[发明专利]动力电池高精度数据同步采集与实时处理系统及其方法

说明书

本发明公开了一种动力电池高精度数据同步采集与实时处理系统及其方法，包括多个数据采集机箱，每个数据采集机箱包括单体电压采集模块、单体温度采集模块和数据汇总模块，所述单体电压采集模块、单体温度采集模块的个数自由组合，将采集的单体电池的对应数据传输给数据汇总模块，数据汇总模块将采集得到的所有电池单体数据进行汇总和缓存，并上传到上位机进行存储。系统采用模块化设计，可扩展性好，可根据需要增减采样通道数量和选择采样通道类型，实现灵活的系统配置。

技术领域

本发明涉及一种动力电池高精度数据同步采集与实时处理系统及其方法。

背景技术

电动汽车无需燃油，具有节能环保等优点，是解决能源短缺和环境污染这两大危机的关键途径，已成为未来汽车工业发展的必然趋势。动力电池是电动汽车的能量来源，关系到整车的动力性、安全性和经济性，其相关技术问题已成为制约电动汽车发展的关键。无论是采用电池测试设备离线对电池充放电测试，还是在电池管理系统在线监管动力电池组，都需要对每一个动力电池单体的电压、温度等参数进行实时的监控和记录。由于这些数据决定了电池SOC、SOP、SOH等状态估计的精度，和动力电池系统故障诊断及安全管理性能，因此，必须获取电池单体的电压、温度等的真实参数数据。

动力电池数据采集系统与其他工业现场的数据采集系统相比有其特殊性，在测量通道间的隔离性及采集数据量等方面具有更高的要求。一方面，由于电动汽车用的动力电池组一般由成千上百节电池单体串并联得到，因此存在对上百节单体同时进行数据采集的需求，上百个通道同时工作，数据量巨大；另一方面，多节单体串联之后，各节单体之间的电位差可达几百伏，如若不能采取有效措施隔离各通道，将造成单体短路，损坏电池单体甚至引发安全事故。目前已有的电池测试数据采集装置或电池管理系统，一般均采用循环扫描采样的方式，在一个固定时间的循环周期内对所有通道依次采样。这种采样方式存在采集速度慢，采集数据过程非同步，数据的真实性差，传输过程存在数据拥堵等问题，而且采样周期一般高于10ms，难以检测记录电池状态的瞬间变化，制约了电池技术的进一步研究发展。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种动力电池高精度数据同步采集与实时处理系统及其方法，本发明具有模块化设计、可扩展性好、采集精度高、数据同步采集、采集速度快等优点，克服了传统电池数据采集装置采集不同步、数据拥堵等问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种动力电池高精度数据同步采集与实时处理系统，包括多个数据采集机箱，每个数据采集机箱包括单体电压采集模块、单体温度采集模块和数据汇总模块，所述单体电压采集模块、单体温度采集模块的个数自由组合，将采集的单体电池的对应数据传输给数据汇总模块，数据汇总模块将采集得到的所有电池单体数据进行汇总和缓存，并上传到上位机进行存储。

进一步的，所述单体电压采集模块包括一片电压采集控制器和多个单体电压采集通道，所述电压采集控制器为单体电压采集通道的ADC提供采样时钟，控制ADC采样启停，读取ADC转换结果并将各个采集通道的采集结果发送给数据汇总模块。

更进一步的，所述单体电压采集通道包括电阻分压电路、模拟滤波电路、ADC输入驱动电路、ADC和数字隔离器，电阻分压电路输入接电池单体，输出接模拟滤波电路的输入，模拟滤波电路采用一阶有源滤波，其输出接ADC输入驱动电路的输入，ADC输入驱动电路的输出接到ADC的模拟量输入脚，ADC的转换结果输出接口经过数字隔离后连接到电压采集控制器。

各个单体电压采集通道之间以及通道与电压采集控制器之间均进行电气隔离，每个通道使用DC/DC隔离电源单独供电，数字接口采用通用数字隔离芯片进行隔离。

进一步的，所述单体温度采集模块包括温度采集控制器和多个单体温度采集通道，所述温度采集控制器为单体温度采集通道的ADC提供采样时钟，控制ADC采样启停，读取ADC转换结果并将各个采集通道的采集结果发送给数据汇总模块。