CN103337882B - 汽车动力电池监控系统及监控方法 - Google Patents

Abstract

一种汽车动力电池监控系统和监控方法，所述汽车动力电池监控系统包括车载终端、远程监控中心和外部计算机；所述车载终端包括采集模块组、电池管理系统主控模块和调试接口模块；所述采集模块组实时采集电池工况参数，所述电池管理系统主控模块对采集到的电池工况参数进行分析处理；所述调试接口模块包括无线发射接口、无线接收接口、数据存取接口和功能调试接口，在汽车行驶时所述无线发射接口和无线接收接口供所述车载终端与所述远程监控中心之间进行无线方式的双向数据通讯，在汽车停止行驶时所述数据存取接口和功能调试接口供所述车载终端与所述外部计算机之间进行有线方式的数据通讯与系统调试。

Description

汽车动力电池监控系统及监控方法

技术领域

本发明涉及一种汽车动力电池监控系统，尤其涉及一种汽车动力电池监控系统及监控方法。

背景技术

机动车的尾气排放污染已成为城市环境污染和气候恶化的主要问题，新能源汽车，如纯电动汽车、混合动力汽车，越来越受到汽车行业的广泛重视和大力推广。

动力电池系统是车辆的重要组成部分，为电动车辆的运行提供电能。动力电池是车辆的重要储能元件，动力电池的工作电压一般在300V以上，通过采用较高的电压规范，可有效降低电气设备的工作电流，降低电气设备和整车的重量。但是，动力电池的工作电压同时也对车内人员造成潜在的危害，而个别单体电池性能的变化会影响整个电池组的性能，因此必须建立动力电池系统工作状态的管理维护系统（即动力电池管理系统），以保证车辆的正常运行及车内人员的人身安全。然而，纯电动汽车、混合动力汽车的发展历程还比较短，技术还不够成熟，常出现比较多的故障问题，这时实时监控车辆的工况（特别是动力电池的工况）就尤为重要。

一种现有的汽车动力电池远程监控系统包括车辆工况数据收集器、车载监控终端和中心监控平台，车载监控终端通过GSM无线传输模块与中心监控平台通讯，把采集到的数据传输给中心监控平台，中心监控平台对接收到的数据进行处理与分析。但是，采用这种汽车动力电池监控系统，只能通过无线的方式获取动力电池管理系统的数据和对动力电池管理系统进行调试，效率很低。

发明内容

本发明提供一种汽车动力电池监控系统，可以选择无线通讯以实现对动力电池的远程监控，或选择有线通讯以高效地获取动力电池管理系统的数据和对动力电池管理系统进行调试。

为达上述优点，本发明提供一种汽车动力电池监控系统，包括车载终端、远程监控中心和外部计算机；所述车载终端包括采集模块组、电池管理系统主控模块和调试接口模块；所述采集模块组实时采集电池工况参数，所述电池管理系统主控模块对采集到的电池工况参数进行分析处理；所述调试接口模块包括无线发射接口、无线接收接口、数据存取接口和功能调试接口，在汽车行驶时所述无线发射接口和无线接收接口供所述车载终端与所述远程监控中心之间进行无线方式的双向数据通讯，在汽车停止行驶时所述数据存取接口和功能调试接口供所述车载终端与所述外部计算机之间进行有线方式的数据通讯与系统调试。

在本发明的一个实施例中，所述车载终端还包括数据转换模块和无线通讯中央处理器，其中，

所述数据转换模块用于将所述电池管理系统主控模块传送过来的CAN数据转换为通用串行数据，及将所述无线通讯中央处理器回传的串行数据转换为CAN数据；

所述无线通讯中央处理器用于将经所述数据转换模块转换的数据按照协议打包传送到所述调试接口模块，以及将接收到的来自所述调试接口模块的打包数据进行解调并回传至所述数据转换模块。

在本发明的一个实施例中，所述无线发射接口用于汽车行驶时将所述无线通讯中央处理器打包的数据发送至所述远程监控中心；所述无线接收接口用于汽车行驶时接收到来自所述自远程监控中心的数据并将数据传送到所述无线通讯中央处理器；所述数据存取接口用于汽车停止行驶时供所述外部计算机连接至所述电池管理系统主控模块存取数据；所述功能调试接口用于汽车停止行驶时供所述外部计算机连接至所述电池管理系统主控模块对电池管理系统的进行调试。

在本发明的一个实施例中，所述电池管理系统主控模块包括数据处理单元、安全管理单元、温控管理单元、充电控制单元、故障诊断单元和整车通讯单元。

在本发明的一个实施例中，所述远程监控中心包括服务器、寄存器和数据库；所述服务器接收所述车载终端传来的数据，并将数据解调，存入所述寄存器中进行辨识，然后将数据存入所述数据库；所述数据库存有动力电池的历史数据及参数极值。

本发明还提供一种汽车动力电池监控系统的监控方法，其步骤包括：

（1）利用车载终端实时采集电池工况参数，并对采集到的电池工况参数进行分析处理；

（2）当汽车行驶时，利用车载终端将电池工况参数及处理结果通过无线传输方式传送到远程监控中心，利用远程监控中心分析和处理来自车载终端的实时数据，并将处理结果再反馈给车载终端；

（3）当汽车停止行驶时，利用外部计算机直接连接车载终端以对电池管理系统进行调试或存取数据。

在本发明的一个实施例中，在所述步骤（1）中，利用采集模块组采集电池工况参数，利用电池管理系统主控模块对采集到的电池工况参数进行分析处理。

在本发明的一个实施例中，所述步骤（2）包括以下子步骤：

（2a）利用电池管理系统主控模块将处理结果通过CAN网络上报给整车控制器；

（2b）利用电池管理系统主控模块将电池工况参数及处理结果通过CAN网络传递给数据转换模块；

（2c）利用数据转换模块将电池管理系统主控模块传送过来的CAN数据转换为通用串行数据，以及将无线通讯中央处理器回传的串行数据转换为CAN数据；

（2d）利用无线通讯中央处理器将经数据转换模块转换的数据按照协议打包传送到调试接口模块，以及将接收到来自调试接口模块的打包数据进行解调并回传至数据转换模块；

（2e）利用调试接口模块的无线发射接口将无线通讯中央处理器打包的数据发送至远程监控中心；

（2f）利用调试接口模块的无线接收接口接收到来自远程监控中心的数据并将数据传送到无线通讯中央处理器。

在本发明的一个实施例中，在所述步骤（3）中，利用调试接口模块的功能调试接口连接外部计算机和电池管理系统主控模块，以供外部计算机对电池管理系统进行调试。

在本发明的一个实施例中，在所述步骤（3）中，利用数据存取接口连接外部计算机和电池管理系统主控模块，以供外部计算机存取电池管理系统主控模块的数据。

本发明的汽车动力电池监控系统的调试接口模块具有无线发射接口、无线接收接口、数据存取接口和功能调试接口，车载终端通过无线发射接口和无线接收接口与所述远程监控中心无线通讯，车载终端通过数据存取接口和功能调试接口与外部计算机有线通讯，从而可以选择无线通讯以实现远程监控动力电池，或选择有线通讯以高效地获取动力电池管理系统的数据和对动力电池管理系统进行调试。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1是本发明较佳实施方式的汽车动力电池监控系统的结构示意图。

图2是本发明较佳实施方式的汽车动力电池监控方法流程图。

具体实施方式

请参照图1，本发明较佳实施例的汽车动力电池监控系统1包括车载终端100和远程监控中心200，车载终端100将采集到的动力电池的工况通过无线方式与远程监控中心200通讯。

车载终端100包括采集模块组10、CAN网络（Controller Area Network，即控制器局域网络），电池管理系统主控模块30、数据转换模块40、无线通讯中央处理器50、调试接口模块60和整车控制器70。

采集模块组10包括电压采集模块、温度采集模块、电流采集模块和充放电状态采集模块等多个采集模块，分别用于实时采集动力电池的电压、温度、电流和充放电状态等电池相关信息。每一个采集周期完成，各采集模块通过与电池管理系统主控模块30之间的CAN网络，将采集到的数据发送至电池管理系统主控模块30。

电池管理系统主控模块30包括数据处理单元31、安全管理单元32、温控管理单元33、充电控制单元34、故障诊断单元35和整车通讯单元36等。其中，

数据处理单元31，对采集模块采集到的数据进行处理，对单体电池电压进行排序，计算电池总电压，估算电池电量即荷电状态（SOC，state of charge），判断电池温度、电量、电流、绝缘值等是否高于或低于预设值，并将处理结果发送给其它单元；

安全管理单元32，实时监测电池绝缘电阻值及是否接收到碰撞传感器传来的信号，如果电池绝缘电阻值低于设定值或者接收到碰撞传感器传来的信号，则切断电池系统高压回路；

温控管理单元33，用于实时监测电池的温度，当电池温度过高时，启动电池冷却系统以降低电池的温度；

充电控制单元34，用于控制电池的充放电，实时监测电池的电量、电压和充电电流，并根据监测数据提出充电要求或终止充电；

故障诊断单元35，对电池系统状态诊断确认其是否出现故障，发出警报信号；

整车通讯单元36，采用CAN总线的方式与整车控制器70、数据转换模块40及调试接口模块60进行通讯。

电池管理系统主控模块30的上述各单元通过电池管理系统中央处理器来实现，整体来说，电池管理系统主控模块30接收采集模块组10传来的数据并对这些数据进行处理，对电池进行高压安全的管理，确保电池系统工作在合理的温度范围内，根据需要完成对电池系统的充放电管理，对电池系统状态诊断确认其是否出现故障，将整车控制器70需要的电池数据通过CAN网络发送至整车控制器70，以完成对电池系统状态的管理与维护工作。电池管理系统主控模块30同时将采集到的电池工况数据以及对数据的处理结果传送到数据转换模块40。

数据转换模块40用于将电池管理系统主控模块30传送过来的CAN数据转换为通用串行数据，如RS232，及将无线通讯中央处理器50回传的通用串行数据转换为CAN数据。

无线通讯中央处理器50用于将经数据转换模块40转换的通用串行数据按照协议（如TCP/IP协议）打包传送到调试接口模块60，及将接收到来自调试接口模块60的打包数据进行解调成通用串行数据，再回传至数据转换模块40。

调试接口模块60是一个集成的接口模块，具有无线发射接口61、无线接收接口62、数据存取接口63和功能调试接口64。其中，

无线发射接口61，用于将无线通讯中央处理器50打包的数据发送至远程监控中心200；

无线接收接口62，用于接收到来自远程监控中心200的数据并将数据传送到无线通讯中央处理器50；

数据存取接口63，用于汽车停止行驶时与外部计算机300直接连接，以供外部计算机300存取车载终端100的数据；

功能调试接口64，用于汽车停止行驶时与外部计算机300直接连接，以使外部计算机300连接到电池管理系统主控模块30，对电池管理系统进行调试。

远程监控中心200包括接入互联网（Internet）的服务器、寄存器和数据库，服务器随时侦听互联网上发送过来的数据，并将数据解调，存入预先设定好的寄存器中，然后按照CAN总线协议中的报文编码辨识数据，存入数据库，进行进一步的处理。数据库存有动力电池的历史数据及参数极值。服务器将动力电池的实时数据结合历史数据进行分析处理，将结果与参数极值进行对比，对异常情况（如电压过冲或过放）进行提示、报警，并将提示、报警信号或指令（如停止行驶）回传到车载终端100。

当汽车运行时，无线通讯中央处理器50打包的数据通过无线发射接口61发送至远程监控中心200，而无线接收接口62将接收到来自远程监控中心200的数据传送到无线通讯中央处理器50，无线通讯中央处理器50将处理后的电池工况参数信号通过数据转换模块40回传至电池管理系统主控模块30，从而实现车载终端100与远程监控中心200的无线通讯。此时，通过远程监控中心200对动力电池工况的进行远程监控，完成对动力电池各项数据的远程采集和上位机监测、存储、传输，历史数据的回放、比对，最终达到对电池进行实时监控和维护的目的，更好地维护动力电池系统及保证车内人员的安全。

当汽车停止不动，需要对电池管理系统进行现场调试时，外部计算机300通过功能调试接口64连接到电池管理系统主控模块30，将控制参数和指令通过有线方式直接输入电池管理系统主控模块30，然后观察电池管理系统相应的反应，从而实现对电池管理系统的调试，相较采用无线通讯进行调试，采用有线通讯进行调试可使得针对电池管理系统主控模块30的调试更直接，更快速。

请参照图2，一种应用上述汽车动力电池监控系统1的监控方法，其步骤包括：

（1）利用车载终端100实时采集电池工况参数，并对采集到的电池工况参数进行分析处理；

（2）当汽车行驶时，利用车载终端100将电池工况参数及处理结果通过无线传输方式传送到远程监控中心200，利用远程监控中心200分析和处理来自车载终端100的实时数据，并将处理结果再反馈给车载终端100；

（3）当汽车停止行驶时，利用外部计算机300直接连接车载终端100以对电池管理系统进行调试或存取数据。

在步骤（1）中，利用采集模块组10采集电池工况参数，利用电池管理系统主控模块30对采集到的电池工况参数进行分析处理。

步骤（2）可以包括以下子步骤：

（2a）利用电池管理系统主控模块30将处理结果通过CAN网络上报给整车控制器70；

（2b）利用电池管理系统主控模块30将电池工况参数及处理结果通过CAN网络传递给数据转换模块40；

（2c）利用数据转换模块40将电池管理系统主控模块30传送过来的CAN数据转换为通用串行数据，以及将无线通讯中央处理器50回传的串行数据转换为CAN数据；

（2d）利用无线通讯中央处理器50将经数据转换模块40转换的数据按照协议（如TCP/IP协议）打包传送到调试接口模块60，以及将接收到来自调试接口模块60的打包数据进行解调并回传至数据转换模块40；

（2e）利用调试接口模块60的无线发射接口61将无线通讯中央处理器50打包的数据发送至远程监控中心200；

（2f）利用调试接口模块60的无线接收接口62接收到来自远程监控中心200的数据并将数据传送到无线通讯中央处理器50。

在步骤（3）中，利用调试接口模块60的功能调试接口64连接外部计算机300和电池管理系统主控模块30，外部计算机300将控制参数和指令通过有线方式直接输入电池管理系统主控模块30，然后观察电池管理系统相应的反应，从而实现对电池管理系统的调试。

在步骤（3）中，利用数据存取接口63连接外部计算机300和电池管理系统主控模块30，以使外部计算机300可以存取电池管理系统主控模块30的数据。

可见，本发明的汽车动力电池监控系统1及监控方法，调试接口模块60具有无线发射接口61、无线接收接口62、数据存取接口63和功能调试接口64，车载终端100通过无线发射接口61和无线接收接口62与所述远程监控中心200无线通讯，车载终端100通过数据存取接口63和功能调试接口64与外部计算机300有线通讯，从而可以在汽车行驶时选择无线通讯以实现远程监控动力电池，或在汽车停止行驶时选择有线通讯以高效地获取动力电池管理系统的数据和对动力电池管理系统进行调试。

以上所述，仅是本发明的实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种汽车动力电池监控系统(1)，其特征在于：包括车载终端(100)、远程监控中心(200)和外部计算机(300)；所述车载终端(100)包括采集模块组(10)、电池管理系统主控模块(30)和调试接口模块(60)；所述采集模块组(10)实时采集电池工况参数，所述电池管理系统主控模块(30)对采集到的电池工况参数进行分析处理；所述调试接口模块(60)包括无线发射接口(61)、无线接收接口(62)、数据存取接口(63)和功能调试接口(64)，在汽车行驶时所述无线发射接口(61)和无线接收接口(62)供所述车载终端(100)与所述远程监控中心(200)之间进行无线方式的双向数据通讯，在汽车停止行驶时所述数据存取接口(63)和功能调试接口(64)供所述车载终端(100)与所述外部计算机(300)之间进行有线方式的数据通讯与系统调试,

所述车载终端(100)还包括数据转换模块(40)和无线通讯中央处理器(50)，其中，所述数据转换模块(40)用于将所述电池管理系统主控模块(30)传送过来的CAN数据转换为通用串行数据，及将所述无线通讯中央处理器(50)回传的串行数据转换为CAN数据；所述无线通讯中央处理器(50)用于将经所述数据转换模块(40)转换的数据按照协议打包传送到所述调试接口模块(60)，以及将接收到的来自所述调试接口模块(60)的打包数据进行解调并回传至所述数据转换模块(40)，

所述无线发射接口(61)用于汽车行驶时将所述无线通讯中央处理器(50)打包的数据发送至所述远程监控中心(200)；所述无线接收接口(62)用于汽车行驶时接收到来自所述自远程监控中心(200)的数据并将数据传送到所述无线通讯中央处理器(50)；所述数据存取接口(63)用于汽车停止行驶时供所述外部计算机(300)连接至所述电池管理系统主控模块(30)存取数据；所述功能调试接口(64)用于汽车停止行驶时供所述外部计算机(300)连接至所述电池管理系统主控模块(30)对电池管理系统的进行调试。

2.如权利要求1所述的汽车动力电池监控系统(1)，其特征在于：所述电池管理系统主控模块(30)包括数据处理单元(31)、安全管理单元(32)、温控管理单元(33)、充电控制单元(34)、故障诊断单元(35)和整车通讯单元(36)。

3.如权利要求1所述的汽车动力电池监控系统(1)，其特征在于：所述远程监控中心(200)包括服务器、寄存器和数据库；所述服务器接收所述车载终端(100)传来的数据，并将数据解调，存入所述寄存器中进行辨识，然后将数据存入所述数据库；所述数据库存有动力电池的历史数据及参数极值。

4.一种如权利要求1所述的汽车动力电池监控系统的监控方法，其步骤包括：

(1)利用车载终端(100)实时采集电池工况参数，并对采集到的电池工况参数进行分析处理；

(2)当汽车行驶时，利用车载终端(100)将电池工况参数及处理结果通过无线传输方式传送到远程监控中心(200)，利用远程监控中心(200)分析和处理来自车载终端(100)的实时数据，并将处理结果再反馈给车载终端(100)；

(3)当汽车停止行驶时，利用外部计算机(300)直接连接车载终端(100)以对电池管理系统进行调试或存取数据。

5.如权利要求4所述的汽车动力电池监控系统的监控方法，其特征在于：在所述步骤(1)中，利用采集模块组(10)采集电池工况参数，利用电池管理系统主控模块(30)对采集到的电池工况参数进行分析处理。

6.如权利要求4所述的汽车动力电池监控系统的监控方法，其特征在于：所述步骤(2)包括以下子步骤：

(2a)利用电池管理系统主控模块(30)将处理结果通过CAN网络上报给整车控制器；

(2b)利用电池管理系统主控模块(30)将电池工况参数及处理结果通过CAN网络传递给数据转换模块(40)；

(2c)利用数据转换模块(40)将电池管理系统主控模块(30)传送过来的CAN数据转换为通用串行数据，以及将无线通讯中央处理器(50)回传的串行数据转换为CAN数据；

(2d)利用无线通讯中央处理器(50)将经数据转换模块(40)转换的数据按照协议打包传送到调试接口模块(60)，以及将接收到来自调试接口模块(60)的打包数据进行解调并回传至数据转换模块(40)；

(2e)利用调试接口模块(60)的无线发射接口(61)将无线通讯中央处理器(50)打包的数据发送至远程监控中心(200)；

(2f)利用调试接口模块(60)的无线接收接口(62)接收到来自远程监控中心(200)的数据并将数据传送到无线通讯中央处理器(50)。

7.如权利要求4所述的汽车动力电池监控系统的监控方法，其特征在于：在所述步骤(3)中，利用调试接口模块(60)的功能调试接口(64)连接外部计算机(300)和电池管理系统主控模块(30)，以供外部计算机(300)对电池管理系统进行调试。

8.如权利要求4所述的汽车动力电池监控系统的监控方法，其特征在于：在所述步骤(3)中，利用数据存取接口(63)连接外部计算机(300)和电池管理系统主控模块(30)，以供外部计算机(300)存取电池管理系统主控模块(30)的数据。