本發(fā)明涉及電動(dòng)車(chē)輛電源控制領(lǐng)域，具體涉及一種車(chē)載復(fù)合電源智能安全控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

面對(duì)能源和環(huán)境的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，新能源汽車(chē)的發(fā)展引起廣泛的關(guān)注。純電動(dòng)汽車(chē)污染噪聲小、結(jié)構(gòu)、控制和維護(hù)簡(jiǎn)單，逐漸成為新能源汽車(chē)中重點(diǎn)發(fā)展的車(chē)型。超級(jí)電容器和蓄電池的優(yōu)勢(shì)可互補(bǔ)，最大程度地彌補(bǔ)蓄電池功率的不足和采用超級(jí)電容器回收再生制動(dòng)能量，在電動(dòng)車(chē)輛領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。然而，要滿足電動(dòng)車(chē)的電壓、能量密度需求，復(fù)合電源需成組使用，因此存在充放電均衡問(wèn)題；同時(shí)，由于碰撞、過(guò)充、過(guò)放等過(guò)程中的力學(xué)、熱學(xué)特性所導(dǎo)致的短路起火等一直是復(fù)合電源安全方面的關(guān)鍵問(wèn)題。如何在安全的前提下保持電池組均衡并挖掘復(fù)合電源工作效率是實(shí)際應(yīng)用中的難題之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決復(fù)合電源在工作過(guò)程中存在充放電均衡和安全的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種車(chē)載復(fù)合電源智能安全控制系統(tǒng)。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種車(chē)載復(fù)合電源智能安全控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括復(fù)合電源模組，與復(fù)合電源模組連接的電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和單體電池補(bǔ)電系統(tǒng)；與電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)連接的數(shù)字隔離與信號(hào)傳輸模塊，與數(shù)字隔離與信號(hào)傳輸模塊和單體電池補(bǔ)電系統(tǒng)連接的主控制器，與主控制器連接的觸摸屏控制系統(tǒng)與碰撞監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)；所述主控制器與復(fù)合電源模組之間連接有碰撞斷電驅(qū)動(dòng)電路和觸摸屏控制電路。

優(yōu)選地，上述電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括與數(shù)字隔離與信號(hào)傳輸模塊連接的電流動(dòng)態(tài)檢測(cè)單元，電壓檢測(cè)單元以及溫度檢測(cè)單元。

優(yōu)選地，上述電流動(dòng)態(tài)檢測(cè)單元對(duì)電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)can總線傳輸給主控制器單元，完成對(duì)復(fù)合電源充電和放電狀態(tài)的有效監(jiān)測(cè)。

優(yōu)選地，上述電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)芯片對(duì)復(fù)合電源模組中的電壓和溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

優(yōu)選地，上述觸摸屏控制系統(tǒng)由車(chē)載電壓變換經(jīng)過(guò)變換后進(jìn)行供電，通過(guò)調(diào)節(jié)顯示模式進(jìn)行電池組的整體電量顯示、單體電量顯示、復(fù)合電源能量分配模式設(shè)置，并通過(guò)相應(yīng)驅(qū)動(dòng)電路控制均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)復(fù)合電源的不均衡充放電。

優(yōu)選地，上述單體電池補(bǔ)電系統(tǒng)通過(guò)對(duì)單體電池和超級(jí)電容器之間的電壓進(jìn)行匹配，控制相應(yīng)開(kāi)關(guān)的通斷實(shí)現(xiàn)單體電池補(bǔ)電。

優(yōu)選地，上述碰撞監(jiān)測(cè)防護(hù)系統(tǒng)用于車(chē)輛發(fā)生碰撞時(shí)，加速度傳感器及溫度傳感器將監(jiān)測(cè)信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理電路傳遞給主控制單元，控制器單元依據(jù)碰撞識(shí)別方法判定車(chē)輛發(fā)生碰撞的強(qiáng)度，進(jìn)而選擇是否觸發(fā)分?jǐn)鄦卧?/p>

優(yōu)選地，上述主控制器選用tms320f2812型號(hào)的控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理和觸摸屏幕的控制。

優(yōu)選地，上述電流動(dòng)態(tài)檢測(cè)單元具體以智能傳感器mm912j637為核心，基于電流阻值為100uω的分流電阻，對(duì)電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

優(yōu)選地，上述電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)芯片的型號(hào)為ltc6802。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是：

1、本發(fā)明是針對(duì)目前智能車(chē)輛提出的車(chē)載控制智能化需求，開(kāi)發(fā)基于車(chē)載觸摸屏幕的復(fù)合電源智能顯示、補(bǔ)電及防護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)動(dòng)態(tài)檢測(cè)電池狀態(tài)，最大限度的提高電池soc估算的精度，實(shí)現(xiàn)電源系統(tǒng)的主、被動(dòng)均衡，并且能夠監(jiān)測(cè)車(chē)輛碰撞強(qiáng)度從而采取主動(dòng)防護(hù)措施，為復(fù)合電源高效應(yīng)用提供基礎(chǔ)。

2、本發(fā)明充分利用復(fù)合電源現(xiàn)有結(jié)構(gòu)和制動(dòng)回收的能量，在不需要電池組能量的前提下實(shí)現(xiàn)單體電池補(bǔ)電，提高電池組均衡性和復(fù)合電源能量利用效率。

3、本發(fā)明具備觸摸屏智能顯示和管理功能，最大限度實(shí)現(xiàn)復(fù)合電源主被動(dòng)均衡，可以提高復(fù)合電源的能量利用效率。

4、本發(fā)明中的碰撞監(jiān)測(cè)與防護(hù)系統(tǒng)，使車(chē)輛在發(fā)生碰撞時(shí)隔離電池單體，能夠最大限度的降低電池組危害性，使用數(shù)字隔離單元，比光電隔離更具優(yōu)勢(shì)。

5、本發(fā)明使用智能傳感器mc9s12xs128、ltc6802作為電流監(jiān)測(cè)核心部件，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)合電源系統(tǒng)的狀態(tài)檢測(cè)，提高電池監(jiān)測(cè)精度。

附圖說(shuō)明

圖1示出本發(fā)明提供的車(chē)載復(fù)合電源智能安全控制系統(tǒng)的原理圖；

圖2示出本發(fā)明提供的車(chē)載復(fù)合電源智能安全控制系統(tǒng)中復(fù)合電源狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原理圖；

圖3示出本發(fā)明提供的車(chē)載復(fù)合電源智能安全控制系統(tǒng)中電流動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)單元原理圖。

圖4示出本發(fā)明提供的車(chē)載復(fù)合電源智能安全控制系統(tǒng)中電壓、溫度動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)原理圖。

圖5示出本發(fā)明提供的車(chē)載復(fù)合電源智能安全控制系統(tǒng)中觸摸屏幕控制系統(tǒng)原理圖。

圖6示出本發(fā)明提供的車(chē)載復(fù)合電源智能安全控制系統(tǒng)中超級(jí)電容器—單體均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。

圖7示出本發(fā)明提供的車(chē)載復(fù)合電源智能安全控制系統(tǒng)中碰撞監(jiān)測(cè)與防護(hù)系統(tǒng)原理圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：

參見(jiàn)圖1所示，本發(fā)明提供的一種車(chē)載復(fù)合電源智能安全控制系統(tǒng)包括高精度復(fù)合電源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、觸摸屏幕控制系統(tǒng)、超級(jí)電容器—單體電池補(bǔ)電系統(tǒng)和碰撞監(jiān)測(cè)與防護(hù)系統(tǒng)。動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)復(fù)合電源狀態(tài)并通過(guò)觸摸屏幕顯示工作狀態(tài)，采用觸控方式完成超級(jí)電容器—單體電池的補(bǔ)電，被動(dòng)提高串聯(lián)電池組均衡性，當(dāng)單體電池滿足均衡要求時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)入主動(dòng)均衡模式；碰撞監(jiān)測(cè)與防護(hù)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)碰撞保護(hù)，提高復(fù)合電源的安全性。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)車(chē)載復(fù)合電源智能安全控制的方法如下：步驟1，高精度復(fù)合電源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池的電流、電壓和溫度，獲取復(fù)合電源的動(dòng)態(tài)工作特性，并以此為依據(jù)估計(jì)復(fù)合電源soc，為觸摸屏顯示、主被動(dòng)均衡提供必要數(shù)據(jù)。步驟2，觸摸屏幕控制系統(tǒng)能夠選擇觸摸屏幕顯示模式、復(fù)合電源工作模式等。通過(guò)輕觸屏幕單體電池，控制系統(tǒng)根據(jù)觸摸力、觸摸時(shí)間來(lái)完成超級(jí)電容器—單體電池的補(bǔ)電。步驟3，超級(jí)電容器—單體電池補(bǔ)電系統(tǒng)通過(guò)控制dc/dc輸入輸出特性來(lái)匹配超級(jí)電容器—單體電池之間的電壓，實(shí)現(xiàn)超級(jí)電容器對(duì)單體電池補(bǔ)電。補(bǔ)充電量由觸摸屏幕的觸摸力、觸摸時(shí)間等參數(shù)確定。當(dāng)單體電池滿足一致性要求時(shí)則自動(dòng)跳入主動(dòng)均衡模式。步驟4，碰撞監(jiān)測(cè)與防護(hù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集加速度、溫度信號(hào)，通過(guò)算法由碰撞強(qiáng)度估算電池?fù)p害程度，進(jìn)而決策是否開(kāi)啟斷電保護(hù)功能。斷電保護(hù)功能由控制器、驅(qū)動(dòng)電路和電磁閥電路組成，能夠?qū)崿F(xiàn)單體和成組之間電量的任意切斷。

圖2為復(fù)合電源狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原理圖，該系統(tǒng)具體由處理器，與處理器的輸入端連接的dc/dc電壓轉(zhuǎn)換單元和數(shù)字隔離與信號(hào)傳輸單元；dc/dc電壓轉(zhuǎn)換單元連接的車(chē)載復(fù)合電源，與數(shù)字隔離與信號(hào)傳輸單元連接的動(dòng)態(tài)電流檢測(cè)單元和電壓溫度檢測(cè)單元連接；與處理器的輸出端連接的觸摸屏顯示單元。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)電流動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、電壓及溫度動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)功能，其中控制系統(tǒng)由車(chē)載復(fù)合電源供電，還可實(shí)現(xiàn)在線、離線的電流、電壓監(jiān)測(cè)功能，系統(tǒng)主控制器選用tms320f2812進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理和觸摸屏幕的控制，實(shí)現(xiàn)控制器的集成，有效避免資源的浪費(fèi)。

如圖3所示，電流動(dòng)態(tài)檢測(cè)單元由主控單元，與主控單元連接的can收發(fā)器，與的can收發(fā)器連接的復(fù)合電源，與復(fù)合電源連接的充電設(shè)備，負(fù)載以及再生制動(dòng)系統(tǒng)；該系統(tǒng)以智能傳感器mm912j637為核心，基于電流阻值為100uω的分流電阻，對(duì)電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)can總線傳輸給主控制器單元，完成對(duì)復(fù)合電源充電和放電狀態(tài)的有效監(jiān)測(cè)。

參見(jiàn)圖4所示，電壓、溫度動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用電池專(zhuān)用狀態(tài)監(jiān)測(cè)芯片ltc6802對(duì)復(fù)合電源的電壓和溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，此芯片具有數(shù)字隔離功能實(shí)現(xiàn)控制器與復(fù)合電源的有效隔離。復(fù)合電源中單體能量源的電壓信號(hào)通過(guò)rc低通濾波電路連接至ltc6802的c管腳，其中穩(wěn)壓二極管z的作用為防止芯片輸入電壓高出其最大輸入電壓。主處理器根據(jù)ltc6802所采集到的電壓信號(hào)確定需要均衡的電池，并通過(guò)控制ltc6802的s管腳連接均衡控制電路實(shí)現(xiàn)對(duì)電池均衡的控制。

參見(jiàn)圖5所示，觸摸屏幕系統(tǒng)顯示系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)模式選擇，觸摸控制，觸摸檢測(cè)等功能，由車(chē)載電壓變換經(jīng)過(guò)dc/dc變換后進(jìn)行供電，可通過(guò)調(diào)節(jié)顯示模式進(jìn)行電池組的整體電量顯示、單體電量顯示、復(fù)合電源能量分配模式設(shè)置，并通過(guò)相應(yīng)驅(qū)動(dòng)電路控制均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)復(fù)合電源的不均衡充放電，提高復(fù)合電源能量利用效率及均衡性。當(dāng)選擇單體電量顯示模式時(shí)，主控單元通過(guò)觸摸屏幕監(jiān)測(cè)電路監(jiān)測(cè)觸摸屏幕觸摸力度、時(shí)間等參數(shù)，經(jīng)觸摸屏幕控制電路向系統(tǒng)主控制器發(fā)出指令，通過(guò)超級(jí)電容器—單體均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)單體電池補(bǔ)電。

參見(jiàn)圖6所示，觸摸屏控制單元，復(fù)合電源檢測(cè)系統(tǒng)與主控單元連接，超級(jí)電容器組和電池組一端分別與復(fù)合電源檢測(cè)系統(tǒng)連接，主控單元通過(guò)dc/dc連接控制超級(jí)電容器組和電池組，主控單元檢測(cè)觸摸屏控制信號(hào)、超級(jí)電容器和電池組的狀態(tài)，通過(guò)控制dc/dc來(lái)匹配單體電池和超級(jí)電容器之間的電壓；同時(shí)，通過(guò)控制相應(yīng)開(kāi)關(guān)的通斷(若單體電池1需要補(bǔ)電，則打開(kāi)s1和q2，其他開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)位置)實(shí)現(xiàn)單體電池補(bǔ)電。當(dāng)單體電壓達(dá)到均衡要求時(shí)主控制器激發(fā)復(fù)合電源主動(dòng)能量管理方法，仍以復(fù)合電源模式進(jìn)行工作。此系統(tǒng)由于采用超級(jí)電容器組對(duì)單體電池補(bǔ)電，效率高、能量損失小。

參見(jiàn)圖7所示，碰撞監(jiān)測(cè)與防護(hù)系統(tǒng)在車(chē)輛發(fā)生碰撞時(shí)，加速度傳感器及溫度傳感器將監(jiān)測(cè)信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理電路傳遞給主控制單元，控制器單元依據(jù)碰撞識(shí)別方法判定車(chē)輛發(fā)生碰撞的強(qiáng)度，進(jìn)而選擇是否觸發(fā)分?jǐn)鄦卧７謹(jǐn)鄦卧捎梅纸M分?jǐn)嗫刂撇呗浴Ｈ绻鲎查y值超過(guò)設(shè)定值，則處理器通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制驅(qū)動(dòng)繼電器斷電，數(shù)字隔離單元將處理器與監(jiān)測(cè)單元進(jìn)行隔離，同時(shí)儲(chǔ)存該時(shí)刻的所有數(shù)據(jù)，以備事故處理使用。當(dāng)碰撞解除時(shí)同時(shí)繼電器閉合，此時(shí)動(dòng)力系統(tǒng)仍然為閉合回路，在碰撞過(guò)后仍可實(shí)現(xiàn)制動(dòng)和轉(zhuǎn)向等操作。通過(guò)此種設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)任意電池組件的開(kāi)斷和連接，極大的提高復(fù)合電源的安全性能。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。