CN115056683A - 一种电池组管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及新能源汽车动力电池管理技术领域，公开了一种电池组管理系统及方法，包括处理器模块，以及分别与处理器模块连接的数据采集模块、数据分析模块、驾驶策略调整模块、电量管理模块和提醒模块；通过实时采集动力电池的数据信息以及运行数据，并根据本次导航的路线信息来综合控制车辆的动力电池的输出量，从而在保障基础驾驶功能的前提下，节省动力电池电量的消耗。本发明具有提高车辆对动力电池的能量利用率，减少动力电池报废速度，提高环保性能的有益效果。

Description

一种电池组管理系统及方法

技术领域

本发明涉及新能源汽车动力电池管理技术领域，具体涉及一种电池组管理系统及方法。

背景技术

随着全球石油资源存量的大幅锐减，目前已经有越来越多的车企将研究重点放在了新能源汽车领域，包括太阳能汽车、氢能源汽车、电动汽车等等，而其中属电动汽车发展最迅速、技术最先进完善，目前新能源汽车的其他评价指标均已超过传统的燃油汽车，但是其动力电池的续航性能，却成为了现在急需解决的问题，在动力电池没有新的优质性能材料来提高续航能力前，最有效提高动力电池续航的方法便是通过对动力电池的用电量进行智能化科学化管理，因此，新能源汽车的续航性能除了受电池本身限制外，与车辆附带的电池管理系统还有很大关系。

而目前对于新能源汽车动力电池的管理技术，最常规的就是通过实时监测动力电池的剩余电量并根据车辆的用量需求控制动力电池的功率输出，从而达到节能的目的，但是整体上来看，简单地控制电池输出功率，会使车辆的驾驶体验感大幅度降低，从而使用户对车辆的认可度降低。

发明内容

本发明意在提供一种电池组管理系统及方法，以提高车辆对动力电池的能量利用率。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种电池组管理系统，包括处理器模块，以及分别与处理器模块连接的数据采集模块、数据分析模块、驾驶策略调整模块、电量管理模块和提醒模块；

数据采集模块，用于实时采集车辆的运行数据和动力电池的电量数据并形成第一数据集合，并将第一数据集合发送至处理器模块；

处理器模块，包括存储单元和处理单元，存储单元用于存储数据采集模块发送来的第一数据集合；处理单元，用于对第一数据集合进行预处理，得到优化后的第二数据集合，并将第二数据集合发送至数据分析模块；

数据分析模块，用于对第二数据集合进行实时分析，得到动力电池的电量使用情况并根据电量使用情况生成电量管理策略；

驾驶策略调整模块，用于根据电量管理策略和用户的驾驶习惯动态调整车辆的驾驶策略；

电量管理模块，用于根据驾驶策略对车辆动力电池的输出项目进行管理与调节；

提醒模块，用于实时提醒驾驶策略以及动力电池的电量信息。

本方案的原理及优点是：实际应用时，通过实时采集电动汽车的数据以及动力电池的数据，并对数据进行优化处理，然后对数据进行分析，从而分析出当前动力电池的使用情况以及剩余电量并得到电量管理策略，再根据电量管理策略和驾驶习惯调整车辆的驾驶策略，最后由电量管理模块对动力电池进行对应控制调节。相比于现有技术，本方案的优点在于不再是简单通过调控动力电池输出功率来实现节能，而是能够根据动力电池的使用情况以及用户的驾驶习惯对驾驶策略进行针对性调整，并对动力电池的用电处进行管理调节，从而在保证车辆正常驾驶以及用户的驾驶体验感的基础上，最大幅度减少动力电池的耗电量，达到节能、提高动力电池续航性能的目的。

优选的，作为一种改进，运行数据包括行驶路程、行驶速度和预计剩余路程；电量数据包括剩余电量和预计可行驶路程。

有益效果：通过采集上述数据，能够准确分析出动力电池以及驾驶的具体情况，从而便于后续针对本次驾驶进行节能控制，满足基本驾驶需求的基础上有效提高动力电池的续航能力。

优选的，作为一种改进，驾驶策略调整模块还用于当动力电池的剩余电量低于第一阈值时，根据本次导航目的地的远近情况和路况信息，自动推荐最佳驾驶策略。

有益效果：通过此种设置，能够有一个明确的区分点，当动力电池电量充足时，不需要进行节能控制，从而最大程度满足用户的驾驶体验感，而当电量不足时，则根据实际情况对驾驶策略进行调整，从而对动力电池的输出作节能限制，既能满足驾驶需求，又能实现节能，保证车辆能够顺利到达目的地，且一定程度上保证了用户的驾驶感受。

优选的，作为一种改进，第一阈值的范围为动力电池额定容量的40％-50％。

有益效果：通过此阈值范围设置，能够保证车辆有充足的随意驾驶区间，从而保证满足用户的驾驶需求，另一方面，低于此阈值区间，则能够通过限制动力电池的非必要功率输出实现节能保证动力电池的续航能力。

优选的，作为一种改进，最佳驾驶策略包括最佳行驶速度、最佳换挡频率以及其他功能调节。

有益效果：通过此种设置，能够在保证正常驾驶功能的基础上，实现最大效率地实现节能，从而保障动力电池的续航。

优选的，作为一种改进，其他功能调节包括调节空调、中控屏、氛围灯和远近光灯。

有益效果：通过关闭或者调节这部分功能的能耗，从而有效减小其他非必要电能消耗，在动力电池电量较低时减缓用电速度，从而保障动力电池的续航，使电动汽车能够正常行驶到目的地。

优选的，作为一种改进，远近光灯在调节时，根据遮挡物、天气、能见度和隧道情况对远近光灯的亮度进行自动调节。

有益效果：通过此种设置，能够根据实际情况最精准地对远近光灯的亮度进行调节，从而在保证正常照明的情况下，最大程度减小远近光灯的能耗，达到节能的目的。

优选的，作为一种改进，驾驶策略调整模块在动态调整车辆的驾驶策略时，比较不同路线的路况以及道路拥堵情况，自动分析出耗电量最少的路线并推荐给用户。

有益效果：通过此种设置，能够根据实时路况以及道路拥堵情况来动态调整驾驶策略，从而为用户规划一条当前最优的行驶路线，进而在保证正常行驶到目的地的同时达到最佳的节能效果。

本发明还提供了一种电池组管理方法，运用上述一种电池组管理系统，包括以下步骤：

步骤S1，采集车辆的运行数据以及动力电池的数据信息后，对采集到的数据进行优化处理后得到优化后的第二数据集合；

步骤S2，由数据分析模块分析出当前动力电池的电量使用情况，并根据电量使用情况生成电量管理策略，然后由驾驶策略调节模块根据电量管理策略和用户的驾驶习惯对车辆的驾驶策略进行实时动态调整；

步骤S3，电量管理模块再根据驾驶策略对车辆动力电池的输出项目进行管理与调节。

有益效果：通过执行此方法步骤，能够在用户每一次驾驶时由本系统快速介入，既能保证正常的驾驶需求，同时最大程度上完成对动力电池电能的节省，从而减小动力电池内部衰变的速度，进而延长动力电池的报废更换周期，提高动力电池的环保性能。

优选的，作为一种改进，驾驶策略在动态调整时，根据天气情况对车内空调进行调节，若天气炎热，则调节空调至节能模式，否则，直接关闭空调并打开车窗至预设位置。

有益效果：通过此种设置，能够根据天气变化情况来调整空调的能耗，在保证车内驾驶环境舒适度的同时，对空调或者车窗进行自动控制，从而起到节能效果。

附图说明

图1为本发明一种电池组管理系统实施例一的系统示意图。

图2为本发明一种电池组管理方法实施例一的流程示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的标记包括：数据采集模块1、数据分析模块2、处理器模块3、驾驶策略调整模块4、电量管理模块5、提醒模块6、存储单元7、处理单元8。

实施例一：

本实施例基本如附图1所示：一种电池组管理系统，包括处理器模块3，以及分别与处理器模块3连接的数据采集模块1、数据分析模块2、驾驶策略调整模块4、电量管理模块5和提醒模块6；

数据采集模块1，用于实时采集车辆的运行数据和动力电池的电量数据并形成第一数据集合，并将第一数据集合发送至处理器模块3；

处理器模块3，包括存储单元7和处理单元8，存储单元7用于存储数据采集模块1发送来的第一数据集合；处理单元8，用于对第一数据集合进行预处理，得到优化后的第二数据集合，并将第二数据集合发送至数据分析模块2；

数据分析模块2，用于对第二数据集合进行实时分析，得到动力电池的电量使用情况并根据电量使用情况生成电量管理策略；

驾驶策略调整模块4，用于根据电量管理策略和用户的驾驶习惯动态调整车辆的驾驶策略；

电量管理模块5，用于根据驾驶策略对车辆动力电池的输出项目进行管理与调节；

提醒模块6，用于实时提醒驾驶策略以及动力电池的电量信息，该模块与车辆自身的中控屏以及音响系统互联，在驾驶策略变更或者动力电池电量阶段性变动时通过图文以及语音的方式将实时信息告知用户。

具体的，处理器模块3采用市面上现有的微处理器。

车辆的运行数据包括行驶路程、行驶速度和预计剩余路程，电量数据包括剩余电量和预计可行驶路程，

驾驶策略调整模块4，还用于当动力电池的剩余电量低于第一阈值时，根据本次导航目的地的远近情况和路况信息，自动推荐最佳驾驶策略，包括最佳行驶速度、最佳换挡频率以及空调、中控屏、氛围灯和远近光灯的调整，并且在调节远近光灯时，根据遮挡物、天气、能见度和隧道情况对远近光灯的亮度进行自动调节，使灯光亮度既能满足照明，又能尽可能使灯的能耗小，起到节能的作用。

具体的，处理单元8对采集到的数据进行预处理为，删除第一数据集合中明显异常的数据和缺失的数据段。

具体的，第一阈值的范围为动力电池额定容量的40％-50％。

如附图2所示，本发明还提供了一种电池组管理方法，运用上述一种电池组管理系统，包括以下步骤：

步骤S1，采集车辆的运行数据以及动力电池的数据信息后，对采集到的数据进行优化处理后得到优化后的第二数据集合；

步骤S2，由数据分析模块2分析出当前动力电池的电量使用情况，并根据电量使用情况生成电量管理策略，然后由驾驶策略调节模块根据电量管理策略和用户的驾驶习惯对车辆的驾驶策略进行实时动态调整；

步骤S3，电量管理模块5再根据驾驶策略对车辆动力电池的输出项目进行管理与调节。

驾驶策略在动态调整时，根据天气情况对车内空调进行调节，若天气炎热，则调节空调至节能模式，否则，直接关闭空调并打开车窗至预设位置。

具体的，当数据采集模块1检测到动力电池的剩余电量大于额定容量的50％，且当前的预计可行驶路程大于本次导航的预计剩余路程时，则表示动力电池当前的电量为充足状态，则系统启动对动力电池的电量管理，最大程度上满足用户的驾驶习惯和驾驶需求，提高用户的驾驶体验感。

当检测到剩余电量低于额定容量的50％时，则表示动力电池当前的电量为风险状态，则此时启动数据分析模块2对采集到的数据进行分析，分析出当前动力电池的电量使用情况，然后生成电量管理策略，然后结合用户的驾驶习惯(例如用户停车起步、换挡加速、油门踩踏力度、超车变道等习惯)动态调整车辆的驾驶策略，具体包括，自动调整车辆的行驶速度到当前最佳的行驶速度并保持，以及控制动力电池的输出功率，避免车速多次急剧变化或者加速度过大导致动力电池耗电量增大，同时控制减小换挡频率，保证车辆的驾驶状态维持不变；另一方面，控制中控屏息屏，关闭车辆的氛围灯。

同时，根据遮挡物、天气、能见度和隧道情况对远近光灯的亮度进行自动调节，例如在下雨天、阴天等昏暗天气时，控制远近光灯的亮度为正常亮度的80％，同时在夜晚或者漆黑的隧道中，调节远近光灯的亮度为正常亮度；若隧道中有照明灯，则控制远近光灯的亮度为正常亮度的60％，若在大雾、暴雨、沙尘等极端恶劣天气且能见度非常低时，控制远近光灯的亮度为正常亮度的120％。

具体实施过程如下：

第一步，采集车辆的行驶路程、行驶速度和预计剩余路程，并采集动力电池的剩余电量和预计可行驶路程信息，然后将采集到的数据发送至处理器模块3，处理器模块3的处理单元8对数据进行处理优化，删除明显异常以及缺失的数据，得到优化后的第二数据集合。

第二步，由数据分析模块2对第二数据集合进行实时分析，分析出当前动力电池的电量使用情况，同时分析出用户的驾驶速度以及换挡规律形成用户的驾驶习惯，并根据使用情况对应生成电量管理策略。

第三步，驾驶策略调整模块4根据电量管理策略并结合用户的驾驶习惯动态调整车辆的驾驶策略，当动力电池的剩余电量低于额定容量的50％时，根据本次导航目的地的远近情况和路况信息，自动推荐最佳驾驶策略，包括行驶速度、换挡频率以及空调、中控屏、氛围灯、远近光灯等其他功能的调节。

第四步，最佳驾驶策略确定后，由电量管理模块5根据最佳驾驶策略对车辆动力电池的输出项目进行管理与调节，直至到达本次驾驶终点，电量管理模块5对动力电池的调节结束，同时在行驶过程中，由提醒模块6实时提醒本次驾驶策略以及动力电池的电量信息。

随着电动汽车技术的发展与突破，以及消费者对于电动汽车的认可度提高，越来越多的传统油车车主以及首次买车的车主都选择了更环保、更经济适用的电动汽车，尤其是最近几年市场上电动汽车的保有量急剧上升，而随着电动汽车的用户量的增多，以往很多没有大范围暴露出来的问题就被凸显出来，例如电动汽车动力电池的安全性、续航能力、充电场地等等，其中除开安全性问题最受关注外，另一个最受消费者关注的点便是电动汽车的续航，也即动力电池的续航能力，而动力电池的续航能力与电池材料的优劣最相关，目前最优质的动力电池便是锂离子电池，在没有新的优质性能材料来提高续航能力前，最有效提高动力电池续航的方法便是通过对动力电池的用电量进行智能化科学化管理，因此，新能源汽车的续航性能除了受电池本身限制外，与车辆附带的电池管理系统还有很大关系。

目前对于新能源汽车动力电池的管理技术，最常规的就是通过实时监测动力电池的剩余电量并根据车辆的用量需求控制动力电池的功率输出，从而达到节能的目的，但是从实用性和舒适性来看，整体的控制功率，会严重影响车辆的驾驶体验感，从而导致用户对于车辆的电池管理技术认可度低。

而本方案中，则是充分考虑到了这一问题，对动力电池的管理系统技术进行了升级改进，通过采集车辆的运行数据和动力电池的电路数据，然后对采集到的数据进行分析处理，得到当前车辆整车的电量使用情况以及形成不同用户的个性化驾驶习惯，并根据电量使用情况生成电量管理策略，然后结合电量管理策略和驾驶习惯来动态调整车辆的驾驶策略，包括根据本次导航目的地的远近情况和路况信息，自动推荐最佳驾驶策略，严格精细化控制车辆的速度、换挡频率以及空调、中控屏、氛围灯、远近光灯等其他功能的调节，从而在保证用户的驾驶舒适度的前提下，最大程度上减少动力电池的能耗，从而有效提高车辆对动力电池的能量利用率，相比于现在常规的节能方式，本方案能够节能30％以上，进而大幅提高了电动汽车的续航能力。更重要的是，本方案通过对数据的分析处理后根据实际的外界条件来对驾驶策略进行调整，从而达到节能省电的目的，不仅克服了传统意义上直接控制动力电池功率的技术偏见，同时还能根据不同用户的不同使用需求或者驾驶习惯来动态调节，从而极大程度上保障了用户的驾驶体验感，最终实现了省电和驾驶体验感的双赢。

实施例二：

本实施例基本与实施例一相同，区别在于：驾驶策略调整模块4在动态调整车辆的驾驶策略时，比较不同路线的路况以及道路拥堵情况，自动分析出耗电量最少的路线并推荐给用户。

具体实施过程与实施例一相同，区别在于：

第四步，最佳驾驶策略确定后，由电量管理模块5根据最佳驾驶策略对车辆动力电池的输出项目进行管理与调节，直至到达本次驾驶终点，电量管理模块5对动力电池的调节结束，同时在行驶过程中，由提醒模块6实时提醒本次驾驶策略以及动力电池的电量信息，并且驾驶策略调整模块4还会实时比较到目的地不同路线的路况以及道路拥堵情况，自动分析出耗电量最少的路线并推荐给用户。

通过在行驶过程中对路况以及道路用户情况的实施监测，从而分析出最佳的省电路线推荐给用户，由用户自行选择，且不管是当前的路线还是新推荐的路线，均能够满足在当前剩余电量的情况下正常行驶到目的地，给用户最大的驾驶自由权限，保证驾驶体验感的基础上最大程度实现节能，从而提高动力电池的续航能力。

实施例三：

本实施例基本与实施例二相同，区别在于：驾驶策略在动态调整时，根据天气情况对车内空调进行调节，若天气炎热，则调节空调至节能模式，否则，直接关闭空调并打开车窗至预设位置。

具体的，若当前季节为夏天，则当车内温度超过28℃时，调节空调由正常制冷模式转换成节能制冷模式，当车内温度低于28℃时，则直接关闭空调并打开对角线的两个车窗至正常关闭状态的五分之一处。

若当前季节为冬天，则当车内温度大于5℃时，关闭空调和车窗，当车内温度低于5℃时，则打开空调并调节空调至节能制热模式。

具体实施过程与实施例二相同，区别在于：

第三步，驾驶策略调整模块4根据电量管理策略并结合用户的驾驶习惯动态调整车辆的驾驶策略，当动力电池的剩余电量低于额定容量的50％时，根据本次导航目的地的远近情况和路况信息，自动推荐最佳驾驶策略，包括行驶速度、换挡频率以及空调、中控屏、氛围灯、远近光灯等其他功能的调节，在调节空调时，根据天气情况对车内空调进行调节，若当前季节为夏天，则当车内温度超过28℃时，调节空调由正常制冷模式转换成节能制冷模式，当车内温度低于28℃时，则直接关闭空调并打开对角线的两个车窗至正常关闭状态的五分之一处；若当前季节为冬天，则当车内温度大于5℃时，关闭空调和车窗，当车内温度低于5℃时，则打开空调并调节空调至节能制热模式。

为保证用户的驾驶舒适度，在调节空调达到省电目的时，不能简单地关闭空调即可，而是根据当前天气情况以及车内的实际温度情况来调节空调，或者在关闭空调后通过调节车窗来保证用户的舒适度，而为了避免车窗开的幅度过大导致车内噪音大，故控制车窗为对角线的打开模式且打开程度低，不仅能最大程度保证空气对流实现降温，还能降低空气噪音，在保证用户驾驶舒适度的基础上，最大程度实现节能。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种电池组管理系统，其特征在于：包括处理器模块，以及分别与处理器模块连接的数据采集模块、数据分析模块、驾驶策略调整模块、电量管理模块和提醒模块；

所述数据采集模块，用于实时采集车辆的运行数据和动力电池的电量数据并形成第一数据集合，并将第一数据集合发送至处理器模块；

所述处理器模块，包括存储单元和处理单元，所述存储单元用于存储数据采集模块发送来的第一数据集合；所述处理单元，用于对第一数据集合进行预处理，得到优化后的第二数据集合，并将第二数据集合发送至数据分析模块；

所述数据分析模块，用于对第二数据集合进行实时分析，得到动力电池的电量使用情况并根据电量使用情况生成电量管理策略；

所述驾驶策略调整模块，用于根据电量管理策略和用户的驾驶习惯动态调整车辆的驾驶策略；

所述电量管理模块，用于根据驾驶策略对车辆动力电池的输出项目进行管理与调节；

所述提醒模块，用于实时提醒驾驶策略以及动力电池的电量信息。

2.根据权利要求1所述的一种电池组管理系统，其特征在于：所述运行数据包括行驶路程、行驶速度和预计剩余路程；所述电量数据包括剩余电量和预计可行驶路程。

3.根据权利要求1所述的一种电池组管理系统，其特征在于：所述驾驶策略调整模块还用于当动力电池的剩余电量低于第一阈值时，根据本次导航目的地的远近情况和路况信息，自动推荐最佳驾驶策略。

4.根据权利要求3所述的一种电池组管理系统，其特征在于：所述第一阈值的范围为动力电池额定容量的40％-50％。

5.根据权利要求3所述的一种电池组管理系统，其特征在于：所述最佳驾驶策略包括最佳行驶速度、最佳换挡频率以及其他功能调节。

6.根据权利要求5所述的一种电池组管理系统，其特征在于：所述其他功能调节包括调节空调、中控屏、氛围灯和远近光灯。

7.根据权利要求6所述的一种电池组管理系统，其特征在于：所述远近光灯在调节时，根据遮挡物、天气、能见度和隧道情况对远近光灯的亮度进行自动调节。

8.根据权利要求1所述的一种电池组管理系统，其特征在于：所述驾驶策略调整模块在动态调整车辆的驾驶策略时，比较不同路线的路况以及道路拥堵情况，自动分析出耗电量最少的路线并推荐给用户。

9.一种电池组管理方法，其特征在于：运用如权利要求1所述的一种电池组管理系统，包括以下步骤：

步骤S1，采集车辆的运行数据以及动力电池的数据信息后，对采集到的数据进行优化处理后得到优化后的第二数据集合；

步骤S2，由数据分析模块分析出当前动力电池的电量使用情况，并根据电量使用情况生成电量管理策略，然后由驾驶策略调节模块根据电量管理策略和用户的驾驶习惯对车辆的驾驶策略进行实时动态调整；

步骤S3，电量管理模块再根据驾驶策略对车辆动力电池的输出项目进行管理与调节。

10.根据权利要求9所述的一种电池组管理方法，其特征在于：所述驾驶策略在动态调整时，根据天气情况对车内空调进行调节，若天气炎热，则调节空调至节能模式，否则，直接关闭空调并打开车窗至预设位置。

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