CN110733383B - 一种电动汽车电池寿命评估系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车电池寿命评估系统及方法，该系统包括电池状态监测模块、汽车里程监测模块、电池温度采集模块、数据评估模块和远程信息处理模块；所述电池状态监测模块、和远程信息处理模块和数据评估模块电连接，其中，汽车里程监测模块和电池温度采集模块与电池状态监测模块电连接；所述电池状态监测包括电池使用时长监测子模块、电池损耗监测子模块、电池电压监测子模块和电池容量监测子模块；电池损耗监测子模块用于接收电池使用时长监测子模块、电池电压监测子模块、电池容量监测子模块监测的结果，判断电池损耗的程度，从而将数据传输给数据评估模块，对电池寿命进行评估。

Description

一种电动汽车电池寿命评估系统及方法

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，具体是一种电动汽车电池寿命评估系统及方法。

背景技术

电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好，但当前技术尚不成熟。

纯电动汽车，相对燃油汽车而言，主要差别(异)在于四大部件，驱动电机，调速控制器、动力电池、车载充电器。相对于加油站而言，它由公用超快充电站。纯电动汽车之品质差异取决于这四大部件，其价值高低也取决于这四大部件的品质。纯电动汽车的用途也在四大部件的选用配置直接相关。

纯电动汽车时速快慢，和启动速度取决于驱动电机的功率和性能，其续行里程之长短取决于车载动力电池容量之大小，车载动力电池之重量取决于选用何种动力电池如铅酸、锌碳、锂电池等，它们体积，比重、比功率、比能量、循环寿命都各异。这取决于制造商对整车档次的定位和用途以及市场界定、市场细分。

纯电动汽车的驱动电机有直流有刷、无刷、有永磁、电磁之分，再有交流步进电机等，它们的选用也与整车配置、用途、档次有关。另外驱动电机之调速控制也分有级调速和无级调速，有采用电子调速控制器和不用调速控制器之分。电动机有轮毂电机、内转子电机、有单电机驱动、多电机驱动和组合电机驱动等。优点：技术相对简单成熟，只要有电力供应的地方都用于充电。缺点：蓄电池单位重量储存的能量太少，还因电动车的电池较贵，又没形成经济规模，故购买价格较贵，至于使用成本，有些使用价格比汽车贵，有些价格仅为汽车的1/3，这主要取决于电池的寿命及当地的油、电价格。电动汽车技术仍不成熟，充电技术、续航里程、可靠性等方面仍需改进，而报废电池的处理和电网系统的优化亦为需要解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动汽车电池寿命评估系统及方法，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电动汽车电池寿命评估系统，其特征在于：该系统包括电池状态监测模块、汽车里程监测模块、电池温度采集模块、数据评估模块和远程信息处理模块；所述电池状态监测模块、和远程信息处理模块和数据评估模块电连接，其中，汽车里程监测模块和电池温度采集模块与电池状态监测模块电连接。

根据上述技术方案：所述电池状态监测包括电池使用时长监测子模块、电池损耗监测子模块、电池电压监测子模块和电池容量监测子模块；

所述电池使用时长监测子模块、电池电压监测子模块、电池容量监测子模块分别和电池损耗监测子模块电连接；电池损耗监测子模块与数据评估模块、远程信息处理模块电连接；

所述电池使用时长监测子模块用于对电池的使用时间进行监测，电池电压监测子模块用于对电池电压进行监测，电池容量监测子模块用于对电池的容量进行监测，电池损耗监测子模块用于接收电池使用时长监测子模块、电池电压监测子模块、电池容量监测子模块监测的结果，判断电池损耗的程度。

根据上述技术方案：所述汽车里程监测模块包括里程监测器和汽车环境检测分析子模块；

所述里程监测器用于对汽车行驶的里程进行监测，汽车环境检测分析子模块用于对汽车行驶的路面环境进行检测；

所述汽车环境检测分析子模块包括高清摄像头和路面分析传感器，高清摄像头和路面分析传感器电连接，路面分析传感器与里程监测器电连接。

根据上述技术方案：所述电池温度采集模块包括正侧温度传感器和背侧温度传感器，正侧温度传感器和背侧温度传感器电连接；所述正侧温度传感器用于测量电池正侧的温度，背侧温度传感器用于测量电池反侧的温度。

根据上述技术方案：所述数据评估模块包括PLC芯片和数据库，电池损耗监测子模块与PLC芯片输入端电连接，远程信息处理模块与PLC芯片输出端电连接；

所述PLC芯片用于对电池损耗监测子模块的数据进行评估，数据库用于存放电池初始使用数据。

根据上述技术方案：所述远程信息处理模块包括显示器和GPRS远程传输模块；显示器用于对电池寿命评估结果的显示，GPRS远程传输模块用于与远程PC机连接；

所述远程信息处理模块与电池状态监测模块电连接，所述显示器和GPRS远程传输模块电连接。

一种电动汽车电池寿命评估方法，

S1、利用电池状态监测模块对电池的状态进行监测；

S2、利用汽车里程监测模块对汽车的行驶里程进行记录监测，利用高清摄像头对行驶的路面情况进行记录，将路面情况数据发送给路面分析传感器，路面分析传感器对高清摄像头传输的数据进行分析，归类，提取汽车行驶大部分路面的情况；

S3、利用电池温度采集模块对电池的温度进行测量，正侧温度传感器对电池正侧的温度进行测量，背侧温度传感器对电池反侧的温度进行测量；

S4、电池状态监测模块、汽车里程监测模块和电池温度采集模块将采集的数据信息发送给数据评估模块，数据评估模块根据检测的数据对电动汽车电池寿命进行评估，将评估结果发送给远程信息处理模块；

S5、远程信息处理模块将评估的数据投放在显示屏上，并将数据发送给远程pc机实时进行监测。

根据上述技术方案：所述步骤S1中，利用电池状态监测模块对电池的状态进行监测时，还包括以下步骤：

A1、利用电池使用时长监测子模块对电池使用时长进行监测记录，将监测的时长发送给电池损耗监测子模块；

A2、利用电池电压监测子模块对电池运行时电压进行监测，将电压数据发送给电池损耗监测子模块；

A3、利用电池容量监测子模块对电池内部容量进行监测，将电池容量数据发送给电池损耗监测子模块；

A4、电池损耗监测子模块对电池使用时长监测子模块、电池电压监测子模块、电池容量监测子模块传输的数据进行计算分析，将分析结果发送给数据评估模块。

根据上述技术方案：所述步骤A4中，电池损耗监测子模块对电池使用时长监测子模块、电池电压监测子模块、电池容量监测子模块传输的数据进行计算分析，将分析结果发送给数据评估模块；

所述电池使用时长监测子模块监测的电池使用时长分别为t₁、t₂、t₃、…、t_(n-1)、t_n，所述电池电压监测子模块监测的电池电压分别为Q₁、Q₂、Q₃、…、Q_(n-1)、Q_n、Q_(n+1),其中，n表示电池电压监测的次数，所述电池容量监测子模块监测的电池容量为Ε₁、Ε₂、Ε₃、…、Ε_(n-1)、Ε_n，所述电池使用时长监测子模块、电池电压监测子模块、电池容量监测子模块对电池检测的时间分别设定为T₁、T₂、T₃、…、T_(n-1)、T_n，利用电池损耗子模块提取电池电压监测子模块监测的电压数据最大值Q_n，提取最大值Q_n两侧不同时间段的电压数值Q_(n-1)、Q_(n+1)，设定所提取最大值电压与两侧电压的平均值为f(Q)，根据公式：

当f(Q)大于设定阈值时，电池损耗子模块提取电池使用时长监测子模块最后一次监测的电池使用时长，提取电池容量监测子模块最后一次监测的电池容量，将提取的电池使用时长和电池容量发送给数据评估模块，数据评估模块将提取的电池使用时长和电池容量发送给数据评估模块与数据库内部电池初始使用数据进行比对，PLC芯片进行评估。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

设置电池状态监测模块对电池进行监测，其中，利用电池使用时长监测子模块对电池使用时长进行监测，利用电池电压监测子模块对电池在运行时放电电压进行监测，电池容量监测子模块能够对电池容量进行监测，电池损耗监测子模块对监测的电池使用时长、电池放电电压、电池容量发送进行分析；

利用汽车里程监测模块能够对汽车所行驶的里程进行监测，里程监测器能够对汽车里程进行监测，高清摄像头能够对行驶的路面情况进行记录，将路面情况数据发送给路面分析传感器，路面分析传感器对高清摄像头传输的数据进行分析，归类，提取汽车行驶大部分路面的情况；

利用电池温度采集模块对电池的温度进行测量，正侧温度传感器能够电池正侧的温度进行测量，背侧温度传感器能够电池反侧的温度进行测量，从而更好地记录电池温度。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明一种电动汽车电池寿命评估系统的组成结构示意图；

图2为本发明一种电动汽车电池寿命评估方法的步骤示意图；

图3为本发明一种电动汽车电池寿命评估方法的步骤S1的具体步骤示意图；

图4为本发明一种电动汽车电池寿命评估方法的实施过程的示意图。

具体实施方式

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。

一种电动汽车电池寿命评估系统，其特征在于：该系统包括电池状态监测模块、汽车里程监测模块、电池温度采集模块、数据评估模块和远程信息处理模块；所述电池状态监测模块、和远程信息处理模块和数据评估模块电连接，其中，汽车里程监测模块和电池温度采集模块与电池状态监测模块电连接。

根据上述技术方案：所述电池状态监测包括电池使用时长监测子模块、电池损耗监测子模块、电池电压监测子模块和电池容量监测子模块；

所述电池使用时长监测子模块、电池电压监测子模块、电池容量监测子模块分别和电池损耗监测子模块电连接；电池损耗监测子模块与数据评估模块、远程信息处理模块电连接；

所述电池使用时长监测子模块用于对电池的使用时间进行监测，电池电压监测子模块用于对电池电压进行监测，电池容量监测子模块用于对电池的容量进行监测，电池损耗监测子模块用于接收电池使用时长监测子模块、电池电压监测子模块、电池容量监测子模块监测的结果，判断电池损耗的程度。

根据上述技术方案：所述汽车里程监测模块包括里程监测器和汽车环境检测分析子模块；

所述里程监测器用于对汽车行驶的里程进行监测，汽车环境检测分析子模块用于对汽车行驶的路面环境进行检测；

所述汽车环境检测分析子模块包括高清摄像头和路面分析传感器，高清摄像头和路面分析传感器电连接，路面分析传感器与里程监测器电连接。

根据上述技术方案：所述电池温度采集模块包括正侧温度传感器和背侧温度传感器，正侧温度传感器和背侧温度传感器电连接；所述正侧温度传感器用于测量电池正侧的温度，背侧温度传感器用于测量电池反侧的温度。

根据上述技术方案：所述数据评估模块包括PLC芯片和数据库，电池损耗监测子模块与PLC芯片输入端电连接，远程信息处理模块与PLC芯片输出端电连接；

所述PLC芯片用于对电池损耗监测子模块的数据进行评估，数据库用于存放电池初始使用数据。

根据上述技术方案：所述远程信息处理模块包括显示器和GPRS远程传输模块；显示器用于对电池寿命评估结果的显示，GPRS远程传输模块用于与远程PC机连接；

所述远程信息处理模块与电池状态监测模块电连接，所述显示器和GPRS远程传输模块电连接。

一种电动汽车电池寿命评估方法，

S1、利用电池状态监测模块对电池的状态进行监测；

S2、利用汽车里程监测模块对汽车的行驶里程进行记录监测，利用高清摄像头对行驶的路面情况进行记录，将路面情况数据发送给路面分析传感器，路面分析传感器对高清摄像头传输的数据进行分析，归类，提取汽车行驶大部分路面的情况；

S3、利用电池温度采集模块对电池的温度进行测量，正侧温度传感器对电池正侧的温度进行测量，背侧温度传感器对电池反侧的温度进行测量；

S4、电池状态监测模块、汽车里程监测模块和电池温度采集模块将采集的数据信息发送给数据评估模块，数据评估模块根据检测的数据对电动汽车电池寿命进行评估，将评估结果发送给远程信息处理模块；

S5、远程信息处理模块将评估的数据投放在显示屏上，并将数据发送给远程pc机实时进行监测。

根据上述技术方案：所述步骤S1中，利用电池状态监测模块对电池的状态进行监测时，还包括以下步骤：

A1、利用电池使用时长监测子模块对电池使用时长进行监测记录，将监测的时长发送给电池损耗监测子模块；

A2、利用电池电压监测子模块对电池运行时电压进行监测，将电压数据发送给电池损耗监测子模块；

A3、利用电池容量监测子模块对电池内部容量进行监测，将电池容量数据发送给电池损耗监测子模块；

A4、电池损耗监测子模块对电池使用时长监测子模块、电池电压监测子模块、电池容量监测子模块传输的数据进行计算分析，将分析结果发送给数据评估模块。

根据上述技术方案：所述步骤A4中，电池损耗监测子模块对电池使用时长监测子模块、电池电压监测子模块、电池容量监测子模块传输的数据进行计算分析，将分析结果发送给数据评估模块；

所述电池使用时长监测子模块监测的电池使用时长分别为t₁、t₂、t₃、…、t_(n-1)、t_n，所述电池电压监测子模块监测的电池电压分别为Q₁、Q₂、Q₃、…、Q_(n-1)、Q_n、Q_(n+1)，其中，n表示电池电压监测的次数，所述电池容量监测子模块监测的电池容量为Ε₁、Ε₂、Ε₃、…、Ε_(n-1)、Ε_n，所述电池使用时长监测子模块、电池电压监测子模块、电池容量监测子模块对电池检测的时间分别设定为T₁、T₂、T₃、…、T_(n-1)、T_n,，利用电池损耗子模块提取电池电压监测子模块监测的电压数据最大值Q_n，提取最大值Q_n两侧不同时间段的电压数值Q_(n-1)、Q_(n+1)，设定所提取最大值电压与两侧电压的平均值为f(Q)，根据公式：

当f(Q)大于设定阈值时，电池损耗子模块提取电池使用时长监测子模块最后一次监测的电池使用时长，提取电池容量监测子模块最后一次监测的电池容量，将提取的电池使用时长和电池容量发送给数据评估模块，数据评估模块将提取的电池使用时长和电池容量发送给数据评估模块与数据库内部电池初始使用数据进行比对，PLC芯片进行评估。

实施例1：限定条件：电池放电电压阈值为11.5V～14.5V，电池使用时长监测子模块、电池电压监测子模块、电池容量监测子模块对电池检测的时间分别设定为10.1、10.12、10.24、11.5、11.17，上述时间电池电压监测子模块所监测的电池电压为12.3V、12.7V、13.1V、14.5V、14.1V、电池使用时长监测子模块监测的电池使用时长为103h、121h、137h、149h、151h，电池容量监测子模块监测的电池容量为17kwh、16.97kwh、16.91kwh、16.89kwh、16.87kwh，将监测数据发送给电池损耗监测子模块，电池损耗监测子模块提取电池电压监测子模块监测的电压数值最大值14.5V，和两侧电压数值13.1V、14.1V，

根据公式：

计算得出：

由此，所计算的放电电压未超电池放电电压阈值，电池损耗监测子模块不对电池使用时长监测子模块、电池电压监测子模块、电池容量监测子模块监测的数值进行提取。

实施例2：限定条件：电池放电电压阈值为11.5V～14.5V，电池使用时长监测子模块、电池电压监测子模块、电池容量监测子模块对电池检测的时间分别设定为12.1、12.12、12.24、12.5、12.17，上述时间电池电压监测子模块所监测的电池电压为13.1V、13.7V、14.5V、15.4V、14.9V、电池使用时长监测子模块监测的电池使用时长为141h、155h、177h、189h、193h，电池容量监测子模块监测的电池容量为15.98kwh、15.97kwh、15.91kwh、15.89kwh、15.87kwh，将监测数据发送给电池损耗监测子模块，电池损耗监测子模块提取电池电压监测子模块监测的电压数值最大值15.4V，和两侧电压数值14.5V、14.9V，

根据公式：

计算得出：

由此，所计算的放电电压超过电池放电电压阈值，电池损耗监测子模块提取电池使用时长监测子模块最后一次监测的电池使用时长193h，提取电池容量监测子模块最后一次监测的电池容量15.87kwh，将最后一次监测的电池使用时长193h、最后一次监测的电池容量15.87kwh和放电电压均值14.9V发送给数据评估模块与数据库内部电池初始使用数据进行比对，评估电动汽车寿命，将评估的汽车寿命数据发送给远程信息处理模块，远程信息处理模块将数据传输给远程PC机。

实施例3：限定条件：电池放电电压阈值为11.5V～14.5V，电池使用时长监测子模块、电池电压监测子模块、电池容量监测子模块对电池检测的时间分别设定为12.10、12.20、12.30、1.10、1.20，上述时间电池电压监测子模块所监测的电池电压为14.1V、13.7V、14.5V、16.1V、15.9V、电池使用时长监测子模块监测的电池使用时长为151h、165h、187h、201h、213h，电池容量监测子模块监测的电池容量为15.73kwh、15.71kwh、14.99kwh、14.97kwh、14.93kwh，将监测数据发送给电池损耗监测子模块，电池损耗监测子模块提取电池电压监测子模块监测的电压数值最大值16.1V，和两侧电压数值14.5V、15.9V，

根据公式：

计算得出：

由此，所计算的放电电压超过电池放电电压阈值，电池损耗监测子模块提取电池使用时长监测子模块最后一次监测的电池使用时长213h，提取电池容量监测子模块最后一次监测的电池容量14.93kwh，将最后一次监测的电池使用时长213h、最后一次监测的电池容量14.93kwh和放电电压均值15.5V发送给数据评估模块与数据库内部电池初始使用数据进行比对，评估电动汽车寿命，将评估的汽车寿命数据发送给远程信息处理模块，远程信息处理模块将数据传输给远程PC机。

实施例4：限定条件：电池放电电压阈值为11.5V～14.5V，电池使用时长监测子模块、电池电压监测子模块、电池容量监测子模块对电池检测的时间分别设定为1：00、1：05、1：10、11：15、1：20，上述时间电池电压监测子模块所监测的电池电压为10.1V、10.3V、11.1V、11.3V、10.9V、电池使用时长监测子模块监测的电池使用时长为150h、150h、150h、150h、150h，电池容量监测子模块监测的电池容量为15.7kwh、15.7kwh、15.7kwh、15.7kwh、15.7kwh，将监测数据发送给电池损耗监测子模块，电池损耗监测子模块提取电池电压监测子模块监测的电压数值最大值11.3V，和两侧电压数值11.1V、10.9V，根据公式：

计算得出：

由此，所计算的放电电压低于电池放电电压阈值，电池损耗监测子模块判断电池电压异常，电池状态监测子模块将电池电压直接发送给远程信息处理模块，远程信息处理模块将异常信息发送给远程PC机进行处理。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，用于以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (1)

1.一种电动汽车电池寿命评估方法，其特征在于：

S1、利用电池状态监测模块对电池的状态进行监测；

S2、利用汽车里程监测模块对汽车的行驶里程进行记录监测，利用高清摄像头对行驶的路面情况进行记录，将路面情况数据发送给路面分析传感器，路面分析传感器对高清摄像头传输的数据进行分析，归类，提取汽车行驶大部分路面的情况；

S3、利用电池温度采集模块对电池的温度进行测量，正侧温度传感器对电池正侧的温度进行测量，背侧温度传感器对电池反侧的温度进行测量；

S4、电池状态监测模块、汽车里程监测模块和电池温度采集模块将采集的数据信息发送给数据评估模块，数据评估模块根据检测的数据对电动汽车电池寿命进行评估，将评估结果发送给远程信息处理模块；

S5、远程信息处理模块将评估的数据投放在显示屏上，并将数据发送给远程pc机实时进行监测；

所述步骤S1中，利用电池状态监测模块对电池的状态进行监测时，还包括以下步骤：

A1、利用电池使用时长监测子模块对电池使用时长进行监测记录，将监测的时长发送给电池损耗监测子模块；

A2、利用电池电压监测子模块对电池运行时电压进行监测，将电压数据发送给电池损耗监测子模块；

A3、利用电池容量监测子模块对电池内部容量进行监测，将电池容量数据发送给电池损耗监测子模块；

A4、电池损耗监测子模块对电池使用时长监测子模块、电池电压监测子模块、电池容量监测子模块传输的数据进行计算分析，将分析结果发送给数据评估模块；

所述步骤A4中，电池损耗监测子模块对电池使用时长监测子模块、电池电压监测子模块、电池容量监测子模块传输的数据进行计算分析，将分析结果发送给数据评估模块；

所述电池使用时长监测子模块监测的电池使用时长分别为t₁、t₂、t₃、…、t_(n-1)、t_n，所述电池电压监测子模块监测的电池电压分别为Q₁、Q₂、Q₃、…、Q_(n-1)、Q_n、Q_(n+1)，其中，n表示电池电压监测的次数，所述电池容量监测子模块监测的电池容量为Ε₁、Ε₂、Ε₃、…、Ε_(n-1)、Ε_n，所述电池使用时长监测子模块、电池电压监测子模块、电池容量监测子模块对电池检测的时间分别设定为T₁、T₂、T₃、…、T_(n-1)、T_n，利用电池损耗子模块提取电池电压监测子模块监测的电压数据最大值Q_n，提取最大值Q_n两侧不同时间段的电压数值Q_(n-1)、Q_(n+1)，设定所提取最大值电压与两侧电压的平均值为f(Q)，根据公式：

当f(Q)大于设定阈值时，电池损耗子模块提取电池使用时长监测子模块最后一次监测的电池使用时长，提取电池容量监测子模块最后一次监测的电池容量，将提取的电池使用时长和电池容量发送给数据评估模块，数据评估模块将提取的电池使用时长和电池容量发送给数据评估模块与数据库内部电池初始使用数据进行比对，PLC芯片进行评估。

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