CN103419671A

CN103419671A - 插电式混合动力汽车锂电池实时监测系统

Info

Publication number: CN103419671A
Application number: CN2013103108494A
Authority: CN
Inventors: 倪红军; 吕帅帅; 汪兴兴; 袁银男; 黄明宇; 廖萍
Original assignee: Nantong University
Current assignee: Jiangsu Bo Wo automobile electronic system Co.,Ltd.
Priority date: 2013-07-23
Filing date: 2013-07-23
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2033-07-23
Also published as: CN103419671B

Abstract

本发明涉及一种插电式混合动力汽车锂电池实时监测系统，包括传感器组，信号调理单元，数据采集卡和计算机；其中：传感器组用于接收锂电池输出的信号并转换为电信号；信号调理单元用于接收传感器组输出的电信号并将电信号进行放大或缩小；数据采集卡用于将信号调理单元输出的经放大或缩小后的电信号转换为数字信号；计算机中内嵌虚拟仪器模块，用于监测数字信号，并在数字信号超过预定阈值时发出相应的报警信号。采用本发明的插电式混合动力汽车锂电池实时监测系统，可以在锂电池工作的同时对其的各参数进行监测，其监测精度高并能在锂电池工作异常时发出不同的报警信号。

Description

插电式混合动力汽车锂电池实时监测系统

技术领域

本发明涉及一种电池监测技术，特别是一种插电式混合动力汽车锂电池的实时监测系统。

背景技术

能源短缺和环境污染是当今世界面临的两大难题，插电式混合动力车（（Plug-in Hybrid Electric Vehicle，PHEV））是新能源汽车发展过程中出现的一种低排放、低油耗且不受续驶里程的限制，兼具纯电动汽车和传统燃油汽车优点的新型汽车。由于其在环境和经济等方面的优势，发展PHEV被认为是当前解决这两大难题的有效途径。

作为混合动力汽车和电动汽车的能源系统，磷酸铁锂电池因其比能量大（可达200Wh/kg）以上、循环寿命长（电池组循环寿命可达2000次以上）、放电电压高（单体电池为3.2V）、无记忆效应、具有快速充电能力、自放电速率小、具有多种安全保护措施、密封良好、无泄漏现象、环保等众多优点，是目前新能源汽车较理想的动力源。磷酸铁锂电池制备工艺的成熟，使电池生产实现产业化，产品质量不断提高，

因此，迫切地需要一种既节能、成本又低的磷酸铁锂电池监测方法完成对电池的准确监测预警。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明提供一种插电式混合动力汽车锂电池实时监测系统，其不仅具有对锂电池的各参数进行实时测量、信号处理、数字滤波、信息存储、故障回放等功能外，还能在参数不正常时进行相应报警和反馈，从而及时停止锂电池的运行。

根据本发明的一方面，一种插电式混合动力汽车锂电池的实时监测系统，包括传感器组，信号调理单元，数据采集卡和计算机；

其中：

所述传感器组用于接收所述锂电池输出的信号并转换为电信号；

所述信号调理单元用于接收所述传感器组输出的所述电信号并将所述电信号进行放大；

所述数据采集卡用于将所述信号调理单元输出的放大后的电信号转换为数字信号；

所述计算机中内嵌虚拟仪器模块，用于监测所述数字信号，并在所述数字信号超过预定阈值时发出报警信号。

采用本发明的插电式混合动力汽车锂电池实时监测系统，可以在锂电池工作的同时对其的各参数进行监测，其监测精度高并能在锂电池工作异常时发出不同的报警信号。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的插电式混合动力汽车锂电池实时监测系统的一种实施方式的结构图；

图2为本发明的插电式混合动力汽车锂电池实时监测系统中的数据采集卡的一种实时方式的结构图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1所示，为本发明的插电式混合动力汽车锂电池实时监测系统的一种实时方式的结构图。

在本实施方式中，插电式混合动力汽车锂电池实时监测系统包括锂电池的实时监测系统，包括传感器组10，信号调理单元20，数据采集卡30和计算机40。

其中，传感器组10用于接收锂电池输出的信号并转换为电信号。

信号调理单元20用于接收传感器组输出的电信号并将电信号进行放大或缩小。

数据采集卡30用于将信号调理单元输出的经放大或缩小后的电信号转换为数字信号。

计算机40中内嵌虚拟仪器模块41，用于监测数字信号，并在数字信号超过预定阈值时发出报警信号。

例如，需对锂电池的电压进行监测。此时，传感器组10接收锂电池组输出的电压值，将电压值转换为与之对应的电信号后，输出至信号调理单元20。信号调理单元20将与该电压信号相对应的电信号进行放大或缩小使得数据采集卡30能够采集，并将放大后的电信号输出至数据采集卡30。数据采集卡30将放大后的电信号转换为数字信号后输出到计算机40的虚拟仪器模块41中，由虚拟仪器模块41测量该电压值的大小。此外，当虚拟仪器模块41监测出当前电压值超过了预定阈值时，说明锂电池组的工作状态异常，此时，虚拟仪器模块41可发出报警信号，以提示使用者锂电池组的异常情况。

在一种实施方式中，插电式混合动力汽车锂电池输出的信号例如可以包括工作电流、工作电压、工作温度和剩余电量的一种或多种。

作为一种优选方案，预定阈值可以包括第一阈值和与第一阈值不同的第二阈值。

当数字信号超过第一阈值时，虚拟仪器模块41发出第一报警信号；

当数字信号超过第二阈值时，虚拟仪器模块41发出不同于第一报警信号的第二报警信号，同时停止监测并记录相应故障信息。

例如，在监测工作电压时，可以设定第一阈值为20伏，第二阈值为30伏。

当监测得到的工作电压超过20伏（例如23伏）时，说明电池工作状态出现异常，虚拟仪器模块41发出第一报警信号，第一报警信号例如可以是声、光等报警信号。

当监测得到的工作电压超过30伏（例如31伏）时，说明电池工作状态出现了严重异常，需要停止锂电池的工作。此时，虚拟仪器模块41发出与第一报警信号不同的第二报警信号。例如，第二报警信号可以是与第一报警信号不同频率的声音信号，或者还可以是与第一报警信号不同颜色和/或频率的光信号，同时停止监测并记录相应故障信息。

采用此种分级报警的方式，可以提醒使用者锂电池的异常状态和异常程度，在锂电池出现严重异常时，使用者可以立即停止锂电池的运行，从而保护锂电池不会烧毁。

作为一种优选方案，虚拟仪器模块41可以包括滤波器模块（图中未示出），用于滤除数字信号中的高频干扰信号。

由于锂电池可以在混合动力车中使用，且该监测系统是实时监测系统，在使用时，由于车辆的颠簸抖动，会给测量带来一定的误差和干扰。在虚拟仪器模块41读取到数字信号之后，先用滤波器模块对其进行滤波之后，再进行测量，可以使得测量结果更准确，更加贴合实际值。

在一种实施方式中，虚拟仪器模块可以基于Labview软件开发平台进行开发。该软件可运行在windows07下，可通过设计友好的人机交互操作界面，发出各种信号、操作指令、接受和处理数据、显示信号波形，从而实现对电池组的实时监测。

参见图2所示，为本发明的插电式混合动力汽车锂电池实时监测系统中的数据采集卡的一种实时方式的结构图。

在本实施方式中，数据采集卡30包括模拟量输入输出端口31、A/D转换器32、数字量输入输出端口33、数据通信接口34和USB控制器35。

模拟量输入输出端口31用于接收信号调理单元20输出的经放大或缩小后的电信号；A/D转换器32用于将放大或缩小后的电信号转换为数字信号；数字量输入输出端口33用于将数字信号输出至数据通信接口34；数据通信接口34用于将数字信号输出至USB控制器35；USB控制器35用于将数字信号输出至计算机，例如，可以输出至计算机的USB接口。

上面对本发明的一些实施方式进行了详细的描述。如本领域的普通技术人员所能理解的，本发明的方法和装置的全部或者任何步骤或者部件，可以在任何计算设备（包括处理器、存储介质等）或者计算设备的网络中，以硬件、固件、软件或者它们的组合加以实现，这是本领域普通技术人员在了解本发明的内容的情况下运用他们的基本编程技能就能实现的，因此不需在此具体说明。

在本发明的设备和方法中，显然，各部件或各步骤是可以分解、组合和/或分解后重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。还需要指出的是，执行上述系列处理的步骤可以自然地按照说明的顺序按时间顺序执行，但是并不需要一定按照时间顺序执行。某些步骤可以并行或彼此独立地执行。同时，在上面对本发明具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

虽然已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims

1.一种插电式混合动力汽车锂电池的实时监测系统，其特征在于，包括传感器组，信号调理单元，数据采集卡和计算机；

其中：

所述信号调理单元用于接收所述传感器组输出的所述电信号并将所述电信号进行放大或缩小；

所述数据采集卡用于将所述信号调理单元输出经放大或缩小后的电信号转换为数字信号；

2.根据权利要求1所述的插电式混合动力汽车锂电池实时监测系统，其特征在于：

所述虚拟仪器模块包括滤波器模块，用于滤除所述数字信号中的高频干扰信号。

3.根据权利要求1或2所述的插电式混合动力汽车锂电池实时监测系统，其特征在于：

所述数据采集卡包括模拟量输入输出端口、A/D转换器、数字量输入输出端口、数据通信接口和USB控制器；

所述模拟量输入输出端口用于接收所述信号调理单元输出的放大或缩小后的电信号；

所述A/D转换器用于将所述放大后的电信号转换为数字信号；

所述数字量输入输出端口用于将所述数字信号输出至所述数据通信接口；

所述数据通信接口用于将所述数字信号输出至所述USB控制器；

所述USB控制器用于将所述数字信号输出至所述计算机。

4.根据权利要求1所述的插电式混合动力汽车锂电池实时监测系统，其特征在于：

所述锂电池输出的信号包括工作电流、工作电压、工作温度和剩余电量的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的插电式混合动力汽车锂电池实时监测系统，其特征在于：

所述预定阈值包括第一阈值和与所述第一阈值不同的第二阈值；

当所述数字信号超过所述第一阈值时，所述虚拟仪器模块发出第一声光报警信号；

当所述数字信号超过所述第二阈值时，所述虚拟仪器发出不同于所述第一声光报警信号的第二声光报警信号，同时停止监测并记录相应故障信息。

6.根据权利要求1所述的插电式混合动力汽车锂电池实时监测系统，其特征在于：

所述虚拟仪器模块基于Labview平台开发。