一種數(shù)據(jù)可異構(gòu)的電動(dòng)摩托車電池管理方法及其控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)可異構(gòu)的電動(dòng)摩托車電池管理方法及其控制裝置，其裝置由異構(gòu)數(shù)據(jù)同構(gòu)及控制模塊、級聯(lián)電池電壓采集模塊、單位時(shí)間電池組溫差采集模塊、負(fù)載電流采集和控制模塊、主控制器模塊、RS232接口模塊、上位機(jī)異構(gòu)數(shù)據(jù)設(shè)置和通信模塊、休眠檢測模塊組成，將此裝置與電動(dòng)摩托車充放電回路相串聯(lián)；上位機(jī)修改電池類型、級聯(lián)數(shù)量、充電和放電電壓保護(hù)的輸入接口，與采集及通信接口相連接的主控制模塊。本發(fā)明可方便設(shè)置電腦客戶端軟件、更換不同類型的電池，并對其進(jìn)行自適應(yīng)的電池系統(tǒng)管理，具有電池均值低壓預(yù)警功能、電池靜默下的剩余電量刷新及功耗控制功能，有利于延長電動(dòng)摩托車使用壽命，發(fā)揮電池最佳性能。
【專利說明】—種數(shù)據(jù)可異構(gòu)的電動(dòng)摩托車電池管理方法及其控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電動(dòng)摩托車多種類電池管理系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用于電池管理系統(tǒng)中的工況信息采集、剩余電量分析領(lǐng)域的數(shù)據(jù)可異構(gòu)的電動(dòng)摩托車電池管理方法及其控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)有關(guān)研究，影響動(dòng)力電池推廣應(yīng)用的主要因素包括電池的安全性和使用成本問題，延長電池的使用壽命是降低使用成本的有效途徑之一。為確保電池性能良好，延長電池使用壽命，必須對電池進(jìn)行合理有效的管理和控制。目前，電動(dòng)摩托車的剩余電量估計(jì)主要采用端電壓法，當(dāng)電動(dòng)摩托車大功率工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電流增大，造成電池組端電壓很快變小，使得儀表的剩余容量顯示很快下降，影響了用戶的駕駛。另外，不同種類的電池具有不同的特性，用一種電池管理方案顯然無法滿足客觀需求；每當(dāng)用戶更換電池組時(shí)，應(yīng)該通過外設(shè)接口重新設(shè)置相關(guān)參數(shù)，使系統(tǒng)刷新，并具有適應(yīng)能力，適配不同種類電池組以及級聯(lián)數(shù)；同時(shí)，工作在復(fù)雜工況下的電動(dòng)摩托車上的電池組，很容易造成電池的容量衰減，電池管理系統(tǒng)應(yīng)該自動(dòng)計(jì)算出容量衰減，提高剩余容量估算的精確性；為了降低電池管理控制裝置的功耗，電動(dòng)摩托車電池管理應(yīng)該具有休眠功能。因此，針對以上方面，需要對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行有效創(chuàng)新。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對以上缺陷，本發(fā)明提供一種數(shù)據(jù)可異構(gòu)的電動(dòng)摩托車電池管理方法及其控制裝置，其包含電池信息采集模塊、顯示驅(qū)動(dòng)模塊、主控模塊、上位機(jī)通信監(jiān)聽模塊，裝置能夠通過配置電池管理裝置上位機(jī)的參數(shù)，使系統(tǒng)能適應(yīng)磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鉛酸電池等電池類型和級聯(lián)數(shù)量，并對其進(jìn)行有效管理；該裝置能夠采集動(dòng)態(tài)電池組工況下的單體電池電壓、電流和溫度差值等狀態(tài)數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行提取分析，計(jì)算電池剩余容量，發(fā)出狀態(tài)預(yù)
自
目 I R ο
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種數(shù)據(jù)可異構(gòu)的電動(dòng)摩托車電池管理方法及其控制裝置，由以下步驟組成:
⑴設(shè)置由異構(gòu)數(shù)據(jù)同構(gòu)及控制模塊、級聯(lián)電池電壓采集模塊、單位時(shí)間電池組溫差采集模塊、負(fù)載電流采集和控制模塊、主控制器模塊、RS232接口模塊、上位機(jī)異構(gòu)數(shù)據(jù)設(shè)置和通信模塊、休眠檢測模塊組成的裝置本體，其中的異構(gòu)數(shù)據(jù)同構(gòu)及控制模塊兩側(cè)分別雙向連接負(fù)載電流采集和控制模塊、用于AD與剩余電量計(jì)算及控制的主控制器模塊，此異構(gòu)數(shù)據(jù)同構(gòu)及控制模塊另外兩個(gè)輸入端分別接入級聯(lián)電池電壓采集模塊、單位時(shí)間電池組溫差采集模塊；同時(shí)，所述主控制器模塊兩側(cè)的端口分別雙向可逆式連接上位機(jī)異構(gòu)數(shù)據(jù)設(shè)置和通信模塊、休眠檢測模塊，位于主控制器模塊外部配置電池組狀態(tài)顯示模塊，該主控制器模塊連接RS232接口模塊；將此裝置與電動(dòng)摩托車充放電回路相串聯(lián)，并含有對電壓、電流信息、電池溫差進(jìn)行采集的信息匯集模塊、多種顯示方式的輸出接口 ； ⑵采用上位機(jī)修改電池類型、級聯(lián)數(shù)量、充電和放電電壓保護(hù)的輸入接口，與采集及通信接口相連接的主控制模塊，用于對電池的電壓、電流參數(shù)信息進(jìn)行計(jì)算、分析后得出電池剩余電量并與顯示模塊通信顯示當(dāng)前電池狀態(tài)；同時(shí)，電池組控制系統(tǒng)能夠接受上位機(jī)控制信息，自適應(yīng)配置電池的類型、串?dāng)?shù)、容量、充放電保護(hù)電壓；
⑶將主控制模塊與電池組狀態(tài)顯示模塊的輸出端相連接并留有顯示驅(qū)動(dòng)模塊的接口，接收上位機(jī)端口指令，通過電流的周期采樣，并利用電流累加、電池溫度差值計(jì)算電池的剩余電量；同時(shí)，通過一個(gè)充放電循環(huán)計(jì)算電池容量衰減并檢測激活端口電壓，進(jìn)一步判斷是否需要進(jìn)入休眠狀態(tài)。
[0005]對于主控制模塊，通過電池組后端高精度分壓差分網(wǎng)絡(luò)，與主控模塊的I/O 口連接，由主控制模塊計(jì)算電池組的總電壓值，同時(shí)，通過與電池組充放電回路相連接的霍爾電流傳感器采集充、放電回路的電流大小，并將其變換為同構(gòu)電壓信號值，由主控制模塊計(jì)算得出電動(dòng)摩托車動(dòng)力電池的電流值，電池組溫度差值模塊均勻采集工況下溫度差值，并將其變換為同構(gòu)電壓信號值，由主控制器監(jiān)控其平穩(wěn)性。
[0006]基于上述硬件連接，結(jié)合電池組歷史工作狀態(tài)、分析電池組電量刷新狀態(tài)，從而計(jì)算出電動(dòng)摩托車的剩余電池電量。
[0007]當(dāng)打開電動(dòng)摩托車的主供電回路時(shí)，由主回路給裝置本體供電，并激活使其工作，激活后，裝置獲得自主性，當(dāng)電動(dòng)摩托車靜默持續(xù)24小時(shí)后，通過主控制模塊的I/O 口關(guān)閉裝置供電回路以降低功耗。
[0008]當(dāng)與電動(dòng)摩托車充放電回路直接相連的級聯(lián)電壓采集模塊檢測到電池組的電壓值超過或者低于預(yù)先設(shè)定的范圍、或電流同構(gòu)后的電壓值超過或者低于預(yù)先設(shè)定的范圍、或溫度差值超過預(yù)先設(shè)定的范圍，由主控制模塊判斷電池工作狀態(tài)并向顯示模塊發(fā)出報(bào)警信息。
[0009]若電動(dòng)摩托車靜默2小時(shí)后，通過判斷電動(dòng)摩托車電池組工作狀態(tài)信息，主控模塊刷新電池組的剩余電量信息，以獲取更高的剩余電量精度。
[0010]基于裝置本體模塊間的連接，和主控制模塊的分析、判斷，當(dāng)刷新后的電池剩余電量為0%或100%時(shí),啟動(dòng)動(dòng)態(tài)容量刷新程序,完成一個(gè)充、放電循環(huán)后，若計(jì)算出的容量與現(xiàn)有容量誤差超過10%，則刷新電池組剩余容量。
[0011]本發(fā)明所述的數(shù)據(jù)可異構(gòu)的電動(dòng)摩托車電池管理方法及其控制裝置的有益效果為:該裝置可方便設(shè)置電腦客戶端軟件、更換不同類型的電池，并對其進(jìn)行自適應(yīng)的電池系統(tǒng)管理，同時(shí)，該裝置具有電池均值低壓預(yù)警功能、電池靜默下的剩余電量刷新及功耗控制功能，有利于延長電動(dòng)摩托車使用壽命，發(fā)揮電池的最佳性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]下面根據(jù)附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0013]圖1是本發(fā)明實(shí)施例所述數(shù)據(jù)可異構(gòu)的電動(dòng)摩托車電池管理控制裝置的結(jié)構(gòu)組成示意圖；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例所述數(shù)據(jù)可異構(gòu)的電動(dòng)摩托車電池管理方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】[0014]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例所述的數(shù)據(jù)可異構(gòu)的電動(dòng)摩托車電池管理控制裝置，包括異構(gòu)數(shù)據(jù)同構(gòu)及控制模塊、級聯(lián)電池電壓采集模塊、負(fù)載電流采集和控制模塊、主控制器模塊、RS232接口模塊，其中的異構(gòu)數(shù)據(jù)同構(gòu)及控制模塊設(shè)置于裝置中間部位并且其兩側(cè)分別雙向連接負(fù)載電流采集和控制模塊、用于AD與剩余電量計(jì)算及控制的主控制器模塊，此異構(gòu)數(shù)據(jù)同構(gòu)及控制模塊另外兩個(gè)輸入端分別接入級聯(lián)電池電壓采集模塊、單位時(shí)間電池組溫差采集模塊；同時(shí)，所述主控制器模塊兩側(cè)的端口分別雙向可逆式連接上位機(jī)異構(gòu)數(shù)據(jù)設(shè)置和通信模塊、休眠檢測模塊，位于主控制器模塊外部配置電池組狀態(tài)顯示模塊，該主控制器模塊連接RS232接口模塊。
[0015]如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例所述的數(shù)據(jù)可異構(gòu)的電動(dòng)摩托車電池管理方法，主要由以下步驟組成:
⑴根據(jù)以上各個(gè)模塊連接關(guān)系所組成的裝置與電動(dòng)摩托車充放電回路相串聯(lián)，并含有對電池組電壓、負(fù)載電流信息、電池溫度狀態(tài)信息進(jìn)行信息數(shù)字處理過程模塊、多種顯示方式的輸出接口；
⑵通過上位機(jī)修改電池類型、級聯(lián)數(shù)量、充電和放電電壓保護(hù)的輸入接口，與采集及通信接口相連接的主控制模塊，用于對電池的電壓、電流參數(shù)信息進(jìn)行計(jì)算、分析后得出電池剩余電量并與顯示模塊通信顯示當(dāng)前電池狀態(tài)；同時(shí)，電池組控制系統(tǒng)能夠接受上位機(jī)控制信息，自適應(yīng)配置電池的類型、串?dāng)?shù)、容量、充放電保護(hù)電壓；
⑶當(dāng)該裝置開機(jī)復(fù)位時(shí)，裝置通過電壓檢測單元檢測出級聯(lián)電池組電壓，并得到初始化的剩余級聯(lián)電池組容量，該裝置在開機(jī)過程中不停地通過電流檢測單元檢測電流，并利用得到的電流進(jìn)行剩余容量的估計(jì)；溫度的采集采用狀態(tài)變量來實(shí)現(xiàn)的，比較現(xiàn)態(tài)和前一個(gè)狀態(tài)的差值，并把數(shù)值同構(gòu)化，送入主控制器中，用于計(jì)算電池剩余電量的修正因子；
⑷系統(tǒng)安裝系統(tǒng)時(shí)鐘指令要求以便自動(dòng)更新電子組剩余電量，提高剩余電量的動(dòng)態(tài)計(jì)算精度，當(dāng)電池充放電電流為O，并持續(xù)超過2個(gè)小時(shí)，系統(tǒng)再次讀取級聯(lián)電池組電壓，重新初始化電池剩余容量。
[0016]對于以上步驟:該裝置具有休眠功能，當(dāng)電池充放電電流為0，并持續(xù)超過24個(gè)小時(shí)，或者讀取到休眠檢測單元的輸出電壓小于200 mV，裝置斷電，進(jìn)入休眠，以降低裝置的功耗；
該裝置具有多種輸出接口，具有很強(qiáng)適應(yīng)性，配置有RS232接口，16 X 02顯示屏接口，LED燈顯示接口 ；可輸出電池電壓，充電和放電電流、剩余級聯(lián)電池組容量、溫度狀態(tài)變化等工作狀態(tài)信息；
當(dāng)用戶更換電池時(shí)，系統(tǒng)可通過上位機(jī)設(shè)置新電池的參數(shù)，包括電池類型，電池容量，串接數(shù)量，充電截止電壓，放電截止電壓等。
[0017]上述對實(shí)施例的描述是為了便于該【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員能夠理解和應(yīng)用本案技術(shù)，熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可輕易對這些實(shí)例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其它實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本案不限于以上實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本案的揭示，對于本案做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)據(jù)可異構(gòu)的電動(dòng)摩托車電池管理方法，其特征在于，由以下步驟組成: ⑴設(shè)置由異構(gòu)數(shù)據(jù)同構(gòu)及控制模塊、級聯(lián)電池電壓采集模塊、單位時(shí)間電池組溫差采集模塊、負(fù)載電流采集和控制模塊、主控制器模塊、RS232接口模塊、上位機(jī)異構(gòu)數(shù)據(jù)設(shè)置和通信模塊、休眠檢測模塊組成的裝置本體，其中的異構(gòu)數(shù)據(jù)同構(gòu)及控制模塊兩側(cè)分別雙向連接負(fù)載電流采集和控制模塊、用于AD與剩余電量計(jì)算及控制的主控制器模塊，此異構(gòu)數(shù)據(jù)同構(gòu)及控制模塊另外兩個(gè)輸入端分別接入級聯(lián)電池電壓采集模塊、單位時(shí)間電池組溫差采集模塊；同時(shí)，所述主控制器模塊兩側(cè)的端口分別雙向可逆式連接上位機(jī)異構(gòu)數(shù)據(jù)設(shè)置和通信模塊、休眠檢測模塊，位于主控制器模塊外部配置電池組狀態(tài)顯示模塊，該主控制器模塊連接RS232接口模塊；將此裝置與電動(dòng)摩托車充放電回路相串聯(lián)，并含有對電壓、電流信息、電池溫差進(jìn)行采集的信息匯集模塊、多種顯示方式的輸出接口 ； ⑵采用上位機(jī)修改電池類型、級聯(lián)數(shù)量、充電和放電電壓保護(hù)的輸入接口，與采集及通信接口相連接的主控制模塊，用于對電池的電壓、電流參數(shù)信息進(jìn)行計(jì)算、分析后得出電池剩余電量并與顯示模塊通信顯示當(dāng)前電池狀態(tài)；同時(shí)，電池組控制系統(tǒng)能夠接受上位機(jī)控制信息，自適應(yīng)配置電池的類型、串?dāng)?shù)、容量、充放電保護(hù)電壓； ⑶將主控制模塊與電池組狀態(tài)顯示模塊的輸出端相連接并留有顯示驅(qū)動(dòng)模塊的接口，接收上位機(jī)端口指令，通過電流的周期采樣，并利用電流累加、電池溫度差值計(jì)算電池的剩余電量；同時(shí)，通過一個(gè)充放電循環(huán)計(jì)算電池容量衰減并檢測激活端口電壓，進(jìn)一步判斷是否需要進(jìn)入休眠狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)可異構(gòu)的電動(dòng)摩托車電池管理方法，其特征在于:對于主控制模塊，通過電池組后端高精度分壓差分網(wǎng)絡(luò)，與主控模塊的I/O 口連接，由主控制模塊計(jì)算電池組的總電壓值，同時(shí)，通過與電池組充放電回路相連接的霍爾電流傳感器采集充、放電回路的電流大小，并將其變換為同構(gòu)電壓信號值，由主控制模塊計(jì)算得出電動(dòng)摩托車動(dòng)力電池的電流值，電池組溫度差值模塊均勻采集工況下溫度差值，并將其變換為同構(gòu)電壓信號值，由主控制器監(jiān)控其平穩(wěn)性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)可異構(gòu)的電動(dòng)摩托車電池管理方法，其特征在于:基于上述硬件連接，結(jié)合電池組歷史工作狀態(tài)、分析電池組電量刷新狀態(tài)，從而計(jì)算出電動(dòng)摩托車的剩余電池電量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)可異構(gòu)的電動(dòng)摩托車電池管理方法，其特征在于:當(dāng)打開電動(dòng)摩托車的主供電回路時(shí)，由主回路給裝置本體供電，并激活使其工作，激活后，裝置獲得自主性，當(dāng)電動(dòng)摩托車靜默持續(xù)24小時(shí)后，通過主控制模塊的I/O 口關(guān)閉裝置供電回路以降低功耗。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)可異構(gòu)的電動(dòng)摩托車電池管理方法，其特征在于:當(dāng)與電動(dòng)摩托車充放電回路直接相連的級聯(lián)電壓采集模塊檢測到電池組的電壓值超過或者低于預(yù)先設(shè)定的范圍、或電流同構(gòu)后的電壓值超過或者低于預(yù)先設(shè)定的范圍、或溫度差值超過預(yù)先設(shè)定的范圍，由主控制模塊判斷電池工作狀態(tài)并向顯示模塊發(fā)出報(bào)警信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)可異構(gòu)的電動(dòng)摩托車電池管理方法，其特征在于:若電動(dòng)摩托車靜默2小時(shí)后，通過判斷電動(dòng)摩托車電池組工作狀態(tài)信息，主控模塊刷新電池組的剩余電量信息，以獲取更高的剩余電量精度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)可異構(gòu)的電動(dòng)摩托車電池管理方法，其特征在于:基于裝置本體模塊間的連接，和主控制模塊的分析、判斷，當(dāng)刷新后的電池剩余電量為0%或100%時(shí)，啟動(dòng)動(dòng)態(tài)容量刷新程序，完成一個(gè)充、放電循環(huán)后，若計(jì)算出的容量與現(xiàn)有容量誤差超過10%,則刷新電池組剩余容量。
【文檔編號】B60L11/18GK103692924SQ201310600151
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】方建華, 方正政 申請人:上海樟村電子有限公司