一種基于plc控制的電動汽車電源管理系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于PLC控制的電動汽車電源管理系統(tǒng)及方法，包括PLC、電壓巡檢模塊、溫度巡檢模塊、電流傳感器、輔助電源以及顯示器，PLC通過電壓巡檢模塊、溫度巡檢模塊以及電流傳感器實時獲取車載動力電池組的所有電池單元的電壓、溫度及電流，然后PLC計算車載動力電池組的SOC，并通過顯示器進行輸出，本發(fā)明基于PLC的選通性能，利用電壓巡檢模塊、溫度巡檢模塊等對單體電池工作電壓、溫度等進行實時監(jiān)測，PLC簡單易學(xué)，在能實現(xiàn)所需功能的前提下，不但符合電氣工作人員的邏輯習(xí)慣，而且能降低開發(fā)和使用成本，提高控制系統(tǒng)的通用性，同時可以為計算更為準確的SOC提供必要的檢測數(shù)據(jù)，有利于提高電池管理系統(tǒng)的準確性。
【專利說明】—種基于PLC控制的電動汽車電源管理系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及應(yīng)用于電動汽車或其他領(lǐng)域的蓄電池組的管理系統(tǒng)，特別涉及一種基 于PLC (可編程序控制器)控制的電動汽車電源管理系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電動汽車已經(jīng)成為未來汽車的發(fā)展潮流，它具有節(jié)能環(huán)保、噪聲小的優(yōu)點，尤其是 可以解決石油危機對汽車行業(yè)帶來的致命打擊。
[0003]近幾年，電動汽車技術(shù)雖然取得了很大進步，但距全面推廣仍然存在很多問題，其 中能源管理系統(tǒng)就是其中之一。蓄電池組(車載動力電池組)作為電動汽車的動力源，都是 由很多單體電池(電池單元)串聯(lián)而成，每塊單體電池的性能和質(zhì)量直接影響到電動汽車的 動力性、可靠性和經(jīng)濟性。因此為了保證電池組整體的良好性能，需要了解每塊電池的現(xiàn) 狀，及時地更換問題電池以延長電池組的整體性能和壽命，降低使用成本。另外，純電動汽 車目前還存在續(xù)駛里程短的缺點，為方便駕駛?cè)藛T隨時了解續(xù)駛里程，提前合理地安排行 程，需要對SOC (荷電狀態(tài))進行估算和顯示。
[0004]但通常的電池管理系統(tǒng)由整車控制器進行控制，很大程度上限制了電池管理系統(tǒng) 的通用性，增加了使用難度和開發(fā)成本。同時，現(xiàn)有技術(shù)中往往僅對電池組的整體電壓等進 行檢測，并依據(jù)檢測結(jié)果對SOC進行定性的判斷或粗略估算，估算結(jié)果并不能準確反映電 池的實際工作狀況，無法對電池組進行全面、準確的狀態(tài)估計，進而無法對電動汽車續(xù)駛里 程進行正確估算和顯示，不利于電動汽車普及推廣以及應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種基于PLC控制的電動汽車電源管理系統(tǒng)及方法。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案。
[0007]—種基于PLC控制的電動汽車電源管理系統(tǒng)，包括PLC、電壓巡檢模塊、溫度巡檢 模塊、電流傳感器、顯示器以及用于向所述PLC、電壓巡檢模塊、溫度巡檢模塊、電流傳感器 和顯示器供電的輔助電源，所述電壓巡檢模塊、溫度巡檢模塊、電流傳感器以及顯示器分別 與所述PLC相連，電壓巡檢模塊包括與車載動力電池組的電池單元對應(yīng)的多個電壓檢測單 元，溫度巡檢模塊包括與車載動力電池組的電池單元對應(yīng)的多個溫度檢測單元，每一個電 壓以及溫度檢測單元均包括一個由所述PLC控制通斷的光電耦合器。
[0008]所述車載動力電池組的電池單元中，序號為奇數(shù)的電池單元通過對應(yīng)的電壓檢測 單元與所述PLC的一個模擬量輸入口相連，序號為偶數(shù)的電池單元通過對應(yīng)的電壓檢測單 元與所述PLC的另一個模擬量輸入口相連。
[0009]所述電壓巡檢模塊包括N個電壓檢測單元，N表示車載動力電池組的電池單元數(shù) 量，第n個電壓檢測單元包括光電耦合器以及分壓電路，光電耦合器的受光體輸出端B通過 分壓電路與所述PLC的模擬量輸入口相連,光電稱合器的受光體輸入端A與第n個電池單 兀的正極相連，n=l, 2, 3..., N,光電稱合器的發(fā)光管輸入端C與輔助電源的一端相連,輔助電源的另一端和光電稱合器的發(fā)光管輸出端D分別與所述PLC的一對選通口對應(yīng)相連。
[0010]所述溫度巡檢模塊包括N個溫度檢測單元，N表示車載動力電池組的電池單元數(shù)量，第n個溫度檢測單元包括光電耦合器以及用于檢測第n個電池單元的溫度傳感器， n=l, 2，3...，N,光電稱合器的受光體輸入端Al與所述溫度傳感器相連,光電稱合器的受光體輸出端BI與所述PLC的模擬量輸入口相連,光電稱合器的發(fā)光管輸入端Cl與輔助電源的一端相連，輔助電源的另一端和光電稱合器的發(fā)光管輸出端Dl分別與所述PLC的一對選通口對應(yīng)相連。
[0011 ] 所述溫度巡檢模塊還包括信號放大電路，溫度傳感器通過信號放大電路與光電耦合器的受光體輸入端Al相連。
[0012]所述電流傳感器與所述PLC的模擬量輸入口相連。
[0013]一種基于PLC控制的電動汽車電源管理方法，該電源管理方法包括以下步驟:
[0014]I)獲取檢測信號:PLC通過與車載動力電池組的電池單元對應(yīng)的電壓檢測單元以及溫度檢測單元實時獲取車載動力電池組的所有電池單元的電壓以及溫度，同時，PLC通過電流傳感器獲取電池單元的電流；
[0015]2 )經(jīng)過步驟I)后，PLC計算車載動力電池組的SOC ；
[0016]3)PLC將計算得到的車載動力電池組的SOC通過顯示器進行輸出；同時，PLC將各個電池單元的電壓、溫度以及電流通過顯示器進行輸出，當電池單元的電壓、溫度以及電流超過設(shè)定的相應(yīng)閾值范圍時，PLC通過顯示器輸出報警信號。
[0017]所述PLC根據(jù)如下公式計算車載動力電池組的SOC:
[0018]
[0019]
【權(quán)利要求】
1.一種基于PLC控制的電動汽車電源管理系統(tǒng),其特征在于:包括PLC、電壓巡檢模塊、 溫度巡檢模塊、電流傳感器、顯示器以及用于向所述PLC、電壓巡檢模塊、溫度巡檢模塊、電流傳感器和顯示器供電的輔助電源，所述電壓巡檢模塊、溫度巡檢模塊、電流傳感器以及顯示器分別與所述PLC相連，電壓巡檢模塊包括與車載動力電池組的電池單元對應(yīng)的多個電壓檢測單元，溫度巡檢模塊包括與車載動力電池組的電池單元對應(yīng)的多個溫度檢測單元， 每一個電壓以及溫度檢測單元均包括一個由所述PLC控制通斷的光電耦合器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于PLC控制的電動汽車電源管理系統(tǒng),其特征在于:所述車載動力電池組的電池單元中，序號為奇數(shù)的電池單元通過對應(yīng)的電壓檢測單元與所述PLC的一個模擬量輸入口相連，序號為偶數(shù)的電池單元通過對應(yīng)的電壓檢測單元與所述 PLC的另一個模擬量輸入口相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于PLC控制的電動汽車電源管理系統(tǒng),其特征在于:所述電壓巡檢模塊包括N個電壓檢測單元,N表示車載動力電池組的電池單元數(shù)量,第n個電壓檢測單元包括光電耦合器以及分壓電路，光電耦合器的受光體輸出端B通過分壓電路與所述PLC的模擬量輸入口相連,光電稱合器的受光體輸入端A與第n個電池單兀的正極相連，n=l, 2, 3..., N,光電稱合器的發(fā)光管輸入端C與輔助電源的一端相連,輔助電源的另一端和光電稱合器的發(fā)光管輸出端D分別與所述PLC的一對選通口對應(yīng)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于PLC控制的電動汽車電源管理系統(tǒng),其特征在于:所述溫度巡檢模塊包括N個溫度檢測單元，N表示車載動力電池組的電池單元數(shù)量，第n個溫度檢測單元包括光電耦合器以及用于檢測第n個電池單元的溫度傳感器，n=l, 2，3...，N， 光電稱合器的受光體輸入端Al與所述溫度傳感器相連,光電稱合器的受光體輸出端BI與所述PLC的模擬量輸入口相連,光電稱合器的發(fā)光管輸入端Cl與輔助電源的一端相連,輔助電源的另一端和光電稱合器的發(fā)光管輸出端DI分別與所述PLC的一對選通口對應(yīng)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種基于PLC控制的電動汽車電源管理系統(tǒng),其特征在于:所述溫度巡檢模塊還包括信號放大電路，溫度傳感器通過信號放大電路與光電耦合器的受光體輸入端Al相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于PLC控制的電動汽車電源管理系統(tǒng),其特征在于:所述電流傳感器與所述PLC的模擬量輸入口相連。
7.一種基于PLC控制的電動汽車電源管理方法，其特征在于:該電源管理方法包括以下步驟:1)獲取檢測信號=PLC通過與車載動力電池組的電池單元對應(yīng)的電壓檢測單元以及溫度檢測單元實時獲取車載動力電池組的所有電池單元的電壓以及溫度，同時，PLC通過電流傳感器獲取電池單元的電流；2)經(jīng)過步驟I)后，PLC計算車載動力電池組的SOC；3)PLC將計算得到的車載動力電池組的SOC通過顯示器進行輸出；同時，PLC將各個電池單元的電壓、溫度以及電流通過顯示器進行輸出，當電池單元的電壓、溫度以及電流超過設(shè)定的相應(yīng)閾值范圍時，PLC通過顯示器輸出報警信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種基于PLC控制的電動汽車電源管理方法，其特征在于:所述PLC根據(jù)如下公式計算車載動力電池組的SOC:Qfi= E I ? A t
【文檔編號】B60L11/18GK103496328SQ201310393352
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月2日
【發(fā)明者】仇世侃, 林廣宇, 蹇小平, 郭金剛, 周在芳 申請人:長安大學(xué)