CN105216642B - 基于大数据的电动汽车动力电池管理系统及方法 - Google Patents

基于大数据的电动汽车动力电池管理系统及方法 Download PDF

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Abstract

基于大数据的电动汽车动力电池管理系统及方法,涉及一种电池管理系统及管理方法。解决现了有电汽车电池组管理系统易出现数据丢失，电池数据检测的准确度低的问题。本发明的电池数据管理单元的采集装置采集电动汽车电池组的温度信号、电池单体输出的电压信号、电池单体输出的电流信号和电池组中电池单体的编号发送至电池数据处理器，电池数据处理器将电池组中电池单体信号进行一一对应；并将对应后信号发送至分布式数据处理单元，分布式数据处理单元计算获得每个电池单体的内阻、剩余电量和电池单体的充放电次数信号，经电池数据处理器对电池剩余电量进行判断，向用户报警。本发明适用于电动汽车使用。

Description

基于大数据的电动汽车动力电池管理系统及方法
技术领域
本发明涉及一种电池管理系统及管理方法。
背景技术
随着电动、混合动力工具的发展，各种动力电池得到广泛应用，但是现有电池的分类和检测是将电池举个放至物理柜的具体物理工位中，通过手工方式逐个计算化成数据和分容数据等电池数据，不适合电动汽车使用中的电池组，同时现有的汽车上的电池管理系统同时实现信号采集与信息计算与预警的功能，这样大量的数据存储与计算，使电池管理系统的工作量大，电池管理系统中不仅不适用于电动汽车的电池的管理，易造成数据的丢失，同时现有的电池管理系统都是对电池组的电量检测并不是对电动汽车中的单个电池单体的电量进行检测与预警。
发明内容
本发明是为了解决现有电汽车电池组管理系统易出现数据丢失，电池数据检测的准确度低的问题。提出了一种基于大数据的电动汽车动力电池管理系统及方法。
本发明所述的基于大数据的电动汽车动力电池管理系统，它包括电池数据管理单元和分布式数据处理单元；
电池数据管理单元设置在电动汽车上，它包括电池单体编号检测装置、电池温度传感器、电池电压传感器、电池电流传感器、时钟电路、电池数据处理器和一号无线通信电路；
电池单体编号检测装置用于采集电动汽车电池每个电池单体的编号，电池单体编号检测装置的电池编号信号输出端连接电池数据处理器的电池序号信号输入端；
电池温度传感器用于采集电动汽车电池组内的温度信号，电池温度传感器的温度信号输出端连接电池数据处理器的温度信号输入端；
每个电池电压传感器一一对应采集电动汽车电池组内一个电池单体的输出的电压信号，每个电池电压传感器的信号输出端对应连接电池数据处理器的一个电压信号输入端；
每个电池电流传感器一一对应采集电动汽车电池组内一个电池单体输出的电流信号，电池电流传感器的电流信号输出端对应连接电池数据处理器的一个电流信号输入端；
时钟电路的信号输出端连接电池数据处理器的时钟信号输入端，电池数据处理器通过一号无线通信电路将具有编号的电池数据发送至分布式数据处理单元；
分布式数据处理单元包括n个数据处理子服务器和n个二号无线通信电路，每个数据处理子服务器通过互联网连接，每个数据处理子服务器的信号输出输入端均一一对应连接有一个二号无线通信电路的信号输出输入端，二号无线通信电路与一号无线通信电路进行无线通信，n为大于1的整数。
利用基于大数据的电动汽车动力电池管理系统的电池管理方法，该方法包括：
采集的步骤；
该步骤通过电池单体编号检测装置检测电动汽车上电池组中电池单体的编号，
电池温度传感器采集电动汽车上电池组中的温度，
电池电压传感器采集电动汽车上电池组中电池单体输出的电压信号，
电池电流传感器采集电动汽车上电池组中电池单体输出的电流信号；
并将采集到的电动汽车上电池组温度信号、电池单体输出的电压信号、电池单体输出的电流信号和电池组中电池单体的编号发送至电池数据处理器；
电池编号与电池信息对应的步骤；
该步骤中电池数据处理器将电池组温度信号、电池单体输出的电压信号和电池单体输出的电流信号与电池组中电池单体的编号和时间信号一一对应；并将对应后获得的具有编号的电池信号通过一号无线通信电路通过无线的方式发送出去；
分布式信号存储与处理的步骤；
该步骤中分布式数据处理单元通过二号无线通信电路接收具有编号的电池信号，并将接收具有编号的电池信号发送至二号无线通信电路所对应连接的数据处理子服务器；
数据处理子服务器将接收到的具有编号的电池信号进行分布存储，根据具有编号的电池信号计算出每个电池单体的内阻、剩余电量和电池单体的充放电次数信号，将每个电池单体的内阻、剩余电量和电池单体的充放电次数信号经二号无线通信电路发送出去；
剩余电量判断的步骤；
该步骤中电池数据处理器通过一号无线通信电路接收与自身存储的电池编号相对应的电池单体的内阻、剩余电量和电池单体的充放电次数信号；
电池数据处理器根据接收信号判断每个电池单体的剩余电量是否小于电池电量最小阈值M，M为正数；
若是，电池数据处理器经一号无线通信电路向用户的无线通信设备发送电池电量低报警信号，
否则，判断电池单体的剩余电量是否大于电池电量最大阈值N，若是，则电池数据处理器经一号无线通信电路向用户的无线通信设备发送报警信号；N为正数；
否则，电池数据处理器根据接收信号判断每个电池单体的充放电次数信号是否大于电池充放电次数最大阈值G，G为正数；
若电池单体的充放电次数信号是大于电池充放电次数最大阈值G，则电池数据处理器经一号无线通信电路向用户的无线通信设备发送报警信号。
本发明采用大数据分布存储，实现了快速计算与大数据的存储，且不易数据流失，同时在每个电动汽车上安装电池数据管理单元，实时对电动汽车中每个电池单体的信息进行检测，且仅在电池数据管理单元进行数据对应操作，在进行传输后释放存储空间，减少存储空间的要求且避免了现有安装在电动汽车上的电池管理系统数据丢失的问题。且可以根据编号信息，随时调取指定编号的电池历史数据，进行二次分析。
附图说明
图1为本发明所述基于大数据的电动汽车动力电池管理系统的原理框图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的基于大数据的电动汽车动力电池管理系统，它包括电池数据管理单元1和分布式数据处理单元2；
电池数据管理单元1设置在电动汽车上，它包括电池单体编号检测装置1-2、电池温度传感器1-1、电池电压传感器1-3、电池电流传感器1-4、时钟电路1-5、电池数据处理器1-6和一号无线通信电路1-7；
电池单体编号检测装置1-2用于采集电动汽车电池每个电池单体的编号，电池单体编号检测装置1-2的电池编号信号输出端连接电池数据处理器1-6的电池序号信号输入端；
电池温度传感器1-1用于采集电动汽车电池组内的温度信号，电池温度传感器1-1的温度信号输出端连接电池数据处理器1-6的温度信号输入端；
每个电池电压传感器1-3一一对应采集电动汽车电池组内一个电池单体的输出的电压信号，每个电池电压传感器1-3的信号输出端对应连接电池数据处理器1-6的一个电压信号输入端；
每个电池电流传感器1-4一一对应采集电动汽车电池组内一个电池单体输出的电流信号，电池电流传感器1-4的电流信号输出端对应连接电池数据处理器1-6的一个电流信号输入端；
时钟电路1-5的信号输出端连接电池数据处理器1-6的时钟信号输入端，电池数据处理器1-6通过一号无线通信电路1-7将具有编号的电池数据发送至分布式数据处理单元2；
分布式数据处理单元2包括n个数据处理子服务器2-2和n个二号无线通信电路2-1，每个数据处理子服务器2-2通过互联网连接，每个数据处理子服务器2-2的信号输出输入端均一一对应连接有一个二号无线通信电路2-1的信号输出输入端，二号无线通信电路2-1与一号无线通信电路1-7进行无线通信，n为大于1的整数。
本实施方式所述的系统简化电池分选设备，减少人工测试环节，节约时间及成本，提高了每个电池单体的使用寿命，避免了由于一个电池单体；方便记录和管理分选电池过程中产生的数据，提高数据的安全性。
具体实施方式二、本实施方式是利用具体实施方式一所述的基于大数据的电动汽车动力电池管理系统的管理方法，该方法包括：
采集的步骤；
该步骤通过电池单体编号检测装置1-2检测电动汽车上电池组中电池单体的编号，
电池温度传感器1-1采集电动汽车上电池组中的温度，
电池电压传感器1-3采集电动汽车上电池组中电池单体输出的电压信号，
电池电流传感器1-4采集电动汽车上电池组中电池单体输出的电流信号；
并将采集到的电动汽车上电池组温度信号、电池单体输出的电压信号、电池单体输出的电流信号和电池组中电池单体的编号发送至电池数据处理器1-6；
电池编号与电池信息对应的步骤；
该步骤中电池数据处理器1-6将电池组温度信号、电池单体输出的电压信号和电池单体输出的电流信号与电池组中电池单体的编号和时间信号一一对应；并将对应后获得的具有编号的电池信号通过一号无线通信电路1-7通过无线的方式发送出去；
分布式信号存储与处理的步骤；
该步骤中分布式数据处理单元2通过二号无线通信电路2-1接收具有编号的电池信号，并将接收具有编号的电池信号发送至二号无线通信电路2-1所对应连接的数据处理子服务器2-2；
数据处理子服务器2-2将接收到的具有编号的电池信号进行分布存储，根据具有编号的电池信号计算出每个电池单体的内阻、剩余电量和电池单体的充放电次数信号，将每个电池单体的内阻、剩余电量和电池单体的充放电次数信号经二号无线通信电路2-1发送出去；
剩余电量判断的步骤；
该步骤中电池数据处理器1-6通过一号无线通信电路1-7接收与自身存储的电池编号相对应的电池单体的内阻、剩余电量和电池单体的充放电次数信号；
电池数据处理器1-6根据接收信号判断每个电池单体的剩余电量是否小于电池电量最小阈值M，M为正数；
若是，电池数据处理器1-6经一号无线通信电路1-7向用户的无线通信设备发送电池电量低报警信号，
否则，判断电池单体的剩余电量是否大于电池电量最大阈值N，若是，则电池数据处理器1-6经一号无线通信电路1-7向用户的无线通信设备发送报警信号；N为正数；
否则，电池数据处理器1-6根据接收信号判断每个电池单体的充放电次数信号是否大于电池充放电次数最大阈值G，G为正数；
若电池单体的充放电次数信号是大于电池充放电次数最大阈值G，则电池数据处理器1-6经一号无线通信电路1-7向用户的无线通信设备发送报警信号。
本实施方式中的电池编号是通过RFID电子标签实现的，通过RFID标签擦写模块写入指定标签编码，编码分两部分，分为：电池信息部分和位置信息部分。电池信息为电池出厂为电池写入的唯一身份标识；位置信息反映电池所在的汽车和所在汽车内电池箱的位置。以此把电池编码。数据管理分布式子服务器所获取的数据，是从全新电池组安装在电动汽车上时刻开始获取的。
具体实施方式三、本实施方式是对具体实施方式二所述的利用基于大数据的电动汽车动力电池管理系统的管理方法的进一步说明，本实施方式中，电池单体编号检测装置1-2采用射频技术实现编码识别。
电池单体编号检测装置同时能够检测电池组是否安装在电动汽车上，同时实现了电动汽车的防盗功能。

Claims (3)

1.基于大数据的电动汽车动力电池管理系统，其特征在于，它包括电池数据管理单元(1)和分布式数据处理单元(2)；
电池数据管理单元(1)设置在电动汽车上，它包括电池单体编号检测装置(1-2)、电池温度传感器(1-1)、电池电压传感器(1-3)、电池电流传感器(1-4)、时钟电路(1-5)、电池数据处理器(1-6)和一号无线通信电路(1-7)；
电池单体编号检测装置(1-2)用于采集电动汽车电池每个电池单体的编号，电池单体编号检测装置(1-2)的电池编号信号输出端连接电池数据处理器(1-6)的电池序号信号输入端；
电池温度传感器(1-1)用于采集电动汽车电池组内的温度信号，电池温度传感器(1-1)的温度信号输出端连接电池数据处理器(1-6)的温度信号输入端；
每个电池电压传感器(1-3)一一对应采集电动汽车电池组内一个电池单体的输出的电压信号，每个电池电压传感器(1-3)的信号输出端对应连接电池数据处理器(1-6)的一个电压信号输入端；
每个电池电流传感器(1-4)一一对应采集电动汽车电池组内一个电池单体输出的电流信号，电池电流传感器(1-4)的电流信号输出端对应连接电池数据处理器(1-6)的一个电流信号输入端；
时钟电路(1-5)的信号输出端连接电池数据处理器(1-6)的时钟信号输入端，电池数据处理器(1-6)通过一号无线通信电路(1-7)将具有编号的电池数据发送至分布式数据处理单元(2)；
分布式数据处理单元(2)包括n个数据处理子服务器(2-2)和n个二号无线通信电路(2-1)，每个数据处理子服务器(2-2)通过互联网连接，每个数据处理子服务器(2-2)的信号输出输入端均一一对应连接有一个二号无线通信电路(2-1)的信号输出输入端，二号无线通信电路(2-1)与一号无线通信电路(1-7)进行无线通信，n为大于1的整数。
2.利用权利要求1所述的基于大数据的电动汽车动力电池管理系统的电池管理方法，其特征在于，该方法包括：
采集的步骤；
该步骤通过电池单体编号检测装置(1-2)检测电动汽车上电池组中电池单体的编号，
电池温度传感器(1-1)采集电动汽车上电池组中的温度，
电池电压传感器(1-3)采集电动汽车上电池组中电池单体输出的电压信号，
电池电流传感器(1-4)采集电动汽车上电池组中电池单体输出的电流信号；
并将采集到的电动汽车上电池组温度信号、电池单体输出的电压信号、电池单体输出的电流信号和电池组中电池单体的编号发送至电池数据处理器(1-6)；
电池编号与电池信息对应的步骤；
该步骤中电池数据处理器(1-6)将电池组温度信号、电池单体输出的电压信号和电池单体输出的电流信号与电池组中电池单体的编号和时间信号一一对应；并将对应后获得的具有编号的电池信号通过一号无线通信电路(1-7)通过无线的方式发送出去；
分布式信号存储与处理的步骤；
该步骤中分布式数据处理单元(2)通过二号无线通信电路(2-1)接收具有编号的电池信号，并将接收具有编号的电池信号发送至二号无线通信电路(2-1)所对应连接的数据处理子服务器(2-2)；
数据处理子服务器(2-2)将接收到的具有编号的电池信号进行分布存储，根据具有编号的电池信号计算出每个电池单体的内阻、剩余电量和电池单体的充放电次数信号，将每个电池单体的内阻、剩余电量和电池单体的充放电次数信号经二号无线通信电路(2-1)发送出去；
剩余电量判断的步骤；
该步骤中电池数据处理器(1-6)通过一号无线通信电路(1-7)接收与自身存储的电池编号相对应的电池单体的内阻、剩余电量和电池单体的充放电次数信号；
电池数据处理器(1-6)根据接收信号判断每个电池单体的剩余电量是否小于电池电量最小阈值M，M为正数；
若是，电池数据处理器(1-6)经一号无线通信电路(1-7)向用户的无线通信设备发送电池电量低报警信号，
否则，判断电池单体的剩余电量是否大于电池电量最大阈值N，若是，则电池数据处理器(1-6)经一号无线通信电路(1-7)向用户的无线通信设备发送报警信号；N为正数；
否则，电池数据处理器(1-6)根据接收信号判断每个电池单体的充放电次数信号是否大于电池充放电次数最大阈值G，G为正数；
若电池单体的充放电次数信号是大于电池充放电次数最大阈值G，则电池数据处理器(1-6)经一号无线通信电路(1-7)向用户的无线通信设备发送报警信号。
3.根据权利要求2所述的利用基于大数据的电动汽车动力电池管理系统的管理方法，其特征在于，电池单体编号检测装置(1-2)采用射频技术实现编码识别。
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