采集所述电动汽车电池模组的充放电电流数据；

所述温度采集模块的温度探头均匀设置在所述电动汽车电池模块内，采集所述电动汽车电池模块的温度数据；

所述MCU运算控制模块连接所述单体电压采集模块、电流采集模块和温度采集模块，对所述单体电压采集模块、电流采集模块和温度采集模块进行通信控制并接收与处理所述采集的电动汽车电池模组的单体电压数据、充放电电流数据和温度数据；