CN108859818A - 汽车动力电池监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车动力电池监控系统，包括：若干个从控模块，分别一一对应耦接于外部动力电池，该从控模块内还具有均衡控制模块，所述均衡控制模块与外部动力电池耦接；主控模块，通过总线耦接于各个从控模块，该主控模块内具有绝缘检测模块和电流检测模块，所述绝缘检测模块与电池组外壳通过绝缘检测线连接，所述电流检测模块耦接至电池组的输出端，以接收电池组输出的电流后输出电流检测信号。本发明的汽车动力电池监控系统，通过采用多个从控模块与一个主控模块配合的方式，可以实现对于动力电池进行单独一对一的监控，如此避免现有技术中因为动力电池类型规格不同导致的难以监控的问题。

Description

汽车动力电池监控系统

技术领域

本发明涉及一种电汽车系统，更具体的说是涉及一种汽车动力电池监控系统。

背景技术

电动汽车是目前交通工具中主要的发展方向，而动力电池又是电动汽车中最重要的部件，若是汽车的动力电池出现任何问题，就很容易导致汽车无法使用的问题，而为了提供足够的电能供汽车使用，现有技术中多是采用多个动力电池组合成电池组进行使用。

然而由于现有的电动汽车的电池组内的动力电池类型不同，而不同类型的电池具有不同的工作特性，在电池的充放电保护门限电压、均衡措施的实现方式等方面存在很大差异，即使电池种类相同，不同厂家生产的电池产品或同一厂家不同批次的电池产品存在一定的差异性，造成电池剩余电量评估算法、均衡管理策略的不一致，而现有技术中的电池都是直接进行串接使用的，因而若是采用直接检测电池组的参数，很容易导致其中某个电池故障没有及时检测出来是的电池组无法使用的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种能够方便有效的检测出各个动力电池故障的汽车动力电池监控系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种汽车动力电池监控系统，包括：

若干个从控模块，分别一一对应耦接于外部动力电池，用以检测动力电压和温度后输出电压信号和温度信号，该从控模块内还具有均衡控制模块，所述均衡控制模块与外部动力电池耦接，以对动力电池进行均衡控制；

主控模块，通过总线耦接于各个从控模块，用以接收从控模块输出的电压信号和温度信号后进行分析处理，然后输出管理指令至从控模块内，该主控模块内具有绝缘检测模块和电流检测模块，所述绝缘检测模块与电池组外壳通过绝缘检测线连接，以接收绝缘检测线输出的绝缘信号，所述电流检测模块耦接至电池组的输出端，以接收电池组输出的电流后输出电流检测信号。

作为本发明的进一步改进，所述主控模块包括：

电源变换模块，耦接于电池组的输出端，以获取电池组的电源并转换后输出稳压电源；

中央处理器，耦接于电源变换模块以接收输出的稳压电源后工作，以对接收到的信号做计算处理后输出管理指令以及状态信号；

第一总线模块，与中央处理器隔离耦接，并与若干个从控模块耦接，以接收从控模块输出的电压信号和温度信号后输入到中央处理器内，并接收中央处理器输出的管理指令后输入到从控模块内；

第二总线模块，与中央处理器隔离耦接，并与外部汽车电路耦接，以接收中央处理器管理指令传输到外部汽车电路内；

第三总线模块，与中央处理器隔离耦接，并与外部汽车充电机和车载监控系统耦接，以输出管理指令至充电机内控制充电机是否充电，并输出状态信号至车载监控系统内，通过车载监控系统显示出来。

作为本发明的进一步改进，所述主控模块还包括：

继电器控制模块，耦接于电池组供电继电器，还耦接于中央处理器，用以接收管理指令后输出信号至电池组继电器内，控制电池组是否向外供电；

RS模块，耦接于中央处理器，还耦接于外部汽车电路，以建立起中央处理器与外部汽车电路之间的通信。

作为本发明的进一步改进，所述从控模块包括：

从控电源模块，耦接于电池组的输出端，以获取电池组的电源并转换后输出稳压电源；

从控处理器，耦接于从控电源模块以接收输出的稳压电源后工作，以对接收到的信号做计算处理后输出控制指令和电压信号以及温度信号；

电压检测模块，耦接于外部动力电池的输出端，还耦接于从控处理器，以接收动力电池输出的电压并输出电压信号至从控处理器内；

温度检测模块，该温度检测模块耦接有温度传感器，还与从控处理器耦接，所述温度传感器贴设在动力电池上，以检测动力电池温度后输出温度信号至从控处理器内；

从控总线模块，耦接于从控处理器，并与与主控模块连接的总线耦接，以通过总线与主控模块通信连接。

作为本发明的进一步改进，所述从控模块还包括：

风机控制模块，该风机控制模块与外部电池组风机耦接，还与从控处理器耦接，以接收控制指令驱动外部电池组风机动作。

作为本发明的进一步改进，所述主控模块接收并处理数据的步骤如下：

步骤一，将系统初始化；

步骤二，利用电流检测模块检测电流传输到主控模块内，通过主控模块进行SOC计算，利用绝缘检测模块进行绝缘检测后传输到主控模块内；

步骤三，中央处理器对于输入的数据进行处理与故障判断，并在数据处理完成以后将数据进行存储，之后启动第一总线模块、第二总线模块和第三总线模块，通过第一总线模块将管理指令传输至从控模块，通过第二总线模块将管理指令传输到外部汽车电路内，通过第三总线模块将管理指令至充电机内控制充电机是否充电，将状态信号至车载监控系统内；

步骤四，返回至步骤二重复上述步骤。

作为本发明的进一步改进，所述从控模块接收并处理数据的步骤如下：

步骤，将系统初始化；

步骤，通过电压检测模块采集动力电池的输出电压，之后通过均衡控制模块对动力电池进行均衡控制，同时通过温度检测模块采集动力电池的温度，后将电压信号、温度信号传输到从控处理器内；

步骤，从控处理器接收电压信号、温度信号对于电压信号、温度信号进行计算处理与故障判断，将处理后的数据进行存储，同时通过从控总线模块传输至主控模块，根据处理结果输出信号至风机控制模块控制风机动作对动力电池进行热管理；

步骤，返回步骤重复上述步骤。

作为本发明的进一步改进，所述步骤二中的主控模块进行SOC计算的步骤如下：

步骤二一，等待电流信号、温度信号以及电压信号采集完毕；

步骤二二，计算最大、最小充放电电流；

步骤二三，计算最大、最小充放电功率；

步骤二四，计算最高、最低温度；

步骤二五，计算最大、最小模块电压，并判断是否满足计算SOC计算条件，若满足，则计算SOC，同时估算电池组性能指标后返回步骤二一，若未满足则直接估算电池组性能指标后返回步骤二一。

本发明的有益效果，通过若干个从控模块的设置，便可有效的与电池组内的动力电池进行一对一连接，然后同时分别检测出每个动力电池的电压和温度，可以对于每个从控模块的电池剩余电量评估算法、均衡管理策略均与动力电池一一对应，如此便不会出现现有技术中因为动力电池的差异性导致的无法很好的进行检测监控的效果，然后对电压和温度进行初步处理出统一的电压信号和温度信号，然后再通过主控模块对于处理后的电压信号和温度信号进行后续处理，之后根据处理结果输出管理指令对于动力电池的状态进行反馈和处理，协调各个动力电池之间的相互工作，如此很好的实现一个对于现有技术中的汽车电池组内的各个动力电池进行监控了。

附图说明

图1为本发明的汽车动力电池监控系统的模块框图；

图2为图1中的主控模块的模块框图；

图3为图1中的从控模块的模块框图；

图4为主控模块接收并处理数据的流程图；

图5为从控模块接收并处理数据的流程图；

图6为SOC计算的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图所给出的实施例对本发明做进一步的详述。

参照图1至6所示，本实施例的一种汽车动力电池监控系统，包括：

若干个从控模块1，分别一一对应耦接于外部动力电池，用以检测动力电压和温度后输出电压信号和温度信号，该从控模块1内还具有均衡控制模块17，所述均衡控制模块17与外部动力电池耦接，以对动力电池进行均衡控制；

主控模块2，通过总线耦接于各个从控模块1，用以接收从控模块1输出的电压信号和温度信号后进行分析处理，然后输出管理指令至从控模块1内，该主控模块2内具有绝缘检测模块21和电流检测模块22，所述绝缘检测模块21与电池组外壳通过绝缘检测线连接，以接收绝缘检测线输出的绝缘信号，所述电流检测模块22耦接至电池组的输出端，以接收电池组输出的电流后输出电流检测信号，在使用本实施例的监控系统的过程中，将从控模块1一一对应的与动力电池连接，然后再将从控模块1与主控模块2连接，之后从控模块1就会一一对应的检测出每个动力电池的电压和温度，然后传输到主控模块2内，同时主控模块2会根据绝缘检测模块21和电流检测模块22所采集到的绝缘信息和电流信息结合电压信号和温度信号对于动力电池的健康状态进行判断，如此有效的实现了一个对于电动汽车电池组进行监控管理的效果，其中现有的电池组一般采用多个动力电池串联方式连接，通过绝缘检测模块21连接至电池组的外壳，便可检测该动力电池之间接线的漏电情况，通过电流检测模块22检测动力电池电流，由于电池之间采用相互串联的，因而每个动力电池的电流都是相等的，因而直接检测电池组电流即可，如此可减少整个系统的部件，然后再通过每个从控模块1采集电压数值，同时采集温度数值，便可实现检测出每个动力电池的电压情况和温度情况，以避免直接检测电池组的电压和温度导致的内部其中一个动力电池过压或是温度过高而损坏的问题，并且通过均衡控制模块17对于动力电池进行均衡控制，以减少在采集的过程中干扰信号的影响，如此有效的实现了一个对于汽车电池组的监控管理。

作为改进的一种具体实施方式，所述主控模块2包括：

电源变换模块23，耦接于电池组的输出端，以获取电池组的电源并转换后输出稳压电源；

中央处理器24，耦接于电源变换模块23以接收输出的稳压电源后工作，以对接收到的信号做计算处理后输出管理指令以及状态信号；

第一总线模块25，与中央处理器24隔离耦接，并与若干个从控模块1耦接，以接收从控模块1输出的电压信号和温度信号后输入到中央处理器24内，并接收中央处理器24输出的管理指令后输入到从控模块1内；

第二总线模块26，与中央处理器24隔离耦接，并与外部汽车电路耦接，以接收中央处理器24管理指令传输到外部汽车电路内；

第三总线模块27，与中央处理器24隔离耦接，并与外部汽车充电机和车载监控系统耦接，以输出管理指令至充电机内控制充电机是否充电，并输出状态信号至车载监控系统内，通过车载监控系统显示出来，由于现有的电池组内的动力电池有多有少，若是都是采用直接与中央处理器24连接的话，一方面会因为外部连接线杂乱导致维护困难，另一方面会占用大量的中央处理器24引脚，很可能会出现中央处理器24引脚不够使用的问题，因而本实施例中通过第一总线模块25、第二总线模块26以及第三总线模块27的设置，可以有效的实现从控模块1与中央处理器24的连接，且不会占用过多的中央处理器24引脚，另一方面可实现中央处理器24与外部接线通信之间进行分类，简化中央处理器24内的处理算法和计算算法，简化中央处理器24内的搭载程序，进而降低了整个系统的成本。作为改进的一种具体实施方式，所述主控模块2还包括：

继电器控制模块28，耦接于电池组供电继电器，还耦接于中央处理器24，用以接收管理指令后输出信号至电池组继电器内，控制电池组是否向外供电；

RS232模块29，耦接于中央处理器24，还耦接于外部汽车电路，以建立起中央处理器24与外部汽车电路之间的通信，通过继电器控制模块28的设置，可有效的建立起中央处理器24与外部供电继电器之间的通信连接，以实现外部供电继电器根据中央处理器24的处理结果来确定是否向外供电，使得系统能够在了解电池监控状态以后对于电池组进行有效的保护操作，且等同于直连的方式，能够在判断电池组的状态处于不健康状态时，及时的断开电池组的向外供电，避免在电池组处于不健康状态的时候继续向外供电导致的电池组出现故障的问题，而RS232模块29则可有效的与外部汽车电路之间进行通信，进而与人进行人机交互，方便人们对于电池组的健康状态进行了解。

作为改进的一种具体实施方式，所述从控模块1包括：

从控电源模块11，耦接于电池组的输出端，以获取电池组的电源并转换后输出稳压电源；

从控处理器12，耦接于从控电源模块11以接收输出的稳压电源后工作，以对接收到的信号做计算处理后输出控制指令和电压信号以及温度信号；

电压检测模块13，耦接于外部动力电池的输出端，还耦接于从控处理器12，以接收动力电池输出的电压并输出电压信号至从控处理器12内；

温度检测模块14，该温度检测模块14耦接有温度传感器，还与从控处理器12耦接，所述温度传感器贴设在动力电池上，以检测动力电池温度后输出温度信号至从控处理器12内；

从控总线模块15，耦接于从控处理器12，并与与主控模块2连接的总线耦接，以通过总线与主控模块2通信连接，通过电压检测模块13和温度检测模块14以及从控总线模块15的设置，便可直接有效的将通过从控处理器12初步处理的电压信号和温度信号传输给主控模块2了，而且采用了从控处理器12的方式，可以改变其内搭载算法程序，便可对不同类型和不同规格的动力电池进行有效的参数计算了，例如利用电压数值计算出各个动力电池的剩余电量，然后和电压信号一起传输给主控模块2，其中这个计算方法就可以根据动力电池的类型和型号进行选择，因而就不会出现仅采用一种计算方法来计算动力电池的剩余电量导致的计算结果误差较大的问题。

作为改进的一种具体实施方式，所述从控模块1还包括：

风机控制模块16，该风机控制模块16与外部电池组风机耦接，还与从控处理器12耦接，以接收控制指令驱动外部电池组风机动作，而在某个动力电池温度过高的时候，就需要及时的对其进行降温，如此通过风机控制模块16实现从控处理器12与外部风机直连的方式，那么就在从控处理器12采集到动力电池温度过高的时候，及时有效的启动风机，避免动力电池因为温度过高而导致损坏的问题。

作为改进的一种具体实施方式，所述主控模块2接收并处理数据的步骤如下：

步骤一，将系统初始化；

步骤二，利用电流检测模块22检测电流传输到主控模块2内，通过主控模块2进行SOC计算，利用绝缘检测模块21进行绝缘检测后传输到主控模块2内；

步骤三，中央处理器24对于输入的数据进行处理与故障判断，并在数据处理完成以后将数据进行存储，之后启动第一总线模块25、第二总线模块26和第三总线模块27，通过第一总线模块25将管理指令传输至从控模块1，通过第二总线模块26将管理指令传输到外部汽车电路内，通过第三总线模块27将管理指令至充电机内控制充电机是否充电，将状态信号至车载监控系统内；

步骤四，返回至步骤二重复上述步骤，通过上述步骤的设置，便可有效的利用SOC算法对于整个电池组的剩余电量进行计算了以及对于电池的健康状态进行评估确定了，同时由于通过第一总线模块25与从控模块1连接的方式来采集进行SOC计算的基础参数，通过从控模块1来进行采集，便可实现为动力电池定制相对于的采集方案，避免因为动力电池类型和型号不同导致的采集误差大的问题。作为改进的一种具体实施方式，所述从控模块1接收并处理数据的步骤如下：步骤1，将系统初始化；

步骤2，通过电压检测模块13采集动力电池的输出电压，之后通过均衡控制模块17对动力电池进行均衡控制，同时通过温度检测模块14采集动力电池的温度，后将电压信号、温度信号传输到从控处理器12内；

步骤3，从控处理器12接收电压信号、温度信号对于电压信号、温度信号进行计算处理与故障判断，将处理后的数据进行存储，同时通过从控总线模块15传输至主控模块2，根据处理结果输出信号至风机控制模块16控制风机动作对动力电池进行热管理；

步骤4，返回步骤2重复上述步骤，通过上述步骤便可通过从控模块1采集相应的电压参数和温度参数，同时在采集到温度参数以后对于温度过高的动力电池进行及时处理了。

作为改进的一种具体实施方式，所述步骤二中的主控模块2进行SOC计算的步骤如下：

步骤二一，等待电流信号、温度信号以及电压信号采集完毕；

步骤二二，计算最大、最小充放电电流；

步骤二三，计算最大、最小充放电功率；

步骤二四，计算最高、最低温度；

步骤二五，计算最大、最小模块电压，并判断是否满足计算SOC计算条件，若满足，则计算SOC，同时估算电池组性能指标后返回步骤二一，若未满足则直接估算电池组性能指标后返回步骤二一，通过上述步骤便可利用采集到的电流数值、电压数值计算出SOC计算所需要的参数，然后根据计算结果来判断电池组的性能，若是所需要的参数无法计算全面，那么就表示此时的电池组存在不健康状态，因此采用直接估算的方式，可以有效的检测出电池组健康状态的指标以及不健康状态的指标。

综上所述，本实施例的监控系统，通过从控模块1一对一采集控制的方式，可以有效的检测出电池组中某个电池的健康状态，如此避免现有技术中无法精确检测出某个动力电池故障导致的整个电池组无法使用的问题。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种汽车动力电池监控系统，其特征在于：包括：

若干个从控模块(1)，分别一一对应耦接于外部动力电池，用以检测动力电压和温度后输出电压信号和温度信号，该从控模块(1)内还具有均衡控制模块(17)，所述均衡控制模块(17)与外部动力电池耦接，以对动力电池进行均衡控制；

主控模块(2)，通过总线耦接于各个从控模块(1)，用以接收从控模块(1)输出的电压信号和温度信号后进行分析处理，然后输出管理指令至从控模块(1)内，该主控模块(2)内具有绝缘检测模块(21)和电流检测模块(22)，所述绝缘检测模块(21)与电池组外壳通过绝缘检测线连接，以接收绝缘检测线输出的绝缘信号，所述电流检测模块(22)耦接至电池组的输出端，以接收电池组输出的电流后输出电流检测信号。

2.根据权利要求1所述的汽车动力电池监控系统，其特征在于：所述主控模块(2)包括：

电源变换模块(23)，耦接于电池组的输出端，以获取电池组的电源并转换后输出稳压电源；

中央处理器(24)，耦接于电源变换模块(23)以接收输出的稳压电源后工作，以对接收到的信号做计算处理后输出管理指令以及状态信号；

第一总线模块(25)，与中央处理器(24)隔离耦接，并与若干个从控模块(1)耦接，以接收从控模块(1)输出的电压信号和温度信号后输入到中央处理器(24)内，并接收中央处理器(24)输出的管理指令后输入到从控模块(1)内；

第二总线模块(26)，与中央处理器(24)隔离耦接，并与外部汽车电路耦接，以接收中央处理器(24)管理指令传输到外部汽车电路内；

第三总线模块(27)，与中央处理器(24)隔离耦接，并与外部汽车充电机和车载监控系统耦接，以输出管理指令至充电机内控制充电机是否充电，并输出状态信号至车载监控系统内，通过车载监控系统显示出来。

3.根据权利要求2所述的汽车动力电池监控系统，其特征在于：所述主控模块(2)还包括：

继电器控制模块(28)，耦接于电池组供电继电器，还耦接于中央处理器(24)，用以接收管理指令后输出信号至电池组继电器内，控制电池组是否向外供电；RS232模块(29)，耦接于中央处理器(24)，还耦接于外部汽车电路，以建立起中央处理器(24)与外部汽车电路之间的通信。

4.根据权利要求3所述的汽车动力电池监控系统，其特征在于：所述从控模块(1)包括：

从控电源模块(11)，耦接于电池组的输出端，以获取电池组的电源并转换后输出稳压电源；

从控处理器(12)，耦接于从控电源模块(11)以接收输出的稳压电源后工作，以对接收到的信号做计算处理后输出控制指令和电压信号以及温度信号；

电压检测模块(13)，耦接于外部动力电池的输出端，还耦接于从控处理器(12)，以接收动力电池输出的电压并输出电压信号至从控处理器(12)内；

温度检测模块(14)，该温度检测模块(14)耦接有温度传感器，还与从控处理器(12)耦接，所述温度传感器贴设在动力电池上，以检测动力电池温度后输出温度信号至从控处理器(12)内；

从控总线模块(15)，耦接于从控处理器(12)，并与与主控模块(2)连接的总线耦接，以通过总线与主控模块(2)通信连接。

5.根据权利要求4所述的汽车动力电池监控系统，其特征在于：所述从控模块(1)还包括：

风机控制模块(16)，该风机控制模块(16)与外部电池组风机耦接，还与从控处理器(12)耦接，以接收控制指令驱动外部电池组风机动作。

6.根据权利要求5所述的汽车动力电池监控系统，其特征在于：所述主控模块(2)接收并处理数据的步骤如下：

步骤一，将系统初始化；

步骤二，利用电流检测模块(22)检测电流传输到主控模块(2)内，通过主控模块(2)进行SOC计算，利用绝缘检测模块(21)进行绝缘检测后传输到主控模块(2)内；

步骤三，中央处理器(24)对于输入的数据进行处理与故障判断，并在数据处理完成以后将数据进行存储，之后启动第一总线模块(25)、第二总线模块(26)和第三总线模块(27)，通过第一总线模块(25)将管理指令传输至从控模块(1)，通过第二总线模块(26)将管理指令传输到外部汽车电路内，通过第三总线模块(27)将管理指令至充电机内控制充电机是否充电，将状态信号至车载监控系统内；

步骤四，返回至步骤二重复上述步骤。

7.根据权利要求6所述的汽车动力电池监控系统，其特征在于：所述从控模块(1)接收并处理数据的步骤如下：

步骤1，将系统初始化；

步骤2，通过电压检测模块(13)采集动力电池的输出电压，之后通过均衡控制模块(17)对动力电池进行均衡控制，同时通过温度检测模块(14)采集动力电池的温度，后将电压信号、温度信号传输到从控处理器(12)内；

步骤3，从控处理器(12)接收电压信号、温度信号对于电压信号、温度信号进行计算处理与故障判断，将处理后的数据进行存储，同时通过从控总线模块(15)传输至主控模块(2)，根据处理结果输出信号至风机控制模块(16)控制风机动作对动力电池进行热管理；

步骤4，返回步骤2重复上述步骤。

8.根据权利要求7所述的汽车动力电池监控系统，其特征在于：所述步骤二中的主控模块(2)进行SOC计算的步骤如下：

步骤二一，等待电流信号、温度信号以及电压信号采集完毕；

步骤二二，计算最大、最小充放电电流；

步骤二三，计算最大、最小充放电功率；

步骤二四，计算最高、最低温度；

步骤二五，计算最大、最小模块电压，并判断是否满足计算SOC计算条件，若满足，则计算SOC，同时估算电池组性能指标后返回步骤二一，若未满足则直接估算电池组性能指标后返回步骤二一。