CN114619916A - 一种新能源汽车电池数据实时采集系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新能源汽车电池数据实时采集系统及方法，涉及汽车电池监测技术领域。本发明包括数据采集单元、汽车电池组、MCU运算控制模块、电源模块和液晶显示模块；数据采集单元包括电压采集模块、电流采集模块和温度采集模块；MCU运算控制模块的输出端连接热管理模块、报警模块、显示模块、CAN通讯模块和存储模块。本发明通过将数据采集单元基于整车CAN接口线束，建立与MCU运算控制模块的通讯，由数据采集单元实时采集汽车电池的电流、电压和温度数据进行处理分析，获取当前汽车电池的工作状态，提高汽车电池采样精度、精准评估新能源汽车电池工作状态。

Description

一种新能源汽车电池数据实时采集系统及方法
技术领域
本发明属于汽车电池监测技术领域，特别是涉及一种新能源汽车电池 数据实时采集系统及方法。
背景技术
电池管理系统(battermanagementsystem，BMS)是电动汽车不可或缺的 重要组成部分。BMS的关键作用有两点：一是精确、实时地估算电池电荷 状态(stateofcharge，SOC)；另外一个是对电池组进行均衡控制。SOC定义 为电池中剩余的电荷余量与电池标称电荷容量的比值。精确、实时的SOC 估算不但可以确定电池组剩余电量的多少，从而可以获得更精确的电动汽 车续航里程，提高电池组的能量利用率，而且可以监视动力电池组的运行 状态，从而防止其过充过放，增强动力电池组的安全性。均衡控制主要解 决电池组中各个单体电池之间客观存在着的不一致性问题。均衡控制管理 有助于提升电池组的整体容量，有助于控制电池组的充放电深度，有助于 提高动力电池的安全性以及延长电池寿命。电池模组的单体电压数据、电 池模组的温度数据、电池模组的电流数据是SOC估算和均衡控制的直接依 据。电动汽车电池模组的数据采集系统的精确性和稳定性很大程度决定了 SOC估算精度和均衡控制的优劣。
市面上多数电动汽车电池模组的数据采集系统都是针对特定的电池模 组设计的，不同厂家的数据采集系统只能应用于各自的所设计的动力电池 模组，通用性不强。另外，汽车电池都有一定的使用寿命，目前还没有很 好的寿命检测手段，来提前将寿命殆尽返厂回收，返厂的后期维修和更换 必须要找原厂家，很不方便。所以设计一种采样精度高，抗干扰能力强， 可针对不同规模形式的动力电池模组灵活配置的数据采集系统是一大挑战。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新能源汽车电池数据实时采集系统及方 法，通过将数据采集单元基于整车CAN接口线束，建立与MCU运算控制模 块的通讯，由数据采集单元实时采集汽车电池的电流、电压和温度数据进 行处理分析，获取当前汽车电池的工作状态，解决了现有的电动汽车电池 模组采集数据不精准、不稳定导致工作状态评估不准确的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种新能源汽车电池数据实时采集系统，包括数据采集单元、 汽车电池组、MCU运算控制模块、电源模块和液晶显示模块；
所述数据采集单元包括电压采集模块、电流采集模块和温度采集模块； 所述电压采集模块、电流采集模块和温度采集模块均与汽车电池组连接； 所述电压采集模块、电流采集模块和温度采集模块与MCU运算控制模块的 输入端连接；
所述MCU运算控制模块的输出端连接热管理模块、报警模块、显示模 块、CAN通讯模块和存储模块；所述MCU运算控制模块还设置有接口；所述 接口连接有安全管理模块；所述安全管理模块通过继电器与汽车电池组连 接。
优选地，所述汽车电池组由多个汽车电池连接构成；所述汽车电池之 间均设置有均衡电路；所述均衡电路，用于控制各个汽车电池充放电的工 作情况。
优选地，所述数据采集单元与MCU运算控制模块之间设置有依次连接 信号调理电路和模数转换电路；所述信号调理电路，用于对传感器采集的 数据进行信号调整模块；所述模数转换电路，用于将模拟信号转换为数字 信号。
优选地，所述电压采集模块由继电器阵列、A/D转换芯片、光电隔离和 驱动电路组成；所述MCU运算控制模块的输出端发出控制信号依次通过多 路模拟开关、光电隔离和继电器驱动电路选择对应的继电器阵列；所述继 电器阵列通过A/D转换芯片和光电隔离连接MCU运算控制模块。
优选地，所述CAN通讯模块通过无线网络连接有上位机；所述上位机 分别与检测中心、报警中心无线双向连接。
优选地，所述报警模块为声光报警器和LED灯组；所述LED灯组包括 红光LED灯和绿光LED灯；所述红光LED灯用于当电池箱内温异常时进行 闪烁；所述绿光LED灯用于当电池箱内正常时进行闪烁。
本发明为一种新能源汽车电池数据实时采集方法，包括如下步骤：
步骤S1：新能源汽车启动，MCU运算控制模块开始工作，数据采集单 元基于整车CAN接口线束，建立与MCU运算控制模块的通讯；
步骤S2：数据采集单元实时采集汽车电池的电流、电压和温度数据并 缓存；
步骤S3：实时数据经过继电器阵列调整后发送至MCU运算控制模块进 行处理；
步骤S4：MCU运算控制模块进行处理分析后，判断当前汽车电池的工 作状态；
步骤S5：当汽车电池的工作状态出现异常，通过报警模块进行报警并 同时通过CAN通讯模块向检测中心发送异常警报，同时联系驾驶员的智能 终端。
优选地，所述步骤S1中，数据采集单元每10ms抓取一次CAN总线数 据，基于1939CAN通讯协议对采集到的数据进行存储组包。
优选地，所述步骤S5中，当汽车电池的工作状态出现温度异常时，由 MCU运算控制模块向热管理模块发送操作指令，热管理模块来控制风扇的转 速来对汽车电池组进行降温。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过将数据采集单元基于整车CAN接口线束，建立与MCU运算 控制模块的通讯，由数据采集单元实时采集汽车电池的电流、电压和温度 数据进行处理分析，获取当前汽车电池的工作状态，提高汽车电池采样精 度、精准评估新能源汽车电池工作状态。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有 优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所 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他的附图。
图1为本发明的一种新能源汽车电池数据实时采集系统结构示意图；
图2为本发明的一种新能源汽车电池数据实时采集方法流程图。
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 有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的 范围。
请参阅图1所示，本发明为一种新能源汽车电池数据实时采集系统， 包括数据采集单元、汽车电池组、MCU运算控制模块、电源模块和液晶显示 模块；
数据采集单元包括电压采集模块、电流采集模块和温度采集模块；电 压采集模块、电流采集模块和温度采集模块均与汽车电池组连接；电压采 集模块、电流采集模块和温度采集模块与MCU运算控制模块的输入端连接；
MCU运算控制模块的输出端连接热管理模块、报警模块、显示模块、CAN 通讯模块和存储模块；MCU运算控制模块还设置有接口；接口连接有安全管 理模块；安全管理模块通过继电器与汽车电池组连接。
其中，汽车电池组由多个汽车电池连接构成；汽车电池之间均设置有 均衡电路；均衡电路，用于控制各个汽车电池充放电的工作情况。
其中，数据采集单元与MCU运算控制模块之间设置有依次连接信号调 理电路和模数转换电路；信号调理电路，用于对传感器采集的数据进行信 号调整模块；模数转换电路，用于将模拟信号转换为数字信号。
其中，电压采集模块由继电器阵列、A/D转换芯片、光电隔离和驱动电 路组成；MCU运算控制模块的输出端发出控制信号依次通过多路模拟开关、 光电隔离和继电器驱动电路选择对应的继电器阵列；继电器阵列通过A/D 转换芯片和光电隔离连接MCU运算控制模块。
其中，CAN通讯模块通过无线网络连接有上位机；上位机分别与检测中 心、报警中心无线双向连接。
其中，报警模块为声光报警器和LED灯组；LED灯组包括红光LED灯和 绿光LED灯；红光LED灯用于当电池箱内温异常时进行闪烁；绿光LED灯 用于当电池箱内正常时进行闪烁。
本发明为一种新能源汽车电池数据实时采集方法，包括如下步骤：
步骤S1：新能源汽车启动，MCU运算控制模块开始工作，数据采集单 元基于整车CAN接口线束，建立与MCU运算控制模块的通讯；
步骤S2：数据采集单元实时采集汽车电池的电流、电压和温度数据并 缓存；
步骤S3：实时数据经过继电器阵列调整后发送至MCU运算控制模块进 行处理；
步骤S4：MCU运算控制模块进行处理分析后，判断当前汽车电池的工 作状态；
步骤S5：当汽车电池的工作状态出现异常，通过报警模块进行报警并 同时通过CAN通讯模块向检测中心发送异常警报，同时联系驾驶员的智能 终端。
其中，步骤S1中，数据采集单元每10ms抓取一次CAN总线数据，基 于1939CAN通讯协议对采集到的数据进行存储组包，每10ms抓取的数据先 放在车辆的存储模块进行存储，为了提高上传效率，可设置任意时间，如2 分钟，将2分钟内采集的数据进行打包，并将打包后的数据发送到通过CAN 通讯模块发送给服务器。
其中，步骤S5中，当汽车电池的工作状态出现温度异常时，由MCU运 算控制模块向热管理模块发送操作指令，热管理模块来控制风扇的转速来 对汽车电池组进行降温，风扇的转动只能在正常的温度环境下进行，一旦 汽车电池的工作状态出现温度异常高温时，如冒烟、起火、燃烧等异常高 温发热时，则停止风扇转动，启动干粉灭火器进行灭火扑救，避免车辆失 火，造成驾驶员车辆财产安全损失。
值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能 逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即 可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限 制本发明的保护范围。
另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部 或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存 储于一计算机可读取存储介质中。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例 并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。 显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具 体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使 所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求 书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种新能源汽车电池数据实时采集系统，其特征在于，包括数据采集单元、汽车电池组、MCU运算控制模块、电源模块和液晶显示模块；
所述数据采集单元包括电压采集模块、电流采集模块和温度采集模块；所述电压采集模块、电流采集模块和温度采集模块均与汽车电池组连接；所述电压采集模块、电流采集模块和温度采集模块与MCU运算控制模块的输入端连接；
所述MCU运算控制模块的输出端连接热管理模块、报警模块、显示模块、CAN通讯模块和存储模块；所述MCU运算控制模块还设置有接口；所述接口连接有安全管理模块；所述安全管理模块通过继电器与汽车电池组连接。
2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电池数据实时采集系统，其特征在于，所述汽车电池组由多个汽车电池连接构成；所述汽车电池之间均设置有均衡电路；所述均衡电路，用于控制各个汽车电池充放电的工作情况。
3.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电池数据实时采集系统，其特征在于，所述数据采集单元与MCU运算控制模块之间设置有依次连接信号调理电路和模数转换电路；所述信号调理电路，用于对传感器采集的数据进行信号调整模块；所述模数转换电路，用于将模拟信号转换为数字信号。
4.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电池数据实时采集系统，其特征在于，所述电压采集模块由继电器阵列、A/D转换芯片、光电隔离和驱动电路组成；所述MCU运算控制模块的输出端发出控制信号依次通过多路模拟开关、光电隔离和继电器驱动电路选择对应的继电器阵列；所述继电器阵列通过A/D转换芯片和光电隔离连接MCU运算控制模块。
5.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电池数据实时采集系统，其特征在于，所述CAN通讯模块通过无线网络连接有上位机；所述上位机分别与检测中心、报警中心无线双向连接。
6.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电池数据实时采集系统，其特征在于，所述报警模块为声光报警器和LED灯组；所述LED灯组包括红光LED灯和绿光LED灯；所述红光LED灯用于当电池箱内温异常时进行闪烁；所述绿光LED灯用于当电池箱内正常时进行闪烁。
7.一种新能源汽车电池数据实时采集方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：新能源汽车启动，MCU运算控制模块开始工作，数据采集单元基于整车CAN接口线束，建立与MCU运算控制模块的通讯；
步骤S2：数据采集单元实时采集汽车电池的电流、电压和温度数据并缓存；
步骤S3：实时数据经过继电器阵列调整后发送至MCU运算控制模块进行处理；
步骤S4：MCU运算控制模块进行处理分析后，判断当前汽车电池的工作状态；
步骤S5：当汽车电池的工作状态出现异常，通过报警模块进行报警并同时通过CAN通讯模块向检测中心发送异常警报，同时联系驾驶员的智能终端。
8.根据权利要求7所述的一种新能源汽车电池数据实时采集方法，其特征在于，所述步骤S1中，数据采集单元每10ms抓取一次CAN总线数据，基于1939CAN通讯协议对采集到的数据进行存储组包。
9.根据权利要求7所述的一种新能源汽车电池数据实时采集方法，其特征在于，所述步骤S5中，当汽车电池的工作状态出现温度异常时，由MCU运算控制模块向热管理模块发送操作指令，热管理模块来控制风扇的转速来对汽车电池组进行降温。
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