CN112550074A - 一种电动汽车电池内部温度安全预警方法及监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动汽车电池管理技术领域，具体涉及一种电动汽车电池内部温度安全预警方法及监测系统。安全预警方法包括：在电动汽车的BMS中配置电池组放电特性的数据库；在数据库中记录电动汽车每次行程中的电池组的放电数据信息；在电动汽车运行过程中，采集电池组的实时放电数据信息；将实时放电数据信息与数据库中的放电数据信息进行比对，异常时发出警报。本发明根据历次行程中电池放电特性的表现，监测电动汽车运行过程中电池参数，发现异常及时报警，以实现对电池内部温度安全预警的目的，提高电动汽车的安全性。

Description

一种电动汽车电池内部温度安全预警方法及监测系统

技术领域

本发明涉及电动汽车电池管理技术领域，具体涉及一种电动汽车电池内部温度安全预警方法及监测系统。

背景技术

随着电动汽车的大规模普及，我们看到和接触到电动汽车的机会也越来越多，但是很多人仍然对于锂电池的安全性抱有怀疑的态度，其实经过多年的技术发展，锂电池本身的安全性已经得到了很大的提升，其次电池包安全管理系统，例如热失控预警系统，快速灭火装置等近年来都取得了长足的发展，即便是锂电池发生安全事故，也能够提前预警，灭火剂压制热失控蔓延，为车内乘客逃生争取到足够的时间，确保乘客的人身和财产安全。

锂电池在充放电过程中内部发生复杂的电化学反应，由于熵变和内阻的存在，在使用过程中产生热量。电池性能如容量、寿命、内阻等容易受到电池内核温度的影响，内核温度也是热失控和内部故障的最直接体现，电池内核生热将热量传递到电池外壳存在滞后。电池温度对电池性能有着极大影响，电池内阻、开路电压、寿命等都会不同程度的受到温度的影响。出于安全性和可操作性考虑，目前电池温度监测都只是对电池表面或者电池箱环境温度的监测，无法在每个电池内部埋设传感器从而实现电池内部温度的实时监测。因此这就需要在电池运行过程中通过监测到的电池表面温度和运行电流以及环境温度预测电池内部温度，保证电池内部温度在允许范围，预警电池温度过高故障，以提高电池运行的安全性和可靠性。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种电动汽车电池内部温度安全预警方法及监测系统，根据历次行程中电池放电特性的表现，监测电动汽车运行过程中电池参数，发现异常及时报警，以实现对电池内部温度安全预警的目的，提高电动汽车的安全性。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种电动汽车电池内部温度安全预警方法，包括：

在电动汽车的BMS中配置电池组放电特性的数据库；

在数据库中记录电动汽车每次行程中的电池组的放电数据信息；

在电动汽车运行过程中，采集电池组的实时放电数据信息；

将实时放电数据信息与数据库中的放电数据信息进行比对，异常时发出警报。

在上述的电动汽车电池内部温度安全预警方法中，作为优选方案，所述在电动汽车的BMS中配置电池组放电特性的数据库之前，还包括：

建立电池组放电特性的数据库；

导入电池组原始放电数据信息。

在上述的电动汽车电池内部温度安全预警方法中，作为优选方案，所述在数据库中记录电动汽车每次行程中的电池组的放电数据信息，包括：

采集并在数据库中记录电动汽车每次行程前熄火状态下电池组的电压；

采集并在数据库中记录电动汽车每次行程中电池箱的温度；

采集并在数据库中记录电动汽车每次行程中电池组的电压和电流。

在上述的电动汽车电池内部温度安全预警方法中，作为优选方案，所述在数据库中记录电动汽车每次行程中的电池组的放电数据信息，还包括：

根据每次行程前熄火状态下电池组的电压计算电池组行程前剩余电量；

在每次行程中，对电池组的电压和电流进行积分，计算电池组输出功率大小；

根据行程前电池组剩余电量和电池组输出功率大小计算电池组剩余电量；

将电池箱温度、剩余电量、电压和电流进行匹配后存入数据库。

在上述的电动汽车电池内部温度安全预警方法中，作为优选方案，所述在数据库中记录电动汽车每次行程中的电池组的放电数据信息之后，还包括：

根据记录的电池组电压和电流值绘制电池组在不同剩余电量、不同温度下的放电特性曲线。

在上述的电动汽车电池内部温度安全预警方法中，作为优选方案，所述采集电池组的实时放电数据信息，包括：

监测电池箱实时温度；

监测电池组的实时电压和实时电流；

根据运行前熄火状态下电池组的电压，以及运行中的实时电压和实时电流，计算实时剩余电量。

在上述的电动汽车电池内部温度安全预警方法中，作为优选方案，所述将实时放电数据信息与数据库中的放电数据信息进行比对，异常时发出警报，包括：

将所监测的实时温度、实时电压、实时电流和实时剩余电量与放电特性曲线进行对比；

当实时电流或实时电压的值偏离放电特性曲线超出阈值时，发出警报。

本发明还提供一种电动汽车电池内部温度监测系统，包括：

数据库模块，所述数据库模块用于在电动汽车的BMS中配置电池组放电特性的数据库；

统计模块，所述统计模块用于在数据库中记录电动汽车每次行程中的电池组的放电数据信息；

采集模块，所述采集模块用于在电动汽车运行过程中，采集电池组的实时放电数据信息；

判断模块，所述判断模块用于将实时放电数据信息与数据库中的放电数据信息进行比对，异常时发出警报；

优选地，所述数据模块包括：

数据库建立模块，所述数据库建立模块用于在电动汽车BMS中，建立电池组放电特性的数据库；

导入模块，所述导入模块用于在电动汽车出厂前或更换电池后向数据中导入电池组原始放电数据信息。

在上述的电动汽车电池内部温度监测系统中，作为优选方案，所述统计模块包括：

熄火电压统计模块，所述熄火电压统计模块用于采集并在数据库中记录电动汽车每次行程前熄火状态下电池组的电压；

温度统计模块，所述温度统计模块用于采集并在数据库中记录电动汽车每次行程中电池箱的温度；

电压统计模块，所述电压统计模块用于采集并在数据库中记录电动汽车每次行程中电池组的电压和电流；

电流统计模块，所述电流统计模块用于采集并在数据库中记录电动汽车每次行程中电池组的电流；

剩余电量统计模块，所述剩余电量统计模块用于根据行程前电池组剩余电量和行程中电池组输出功率大小计算电池组剩余电量；

优选地，所述采集模块包括：

实时温度采集模块，所述温度采集模块用于监测电池箱实时温度；

实时电压采集模块，所述电压采集模块用于监测电池组的实时电压；

实时电流采集模块，所述电流采集模块用于监测电池组的实时电流；

实时剩余电量采集模块，所述剩余电量采集模块用于根据运行前熄火状态下电池组的电压，以及运行中的实时电压和实时电流，计算实时剩余电量。

在上述的电动汽车电池内部温度监测系统中，作为优选方案，所述判断模块包括：

绘制模块，所述绘制模块用于根据记录的电池组电压和电流值绘制电池组在不同剩余电量、不同温度下的放电特性曲线

对比模块，所述对比模块用于将所监测的实时温度、实时电压、实时电流和实时剩余电量与放电特性曲线进行对比；

报警模块，所述报警模块用于当实时电流或实时电压的值偏离放电特性曲线超出阈值时，发出警报。

本发明提供一种电动汽车电池内部温度安全预警方法，具有如下有益效果：

本发明提供一种电动汽车电池内部温度安全预警方法，建立数据库，收集电动汽车历次行程中的电池组参数，根据历次行程中电池放电特性的表现，实时监测电动汽车运行过程中电池组参数，发现运行参数与历次行程数据异常时及时发出报警，以实现对电池内部温度安全预警的目的，提高电动汽车的安全性。

本发明还提供一种电动汽车电池内部温度监测系统，其有益效果与电动汽车电池内部温度安全预警方法类似，不再赘述。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的电动汽车电池内部温度安全预警方法的流程示意图；

图2为本发明实施例所提供的电动汽车电池内部温度安全预警方法与步骤S101相关的具体流程示意图；

图3为本发明实施例所提供的电动汽车电池内部温度安全预警方法与步骤S102相关的具体流程示意图；

图4为本发明实施例所提供的电动汽车电池内部温度安全预警方法与步骤S103相关的具体流程示意图；

图5为本发明实施例所提供的电动汽车电池内部温度安全预警方法与步骤S104相关的具体流程示意图；

图6为本发明实施例所提供的电动汽车电池内部温度监测系统的原理框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

以下结合具体情况说明本发明的示例性实施例：

请参考图1，图1为本发明实施例所提供的电动汽车电池内部温度安全预警方法的流程示意图；根据本发明的实施例，本发明提供一种电动汽车电池内部温度安全预警方法，包括以下步骤：

步骤S101、在电动汽车的BMS中配置电池组放电特性的数据库。BMS即电池管理系统。

步骤S102、在数据库中记录电动汽车每次行程中的电池组的放电数据信息。电池组的放电信息可以通过电动汽车CAN总线采集，现有的电动汽车中已经存在通过BMS采集并显示电动汽车电池组电流、电压等相关技术。

步骤S103、在电动汽车运行过程中，采集电池组的实时放电数据信息。

步骤S104、将实时放电数据信息与数据库中的放电数据信息进行比对，异常时发出警报。

请参考图2，图2为本发明实施例所提供的电动汽车电池内部温度安全预警方法步骤S101的具体流程示意图；在上述的电动汽车电池内部温度安全预警方法中，作为优选方案，在步骤S101、在电动汽车的BMS中配置电池组放电特性的数据库之前，还包括以下步骤：

步骤S201、建立电池组放电特性的数据库。放电特性的数据库可以为K-V数据库，即，数据库中的每一个状态值都是与其余状态值一对一对应的，当然也存在多个键对应相同的数据值。

步骤S202、导入电池组原始放电数据信息。电池组的原始放电数据信息可以由汽车生产厂家或电池生产厂家经多次检测和试验得出的理论数据值，在电动汽车出厂时或更换电池时向电动汽车的数据库中导入，作为电动汽车前期的对比数据来源。

在上述的电动汽车电池内部温度安全预警方法中，作为优选方案，步骤S102、在数据库中记录电动汽车每次行程中的电池组的放电数据信息，具体包括以下步骤：

步骤S301、采集并在数据库中记录电动汽车每次行程前熄火状态下电池组的电压。在电池组的放电端设置一个电压传感器，监测电池组的开路电压，当电动汽车启动时，向数据库发送启动前的电池组开路电压数据。

步骤S302、采集并在数据库中记录电动汽车每次行程中电池箱的温度。在汽车电池箱中设置温度传感器，将电池箱中的温度作为电池组的环境温度。

步骤S303、采集并在数据库中记录电动汽车每次行程中电池组的电压和电流。行驶中，电池组的电压、电流信息可以通过电动汽车CAN总线采集，现有的电动汽车中已经存在通过BMS采集并显示电动汽车电池组电流、电压等相关技术。

在上述的电动汽车电池内部温度安全预警方法中，作为优选方案，步骤S102、在数据库中记录电动汽车每次行程中的电池组的放电数据信息，还具体包括以下步骤：

步骤S304、根据每次行程前熄火状态下电池组的电压计算电池组行程前剩余电量。

步骤S305、在每次行程中，对电池组的电压和电流进行积分，计算电池组输出功率大小。

步骤S306、根据行程前电池组剩余电量和电池组输出功率大小计算电池组剩余电量。

步骤S307、将电池箱温度、剩余电量、电压和电流进行匹配后存入数据库。随着行程的进行，电池组向外输出功率，随着时间推移，电池组剩余电量减少，当电池组剩余电量减少时，电池工作的表现数据值也会发生改变，因此将电池的输出表现数据的电压和电流与电池剩余电联进行相关，得到更为科学的电池特性数据。同时电池的输出表现也与环境温度相关，因此监测电池箱的温度也是有必要的。在数据库中，将剩余电量和电池箱温度作为键，将电流和电压作为数据值，得出一些列数据。剩余电量和电池箱温度中，可以将电池箱温度优先级设置为大于剩余电量的优先级，即先查找在某电池箱温度下，当电池组处于不同剩余电量下的电压和电流表现。

在上述的电动汽车电池内部温度安全预警方法中，作为优选方案，步骤S102、在数据库中记录电动汽车每次行程中的电池组的放电数据信息之后，还具体包括以下步骤：

步骤S308、根据记录的电池组电压和电流值绘制电池组在不同剩余电量、不同温度下的放电特性曲线。

在上述的电动汽车电池内部温度安全预警方法中，作为优选方案，步骤S103、在电动汽车运行过程中，采集电池组的实时放电数据信息，具体包括以下步骤：

步骤S401、监测电池箱实时温度。

步骤S402、监测电池组的实时电压和实时电流。

步骤S403、根据运行前熄火状态下电池组的电压，以及运行中的实时电压和实时电流，计算实时剩余电量。

步骤S401、S402和S403可以参考步骤S301-S308中的具体原理，步骤S401、S402和S403中的实时监测，实际在每次行程中都会发生，不再赘述。

在上述的电动汽车电池内部温度安全预警方法中，作为优选方案，步骤S104、将实时放电数据信息与数据库中的放电数据信息进行比对，异常时发出警报，具体包括以下步骤：

步骤S501、将所监测的实时温度、实时电压、实时电流和实时剩余电量与放电特性曲线进行对比。

步骤S502、当实时电流或实时电压的值偏离放电特性曲线超出阈值时，发出警报。当电压或者电流的值异常变大或变小时，表示电池组出现故障，一般电池组的故障为过热、断路、短路等，其中过热和短路都十分危险，容易造成电池组发热而产生危险因素；由于电池组中的电池为串联，当其中一个电池断路时，变现为汽车失电，表现明显，无需本发明的方法监测也易于被察觉。

本发明还提供一种电动汽车电池内部温度监测系统，包括：

数据库模块，所述数据库模块用于在电动汽车的BMS中配置电池组放电特性的数据库；

统计模块，所述统计模块用于在数据库中记录电动汽车每次行程中的电池组的放电数据信息；

采集模块，所述采集模块用于在电动汽车运行过程中，采集电池组的实时放电数据信息；

判断模块，所述判断模块用于将实时放电数据信息与数据库中的放电数据信息进行比对，异常时发出警报；

优选地，所述数据模块包括：

数据库建立模块，所述数据库建立模块用于在电动汽车BMS中，建立电池组放电特性的数据库；

导入模块，所述导入模块用于在电动汽车出厂前或更换电池后向数据中导入电池组原始放电数据信息。

在上述的电动汽车电池内部温度监测系统中，作为优选方案，所述统计模块包括：

熄火电压统计模块，所述熄火电压统计模块用于采集并在数据库中记录电动汽车每次行程前熄火状态下电池组的电压；

温度统计模块，所述温度统计模块用于采集并在数据库中记录电动汽车每次行程中电池箱的温度；

电压统计模块，所述电压统计模块用于采集并在数据库中记录电动汽车每次行程中电池组的电压和电流；

电流统计模块，所述电流统计模块用于采集并在数据库中记录电动汽车每次行程中电池组的电流；

剩余电量统计模块，所述剩余电量统计模块用于根据行程前电池组剩余电量和行程中电池组输出功率大小计算电池组剩余电量；

优选地，所述采集模块包括：

实时温度采集模块，所述温度采集模块用于监测电池箱实时温度；

实时电压采集模块，所述电压采集模块用于监测电池组的实时电压；

实时电流采集模块，所述电流采集模块用于监测电池组的实时电流；

实时剩余电量采集模块，所述剩余电量采集模块用于根据运行前熄火状态下电池组的电压，以及运行中的实时电压和实时电流，计算实时剩余电量。

在上述的电动汽车电池内部温度监测系统中，作为优选方案，所述判断模块包括：

绘制模块，所述绘制模块用于根据记录的电池组电压和电流值绘制电池组在不同剩余电量、不同温度下的放电特性曲线

对比模块，所述对比模块用于将所监测的实时温度、实时电压、实时电流和实时剩余电量与放电特性曲线进行对比；

报警模块，所述报警模块用于当实时电流或实时电压的值偏离放电特性曲线超出阈值时，发出警报。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的具体实施方式进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种电动汽车电池内部温度安全预警方法，其特征在于，包括：

在电动汽车的BMS中配置电池组放电特性的数据库；

在数据库中记录电动汽车每次行程中的电池组的放电数据信息；

在电动汽车运行过程中，采集电池组的实时放电数据信息；

将实时放电数据信息与数据库中的放电数据信息进行比对，异常时发出警报。

2.根据权利要求1所述的电动汽车电池内部温度安全预警方法，其特征在于，所述在电动汽车的BMS中配置电池组放电特性的数据库之前，还包括：

建立电池组放电特性的数据库；

导入电池组原始放电数据信息。

3.根据权利要求2所述的电动汽车电池内部温度安全预警方法，其特征在于，所述在数据库中记录电动汽车每次行程中的电池组的放电数据信息，包括：

采集并在数据库中记录电动汽车每次行程前熄火状态下电池组的电压；

采集并在数据库中记录电动汽车每次行程中电池箱的温度；

采集并在数据库中记录电动汽车每次行程中电池组的电压和电流。

4.根据权利要求3所述的电动汽车电池内部温度安全预警方法，其特征在于，所述在数据库中记录电动汽车每次行程中的电池组的放电数据信息，还包括：

根据每次行程前熄火状态下电池组的电压计算电池组行程前剩余电量；

在每次行程中，对电池组的电压和电流进行积分，计算电池组输出功率大小；

根据行程前电池组剩余电量和电池组输出功率大小计算电池组剩余电量；

将电池箱温度、剩余电量、电压和电流进行匹配后存入数据库。

5.根据权利要求4所述的电动汽车电池内部温度安全预警方法，其特征在于，所述在数据库中记录电动汽车每次行程中的电池组的放电数据信息之后，还包括：

根据记录的电池组电压和电流值绘制电池组在不同剩余电量、不同温度下的放电特性曲线。

6.根据权利要求5所述的电动汽车电池内部温度安全预警方法，其特征在于，所述采集电池组的实时放电数据信息，包括：

监测电池箱实时温度；

监测电池组的实时电压和实时电流；

根据运行前熄火状态下电池组的电压，以及运行中的实时电压和实时电流，计算实时剩余电量。

7.根据权利要求6所述的电动汽车电池内部温度安全预警方法，其特征在于，所述将实时放电数据信息与数据库中的放电数据信息进行比对，异常时发出警报，包括：

将所监测的实时温度、实时电压、实时电流和实时剩余电量与放电特性曲线进行对比；

当实时电流或实时电压的值偏离放电特性曲线超出阈值时，发出警报。

8.一种电动汽车电池内部温度监测系统，其特征在于，包括：

数据库模块，所述数据库模块用于在电动汽车的BMS中配置电池组放电特性的数据库；

统计模块，所述统计模块用于在数据库中记录电动汽车每次行程中的电池组的放电数据信息；

采集模块，所述采集模块用于在电动汽车运行过程中，采集电池组的实时放电数据信息；

判断模块，所述判断模块用于将实时放电数据信息与数据库中的放电数据信息进行比对，异常时发出警报；

优选地，所述数据模块包括：

数据库建立模块，所述数据库建立模块用于在电动汽车BMS中，建立电池组放电特性的数据库；

导入模块，所述导入模块用于在电动汽车出厂前或更换电池后向数据中导入电池组原始放电数据信息。

9.根据权利要求8所述的电动汽车电池内部温度监测系统，其特征在于，所述统计模块包括：

熄火电压统计模块，所述熄火电压统计模块用于采集并在数据库中记录电动汽车每次行程前熄火状态下电池组的电压；

温度统计模块，所述温度统计模块用于采集并在数据库中记录电动汽车每次行程中电池箱的温度；

电压统计模块，所述电压统计模块用于采集并在数据库中记录电动汽车每次行程中电池组的电压和电流；

电流统计模块，所述电流统计模块用于采集并在数据库中记录电动汽车每次行程中电池组的电流；

剩余电量统计模块，所述剩余电量统计模块用于根据行程前电池组剩余电量和行程中电池组输出功率大小计算电池组剩余电量；

优选地，所述采集模块包括：

实时温度采集模块，所述温度采集模块用于监测电池箱实时温度；

实时电压采集模块，所述电压采集模块用于监测电池组的实时电压；

实时电流采集模块，所述电流采集模块用于监测电池组的实时电流；

实时剩余电量采集模块，所述剩余电量采集模块用于根据运行前熄火状态下电池组的电压，以及运行中的实时电压和实时电流，计算实时剩余电量。

10.根据权利要求9所述的电动汽车电池内部温度安全预警方法，其特征在于，所述判断模块包括：

绘制模块，所述绘制模块用于根据记录的电池组电压和电流值绘制电池组在不同剩余电量、不同温度下的放电特性曲线

对比模块，所述对比模块用于将所监测的实时温度、实时电压、实时电流和实时剩余电量与放电特性曲线进行对比；

报警模块，所述报警模块用于当实时电流或实时电压的值偏离放电特性曲线超出阈值时，发出警报。

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