CN109507601A - 一种电池包监测设备及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种电池包监测设备和监测系统，其中，电池包监测设备包括麦克风模块、电源管理系统和控制器，其中，控制器给电源管理系统发送充放电控制信号，在充放电控制信号的作用下，电源管理系统给电池包进行充电或放电，在充放电过程中，麦克风模块采集电池包的声音信号，并将声音信号发生给控制器，以便控制器根据接收的声音信号判断声音信号与预设阈值的大小，当声音信号大于预设阈值时，则判断电池包将要出现故障。可见，通过本发明电池包监测设备，可以利用设置在电池包所在箱体上的麦克风模块监测电池包是否出现故障，以及时监测电池包的状态，从而在电池包发生故障之前采取措施，提高驾驶安全性。

Description

一种电池包监测设备及系统

技术领域

本发明涉及电池包安全监测技术领域，尤其涉及一种电池包监测设备及系统。

背景技术

随着石油能源的枯竭，以及人们对于环境污染越来越重视，目前电动汽车将成为大势所趋。

电动汽车包括纯电动汽车和混合动力电动汽车，对于纯电动汽车是采用动力电池包为汽车提供动力，对于混合动力汽车是采用油或者动力电池包提供动力。

由于电动汽车上的动力电池包的电压一般为几百伏，当动力电池包漏电时，容易对车上人员或者维修人员造成人身伤害，更有甚者，当动力电池包漏电到一定程度，还可能引起电池爆炸，损坏车辆。

因此，需要对动力电池包进行准确监测，防患于未然。

发明内容

为了解决现有技术中存在的以上技术问题，本发明实施例提供一种电池包监测设备及监测系统，能够及时准确监测电池包的状态，进而在电池包发生故障之前采取措施。

本申请的第一方面提供了一种电池包检测设备，该设备包括：

麦克风模块、电源管理系统和控制器；

所述麦克风模块设置在电池包所在箱体上；

所述控制器，用于发送充放电控制信号给所述电源管理系统；

所述电源管理系统，用于在收到所述充放电控制信号时，给所述电池包进行充电或放电；

所述控制器，还用于接收所述麦克风模块发送的声音信号；判断所述声音信号大于预设阈值时，判断所述电池包将要出现故障。

可选的，所述麦克风模块为麦克风矩阵；

所述控制器，还用于根据所述麦克风矩阵的类型，获得所述声音信号来源于所述电池包的位置，判断所述电池包中该位置的电芯发生故障。

可选的，所述控制器在判断声音信号大于预设阈值之前，还用于，

从所述声音信号中筛选位于所述电源管理系统注入充电电流时刻至停止注入充电电流时刻之间的声音片断信号；

判断声音信号大于预设阈值具体为：判断所述声音片断信号大于第一预设阈值；

或

从所述声音信号中筛选位于所述电源管理系统控制电池包进行放电时刻至停止放电时刻之间的声音片断信号；

判断声音信号大于预设阈值具体为：判断所述声音片断信号大于第二预设阈值。

可选的，所述控制器还用于：预先获得所述箱体之外的背景声音信号；

所述控制器在判断声音信号大于预设阈值之前，还用于从筛选出的声音信号中减去所述箱体之外的背景声音信号。

可选的，所述预先获得所述箱体之外的背景声音信号，具体为：

预先多次获得所述箱体之外的背景声音信号，将多次获得的背景声音信号取平均值作为最终背景声音信号；

所述控制器从筛选出的声音信号中减去所述箱体之外的背景声音信号，具体为：

所述控制器从筛选出的声音信号中减去所述箱体之外的所述最终背景声音信号。

可选的，所述控制器多次发送充放电控制信号给所述电源管理系统；

所述电源管理系统每次收到所述充电控制信号时，均给所述电池包注入一次充电电流；

获得每次注入充电电流对应的声音片断信号；

由每次获得的所述声音片断信号获得声音片断信号平均值，将所述声音片断信号平均值作为最终声音片断信号；

判断所述声音片断信号大于预设阈值，具体为：判断所述最终声音片断信号大于所述第一预设阈值；

或

所述电源管理系统每次收到放电控制信号时，控制所述电池包进行放电；

获得每次放电对应的声音片断信号；

由每次获得的所述声音片断信号获得声音片断信号平均值，将所述声音片断信号平均值作为最终声音片断信号；

判断所述声音片断信号大于预设阈值，具体为：判断所述最终声音片断信号大于所述第二预设阈值。

可选的，所述控制器，判断所述声音信号大于预设阈值，具体为：

所述控制器对所述声音信号进行傅里叶分析获得所述声音信号对应的数字化频谱，所述预设阈值为预先对出厂的电池包进行充放电控制时获得的初始声音信号，对所述初始声音信号进行傅里叶分析获得对应的初始化数字化频谱，判断所述声音信号的数字化频谱大于所述初始化数字化频谱。

可选的，所述控制器，还用于当判断所述声音信号小于等于所述预设阈值时，获得所述声音信号的变化曲线，根据所述变化曲线判断所述电池包的变化趋势，根据变化趋势设定故障提醒周期，所述故障提醒周期包括：天、周和月；不同变化趋势对应不同的故障提醒周期。

可选的，所述控制器为所述电池包设置唯一ID，所述控制器为所述电源管理系统设置唯一ID；

所述控制器通过所述电源管理系统的ID给所述电源管理系统发送所述充放电控制信号，所述充放电控制信号中携带所述电池包的ID；所述电源管理系统用于通过所述电池包的ID给所述电池包进行充电或放电。

可选的，所述控制器位于汽车或位于远程服务器。

可选的，所述设备还包括远程服务器；

所述控制器，还用于将所述声音信号发送给所述远程服务器；

所述远程服务器，用于通过神经网络对所述声音信号进行分析获得声音信号的变化曲线，根据所述变化曲线判断所述电池包是否故障。

本申请的第二方面还提供了一种监测系统，包括第一方面所述的电池包监测设备，还包括电池包。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

本发明提供的电池包监测设备和监测系统，其中，电池包监测设备包括麦克风模块、电源管理系统和控制器，其中，控制器给电源管理系统发送充放电控制信号，在充放电控制信号的作用下，电源管理系统给电池包进行充电或放电，在充放电的过程中，麦克风模块采集电池包的声音信号，并将声音信号发生给控制器，以便控制器根据接收的声音信号判断声音信号与预设阈值的大小，当声音信号大于预设阈值时，则判断电池包将要出现故障。

可见，通过本发明实施例提供的电池包监测设备，可以利用设置在电池包所在箱体壁上的麦克风模块监测电池包是否出现故障，能够及时准确监测电池包的状态，从而在电池包发生故障之前采取措施，提高驾驶安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，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它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种电池包监测设备结构图；

图2为本发明实施例提供的另一种电池包监测设备结构图；

图3为本发明实施例提供的一种电池包结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种监测系统结构图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

为了便于理解本发明提供的技术方案，下面先对本发明技术方案的背景技术进行简单说明。

发明人在研究中发现，目前比较常用的监测电池状态的方法有两种，第一种为监测电池模组或电芯的温度，当电芯的温度持续升高时，说明电池快要坏掉。然而，利用温度监测电芯，一方面，时效性较差；另一方面，电池包可能包括几千颗电芯，对于每个电芯都设置一个温度传感器显然成本较高，而且电池包内部空间有限。另外，如果仅设置几个温度传感器，也无法定位温度较高的电芯具体位置，难以快速准确查找出温度较高的电芯。

第二种为采用电流注入法，通过检测电池包的内阻来判断，当内阻较大时，说明没有发生短路；当内阻较小时，说明发生短路。然而，这种方法一般是在电动汽车上路之前进行自检，不能实时检测，因此，也不能保证电池包的安全。

发明人研究发现，电芯的结构包括正极板、负极板和隔热层。当汽车出厂之后，环境比较恶劣，例如振动、灰尘、热胀冷缩等可能造成隔热层的厚度不均匀。另外电芯在充放电时，电芯还会发热。随着时间的递增，以上各种问题将可能导致电芯正极板和负极板之间短路，造成电芯漏电。

基于此，本发明实施例提供了一种电池包监测设备，该电池包监测设备包括麦克风模块、电源管理系统和控制器，为了检测电池包是否将要出现故障，提出利用电池包充放电时产生的声音信号判断电池包是否将要出现问题，具体为控制器给电源管理系统发送充放电控制信号，在充放电控制信号的作用下，电源管理系统给电池包进行充电或控制电池包放电，在充放电的过程中，麦克风模块采集电池包的声音信号，并将该声音信号发送给控制器，以便控制器根据接收的声音信号判断该声音信号与预设阈值的大小，当该声音信号大于预设阈值时，则判断电池包将要出现故障，从而在电池包发生故障之前提醒驾驶员采取措施，提高驾驶安全性。

需要说明的是，本申请实施例提供的电池包监测设备可以应用于使用电池的任何领域，如电动汽车、电动自行车、手机、蓄电站等，为便于理解，下面以电动汽车为例进行说明。

实施例一

下面将结合附图对本发明示例性实施例示出的电池包监测设备进行详细介绍。

参见图1，该图为本发明实施例提供的一种电池包监测设备结构图。

本实施例提供的电池包监测设备可以应用于电动汽车，所述电动汽车包括纯电动汽车和混合动力汽车。

其中，混合动力汽车是指油电混合动力汽车，即采用传统的内燃机(柴油机或汽油机)和电动机作为动力源。当混合动力汽车的电量不足时，可以利用发动机提供动力源；当混合动力汽车的燃料不足时，可以利用电动机提供动力能源，两者可以互补，提高车辆续航里程。

本实施例提供的电池包监测设备包括：控制器101、电源管理系统102和麦克风模块103。

所述麦克风模块103设置在电池包所在箱体上，具体实现时，可以位于箱体的外壁上，也可以位于箱体的内壁上，从而可以更准确地采集电池产生的声音信号，本实施例对麦克风模块的安装位置不进行限定。

所述控制器101，用于发送充放电控制信号给所述电源管理系统102。

所述电源管理系统102，用于在收到所述充放电控制信号时，给所述电池包进行充电或放电。

电源管理系统(BMS，Battery Management System)是电池包与用户之间的纽带，其主要作用是为了提高电池包的利用率，防止电池包出现过度充电或过度放电。

所述控制器101，还用于接收所述麦克风模块103发送的声音信号；判断所述声音信号大于预设阈值时，判断所述电池包将要出现故障。

其中，控制器可以为电动汽车的整车控制器，也可以为独立设置的控制器。

预设阈值是指电池包未出现故障时，电源管理系统在给电池包进行充放电对应的声音信号，该声音信号可以在车辆出厂前，预先对出厂的电池包进行充放电控制时获得的，同时可以将该声音信号存储在控制器。

可以理解的是，当电池包发生故障，电源管理系统在给电池包进行充放电时，电池包产生的声音信号将不同于未出现故障时对应的声音信号，因此，本实施例根据电池包进行充放电产生的声音信号判断电池包是否将要出现故障。

由于电池包在充电和放电时所产生的声音信号是不相同，因此在利用声音信号判断电池包是否将要出现故障时，需要区分麦克风模块获得的声音信号，基于此，本实施例将针对不同声音信号进行判断。

控制器在判断所述声音信号大于预设阈值之前，判断所述声音信号类型；如果所述声音信号类型为电池包充电时对应的声音信号类型，则判断所述声音信号大于第一预设阈值时，判断所述电池包将要出现故障；其中第一预设阈值为电池包未出现故障时，电源管理系统在给电池包进行充电时对应的声音信号。

如果所述声音信号类型为电池包放电时对应的声音信号类型，则判断所述声音信号大于第二预设阈值时，判断所述电池包将要出现故障；其中第二预设阈值为电池包未出现故障时，电源管理系统控制电池包进行放电时对应的声音信号。

由于电池包充放电时对应的声音信号不同，因此，预先获得的第一预设阈值和第二预设阈值也不相等。

需要说明的是，由于需要利用外在电源给电池包充电，因此，在利用充电时对应的声音信号检测电池包状态时，车辆需在停止状态下才可以进行检测。而电池包放电过程可以随时随地进行，因此，在利用放电时对应的声音信号检测电池包状态时，对车辆的运动状态不做限定，可以为停止状态，也可以为行驶状态。

由于电池包具有使用寿命，因此不必实时一直监测，可以周期性得监测电池包。为了减少控制器监测的频率，可以预设监测周期T，控制器根据T，周期性地向电源管理系统发送充放电信号，以使得电源管理系统在接收到控制器发送的充放电信号时，对电池进行充放电。

通过本发明实施例提供的电池包监测设备，控制器发送充放电控制信号给电源管理系统，以使得电源管理系统在控制信号的作用下，给电池包进行充放电，从而使得麦克风模块在电池包充放电时，采集电池包产生的声音信号，并将该声音信号发送给控制器，控制器根据接收的声音信号判断该声音信号与预设阈值的大小，当该声音信号大于预设阈值时，则判断电池包将要出现故障，进而实现及时准确监测电池包的状态，在电池包发生故障之前可以提醒驾驶员采取措施，提高驾驶安全性。

实施例二

上述实施例介绍了电池包监测设备组成和功能实现，下面将结合附图对电池包监测设备具体功能实现进行详细介绍。

参见图2，该图为本发明实施例提供的另一种电池包监测设备结构图。

本实施例提供的电池包监测设备包括：控制器101、电源管理系统102和麦克风矩阵203。

其中，控制器101还用于根据所述麦克风矩阵203的类型，获得所述声音信号来源于所述电池包的位置，判断所述电池包中该位置的电芯发生故障。

麦克风矩阵是一个方向阵，该方向阵的指向性可通过时域算法简单实现，通过控制不同时延，实现不同方向的指向。麦克风矩阵可以设置在电池包所在箱体的内壁上，当电池包进行充放电时，采集电池包产生的声音信号，并将该声音信号发送给控制器，由控制器根据麦克风矩阵的声源定位算法，定位电池包中将要出现故障的电芯位置。

不同类型的麦克风矩阵对应不同的声源定位算法，当根据麦克风矩阵规模进行类型划分时，对于大型麦克风矩阵，可以采用基于波束形成的方法进行定位；对于小型麦克风矩阵，可以采用基于高分辨率谱的方法进行定位。当然，还可以根据麦克风矩阵中传声器矩阵的空间几何位置排列进行类型的划分，针对不同空间几何位置排列对应不同的定位算法，保证定位准确。

可以理解的是，可以根据采用的麦克风矩阵类型，预先将其对应的麦克风矩阵的声源定位算法存储在控制器中，当电池包进行充电或放电时，麦克风矩阵采集对应的声音信号，并将声音信号发送给控制器，由控制器根据预存的声源定位算法进行定位，从而判断出电池包中具体位置的电芯将要出现故障。

为了便于理解，参见图3，该图为本发明实施例提供的一种电池包结构示意图，其中，电池包由至少两个电池模组300组成，并设置在箱体100内，电池模组300由多个电芯通过串并联方式形成，麦克风矩阵200设置在箱体100内，以采集电池包充放电时对应的声音信号，箱体200可以安装在各个用电设备上。

由于车辆上装载的零部件较多，控制器需要控制很多零部件，为了保证控制器发送的充电信号可以被电源管理系统准确接收，并对电池包进行充放电，本实施例为电池包和电源管理系统分别设置ID，以便控制器利用ID控制电源管理系统对电池包进行充放电。

在一些实施方式中，所述控制器为所述电池包设置唯一ID，所述控制器为所述电源管理系统设置唯一ID；所述控制器通过所述电源管理系统的ID给所述电源管理系统发送所述充放电控制信号，所述充放电控制信号中携带所述电池包的ID；所述电源管理系统用于通过所述电池包的ID给所述电池包进行充电或放电。

本实施例中，可以预先将电池包的ID和电源管理系统的ID保存至控制器中，当控制器需要向电源管理系统发送充放电信号时，获取电池包的ID，在充放电信号中携带有电池包的ID，控制器通过电源管理系统的ID给电源管理系统发送充放电信号，以使得电源管理系统根据接收的充放电信号可以获知需要给电池包进行充放电，提高工作效率，避免电源管理系统误操作。

通过上述实施例可知，麦克风矩阵发送的声音信号可以为电池包充电时对应的声音信号，也可以为放电时对应的声音信号，在具体实现时，需要针对不同的声音信号进行判断。

在一些实施方式中，所述控制器在判断声音信号大于预设阈值之前，还用于，从所述声音信号中筛选位于所述电源管理系统注入充电电流时刻至停止注入充电电流时刻之间的声音片断信号；判断声音信号大于预设阈值具体为：判断所述声音片断信号大于第一预设阈值。

电源管理系统一般是在接收到控制器发送的充电开启信号时，立即给电池包注入充电电流，因此，电源管理系统注入充电电流时刻可以看作控制器发送充电开启信号时刻，由于充电开启信号由控制器发送，控制器可以记录自身发送充电开启信号的时刻。同理，电源管理系统是在接收到控制器发送的充电停止信号时，立即停止给电池包注入电流，因此，电源管理系统停止注入充电电流时刻可以看作控制器发送充电停止信号时刻，由于充电停止信号由控制器发送，控制器可以记录自身发送充电停止信号的时刻。

因此，控制器在判断声音信号大于预设阈值之前，可以根据自身记录的两个时刻，从所接收的声音信号中筛选出上述两个时刻之间的声音片断信号，从而使得控制器判断声音片断信号是否大于第一预设阈值，如果是，则表明电池包将要出现故障；如果否，表明电池包工作正常。

为了保证判断地准确性，可以多次获得电池包充电时对应的声音片断信号，将多次声音片断信号取平均值作为控制器判断时所利用的声音片断信号，提高监测的准确性。

在一些实施方式中，所述控制器多次发送充放电控制信号给所述电源管理系统；所述电源管理系统每次收到所述充放电控制信号时，均给所述电池包注入一次充电电流；获得每次注入充电电流对应的声音片断信号；由每次获得的所述声音片断信号获得声音片断信号平均值，将所述声音片断信号平均值作为最终声音片断信号；判断所述声音片断信号大于预设阈值，具体为：判断所述最终声音片断信号大于预设阈值。

控制器通过多次给电源管理系统发送充电信号，以使得电源管理系统多次给电池包注入充电电流，同时控制器将获得的多个声音片断信号取平均值，将平均后的声音片断信号作为最终声音片断信号，以使得控制器判断最终声音片断信号大于预设阈值时，判断电池包将要出现故障。

上述描述了控制器筛选电池包充电时对应的声音片断信号，下面将介绍控制器筛选电池包放电时对应的声音片断信号。

在一些实施方式中，所述控制器在判断声音信号大于预设阈值之前，还用于，从所述声音信号中筛选位于所述电源管理系统控制电池包进行放电时刻至停止放电时刻之间的声音片断信号；判断声音信号大于预设阈值具体为：判断声音片断信号大于第二预设阈值。

电源管理系统是在接受到控制器发送的放电开启信号时，立即控制电池包进行放电，因此，电源管理系统控制电池包放电时刻可以看作控制器发送放电开启信号时刻，由于放电开启信号由控制器发送，控制器可以记录自身发送放电开启信号时刻。同理，电源管理系统是在接受到控制器发送的放电停止信号时，立即控制电池包停止放电，因此，电源管理系统控制电池包停止放电时刻可以看作控制器发送放电停止信号时刻，由于放电停止信号由控制器发送，控制器可以记录自身发送充电停止信号的时刻。

因此，控制器在判断声音信号大于预设阈值之前，可以根据自身记录的两个时刻，从所述接收的声音信号中筛选出上述两个时刻之间的声音片断信号，从而使得控制器判断声音片断信号是否大于第二预设阈值，如果是，则表明电池包将要出现故障；如果否，表明电池包工作正常。

当然，为了保证判断地准确性，可以多次获得电池包放电时对应的声音片断信号，将多次声音片断信号取平均值作为控制器判断时所利用的声音片断信号，提高监测的准确性。

在一些实施方式中，所述控制器多次发送充放电控制信号给所述电源管理系统；所述电源管理系统每次收到放电控制信号时，控制所述电池包进行放电；获得每次放电对应的声音片断信号；由每次获得的所述声音片断信号获得声音片断信号平均值，将所述声音片断信号平均值作为最终声音片断信号；判断所述声音片断信号大于预设阈值，具体为：判断所述最终声音片断信号大于所述第二预设阈值。

控制器通过多次给电源管理系统发送放电信号，以使得电源管理系统控制电池包放电，同时控制器将获得的多个声音片断信号取平均值，将平均后的声音片断信号作为最终声音片断信号，以使得控制器判断最终声音片断信号是否大于第二预设阈值时，如果是，则表明电池包将要出现故障；如果否，表明电池包正常。

本实施例中，由于电池包充放电对应声音信号不同，在利用声音信号检测电池包是否将要故障时，可以同时采集两种声音信号，利用两种声音信号对电池包进行监测，从而保证对电池包监测的准确性。当然，本实施例对麦克风矩阵采集声音信号的形式不做限定，可以仅采集其中一种声音信号，也可以同时采集两种声音信号，具体应用时，可以根据实际需求进行声音信号的采集。

本实施例中，控制器可以位于汽车，也可以位于远程服务器。当控制器位于汽车时，关于控制器根据声音信号与参考声音信号比较操作在本地进行。当控制器位于远程服务器时，声音信号与参考声音信号的比较操作在远程服务器进行，具体可以为，控制器将接收的声音信号发送给远程服务器，由远程服务器根据接收的声音信号与参考声音信号进行比较，在根据比较结果判断电池包是否故障。

本实施例还可以利用神经网络判断门锁是否正常，具体为，所述控制器，还用于将所述声音信号发送给所述远程服务器；所述远程服务器，用于通过神经网络对所述声音信号进行分析获得声音信号的变化曲线，根据所述变化曲线判断所述电池包是否故障。

在实际应用时，可以多次获得电池包工作时产生的声音信号，利用多个声音信号训练神经网络，获得训练后的神经网络，由于训练后的神经网络已获取电池包正常工作时产生的声音信号的变化曲线特征，因此，训练后的神经网络可以根据输入声音信号的变化曲线特征，判断电池包是否正常。

可以理解的是，利用麦克风矩阵采集声音信号时，不免会采集电池包所在箱体之外的背景声音信号，为了保证控制器在进行声音信号判断时，所判断的声音信号为电池包在充放电时对应的声音信号，提高后续判断的准确性，本实施例在控制器进行声音信号判断之前，可以对声音信号进行除噪，去除箱体之外的背景声音信号。

在一些实施方式中，预先获得所述箱体之外的背景声音信号；所述控制器在判断声音信号大于预设阈值之前，还用于从筛选出的声音信号中减去所述箱体之外的背景声音信号。

其中，背景声音信号可以为车辆其他零部件产生的声音信号，当然也可以为车辆之外的其他物体产生的声音信号。

在本实施例中，可以预先获得背景声音信号，并存储在控制器，在控制器判断声音信号大于预设阈值之前，将麦克风矩阵发送的声音信号减去预存的背景声音信号，保证控制器判断的声音信号为电池包在充放电时产生的声音信号，避免背景声音信号对判断结果的影响，从而提高对电池包状态监测的准确性。

具体去除背景声音信号的方法可以根据背景声音信号的特征，采用不同的滤波方法进行消除。比如，背景声音信号呈现为高频特征，可以采用低通滤波方法，将背景声音信号进行过滤；背景声音信号呈现低频特征，可以采用高通滤波方法，将背景声音信号进行过滤。当然，还可以根据背景声音信号的其他属性，进行去除，本实施例在此不限定。

为了保证能够尽可能地去除声音信号中背景声音信号，在一些实施方式中，所述预先获得所述箱体之外的背景声音信号，具体为：预先多次获得所述箱体之外的背景声音信号，将多次获得的背景声音信号取平均值作为最终背景声音信号；所述控制器从筛选出的声音信号中减去所述箱体之外的背景声音信号，具体为：所述控制器从筛选出的声音信号中减去所述箱体之外的所述最终背景声音信号。

本实施例中，多次采集背景声音信号，并对多次采集的背景信号进行求平均，将平均后的背景声音信号作为最终背景声音信号，避免一次采集的背景声音信号出现误差。

同时，可以将最终背景声音信号存储在控制器，在控制器对声音信号进行判断之前，从筛选出的声音信号中减去最终背景声音信号得到最终声音片断信号，以便控制器判断最终声音片断信号是否大于预设阈值，进而判断电池包是否将要出现故障。

在一些实施方式中，所述控制器，判断所述声音信号大于预设阈值，具体为：所述控制器对所述声音信号进行傅里叶分析获得所述声音信号对应的数字化频谱，所述预设阈值为预先对出厂的电池包进行充放电控制时获得的初始声音信号，对所述初始声音信号进行傅里叶分析获得对应的初始化数字化频谱，判断所述声音信号的数字化频谱大于所述初始化数字化频谱。

本实施例中，在用电设备出厂前可以预先获得电池包进行充放电时对应的初始声音信号，并对初始声音信号进行傅里叶分析获得对应的初始化数字化频谱，并保存在控制器中。用电设备出厂后，在用电设备使用的过程中，当麦克风矩阵将采集的电池包充放电对应的声音信号发送给控制器时，控制器对该声音信号进行傅里叶分析获得该声音信号对应的数字化频谱，并判断该声音信号对应的数字化频谱大于初始化数字化频谱时，表明电池包将要故障。

可以理解的是，由于电池包进行充放电时产生的声音信号是不同的，因此，通过傅里叶分析得到的数字化频谱也不相同。

实际应用中，控制器可以实时监测电池包的工作状态，通过长期监测可以获得电池包的状态变化趋势，控制器可以根据长期统计的变化趋势，预测将来的某一天电池包可能会出现故障，并设置故障提醒，以便可以及时提醒驾驶员提前注意检修或更换电池包，避免在电池包发生故障时，影响驾驶体验。

在一些实施方式中，所述控制器，还用于当判断所述声音信号小于等于所述预设阈值时，获得所述声音信号的变化曲线，根据所述变化曲线判断所述电池包的变化趋势，根据变化趋势设定故障提醒周期，所述故障提醒周期包括：天、周和月；不同变化趋势对应不同的故障提醒周期。

本实施例中，控制器实时获取电池包在进行充放电时，对应的声音信号，并进行统计、处理和分析，获得声音信号的变化曲线，并与车辆出厂时获得电池包充放电时对应的变化曲线进行比较，当判断当前电池包充放电时对应的声音信号变化曲线发生突变时，根据设定的故障提醒周期对用户进行故障提醒。

不同的变化趋势说明电池包将要发生故障的时间也不同，当变化趋势较为突出时，可以将故障提醒周期设定为以天为单位进行提醒，比如，故障提醒周期为两天提醒一次。当变换趋势较为平缓时，可以将故障提醒周期设定为以周或以月为单位进行提醒，比如，故障提醒周期为一周提醒一次。

通过本发明实施例提供的电池包监测设备，为避免箱体外背景声音信号对判断结果的影响，预先获得背景声音信号，在控制器判断声音信号大于预设阈值之前，将麦克风模块发送的声音信号减去背景声音信号，保证控制器判断的声音信号为电池包充放电时对应的声音信号，提高判断的准确性。另外，控制器还可以根据长期对电池包监测的变化趋势，设定故障提醒周期，以便可以及时提醒驾驶员对电池包进行检修或更换，提高驾驶体验。

实施例三

本实施例还提供了一种监测系统，下面将结合附图对本实施例提供的系统进行介绍。

参见图3，该图为本发明实施例提供的一种系统结构图。

本实施例的监测系统包括实施例一和实施例二的电池包的监测设备301，还包括：电池包302。

电池包监测设备301，用于监测电池包故障状态。

其中，电池包302，用于为用电设备提供电源。

需要说明的是，本实施例中电池包监测设备的具体功能实现可以参加实施例一或实施例二所述功能，在此不再赘述。

通过本实施例提供的监测系统，利用电池包监测设备可以实时监测电池包的工作状态，以便能够及时准确监测电池包的状态，进而在电池包发生故障之前采取措施。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (12)

1.一种电池包监测设备，其特征在于，所述设备包括：

麦克风模块、电源管理系统和控制器；

所述麦克风模块设置在电池包所在箱体上；

所述控制器，用于发送充放电控制信号给所述电源管理系统；

所述电源管理系统，用于在收到所述充放电控制信号时，给所述电池包进行充电或放电；

所述控制器，还用于接收所述麦克风模块发送的声音信号；判断所述声音信号大于预设阈值时，判断所述电池包将要出现故障。

2.根据权利要求1所述的电池包监测设备，其特征在于，所述麦克风模块为麦克风矩阵；

所述控制器，还用于根据所述麦克风矩阵的类型，获得所述声音信号来源于所述电池包的位置，判断所述电池包中该位置的电芯发生故障。

3.根据权利要求1所述的电池包监测设备，其特征在于，所述控制器在判断声音信号大于预设阈值之前，还用于，

从所述声音信号中筛选位于所述电源管理系统注入充电电流时刻至停止注入充电电流时刻之间的声音片断信号；

判断声音信号大于预设阈值具体为：判断所述声音片断信号大于第一预设阈值；

或

从所述声音信号中筛选位于所述电源管理系统控制电池包进行放电时刻至停止放电时刻之间的声音片断信号；

判断声音信号大于预设阈值具体为：判断所述声音片断信号大于第二预设阈值。

4.根据权利要求3所述的电池包监测设备，其特征在于，还包括：

预先获得所述箱体之外的背景声音信号；

所述控制器在判断声音信号大于预设阈值之前，还用于从筛选出的声音信号中减去所述箱体之外的背景声音信号。

5.根据权利要求4所述的电池包监测设备，其特征在于，所述预先获得所述箱体之外的背景声音信号，具体为：

预先多次获得所述箱体之外的背景声音信号，将多次获得的背景声音信号取平均值作为最终背景声音信号；

所述控制器从筛选出的声音信号中减去所述箱体之外的背景声音信号，具体为：

所述控制器从筛选出的声音信号中减去所述箱体之外的所述最终背景声音信号。

6.根据权利要求3所述的电池包监测设备，其特征在于，所述控制器多次发送充放电控制信号给所述电源管理系统；

所述电源管理系统每次收到所述充电控制信号时，均给所述电池包注入一次充电电流；

获得每次注入充电电流对应的声音片断信号；

由每次获得的所述声音片断信号获得声音片断信号平均值，将所述声音片断信号平均值作为最终声音片断信号；

判断所述声音片断信号大于预设阈值，具体为：判断所述最终声音片断信号大于所述第一预设阈值；

或

所述电源管理系统每次收到放电控制信号时，控制所述电池包进行放电；

获得每次放电对应的声音片断信号；

由每次获得的所述声音片断信号获得声音片断信号平均值，将所述声音片断信号平均值作为最终声音片断信号；

判断所述声音片断信号大于预设阈值，具体为：判断所述最终声音片断信号大于所述第二预设阈值。

7.根据权利要求1所述的电池包监测设备，其特征在于，所述控制器，判断所述声音信号大于预设阈值，具体为：

所述控制器对所述声音信号进行傅里叶分析获得所述声音信号对应的数字化频谱，所述预设阈值为预先对出厂的电池包进行充放电控制时获得的初始声音信号，对所述初始声音信号进行傅里叶分析获得对应的初始化数字化频谱，判断所述声音信号的数字化频谱大于所述初始化数字化频谱。

8.根据权利要求1所述的电池包监测设备，其特征在于，所述控制器，还用于当判断所述声音信号小于等于所述预设阈值时，获得所述声音信号的变化曲线，根据所述变化曲线判断所述电池包的变化趋势，根据变化趋势设定故障提醒周期，所述故障提醒周期包括：天、周和月；不同变化趋势对应不同的故障提醒周期。

9.根据权利要求1所述的电池包监测设备，其特征在于，所述控制器为所述电池包设置唯一ID，所述控制器为所述电源管理系统设置唯一ID；

所述控制器通过所述电源管理系统的ID给所述电源管理系统发送所述充放电控制信号，所述充放电控制信号中携带所述电池包的ID；所述电源管理系统用于通过所述电池包的ID给所述电池包进行充电或放电。

10.根据权利要求1所述的电池包监测设备，其特征在于，所述控制器位于汽车或位于远程服务器。

11.根据权利要求10所述的电池包监测设备，其特征在于，所述设备还包括远程服务器；

所述控制器，还用于将所述声音信号发送给所述远程服务器；

所述远程服务器，用于通过神经网络对所述声音信号进行分析获得声音信号的变化曲线，根据所述变化曲线判断所述电池包是否故障。

12.一种监测系统，其特征在于，包括权利要求1-11任一项所述的电池包监测设备，还包括：电池包。