CN105904986B - 一种新能源车远程电池管理检测方法及系统 - Google Patents

一种新能源车远程电池管理检测方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种新能源车远程电池管理检测方法及系统，属于电池管理领域。本发明的方法包括以下步骤：充电桩从BMS获取电池包ID号、剩余电量统计及预充电时间并上报给后台服务器；充电完成，充电桩将电池包ID号、实际充电时间及总电量统计上报给后台服务器，后台服务器对比该电池包充放电曲线，输出多次加权平均的校准参数；判断校准参数是否在允许范围内，如果是，后台服务器输出校准参数到充电桩，然后通过充电桩与BMS的通讯校准BMS内的电池包参数，如果否，后台服务器发送预警信息给厂商或车主。本发明对新能源汽车的电池管理系统做有效的在线监测和参数补偿，从而大大提高电池的使用寿命和故障预判，降低维护成本。

Description

一种新能源车远程电池管理检测方法及系统
技术领域
本发明涉及电池管理领域，尤其涉及一种新能源车远程电池管理检测方法及系统。
背景技术
随着全球对环境保护的认识越来越高，尤其是我们国家，深受改革开放快速发展过程中所带来的环境污染所害，节能环保的问题在早几年就已经成为国家发展战略的核心之一。近年来新能源车，特别是纯电动车更是得以飞速发展，但是阻碍电动车快速普及的根本核心问题是便利的充电桩建设、可靠的高能电池及高效的电池管理系统。
作为电网配用电侧的电动汽车充电桩(栓)，其结构的特殊性决定了自动化通信系统的特点是被测点多且分散、覆盖面广、通信距离短。并且随着城市的发展，网络拓扑要求具有灵活性和扩展性的结构，因此，电动汽车充电桩(栓)通信方式的选择需要考虑通讯的可靠性、支持双向通讯、多业务的数据传输速率、通讯的灵活性和可扩展性需求。
当前，国内新能源汽车的普及所带来的问题即刻得以显现，新能源汽车电池包所带来的充放电管理缺陷、电池故障工艺问题频发，给用户体验带来非常大的破坏。再加上充电桩建设的普及力度还不是很广泛，将会给国内新能源电动汽车的推广带来很大的困扰。
电池管理系统(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，简称BMS)，电动汽车电池管理系统是连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带，其主要功能包括：电池物理参数实时监测；电池状态估计；在线诊断与预警；充、放电与预充控制；均衡管理和热管理等。
目前现有的技术只能依赖于BMS本身来提高根本的解决方案，同时也依赖于前装汽车自带移动通讯系统(即电动汽车电池远程监测装置)，将电池管理的参数实时发送给后台管理中心来进行远程维护和判断。但实际上当前的BMS自身的技术缺陷依然存在，远程监测装置的实现方法还是依赖于BMS本身的准确度能够非常可靠，而实际应用情况与BMS自身给出的提示会有差别，这种差别会随着电池使用的时限越长，故障率越高。这就给用户和整个管理机制带来了很大的困扰。
此外，对于突然性的电池故障，例如电池包脱节，部分电池出现完全使用故障，BMS是很难知道的，这样就有可能造成车辆在在行驶过程中没有电力供给的困境，这就急需要能够通过场外的有效监管系统来给予预警。
发明内容
为解决现有技术中的问题，本发明提供一种新能源车远程电池管理检测方法及实现该方法的系统。
本发明新能源车远程电池管理检测方法包括如下步骤：
S1：后台服务器连接充电桩，当新能源车与充电桩连接充电时，充电桩从BMS获取电池包ID号、剩余电量统计及预充电时间并上报；
S2：后台服务器接收并存储电池包ID号、剩余电量统计及预充电时间；
S3：充电完成，充电桩上报电池包ID号、实际充电时间及总电量统计；
S4：后台服务器接收并存储步骤S3上报的信息，对比该电池包充放电曲线，输出多次加权平均的校准参数；
S5：判断校准参数是否在允许范围内，如果是，后台服务器输出校准参数到充电桩，然后通过充电桩与BMS的通讯校准BMS内的电池包参数，如果否，后台服务器生成异常记录，调用通信接口，发送预警信息给厂商或车主。
本发明作进一步改进，在步骤S1和步骤S3中，充电桩上报的信息发送到云平台存储，后台服务器从云平台获取充电桩上报的信息。
本发明作进一步改进，在步骤S1和步骤S3中，充电桩通过采集电池包ID号，来实现该电池包的充电数据持续多次记录。
本发明作进一步改进，在步骤S4中，后台服务器通过将多次充电数据的特性曲线，与实际电池使用频率的衰减曲线作对比，从而能够预警突发性故障和判断正常损耗故障。
本发明作进一步改进，在步骤S5中，所述通信接口包括邮件接口、微信接口、短信接口。
本发明还提供了一种实现上述方法的系统，包括新能源车、充电桩、通信模块及后台服务器，所述新能源车内设有电池管理系统BMS，所述电池管理系统BMS通过CAN总线与充电桩通讯，所述后台服务器通过通信模块与充电桩相连。
本发明作进一步改进，所述后台服务器内设有在线监测管理软件，所述在线监测管理软件的功能包括对新能源车电池包的数据统计、对比校准、预警发布及权限管理。
本发明作进一步改进，所述在线监测管理软件针对可识别的电池包ID号码，进行数据归类和统计、形成报表，并通过对比正常的电池包充放电特性曲线，来判定该电池包的有效性。
本发明作进一步改进，所述在线监测管理软件提供支持与BMS通讯的充电桩位置信息，所述新能源车能够查询并通过与之能够通讯的充电桩充电。结合定位信息，提供有效服务的充电桩位置信息，供用户查询，方便对车辆用户的在线监测与预警。
本发明作进一步改进，所述通信模块采用移动3G、4G无线通信模块。采用移动3G、4G等无线通讯网络制式，使得建设充电桩没有通讯基础设施建设的顾虑，而且组网快捷。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过采用充电桩升级支持对应新能源电动车的电池管理系统协议，实时获取电池包充电数据，与实际充电电量和时间的数据统计和对比关系，通过后台服务器的在线监测管理软件实现对新能源汽车的电池管理系统做有效的在线监测和参数补偿，从而大大提高电池的使用寿命和故障预判，降低维护成本和提高用户安全使用需求。
附图说明
图1为本发明系统结构示意图；
图2为本发明方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，本发明针对当前的新能源电动汽车的使用状况，结合充电桩和现有的电池管理系统BMS，设计发明了一套新能源车远程电池管理检测系统，使得后台服务器能够通过实时充电的基准信息，来对BMS进行有效补偿，从而大大提高电池包实际使用状况的在线监测和实时参数校准。并依赖于后台服务器大数据的汇总与分析，给出非常有效的实时预警，从而大大减少突发事故的发生，降低售后维护成本，提高车辆用户的使用信心，从而推动新能源车的快速普及。
具体地，本发明的新能源车远程电池管理检测系统包括新能源车、充电桩、通信模块及后台服务器，所述新能源车内设有电池管理系统BMS，所述电池管理系统BMS通过CAN总线与充电桩通讯，所述后台服务器通过通信模块与充电桩通讯。
本发明依托于汽车CAN(控制器局域网络Controller Area Network)总线的通讯性能，在普通充电桩的基础上，增加充电桩系统与汽车电池管理系统的实时通讯协议，读取电池包的唯一可识别号码(ID号)，以及剩余电量、预充电时间等相关重要参数，通过无线通讯手段，与后台服务器建立实时联系。
本例中，充电桩系统与汽车电池管理系统的实时通讯协议中的电池包通信协议基于TCP(传输控制协议)或者UDP(用户数据报协议),应用层协议格式见表1。
表1
如无特殊说明，电池包通信协议中数值均为网络字节序。协议采用一问一答方式，发起方生成命令流水号，应答包流水号与请求包相同。
其中，命令字与协议的具体格式见表2。
表2
本例的后台服务器内设有在线监测管理软件，所述在线监测管理软件实现对新能源车电池包的数据统计、对比校准、预警发布及权限管理等功能。
其中，具体功能作用为：
数据统计：统计实际充电电量和充电时间，与预估电量和预充电时间一并发送给后台管理中心，交由系统管理软件来进行统计和分析；
对比校准：针对可识别的电池包ID号码，进行数据归类和统计、形成报表，并通过对比正常的电池包充放电特性曲线，来判定该电池包的有效性；
预警性能：如果判定实际充放电曲线和BMS给出的预计时间有很大偏差，则可以提前发出预警信息，预警的方式可以为微信、短信、语音电话等一切有效通讯手段；
权限管理：采用类似对应的汽车车架号的查询方式，可以根据电池包ID号来自主在线查询充电监测数据状况。
此外，所述在线监测管理软件提供支持与BMS通讯的充电桩位置信息，所述新能源车能够查询并通过与之能够通讯的充电桩充电。结合定位信息，提供有效服务的充电桩位置信息，供用户查询，方便对车辆用户的在线监测与预警。
本例的通信模块采用移动3G、4G无线通信模块。采用移动3G、4G等无线通讯网络制式，使得建设充电桩没有通讯基础设施建设的顾虑，而且组网快捷。
如图2所示，本发明基于上述系统的检测方法包括如下步骤：
S1：后台服务器连接充电桩，当新能源车与充电桩连接充电时，充电桩从BMS获取电池包ID号、剩余电量统计及预充电时间并上报；
S2：后台服务器接收并存储电池包ID号、剩余电量统计及预充电时间；
S3：充电完成，充电桩上报电池包ID号、实际充电时间及总电量统计；
S4：后台服务器接收并存储步骤S3上报的信息，对比该电池包充放电曲线，输出多次加权平均的校准参数；
S5：判断校准参数是否在允许范围内，如果是，后台服务器输出校准参数到充电桩，然后通过充电桩与BMS的通讯校准BMS内的电池包参数，如果否，后台服务器生成异常记录，调用通信接口，发送预警信息给厂商或车主。
其中，在步骤S1和步骤S3中，充电桩上报的信息发送到云平台存储，后台服务器从云平台获取充电桩上报的信息。大大节省后台服务器的存储空间。充电桩通过采集电池包ID号，来实现该电池包的充电数据持续多次记录。
在步骤S4中，后台服务器通过将多次充电数据的特性曲线，与实际电池使用频率的衰减曲线作对比，从而能够预警突发性故障和判断正常损耗故障。
在步骤S5中，所述通信接口包括邮件接口、微信接口、短信接口等。
本发明方法运用参数校准及预警功能，有效解决了现有其他方式的两大缺陷：a、电池管理系统(BMS)自身的校准，依赖于自身算法和对实际电池应用的各种参数采集的准确性，缺乏外部环境的输入输出和有效监管；b、目前有考虑通过与充电桩的信息互动来进行判定和校准。该种方法只能是临时一次性的、单次数据的补偿，因为实际充电对应充电桩的不确定性。单次补偿存在很大的误差与不确定性，而且并不能反馈电池使用的实际衰减曲线。
本发明系统能够通过采集相对应的电池包ID号，来实现数据的持续多次记录，计算加权值来更为精准的输出BMS校准参数，从而提高BMS对电池电量的准确判断和充放电控制，提高准确度与使用寿命；其次，通过分析多次数据的特性曲线，与实际电池使用频率的衰减曲线作对比，从而能够预警突发性故障和判断正常损耗故障，以此来大大减少售后维护成本，提高安全性。
本发明通过采用充电桩升级支持对应新能源电动车的电池管理系统协议，实时获取预充电电量和时间，与实际充电电量和时间的数据统计和对比关系，通过后台系统来对整个数据进行有效分析，实现对新能源汽车的电池管理系统做有效的在线监测和参数补偿，从而大大提高电池的使用寿命和故障预判，降低维护成本和提高用户安全使用需求。
以上所述之具体实施方式为本发明的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明所作的等效变化均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种新能源车远程电池管理检测方法，其特征在于包括如下步骤：
S1：后台服务器连接充电桩，当新能源车与充电桩连接充电时，充电桩从BMS获取电池包ID号、剩余电量统计及预充电时间并上报；
S2：后台服务器接收并存储电池包ID号、剩余电量统计及预充电时间；
S3：充电完成，充电桩上报电池包ID号、实际充电时间及总电量统计；
S4：后台服务器接收并存储步骤S3上报的信息，对比该电池包充放电曲线，输出多次加权平均的校准参数；
S5：判断校准参数是否在允许范围内，如果是，后台服务器输出校准参数到充电桩，然后通过充电桩与BMS的通讯校准BMS内的电池包参数，如果否，后台服务器生成异常记录，调用通信接口，发送预警信息给厂商或车主。
2.根据权利要求1所述的新能源车远程电池管理检测方法，其特征在于：在步骤S1和步骤S3中，充电桩上报的信息发送到云平台存储，后台服务器从云平台获取充电桩上报的信息。
3.根据权利要求1所述的新能源车远程电池管理检测方法，其特征在于：在步骤S1和步骤S3中，充电桩通过采集电池包ID号，来实现该电池包的充电数据持续多次记录。
4.根据权利要求3所述的新能源车远程电池管理检测方法，其特征在于：在步骤S4中，后台服务器通过将多次充电数据的特性曲线，与实际电池使用频率的衰减曲线作对比，从而能够预警突发性故障和判断正常损耗故障。
5.根据权利要求1所述的新能源车远程电池管理检测方法，其特征在于：在步骤S5中，所述通信接口包括邮件接口、微信接口、短信接口。
6.一种实现根据权利要求1-5任一项所述的新能源车远程电池管理检测方法的系统，其特征在于：包括新能源车、充电桩、通信模块及后台服务器，所述新能源车内设有电池管理系统BMS，所述电池管理系统BMS通过CAN总线与充电桩通讯，所述后台服务器通过通信模块与充电桩相连。
7.根据权利要求6所述的新能源车远程电池管理检测系统，其特征在于：所述后台服务器内设有在线监测管理软件，所述在线监测管理软件的功能包括对新能源车电池包的数据统计、对比校准、预警发布及权限管理。
8.根据权利要求7所述的新能源车远程电池管理检测系统，其特征在于：所述在线监测管理软件针对可识别的电池包ID号码，进行数据归类和统计、形成报表，并通过对比正常的电池包充放电特性曲线，来判定该电池包的有效性。
9.根据权利要求7所述的新能源车远程电池管理检测系统，其特征在于：所述在线监测管理软件提供支持与BMS通讯的充电桩位置信息，所述新能源车能够查询并通过与之能够通讯的充电桩充电。
10.根据权利要求6所述的新能源车远程电池管理检测系统，其特征在于：所述通信模块采用移动3G、4G无线通讯模块。
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