CN106785121A - 带有智能数据管理与电池包异常警报的电池管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了带有智能数据管理与电池包异常警报的电池管理系统，包括BMS数据采集模块、智能通信模块、异常警报模块以及数据记录仪；BMS数据采集模块将电池数据并通过总线传输至智能通信模块、数据记录仪及异常警报模块；数据记录仪记录电池数据；智能通信模块中设有数据传输模块，数据传输模块将电池数据传输至远程数据中心；异常警报模块判断电池数据是否出现异常；当电池数据出现异常时，异常警报模块通过总线发送控制信号至数据记录仪以及智能通信模块；智能通信模块中还设有定位模块，定位模块获取异常时的定位信息，数据传输模块将异常时的定位信息及电池数据传输至远程数据中心，同时数据记录仪记录异常时的定位信息及电池数据。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池的管理系统，尤其是一种汽车电池的管理系统。
背景技术
电动汽车需要使用大量的锂电池作为其动力来源，由于锂电池的工作特性，温度、短路、充电状态、均衡情况都会对每个单体电池的使用寿命造成很大的影响。目前广泛的采用BMS系统对汽车电池进行管理，包括电池电压、温度、充电管理等等，但是上述对锂电池的管理措施还是不够的，尤其对于电动汽车的使用安全性，需要对锂电池进行实时的监控，并能够及时将锂电池的状态或者警报传输到远程数据中心以便作出及时的响应。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种带有智能数据管理与电池包异常警报的电池管理系统，能够对电池进行实时的监控并判断是否出现异常情况，并及时向远程数据中心通报。
本发明是这样来实现上述目的的：
带有智能数据管理与电池包异常警报的电池管理系统，包括BMS数据采集模块、智能通信模块、异常警报模块以及数据记录仪；BMS数据采集模块、智能通信模块、异常警报模块以及数据记录仪通过总线相连；BMS数据采集模块获得电池数据并通过总线传输至智能通信模块、数据记录仪及异常警报模块；数据记录仪记录电池数据；智能通信模块中设有数据传输模块，数据传输模块将电池数据传输至远程数据中心；异常警报模块中存储有电池异常数据，将电池数据与电池异常数据比较判断电池数据是否出现异常；当电池数据出现异常时，异常警报模块通过总线发送控制信号至数据记录仪以及智能通信模块；智能通信模块中还设有定位模块，定位模块获取异常时的定位信息，数据传输模块将异常时的定位信息及电池数据传输至远程数据中心，同时数据记录仪记录异常时的定位信息及电池数据。
其中，所述电池异常数据由类型编码、电池包编码及等级编码构成，其中类型编码分别代表以下类型：电池过热故障、电池绝缘故障、单体过压故障、电池过流故障、单体欠压故障、BMU通信超时、VCU通信超时、烟雾故障、充电机通信超时、电池自检故障、单体压差异常、温差异常、总正继电器状态、总负继电器状态、预充继电器状态、高压互锁状态、温度过低故障、充电继电器状态、拆盖警报。
其中，所述智能通信模块由MCU、定位模块、数据传输模块组成，其中MCU的通信端口与总线连接，定位模块及数据传输模块与MCU的相应端口相连；其中数据传输模块包括有线网络传输、WiFi传输、移动网络传输以及短信，传输优先级为：有线网络传输>WiFi传输>移动网络传输>短信。
本发明的有益效果是：BMS数据采集模块实时采集电池的所有相关数据，包括电压、电流、温度等；然后通过总线将数据传送到异常警报模块进行数据处理，一旦发现数据出现异常情况，则异常警报模块就会将异常的数据存储到数据记录仪中同时将异常的数据通过智能通信模块传输到远程数据中心，以便于远程数据中心能够根据异常情况进行实时的监控并采取有效的控制措施。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
参照图1，带有智能数据管理与电池包异常警报的电池管理系统具有以下特征：
1）BMS数据采集模块采集电池数据。正常情况下，电池数据分为实时数据与完整数据。实时数据传输至智能通信模块，立即发出；完整数据保存在数据记录仪，并由智能通信模块上传。当电池包出现异常，异常警报模块诊断后，采用中断-响应方式发送警报信息。
2）异常警报模块分析采集的电池数据，诊断电池包异常，异常警报类型分为：电池过热故障，电池绝缘故障，单体过压故障，电池过流故障，单体欠压故障，BMU通信超时，VCU通信超时，烟雾故障，充电机通信超时，电池自检故障，单体压差过大，温差过大，总正继电器状态异常，总负继电器状态异常，预充继电器状态异常，高压互锁状态异常，温度过低故障，充电继电器状态异常，电池包拆盖警报等。
异常情况发生时，电池管理系统采用中断-响应方式，将BMS数据采集模块与定位模块的数据整合，生成实时警报信息和完整警报信息。
实时警报信息由警报类型编码、电池包编码及等级编码构成组成，通过智能通信模块，选择实时性最高的通信方式，如有线网络、WiFi、短信、移动网络等，短时间内发出警报信息。
完整警报信息由异常时刻的完整电池数据、异常警报类型、位置信息、时间信息组成，通过数据记录仪保存。
3）数据记录仪缓存历史数据，并具有标记-删除机制。电池包的所有历史数据均缓存在数据存储模块中，上传后的数据被加上标记。当存储已满时，判断缓存数据是否上传到数据中心，将满足标记条件的缓存数据删除；若删除后内存仍然不够，则采取FIFO原则，写入新数据覆盖时间最早的数据。
4）智能通信模块通过MCU连接控制定位模块和数据传输模块，可实现获取定位信息、校正时间信息和自适应选择传输路径以发送信息的功能。
其中，定位模块确定位置定位信息和获取时间信息并进行精确校正本地时间，为BMS模块采集的数据加入定位信息和时间信息。具备轨迹记录、追踪功能，保证所有电池包的时间一致性。
MUC控制的数据传输模块，根据当前网络环境，在可用的通信方式中，按照优先级选择最优传输路径，上传电池数据。优先级为：有线传输>Wi-Fi>移动网络。
下面对本管理系统的相应组成模块进行详细的阐述。
1）BMS数据采集模块
BMS数据采集模块与所有电池直接相连，可监测单体电池电压、电池组不同位置的温度、电池组总电压、电池组SoC、电流等。采集的电池数据通过通信总线传输到数据记录仪保存，进一步通过智能通信模块，在合适的网络环境中上传数据。
BMS采集的电池数据同时通过通信总线传输至异常警报模块，当检测到电池包异常情况，包括：电池运行状态异常、电池包非法拆解、电池充电异常、电池故障、电池包通信故障等，电池管理系统采用中断-响应方式，异常警报模块立即发送警报信息。
2）异常警报模块
BMS采集电池数据传输至异常警报模块后，该模块对数据分析，诊断电池包是否出现异常，所述异常情况包括：电池过热故障，电池绝缘故障，单体过压故障，电池过流故障，单体欠压故障，BMU通信超时，VCU通信超时，烟雾故障，充电机通信超时，电池自检故障，单体压差过大，温差过大，总正继电器状态异常，总负继电器状态异常，预充继电器状态异常，高压互锁状态异常，温度过低故障，充电继电器状态异常，电池包拆盖警报等。异常情况发生时，电池管理系统采用中断-响应方式，将BMS数据采集模块与定位模块的数据整合，生成实时警报信息和完整警报信息。
警报模块通过CAN通信总线，获取BMS数据采集模块测量的当前电池完整数据，定位模块采集的当前有效定位信息和时间信息，生成两类警报信息：实时警报信息和完整警报信息。实时警报信息立即发出，用于在最快时间内发出警报，通知电池管理员；完整警报信息由数据记录仪保存，定时上传到数据中心，用于修复电池故障和分析电池包状态，提供数据支持。
实时警报信息由异常警报类型、电池包编码、时间信息组成，警报模块生成后，通过通信总线传达至智能通信模块，通信模块选择实时性最高的通信方式，如短信、移动网络等，向预设的通信地址发送警报信息。
完整警报信息由异常时刻的完整电池数据、异常警报类型、位置信息、时间信息组成，警报模块生成后，通过CAN通信总线传达至数据记录仪保存。
所述有效定位信息是指，当定位模块接受到的卫星信号完整可用时，确定的地理位置信息，或当定位模块不可用时，从数据存储模块中读取出的最后一次定位成功的地理位置信息。
所述电池包异常与分级编码如下：
3）数据记录仪
BMS采集的电池数据加上位置标签和时间标签后，通过CAN通信总线传输到数据记录仪进行保存，数据记录仪采用缓存-删除机制，对电池数据进行有效管理。
数据记录仪内保存的电池数据，智能数据传输模块在合适的网络环境下，例如有线连接或Wi-Fi连接，与远程数据中心握手建立连接后，将数据上传到数据中心，成功上传后收到数据中心的确认信息，数据存储模块对已上传的数据加入已上传标记。
当数据存储模块的存储空间不足时，电池包BMS采集的运行数据无法继续写入，则判断缓存数据是否上传到数据中心，即检查内存中的电池数据时候有已上传标记，将满足所述删除条件的缓存数据删除。
若删除后存储空间仍然不足，则检索当前所有电池数据的时间标签，从时间最早的数据开始，将新的电池数据写入覆盖旧数据。
4）智能通信模块
智能通信模块由MUC、定位模块、数据传输模块组成，MCU连接控制定位模块和数据模块，为电池管理系统提供获取定位信息、校正时间信息和自适应选择传输路径以发送信息的功能。
1.定位模块的位置信息：
BMS模块采集一次电池运行数据之后，通过CAN通信总线向智能通信模块发起请求，查询当前位置信息，若当前定位模块接受的卫星信号可用，则定位获取电池包的地理坐标，为这一条电池数据加入地理位置信息。
2.定位模块的时间信息和校正：
BMS模块采集一次电池运行数据之后，通过CAN通信总线向智能通信模块发起请求，查询当前时间，为这一条电池数据加入时间信息。
为保证多个电池包和数据中心的时间一致性，电池包会定时通过定位卫星授时，校正电池管理系统的时间。利用定位系统可进行高精度全球授时，不同电池包的电池管理系统将定位模块输出的时间信号修正成标准时间，便可时不同电池包之间的时间精确统一，其精度可达到几十纳秒。
3.数据传输模块
本系统具有四种数据传输方式：有线网络传输、WiFi传输、移动网络传输以及短信，用于上传电池数据、发送异常警报。
当电池包正常运行，BMS模块采集的实时数据，通过CAN总线传输至智能通信模块，立即发送。智能通信根据当前网络环境，在可用的通信方式中，按照优先级选择最优传输路径，优先级为：有线传输>Wi-Fi>移动网络。
当电池包正常运行，数据记录仪中保存的历史数据，由智能通信模块根据当前网络环境，在可用的通信方式中，按照优先级选择最优传输路径，优先级为：有线传输>Wi-Fi。因数据量大，在只有移动网络的环境下，不上传历史数据。
当电池包出现异常情况，异常警报模块生成实时警报信息，首先通过短信发出，然后数据中心发起指令，请求警报信息，握手建立连接后上传详细数据。
智能路径选择如下：
Claims (3)
1.带有智能数据管理与电池包异常警报的电池管理系统，其特征在于：包括BMS数据采集模块、智能通信模块、异常警报模块以及数据记录仪；BMS数据采集模块、智能通信模块、异常警报模块以及数据记录仪通过总线相连；BMS数据采集模块获得电池数据并通过总线传输至智能通信模块、数据记录仪及异常警报模块；数据记录仪记录电池数据；智能通信模块中设有数据传输模块，数据传输模块将电池数据传输至远程数据中心；异常警报模块中存储有电池异常数据，将电池数据与电池异常数据比较判断电池数据是否出现异常；当电池数据出现异常时，异常警报模块通过总线发送控制信号至数据记录仪以及智能通信模块；智能通信模块中还设有定位模块，定位模块获取异常时的定位信息，数据传输模块将异常时的定位信息及电池数据传输至远程数据中心，同时数据记录仪记录异常时的定位信息及电池数据。
2.根据权利要求1所述的带有智能数据管理与电池包异常警报的电池管理系统，其特征在于：所述电池异常数据由类型编码、电池包编码及等级编码构成，其中类型编码分别代表以下类型：电池过热故障、电池绝缘故障、单体过压故障、电池过流故障、单体欠压故障、BMU通信超时、VCU通信超时、烟雾故障、充电机通信超时、电池自检故障、单体压差异常、温差异常、总正继电器状态、总负继电器状态、预充继电器状态、高压互锁状态、温度过低故障、充电继电器状态、拆盖警报。
3.根据权利要求1所述的带有智能数据管理与电池包异常警报的电池管理系统，其特征在于：所述智能通信模块由MCU、定位模块、数据传输模块组成，其中MCU的通信端口与总线连接，定位模块及数据传输模块与MCU的相应端口相连；其中数据传输模块包括有线网络传输、WiFi传输、移动网络传输以及短信，传输优先级为：有线网络传输>WiFi传输>移动网络传输>短信。
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