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

背景技術(shù)：

面對能源和環(huán)境的嚴峻挑戰(zhàn)，新能源汽車的發(fā)展引起廣泛的關(guān)注。純電動汽車污染噪聲小、結(jié)構(gòu)、控制和維護簡單，逐漸成為新能源汽車中重點發(fā)展的車型。超級電容器和蓄電池的優(yōu)勢可互補，最大程度地彌補蓄電池功率的不足和采用超級電容器回收再生制動能量，在電動車輛領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。然而，要滿足電動車的電壓、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題；同時，由于碰撞、過充、過放等過程中的力學(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際應(yīng)用中的難題之一。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

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

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種車載復(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)測系統(tǒng)和單體電池補電系統(tǒng)；與電池狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)連接的數(shù)字隔離與信號傳輸模塊，與數(shù)字隔離與信號傳輸模塊和單體電池補電系統(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)測保護系統(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)動電路和觸摸屏控制電路。

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

優(yōu)選地，上述電流動態(tài)檢測單元對電流進行實時監(jiān)測，通過can總線傳輸給主控制器單元，完成對復(fù)合電源充電和放電狀態(tài)的有效監(jiān)測。

優(yōu)選地，上述電池狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)通過電池狀態(tài)監(jiān)測芯片對復(fù)合電源模組中的電壓和溫度進行監(jiān)測。

優(yōu)選地，上述觸摸屏控制系統(tǒng)由車載電壓變換經(jīng)過變換后進行供電，通過調(diào)節(jié)顯示模式進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，并通過相應(yīng)驅(qū)動電路控制均衡拓撲結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)復(fù)合電源的不均衡充放電。

優(yōu)選地，上述單體電池補電系統(tǒng)通過對單體電池和超級電容器之間的電壓進行匹配，控制相應(yīng)開關(guān)的通斷實現(xiàn)單體電池補電。

優(yōu)選地，上述碰撞監(jiān)測防護系統(tǒng)用于車輛發(fā)生碰撞時，加速度傳感器及溫度傳感器將監(jiān)測信號經(jīng)信號處理電路傳遞給主控制單元，控制器單元依據(jù)碰撞識別方法判定車輛發(fā)生碰撞的強度，進而選擇是否觸發(fā)分斷單元。

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

優(yōu)選地，上述電流動態(tài)檢測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，對電流進行實時監(jiān)測。

優(yōu)選地，上述電池狀態(tài)監(jiān)測芯片的型號為ltc6802。

本發(fā)明的優(yōu)點與效果是：

1、本發(fā)明是針對目前智能車輛提出的車載控制智能化需求，開發(fā)基于車載觸摸屏幕的復(fù)合電源智能顯示、補電及防護系統(tǒng)，該系統(tǒng)動態(tài)檢測電池狀態(tài)，最大限度的提高電池soc估算的精度，實現(xiàn)電源系統(tǒng)的主、被動均衡，并且能夠監(jiān)測車輛碰撞強度從而采取主動防護措施，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)和制動回收的能量，在不需要電池組能量的前提下實現(xiàn)單體電池補電，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，最大限度實現(xiàn)復(fù)合電源主被動均衡，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)測與防護系統(tǒng)，使車輛在發(fā)生碰撞時隔離電池單體，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。

5、本發(fā)明使用智能傳感器mc9s12xs128、ltc6802作為電流監(jiān)測核心部件，實現(xiàn)對復(fù)合電源系統(tǒng)的狀態(tài)檢測，提高電池監(jiān)測精度。

附圖說明

圖1示出本發(fā)明提供的車載復(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)測系統(tǒng)原理圖；

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

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

圖5示出本發(fā)明提供的車載復(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)明提供的車載復(fù)合電源智能安全控制系統(tǒng)中超級電容器—單體均衡拓撲結(jié)構(gòu)圖。

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

具體實施方式

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

參見圖1所示，本發(fā)明提供的一種車載復(fù)合電源智能安全控制系統(tǒng)包括高精度復(fù)合電源動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、觸摸屏幕控制系統(tǒng)、超級電容器—單體電池補電系統(tǒng)和碰撞監(jiān)測與防護系統(tǒng)。動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)實時監(jiān)測復(fù)合電源狀態(tài)并通過觸摸屏幕顯示工作狀態(tài)，采用觸控方式完成超級電容器—單體電池的補電，被動提高串聯(lián)電池組均衡性，當(dāng)單體電池滿足均衡要求時自動轉(zhuǎn)入主動均衡模式；碰撞監(jiān)測與防護系統(tǒng)可實現(xiàn)碰撞保護，提高復(fù)合電源的安全性。

本發(fā)明實現(xiàn)車載復(fù)合電源智能安全控制的方法如下：步驟1，高精度復(fù)合電源動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)實時監(jiān)測電池的電流、電壓和溫度，獲取復(fù)合電源的動態(tài)工作特性，并以此為依據(jù)估計復(fù)合電源soc，為觸摸屏顯示、主被動均衡提供必要數(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。通過輕觸屏幕單體電池，控制系統(tǒng)根據(jù)觸摸力、觸摸時間來完成超級電容器—單體電池的補電。步驟3，超級電容器—單體電池補電系統(tǒng)通過控制dc/dc輸入輸出特性來匹配超級電容器—單體電池之間的電壓，實現(xiàn)超級電容器對單體電池補電。補充電量由觸摸屏幕的觸摸力、觸摸時間等參數(shù)確定。當(dāng)單體電池滿足一致性要求時則自動跳入主動均衡模式。步驟4，碰撞監(jiān)測與防護系統(tǒng)實時采集加速度、溫度信號，通過算法由碰撞強度估算電池損害程度，進而決策是否開啟斷電保護功能。斷電保護功能由控制器、驅(qū)動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)字隔離與信號傳輸單元；dc/dc電壓轉(zhuǎn)換單元連接的車載復(fù)合電源，與數(shù)字隔離與信號傳輸單元連接的動態(tài)電流檢測單元和電壓溫度檢測單元連接；與處理器的輸出端連接的觸摸屏顯示單元。該系統(tǒng)可實現(xiàn)電流動態(tài)監(jiān)測、電壓及溫度動態(tài)監(jiān)測功能，其中控制系統(tǒng)由車載復(fù)合電源供電，還可實現(xiàn)在線、離線的電流、電壓監(jiān)測功能，系統(tǒng)主控制器選用tms320f2812進行數(shù)據(jù)采集、處理和觸摸屏幕的控制，實現(xiàn)控制器的集成，有效避免資源的浪費。

如圖3所示，電流動態(tài)檢測單元由主控單元，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，負載以及再生制動系統(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，對電流進行實時監(jiān)測，通過can總線傳輸給主控制器單元，完成對復(fù)合電源充電和放電狀態(tài)的有效監(jiān)測。

參見圖4所示，電壓、溫度動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)使用電池專用狀態(tài)監(jiān)測芯片ltc6802對復(fù)合電源的電壓和溫度進行監(jiān)測，此芯片具有數(shù)字隔離功能實現(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通過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確定需要均衡的電池，并通過控制ltc6802的s管腳連接均衡控制電路實現(xiàn)對電池均衡的控制。

參見圖5所示，觸摸屏幕系統(tǒng)顯示系統(tǒng)可實現(xiàn)模式選擇，觸摸控制，觸摸檢測等功能，由車載電壓變換經(jīng)過dc/dc變換后進行供電，可通過調(diào)節(jié)顯示模式進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，并通過相應(yīng)驅(qū)動電路控制均衡拓撲結(jié)構(gòu)，實現(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，主控單元通過觸摸屏幕監(jiān)測電路監(jiān)測觸摸屏幕觸摸力度、時間等參數(shù)，經(jīng)觸摸屏幕控制電路向系統(tǒng)主控制器發(fā)出指令，通過超級電容器—單體均衡拓撲結(jié)構(gòu)實現(xiàn)單體電池補電。

參見圖6所示，觸摸屏控制單元，復(fù)合電源檢測系統(tǒng)與主控單元連接，超級電容器組和電池組一端分別與復(fù)合電源檢測系統(tǒng)連接，主控單元通過dc/dc連接控制超級電容器組和電池組，主控單元檢測觸摸屏控制信號、超級電容器和電池組的狀態(tài)，通過控制dc/dc來匹配單體電池和超級電容器之間的電壓；同時，通過控制相應(yīng)開關(guān)的通斷(若單體電池1需要補電，則打開s1和q2，其他開關(guān)處于斷開位置)實現(xiàn)單體電池補電。當(dāng)單體電壓達到均衡要求時主控制器激發(fā)復(fù)合電源主動能量管理方法，仍以復(fù)合電源模式進行工作。此系統(tǒng)由于采用超級電容器組對單體電池補電，效率高、能量損失小。

參見圖7所示，碰撞監(jiān)測與防護系統(tǒng)在車輛發(fā)生碰撞時，加速度傳感器及溫度傳感器將監(jiān)測信號經(jīng)信號處理電路傳遞給主控制單元，控制器單元依據(jù)碰撞識別方法判定車輛發(fā)生碰撞的強度，進而選擇是否觸發(fā)分斷單元。分斷單元采用分組分斷控制策略。如果碰撞閥值超過設(shè)定值，則處理器通過驅(qū)動電路控制驅(qū)動繼電器斷電，數(shù)字隔離單元將處理器與監(jiān)測單元進行隔離，同時儲存該時刻的所有數(shù)據(jù)，以備事故處理使用。當(dāng)碰撞解除時同時繼電器閉合，此時動力系統(tǒng)仍然為閉合回路，在碰撞過后仍可實現(xiàn)制動和轉(zhuǎn)向等操作。通過此種設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)任意電池組件的開斷和連接，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“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，因此不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制。