[实用新型]一种矿用锂电池组管理系统采集单元

说明书

本实用新型公开了一种矿用锂电池组管理系统采集单元，包括锂电池组，该系统通过链式连接及隔离式SPI通信，实现对锂电池数据的采集、传输、处理、监视和控制。有更高的精度，更适用于矿用动力锂电池检测。通过在电压采集及均衡电路中增加散热电路，实现稳定电路，降低电压波动，同时降低采集板温度，保证系统正常工作。无需直接接触高压电路，低压测量电路和高压被测电路可以隔离，避免动力电池端的干扰进入控制端，不需外部隔离。进而达到提高采样精度，避免高压干扰的目的。能够解决现有技术中随着电池数量增多，将会占用主控板更多的端口和数据处理能力的问题，减轻主控板的负担。

技术领域

本实用新型涉及锂电池组管理系统领域，具体涉及一种矿用锂电池组管理系统采集单元。

背景技术

现有的锂电池组管理系统主要是针对于民用汽车，其输出功率一般在30-40KW。普通的BMS系统从电压、电流、温度、SOC和SOP等各功能考虑都不适应或不满足特殊工况下的矿用锂离子动力电池组应用。

根据《矿用隔爆(兼本安)型锂离子蓄电池电源安全技术要求(暂行)》和《关于矿用产品使用的锂离子蓄电池安全标志管理意见(暂行)》的规定，矿用隔爆型无轨胶车动力电池组采用100节额定电压为3.2V、容量为100Ah的磷酸铁锂单体电池串联而成。其中每10块为一组，共十组，每20块为一个电池包。

现有的多数是基于LTC6804电池监视芯片为核心，甚至基于更低版本的LTC6802系列；以霍尔电流传感器采集电流；以热敏电阻或18b20温度传感器进行温度采集；以飞思卡尔16位单片机位控制核心；以SPI通信为主；以最简单的阶梯方式进行充放电的控制，先进的采用按时积分法；隔爆多采用隔爆外壳的方式，将事故状态下可能产生火花的部分进行密封性隔开。

现有技术都存在一定的安全隐患，尤其是对于用于运输人员的矿用隔爆型无轨胶车。主要存在以下确定或不足：

(1)随着运输车辆对输出功率的要求越来越高，最高可达2900马力(220T片以上卡车)。动力电池组有成百块磷酸铁锂电池串并联构成，电池单体电压和温度的采集速率直接影响到电压的采集精度、SOC和SOP估算精度，现有的LTC6804电池监视芯片已经不满足采集速率，而LTC6802系列早已成为淘汰品。

(2)现有的BMS系统与AECU模块的通信多采用Linear公司提供的SPI通信方式，而运输车辆其它通信方式多采用CAN。SPI通信速度不及CAN通信、不支持多主机、没有指定的流控制、没有应答机制，占用主控芯片的引脚较多，且不便于整车的信号控制。

(3)不准确的SOC估算往往会导致比预期更大的SOC波动，从而减少电池的循环寿命、降低车辆的能量利用效率；不可靠的SOP估计则会导致驾驶员对车辆的加速能力或者续驶历程进行误判，影响车辆的正常行驶，甚至出现安全事故。现有的估算方法不可靠。

(4)隔爆方式过于简单，没有从事故的根源解决火花问题或爆炸问题。

实用新型内容

为了解决上述的技术问题，本实用新型的目的在于提供一种矿用锂电池组管理系统采集单元，基于SPI通信技术、菊链式连接方式、电池保护技术、传感器识别控制技术、SOC与SOP的精确估算以及数据的处理；将通过SPI通信实现主控板微处理器和采集板之间的数据传输，并且采集板与采集板之间采用菊链式连接方式实现所有采集板用一根主处理器接线，从而达到同时控制和处理多个隔爆型动力锂电池组的目的。

本实用新型所要解决的技术问题为：

A.如何通过对更高精度的数据(电压、温度、电流)采集和实时有效的数据传输，并以此对锂电池进行均衡以及SOC、SOP的精确估算，来解决矿用隔爆型动力锂电池在煤矿特殊工况下的可靠、安全、高效率的使用问题。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：