本實用新型涉及一種電池的管理系統(tǒng)，尤其是一種汽車電池的管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

電動汽車需要使用大量的鋰電池作為其動力來源，由于鋰電池的工作特性，溫度、短路、充電狀態(tài)、均衡情況都會對每個單體電池的使用壽命造成很大的影響。目前廣泛的采用BMS系統(tǒng)對汽車電池進行管理，包括電池電壓、溫度、充電管理等等，但是上述對鋰電池的管理措施還是不夠的，尤其對于電動汽車的使用安全性，需要對鋰電池進行實時的監(jiān)控，并能夠及時將鋰電池的狀態(tài)或者警報傳輸?shù)竭h程數(shù)據(jù)中心以便作出及時的響應(yīng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供了一種帶有智能數(shù)據(jù)管理與電池包異常警報的電池管理系統(tǒng)，能夠?qū)﹄姵剡M行實時的監(jiān)控并判斷是否出現(xiàn)異常情況，并及時向遠程數(shù)據(jù)中心通報。

本實用新型是這樣來實現(xiàn)上述目的的：

帶有智能數(shù)據(jù)管理與電池包異常警報的電池管理系統(tǒng)，包括BMS數(shù)據(jù)采集模塊、智能通信模塊、異常警報模塊以及數(shù)據(jù)記錄儀；BMS數(shù)據(jù)采集模塊、智能通信模塊、異常警報模塊以及數(shù)據(jù)記錄儀通過總線相連。BMS數(shù)據(jù)采集模塊獲得電池數(shù)據(jù)并通過總線傳輸至智能通信模塊、數(shù)據(jù)記錄儀及異常警報模塊；數(shù)據(jù)記錄儀記錄電池數(shù)據(jù)；智能通信模塊中設(shè)有數(shù)據(jù)傳輸模塊，數(shù)據(jù)傳輸模塊將電池數(shù)據(jù)傳輸至遠程數(shù)據(jù)中心；異常警報模塊中存儲有電池異常數(shù)據(jù)，將電池數(shù)據(jù)與電池異常數(shù)據(jù)比較判斷電池數(shù)據(jù)是否出現(xiàn)異常；當(dāng)電池數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時，異常警報模塊通過總線發(fā)送控制信號至數(shù)據(jù)記錄儀以及智能通信模塊；智能通信模塊中還設(shè)有定位模塊，定位模塊獲取異常時的定位信息，數(shù)據(jù)傳輸模塊將異常時的定位信息及電池數(shù)據(jù)傳輸至遠程數(shù)據(jù)中心，同時數(shù)據(jù)記錄儀記錄異常時的定位信息及電池數(shù)據(jù)。

其中，所述智能通信模塊由MCU、定位模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊組成，其中MCU的通信端口與總線連接，定位模塊及數(shù)據(jù)傳輸模塊與MCU的相應(yīng)端口相連；其中數(shù)據(jù)傳輸模塊包括有線網(wǎng)絡(luò)傳輸、WiFi傳輸、移動網(wǎng)絡(luò)傳輸以及短信。

本實用新型的有益效果是：BMS數(shù)據(jù)采集模塊實時采集電池的所有相關(guān)數(shù)據(jù)，包括電壓、電流、溫度等；然后通過總線將數(shù)據(jù)傳送到異常警報模塊進行數(shù)據(jù)處理，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常情況，則異常警報模塊就會將異常的數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)記錄儀中同時將異常的數(shù)據(jù)通過智能通信模塊傳輸?shù)竭h程數(shù)據(jù)中心，以便于遠程數(shù)據(jù)中心能夠根據(jù)異常情況進行實時的監(jiān)控并采取有效的控制措施。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明：

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

參照圖1，帶有智能數(shù)據(jù)管理與電池包異常警報的電池管理系統(tǒng)具有以下特征：

1）BMS數(shù)據(jù)采集模塊采集電池數(shù)據(jù)。正常情況下，電池數(shù)據(jù)分為實時數(shù)據(jù)與完整數(shù)據(jù)。實時數(shù)據(jù)傳輸至智能通信模塊，立即發(fā)出；完整數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)記錄儀，并由智能通信模塊上傳。當(dāng)電池包出現(xiàn)異常，異常警報模塊診斷后，采用中斷-響應(yīng)方式發(fā)送警報信息。

2）異常警報模塊分析采集的電池數(shù)據(jù)，診斷電池包異常，異常警報類型分為：電池過熱故障，電池絕緣故障，單體過壓故障，電池過流故障，單體欠壓故障，BMU通信超時，VCU通信超時，煙霧故障，充電機通信超時，電池自檢故障，單體壓差過大，溫差過大，總正繼電器狀態(tài)異常，總負繼電器狀態(tài)異常，預(yù)充繼電器狀態(tài)異常，高壓互鎖狀態(tài)異常，溫度過低故障，充電繼電器狀態(tài)異常，電池包拆蓋警報等。

異常情況發(fā)生時，電池管理系統(tǒng)采用中斷-響應(yīng)方式，將BMS數(shù)據(jù)采集模塊與定位模塊的數(shù)據(jù)整合，生成實時警報信息和完整警報信息。

實時警報信息由警報類型編碼、電池包編碼及等級編碼構(gòu)成組成，通過智能通信模塊，選擇實時性最高的通信方式，如有線網(wǎng)絡(luò)、WiFi、短信、移動網(wǎng)絡(luò)等，短時間內(nèi)發(fā)出警報信息。

完整警報信息由異常時刻的完整電池數(shù)據(jù)、異常警報類型、位置信息、時間信息組成，通過數(shù)據(jù)記錄儀保存。

3）數(shù)據(jù)記錄儀緩存歷史數(shù)據(jù)，并具有標(biāo)記-刪除機制。電池包的所有歷史數(shù)據(jù)均緩存在數(shù)據(jù)存儲模塊中，上傳后的數(shù)據(jù)被加上標(biāo)記。當(dāng)存儲已滿時，判斷緩存數(shù)據(jù)是否上傳到數(shù)據(jù)中心，將滿足標(biāo)記條件的緩存數(shù)據(jù)刪除；若刪除后內(nèi)存仍然不夠，則采取FIFO原則，寫入新數(shù)據(jù)覆蓋時間最早的數(shù)據(jù)。

4）智能通信模塊通過MCU連接控制定位模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊，可實現(xiàn)獲取定位信息、校正時間信息和自適應(yīng)選擇傳輸路徑以發(fā)送信息的功能。

其中，定位模塊確定位置定位信息和獲取時間信息并進行精確校正本地時間，為BMS模塊采集的數(shù)據(jù)加入定位信息和時間信息。具備軌跡記錄、追蹤功能，保證所有電池包的時間一致性。

MUC控制的數(shù)據(jù)傳輸模塊，根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，在可用的通信方式中，按照優(yōu)先級選擇最優(yōu)傳輸路徑，上傳電池數(shù)據(jù)。優(yōu)先級為：有線傳輸>Wi-Fi>移動網(wǎng)絡(luò)。

下面對本管理系統(tǒng)的相應(yīng)組成模塊進行詳細的闡述。

1）BMS數(shù)據(jù)采集模塊

BMS數(shù)據(jù)采集模塊與所有電池直接相連，可監(jiān)測單體電池電壓、電池組不同位置的溫度、電池組總電壓、電池組SoC、電流等。采集的電池數(shù)據(jù)通過通信總線傳輸?shù)綌?shù)據(jù)記錄儀保存，進一步通過智能通信模塊，在合適的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中上傳數(shù)據(jù)。

BMS采集的電池數(shù)據(jù)同時通過通信總線傳輸至異常警報模塊，當(dāng)檢測到電池包異常情況，包括：電池運行狀態(tài)異常、電池包非法拆解、電池充電異常、電池故障、電池包通信故障等，電池管理系統(tǒng)采用中斷-響應(yīng)方式，異常警報模塊立即發(fā)送警報信息。

2）異常警報模塊

BMS采集電池數(shù)據(jù)傳輸至異常警報模塊后，該模塊對數(shù)據(jù)分析，診斷電池包是否出現(xiàn)異常，所述異常情況包括：電池過熱故障，電池絕緣故障，單體過壓故障，電池過流故障，單體欠壓故障，BMU通信超時，VCU通信超時，煙霧故障，充電機通信超時，電池自檢故障，單體壓差過大，溫差過大，總正繼電器狀態(tài)異常，總負繼電器狀態(tài)異常，預(yù)充繼電器狀態(tài)異常，高壓互鎖狀態(tài)異常，溫度過低故障，充電繼電器狀態(tài)異常，電池包拆蓋警報等。異常情況發(fā)生時，電池管理系統(tǒng)采用中斷-響應(yīng)方式，將BMS數(shù)據(jù)采集模塊與定位模塊的數(shù)據(jù)整合，生成實時警報信息和完整警報信息。

警報模塊通過CAN通信總線，獲取BMS數(shù)據(jù)采集模塊測量的當(dāng)前電池完整數(shù)據(jù)，定位模塊采集的當(dāng)前有效定位信息和時間信息，生成兩類警報信息：實時警報信息和完整警報信息。實時警報信息立即發(fā)出，用于在最快時間內(nèi)發(fā)出警報，通知電池管理員；完整警報信息由數(shù)據(jù)記錄儀保存，定時上傳到數(shù)據(jù)中心，用于修復(fù)電池故障和分析電池包狀態(tài)，提供數(shù)據(jù)支持。

實時警報信息由異常警報類型、電池包編碼、時間信息組成，警報模塊生成后，通過通信總線傳達至智能通信模塊，通信模塊選擇實時性最高的通信方式，如短信、移動網(wǎng)絡(luò)等，向預(yù)設(shè)的通信地址發(fā)送警報信息。

完整警報信息由異常時刻的完整電池數(shù)據(jù)、異常警報類型、位置信息、時間信息組成，警報模塊生成后，通過CAN通信總線傳達至數(shù)據(jù)記錄儀保存。

所述有效定位信息是指，當(dāng)定位模塊接受到的衛(wèi)星信號完整可用時，確定的地理位置信息，或當(dāng)定位模塊不可用時，從數(shù)據(jù)存儲模塊中讀取出的最后一次定位成功的地理位置信息。

所述電池包異常與分級編碼如下：

3）數(shù)據(jù)記錄儀

BMS采集的電池數(shù)據(jù)加上位置標(biāo)簽和時間標(biāo)簽后，通過CAN通信總線傳輸?shù)綌?shù)據(jù)記錄儀進行保存，數(shù)據(jù)記錄儀采用緩存-刪除機制，對電池數(shù)據(jù)進行有效管理。

數(shù)據(jù)記錄儀內(nèi)保存的電池數(shù)據(jù)，智能數(shù)據(jù)傳輸模塊在合適的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，例如有線連接或Wi-Fi連接，與遠程數(shù)據(jù)中心握手建立連接后，將數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)中心，成功上傳后收到數(shù)據(jù)中心的確認信息，數(shù)據(jù)存儲模塊對已上傳的數(shù)據(jù)加入已上傳標(biāo)記。

當(dāng)數(shù)據(jù)存儲模塊的存儲空間不足時，電池包BMS采集的運行數(shù)據(jù)無法繼續(xù)寫入，則判斷緩存數(shù)據(jù)是否上傳到數(shù)據(jù)中心，即檢查內(nèi)存中的電池數(shù)據(jù)時候有已上傳標(biāo)記，將滿足所述刪除條件的緩存數(shù)據(jù)刪除。

若刪除后存儲空間仍然不足，則檢索當(dāng)前所有電池數(shù)據(jù)的時間標(biāo)簽，從時間最早的數(shù)據(jù)開始，將新的電池數(shù)據(jù)寫入覆蓋舊數(shù)據(jù)。

4）智能通信模塊

智能通信模塊由MUC、定位模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊組成，MCU連接控制定位模塊和數(shù)據(jù)模塊，為電池管理系統(tǒng)提供獲取定位信息、校正時間信息和自適應(yīng)選擇傳輸路徑以發(fā)送信息的功能。

1.定位模塊的位置信息：

BMS模塊采集一次電池運行數(shù)據(jù)之后，通過CAN通信總線向智能通信模塊發(fā)起請求，查詢當(dāng)前位置信息，若當(dāng)前定位模塊接受的衛(wèi)星信號可用，則定位獲取電池包的地理坐標(biāo)，為這一條電池數(shù)據(jù)加入地理位置信息。

2.定位模塊的時間信息和校正：

BMS模塊采集一次電池運行數(shù)據(jù)之后，通過CAN通信總線向智能通信模塊發(fā)起請求，查詢當(dāng)前時間，為這一條電池數(shù)據(jù)加入時間信息。

為保證多個電池包和數(shù)據(jù)中心的時間一致性，電池包會定時通過定位衛(wèi)星授時，校正電池管理系統(tǒng)的時間。利用定位系統(tǒng)可進行高精度全球授時，不同電池包的電池管理系統(tǒng)將定位模塊輸出的時間信號修正成標(biāo)準時間，便可時不同電池包之間的時間精確統(tǒng)一，其精度可達到幾十納秒。

3.數(shù)據(jù)傳輸模塊

本系統(tǒng)具有四種數(shù)據(jù)傳輸方式：有線網(wǎng)絡(luò)傳輸、WiFi傳輸、移動網(wǎng)絡(luò)傳輸以及短信，用于上傳電池數(shù)據(jù)、發(fā)送異常警報。

當(dāng)電池包正常運行，BMS模塊采集的實時數(shù)據(jù)，通過CAN總線傳輸至智能通信模塊，立即發(fā)送。智能通信根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，在可用的通信方式中，按照優(yōu)先級選擇最優(yōu)傳輸路徑，優(yōu)先級為：有線傳輸>Wi-Fi>移動網(wǎng)絡(luò)。

當(dāng)電池包正常運行，數(shù)據(jù)記錄儀中保存的歷史數(shù)據(jù)，由智能通信模塊根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，在可用的通信方式中，按照優(yōu)先級選擇最優(yōu)傳輸路徑，優(yōu)先級為：有線傳輸>Wi-Fi。因數(shù)據(jù)量大，在只有移動網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下，不上傳歷史數(shù)據(jù)。

當(dāng)電池包出現(xiàn)異常情況，異常警報模塊生成實時警報信息，首先通過短信發(fā)出，然后數(shù)據(jù)中心發(fā)起指令，請求警報信息，握手建立連接后上傳詳細數(shù)據(jù)。

智能路徑選擇如下：