CN112349981A - 一种电池管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池管理系统，包括：通信连接的电池管理单元和云计算服务器；电池管理单元实时监测电池组的状态信息，根据状态信息进行故障预判断，并在电池组处于故障状态时生成故障预判断结果；云计算服务器用于根据状态信息判断故障预判断结果是否正确，并对错误的故障预判断结果进行校正，生成最终的故障判断结果，同时根据故障判断结果生成相应的故障处理方案。本发明能够实时监控电池的各种状态信息，准确区分电池的具体故障，并给出故障处理方案，实现对电池组的智能化管理。

Description

一种电池管理系统
技术领域
本发明涉及电动汽车储能电池技术领域，更具体的说是涉及一种电池管理系统。
背景技术
电动车日益成为重要的交通工具，而动力电池是电动车驱动的能量载体，为了满足快速充电和持续里程的要求，以及爬坡、加速等工况下的车辆动能，动力电池必须具备高功率输出和大容量。为了保证动力电池的高容量、大功率，通常将大量单体动力电池通过串联、并联的方式组成电池模组使用。当电池组处于一个相对封闭的环境中时，容易导致电池的温度上升，这是因为锂电池中的电解质在锂电池内部起电荷传导作用。
目前，普遍采用电池管理系统对电池组的状态进行实时监控和管理，一般将电池管理系统集成在车载硬件上，由于车载硬件计算能力有限，无法实现大规模复杂精细计算，造成当前电池管理系统功能不全。当前的电池管理中的故障诊断功能单一，无法区分具体故障细节，容易造成误报，也不能针对具体故障给出具体的应对方案。
因此，如何提供一种管理功能完善，既能够对电池的各种状态进行准确监控，也能准确区分故障类型，并给出相应的应对方案的电池管理系统是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种电池管理系统，能够实时监控电池的各种状态信息，准确区分电池的具体故障，并给出故障处理方案，实现对电池组的智能化管理。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种电池管理系统，包括：通信连接的电池管理单元和云计算服务器；所述电池管理单元包括MCU主控模块、动态监测模块、故障预判断模块、告警模块、显示模块和通信模块；
所述动态监测模块用于实时监测电池组的状态信息，并将所述状态信息传输至所述故障预判断模块；
所述故障预判断模块根据所述状态信息进行故障预判断，并在电池组处于故障状态时生成故障预判断结果；
所述通信模块用于将所述状态信息和所述故障预判断结果传输至所述云计算服务器；
所述云计算服务器用于根据所述状态信息判断所述故障预判断结果是否正确，并对错误的故障预判断结果进行校正，生成最终的故障判断结果，同时根据所述故障判断结果生成相应的故障处理方案；
所述MCU主控模块通过所述通信模块接收所述故障判断结果和所述故障处理方案，并控制所述告警模块生成相应的告警信息；
所述显示模块用于显示所述故障判断结果和所述故障处理方案。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明不仅能够实时监控电池组的状态信息，保证其安全运行；还能够通过云计算服务器对故障信息进行二次判断，避免误报情况；同时，也能根据故障信息给出相应的应对方案，给用户提供指导。
优选的，在上述一种电池管理系统中，所述动态监测模块包括传感器模块和监测模块；
所述传感器模块包括：温度传感器、电压传感器、电流传感器、湿度传感器和振动传感器；
所述监测模块包括温度监测模块、电压监测模块、电流监测模块、湿度监测模块和振动频率监测模块；所述温度监测模块、所述电压监测模块、所述电流监测模块、所述湿度监测模块和所述振动频率监测模块分别对应接收所述温度传感器、所述电压传感器、所述电流传感器、所述湿度传感器和所述振动传感器所采集的温度数据、电压数据、电流数据、湿度数据和振动频率数据。
优选的，在上述一种电池管理系统中，所述温度数据包括电池组的电芯温度和电池组所处的环境温度；所述电压数据包括电池组的单体电池电压和整体电压。
优选的，在上述一种电池管理系统中，所述电池管理单元还包括传感器故障检测模块；所述传感器故障检测模块用于检测电池组的状态信息是否存在噪声波动，并通过噪声波动的程度判断所述传感器模块是否存在故障。
优选的，在上述一种电池管理系统中，所述云计算服务器包括分析模块、校正模块、故障处理方案生成模块、故障案例库和故障处理方案库；
所述分析模块用于接收所述状态信息，并调取所述故障案例库中的故障案例参数与所述状态信息进行比对，判断电池组是否处于故障状态；
所述校正模块用于对比所述故障预判断结果和所述分析模块生成的判断结果，并对错误的所述故障预判断结果进行校正，生成最终的所述故障判断结果；
所述故障处理方案生成模块用于根据所述故障判断结果，调取所述故障处理方案库中对应的故障处理方案。
优选的，在上述一种电池管理系统中，所述电池管理单元还包括保护模块；所述保护模块用于对电池组的短路、过充、过放、充放电过流、过温和欠温实施断电保护。
优选的，在上述一种电池管理系统中，所述电池管理单元还包括分别与所述MCU主控模块电性连接的荷电评估模块、剩余里程评估模块和老化评估模块；
所述荷电评估模块用于根据所述状态信息评估电池组的剩余电量；
所述剩余里程评估模块用于根据当前剩余电量和历史使用记录评估所述电池组的续航里程；
所述老化评估模块用于评估电池组的老化程度。
优选的，在上述一种电池管理系统中，所述电池管理单元还包括均衡模块；所述均衡模块用于使电池组中每节单体电池电压与电池组的平均电压保持一致。
优选的，在上述一种电池管理系统中，还包括远程终端；所述远程终端通过所述通信模块实时接收电池组的状态信息，并对电池组的过充、过放、充放电过流、过温和欠温的保护参数进行设定。
优选的，在上述一种电池管理系统中，所述云计算服务器还包括服务商推送模块和在线专家模块；所述服务商推送模块用于在电池组处于故障状态时，根据距离远近和服务类型推送与该故障状态匹配度最高的维修点信息至所述远程终端；所述在线专家模块用于在电池组处于故障时为用户提供线上应急指导。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的电池管理系统的结构框图；
图2附图为本发明提供的动态监测模块的结构框图；
图3附图为本发明提供的电池管理单元的结构框图；
图4附图为本发明提供的服务器的结构框图；
图5附图为本发明提供的电池管理系统在另一个实施例中的结构框图；
图6附图为本发明提供的电池管理系统在又一个实施例中的结构框图。
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。
如图1所示，本发明实施例公开了一种电池管理系统，包括：通信连接的电池管理单元1和云计算服务器2；电池管理单元1包括MCU主控模块101、动态监测模块102、故障预判断模块103、告警模块104、显示模块105和通信模块106；
动态监测模块102用于实时监测电池组的状态信息，并将状态信息传输至故障预判断模块103；
故障预判断模块103根据状态信息进行故障预判断，并在电池组处于故障状态时生成故障预判断结果；
通信模块106用于将状态信息和故障预判断结果传输至云计算服务器2；通信模块106可以采用GPRS模块或WiFi模块。
云计算服务器2用于根据状态信息判断故障预判断结果是否正确，并对错误的故障预判断结果进行校正，生成最终的故障判断结果，同时根据故障判断结果生成相应的故障处理方案；
MCU主控模块101通过通信模块106接收故障判断结果和故障处理方案，并控制告警模块104生成相应的告警信息；
显示模块105用于显示故障判断结果和故障处理方案。
本发明通过动态监测模块102实时监测电池组的状态信息，保证其安全运行；并通过通信模块106与云计算服务器2建立联系，云计算服务器2对故障信息进行二次判断，并根据故障信息给出相应的应对方案，给用户提供指导。因此，本发明能够大大减少故障误报情况，对电池组实现有效的管理。
具体的，如图2所示，动态监测模块102包括传感器模块1021和监测模块1022；
传感器模块1021包括：温度传感器10211、电压传感器10212、电流传感器10213、湿度传感器10214和振动传感器10215；
监测模块1022包括温度监测模块10221、电压监测模块10222、电流监测模块1223、湿度监测模块1224和振动频率监测模块1225；温度监测模块10221、电压监测模块10222、电流监测模块10223、湿度监测模块10224和振动频率监测模块10225分别对应接收温度传感器10211、电压传感器10212、电流传感器10213、湿度传感器10214和振动传感器10215所采集的温度数据、电压数据、电流数据、湿度数据和振动频率数据。
其中，温度数据包括电池组的电芯温度和电池组所处的环境温度；电压数据包括电池组的单体电池电压和整体电压。
本发明通过多种不同类型的传感器能够实时、且全面地监测电池组的多种状态信息，保证电池组处于最佳状态。
在一个实施例中，如图3所示，电池管理单元1还包括传感器故障检测模块107；传感器故障检测模块107用于检测电池组的状态信息是否存在噪声波动，并通过噪声波动的程度判断传感器模块1021是否存在故障。
本发明通过故障检测模块107能够实现对传感器模块1021中的相关传感器故障进行检测，并通过故障预判断模块103对电池组的故障进行预判断，能够准确区分当前故障为电池组故障还是传感器故障，实现对故障的针对性处理，进一步减少故障误报率。
具体的，如图4所示，云计算服务器2包括分析模块201、校正模块202、故障处理方案生成模块203、故障案例库204和故障处理方案库205；
分析模块201用于接收状态信息，并调取故障案例库204中的故障案例参数与状态信息进行比对，判断电池组是否处于故障状态；
校正模块202用于对比故障预判断结果和分析模块201生成的判断结果，并对错误的故障预判断结果进行校正，生成最终的故障判断结果；
故障处理方案生成模块203用于根据故障判断结果，调取故障处理方案库中对应的故障处理方案。
在其他实施例中，如图3所示，电池管理单元1还包括保护模块108；保护模块108用于对电池组的短路、过充、过放、充放电过流、过温和欠温实施断电保护。本发明在电池组处于短路、过充、过放、充放电过流、过温和欠温等状态时，进行断电，避免电池组受到损坏。
更有利的，电池管理单元1还包括分别与MCU主控模块101电性连接的荷电评估模块109、剩余里程评估模块110和老化评估模块111；
荷电评估模块109用于根据状态信息评估电池组的剩余电量；显示模块105实时显示电池组的剩余电量。
剩余里程评估模块110用于根据当前剩余电量和历史使用记录评估电池组的续航里程；本发明结合当前剩余电量和电池组的历史使用记录，来评估剩余电量的续航里程，便于驾驶人合理安排充电时间。
老化评估模块111用于评估电池组的老化程度。
更有利的，电池管理单元1还包括均衡模块112；均衡模块112用于使电池组中每节单体电池电压与电池组的平均电压保持一致。如果某节电池的电压大于电池组的平均电压，则通过均衡模块112将该节电池电压放电到平均电压值；若某节电池的电压小于电池组的平均电压，则通过均衡模块112将该节电池电压进行充电，直至充电到平均电压值。本发明通过均衡模块112能够保证很小的均衡损耗，高可靠性地保证了电池组的长期安全运行。
在其他实施例中，如图5所示，还包括远程终端3；远程终端3通过通信模块106实时接收电池组的状态信息，并对电池组的过充、过放、充放电过流、过温和欠温的保护参数以及容量、休眠、均衡和存储等参数进行设定。本发明通过远程终端3不仅能够实时监测电池组的使用状态，还能够对其各种保护参数进行设定和调整，使用灵活。
更有利的，如图6所示，云计算服务器2还包括服务商推送模块206和在线专家模块207；服务商推送模块206用于在电池组处于故障状态时，根据距离远近和服务类型推送与该故障状态匹配度最高的维修点信息至远程终端；在线专家模块207用于在电池组处于故障时为用户提供线上应急指导。当行驶过程中，电池组发生故障，且周围没有维修点时，可以通过专家在线模块进行线上应急指导，在线上指导无法解决故障问题时，还可以利用服务商推送模块206推送的维修点，以便及时处理故障，减小电池组的损坏程度。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电池管理系统，其特征在于，包括：通信连接的电池管理单元和云计算服务器；所述电池管理单元包括MCU主控模块、动态监测模块、故障预判断模块、告警模块、显示模块和通信模块；
所述动态监测模块用于实时监测电池组的状态信息，并将所述状态信息传输至所述故障预判断模块；
所述故障预判断模块根据所述状态信息进行故障预判断，并在电池组处于故障状态时生成故障预判断结果；
所述通信模块用于将所述状态信息和所述故障预判断结果传输至所述云计算服务器；
所述云计算服务器用于根据所述状态信息判断所述故障预判断结果是否正确，并对错误的故障预判断结果进行校正，生成最终的故障判断结果，同时根据所述故障判断结果生成相应的故障处理方案；
所述MCU主控模块通过所述通信模块接收所述故障判断结果和所述故障处理方案，并控制所述告警模块生成相应的告警信息；
所述显示模块用于显示所述故障判断结果和所述故障处理方案。
2.根据权利要求1所述的一种电池管理系统，其特征在于，所述动态监测模块包括传感器模块和监测模块；
所述传感器模块包括：温度传感器、电压传感器、电流传感器、湿度传感器和振动传感器；
所述监测模块包括温度监测模块、电压监测模块、电流监测模块、湿度监测模块和振动频率监测模块；所述温度监测模块、所述电压监测模块、所述电流监测模块、所述湿度监测模块和所述振动频率监测模块分别对应接收所述温度传感器、所述电压传感器、所述电流传感器、所述湿度传感器和所述振动传感器所采集的温度数据、电压数据、电流数据、湿度数据和振动频率数据。
3.根据权利要求2所述的一种电池管理系统，其特征在于，所述温度数据包括电池组的电芯温度和电池组所处的环境温度；所述电压数据包括电池组的单体电池电压和整体电压。
4.根据权利要求2所述的一种电池管理系统，其特征在于，所述电池管理单元还包括传感器故障检测模块；所述传感器故障检测模块用于检测电池组的状态信息是否存在噪声波动，并通过噪声波动的程度判断所述传感器模块是否存在故障。
5.根据权利要求1所述的一种电池管理系统，其特征在于，所述云计算服务器包括分析模块、校正模块、故障处理方案生成模块、故障案例库和故障处理方案库；
所述分析模块用于接收所述状态信息，并调取所述故障案例库中的故障案例参数与所述状态信息进行比对，判断电池组是否处于故障状态；
所述校正模块用于对比所述故障预判断结果和所述分析模块生成的判断结果，并对错误的所述故障预判断结果进行校正，生成最终的所述故障判断结果；
所述故障处理方案生成模块用于根据所述故障判断结果，调取所述故障处理方案库中对应的故障处理方案。
6.根据权利要求1所述的一种电池管理系统，其特征在于，所述电池管理单元还包括保护模块；所述保护模块用于对电池组的短路、过充、过放、充放电过流、过温和欠温实施断电保护。
7.根据权利要求1所述的一种电池管理系统，其特征在于，所述电池管理单元还包括分别与所述MCU主控模块电性连接的荷电评估模块、剩余里程评估模块和老化评估模块；
所述荷电评估模块用于根据所述状态信息评估电池组的剩余电量；
所述剩余里程评估模块用于根据当前剩余电量和历史使用记录评估所述电池组的续航里程；
所述老化评估模块用于评估电池组的老化程度。
8.根据权利要求1所述的一种电池管理系统，其特征在于，所述电池管理单元还包括均衡模块；所述均衡模块用于使电池组中每节单体电池电压与电池组的平均电压保持一致。
9.根据权利要求1所述的一种电池管理系统，其特征在于，还包括远程终端；所述远程终端通过所述通信模块实时接收电池组的状态信息，并对电池组的过充、过放、充放电过流、过温和欠温的保护参数进行设定。
10.根据权利要求9所述的一种电池管理系统，其特征在于，所述云计算服务器还包括服务商推送模块和在线专家模块；所述服务商推送模块用于在电池组处于故障状态时，根据距离远近和服务类型推送与该故障状态匹配度最高的维修点信息至所述远程终端；所述在线专家模块用于在电池组处于故障时为用户提供线上应急指导。
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