專利名稱：電池保護(hù)裝置、服務(wù)器和電池管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電動(dòng)車管理技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種電池保護(hù)裝置、一種服務(wù)器和一種電池管理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電池是電動(dòng)車的動(dòng)力源泉，也是一直制約電動(dòng)車發(fā)展的關(guān)鍵因素。電動(dòng)車用電池的主要性能指標(biāo)是比能量、比功率、循環(huán)壽命和成本等。要使電動(dòng)車能與燃油汽車相競(jìng)爭(zhēng)，關(guān)鍵就是要開發(fā)出比能量高、比功率大、使用壽命長(zhǎng)的高效電池。因?yàn)殡妱?dòng)汽車與燃油汽車相比的三個(gè)主要制約因數(shù):成本高、續(xù)駛里程短和充電時(shí)間長(zhǎng)，都與能量存儲(chǔ)技術(shù)沒有突破性進(jìn)展直接相關(guān)。目前各國(guó)都在加緊研究各類先進(jìn)的能量存儲(chǔ)技術(shù)，開發(fā)各種高比能量、高比功率、長(zhǎng)循環(huán)使用壽命、價(jià)格低廉的動(dòng)力電池。目前國(guó)內(nèi)動(dòng)力蓄電池主要存在的問題:1.動(dòng)力蓄電池安全性能沒有徹底解決；動(dòng)力蓄電池的安全性問題將影響其市場(chǎng)命運(yùn)。對(duì)于機(jī)械的擠壓、針刺；電的短路、火燒都稱之為濫用安全性，這種安全性是可以預(yù)測(cè)的，可以通過測(cè)試進(jìn)行評(píng)估，通過保護(hù)措施進(jìn)行改善。而因?yàn)橹圃扈Υ靡鸬南嚓P(guān)連接問題、隔膜損壞、粉塵，以及引起過熱與熱失控稱之為現(xiàn)場(chǎng)安全性，該安全性是不可預(yù)測(cè)的，隨機(jī)小概率發(fā)生，無法通過測(cè)試進(jìn)行評(píng)估，也不能通過質(zhì)量管理來完全消除，發(fā)生很突然，目前所有的安全性措施， 均不能完全消除理離子蓄電池的現(xiàn)場(chǎng)安全隱患。2.動(dòng)力蓄電池一致性有待提高。目前，大多數(shù)蓄電池組在出廠前進(jìn)行了很好的性能匹配，但在使用一段時(shí)間后，蓄電池組的分散較為嚴(yán)重，一致性變差。在串充串放的管理電路機(jī)制下，蓄電池組的性能將由組成蓄電池組的最差的單體電池的性能決定。單體電池的一致性不光指的是單體電池出廠時(shí)的一致性，更指出的是單體電池在使用全過程中的一致性，同時(shí)要求單體電池的核電態(tài)的保持能力也要盡可能的一致。3.蓄電池管理系統(tǒng)與動(dòng)力蓄電池的匹配性。應(yīng)避免由于蓄電池管理系統(tǒng)出現(xiàn)問題而導(dǎo)致的動(dòng)力蓄電池安全隱患及蓄電池一致性變差。而蓄電池質(zhì)量的好壞需要從蓄電池自身生產(chǎn)工藝過程中解決。產(chǎn)品在設(shè)計(jì)階段、工藝工程化階段、生產(chǎn)階段、銷售階段、售后服務(wù)階段出現(xiàn)的故障，通過自定義的企業(yè)內(nèi)部工作流程形成閉環(huán)。蓄電池生產(chǎn)廠家希望能搭建一個(gè)平臺(tái)能有效地收集產(chǎn)品各個(gè)階段的質(zhì)量信息。這些信息對(duì)于電池性能和質(zhì)量的提升十分關(guān)鍵。而構(gòu)筑電池的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，為實(shí)現(xiàn)這一信息收集平臺(tái)提供了可能，物聯(lián)網(wǎng)的英文名稱叫〃The Internet of things〃，顧名思義，簡(jiǎn)而言之，物聯(lián)網(wǎng)就是〃物物相連的互聯(lián)網(wǎng)〃。這有兩層意思:第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通訊。嚴(yán)格而言，物聯(lián)網(wǎng)的定義是:通過射頻識(shí)別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)收集動(dòng)力電池運(yùn)行技術(shù)參數(shù)將有效提升目前電池性能信息收集的水平。[0007]因此，需要一種遠(yuǎn)程監(jiān)控蓄電池的方案，不僅可收集蓄電池的各種狀態(tài)，也能夠分析出蓄電池是否發(fā)生狀態(tài)異常，并采取相應(yīng)措施解除故障，提高蓄電池的安全性能。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型正是基于上述問題，提出了一種遠(yuǎn)程監(jiān)控蓄電池的方案，不僅可收集蓄電池的各種狀態(tài)，也能夠分析出蓄電池是否發(fā)生狀態(tài)異常，并采取相應(yīng)措施解除故障，提高蓄電池的安全性能。有鑒于此，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提出了一種電池保護(hù)裝置，包括:采集單元，采集車輛的電池組的狀態(tài)數(shù)據(jù)；通信單元，將所述狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送至服務(wù)器，以及接收來自所述服務(wù)器的控制指令；回路通斷控制單元，根據(jù)所述控制指令控制所述電池組的充電回路和/或放電回路的通斷。該采集單元可以是溫度傳感器、電壓采樣電路和電流采樣電路、QZ8940芯片等，以采集電池組的各種狀態(tài)數(shù)據(jù)，該電池保護(hù)裝置可安裝在車輛中，可在車輛行走時(shí)采集數(shù)據(jù)，也可以實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，在采集到電池的狀態(tài)數(shù)據(jù)后，將該狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送給服務(wù)器，以供服務(wù)器進(jìn)行分析。服務(wù)器在確定電池組發(fā)生狀態(tài)異常時(shí)，可發(fā)送相應(yīng)的控制指令給電池保護(hù)裝置，回路通斷控制單元在接收到該控制指令后，對(duì)電池組的充電回路或放電回路進(jìn)行通斷控制，以免出現(xiàn)高溫、過充或過放危險(xiǎn)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控電池組的目的，并在電池組發(fā)生異常狀態(tài)時(shí)，及時(shí)進(jìn)行控制，提高了電池組的安全性能。該回路通斷控制單元可以包括繼電器、三極管、MOS晶體管、可控硅。 在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的，還可以包括:信號(hào)處理單元，接收所述狀態(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)所述狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行解譯，并將解譯結(jié)果通過所述通信單元發(fā)送至所述服務(wù)器。該信號(hào)處理單元可以是PIC16F833單片機(jī)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)通信，通過該信號(hào)處理單元將經(jīng)過解譯后的狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送給服務(wù)器，從而實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器與電池保護(hù)裝置的遠(yuǎn)程無線通信。
在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述信號(hào)處理單元還用于將所述狀態(tài)數(shù)據(jù)與狀態(tài)閾值進(jìn)行比較，在所述狀態(tài)數(shù)據(jù)不處于所述狀態(tài)閾值范圍內(nèi)時(shí)，發(fā)送保護(hù)指令至所述回路通斷控制單元，以控制電池組的充電回路和/或放電回路的通斷。該信號(hào)處理單元除了可以進(jìn)行數(shù)據(jù)解譯之外，還可以將狀態(tài)數(shù)據(jù)與各狀態(tài)閾值進(jìn)行比較，例如將電壓值與電壓閾值進(jìn)行比較，溫度值與溫度閾值進(jìn)行比較，在電壓值或溫度值高于相應(yīng)的閾值時(shí)，就發(fā)送保護(hù)指令給回路通斷控制單元，對(duì)電池組進(jìn)行保護(hù)。在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，還可以包括:電池保護(hù)單元，獲取所述采集單元采集的狀態(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)所述狀態(tài)數(shù)據(jù)判斷是否發(fā)送導(dǎo)通指令至所述回路通斷控制單元，和/或在所述信號(hào)處理單元判斷出所述狀態(tài)數(shù)據(jù)不處于所述狀態(tài)閾值范圍內(nèi)時(shí)，停止向所述回路通斷控制單元發(fā)送所述導(dǎo)通指令。該電池保護(hù)單元可以是TexasInstrumengts公司的BQ77PL900芯片，該電池保護(hù)單元可以對(duì)單節(jié)鋰電進(jìn)行過充、過放、過流、短路等保護(hù)，也與通斷回路控制單元連接，在外部短路或過放電或過充時(shí)，停止向回路通斷控制單元發(fā)送導(dǎo)通指令，與信號(hào)處理單元一起實(shí)現(xiàn)雙重保護(hù)，進(jìn)一步提高蓄電池的安全性能，延長(zhǎng)電池壽命。負(fù)責(zé)電池安全的保護(hù)電路必須采用專用集成的硬件保護(hù)電路，抗干擾能力強(qiáng)，保護(hù)可靠性高。[0017]在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，還可以包括:均衡單元，連接至放電電阻，接收所述電池保護(hù)單元分析所述狀態(tài)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，在所述分析結(jié)果為所述電池組中的部分電池的電壓高于其他電池時(shí)，將所述放電電阻連接至所述部分電池，以降低所述部分電池的電壓。該均衡單元可由多個(gè)MOS管組成，控制電池組內(nèi)的單節(jié)電池與各電阻的連接關(guān)系，在電池組內(nèi)單節(jié)電池與其他電池不一致時(shí)，可對(duì)電池組進(jìn)行均衡處理，從而確保動(dòng)力蓄電池的一致性。在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述狀態(tài)數(shù)據(jù)包括所述電池組中單節(jié)電池的電壓，所述電池組的充電電流、所述電池組的溫度、容量和/或硫化狀態(tài)。在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述回路通斷控制單元包括充電晶體管和放電晶體管，所述充電晶體管設(shè)置于所述充電回路中，所述放電晶體管設(shè)置于所述放電回路中。在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述通信單元包括串行通信端口和通信模塊，所述狀態(tài)數(shù)據(jù)經(jīng)由所述串行通信端口傳輸至所述通信模塊，其中，所述通信模塊包括無線通信裝置和全球定位器。全球定位器用于獲取車輛的定位數(shù)據(jù)，狀態(tài)數(shù)據(jù)由外部通信串口單總線UART 口傳輸給無線通信裝置，通過該無線通信裝置將狀態(tài)數(shù)據(jù)和車輛的定位信息傳輸至服務(wù)器。根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，還提出了一種服務(wù)器，包括:通信裝置，接收來自電池保護(hù)裝置的電池狀態(tài)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理單元，判斷所述電池狀態(tài)數(shù)據(jù)是否符合預(yù)設(shè)的電池狀態(tài)的安全條件，在不符合所述安全條件時(shí)，確定車輛的電池組發(fā)生故障，通過所述通信裝置向所述電池保護(hù)裝置發(fā)送控制指令。該服務(wù)器可通過互聯(lián)網(wǎng)或其他移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)與安裝在車輛中的電池保護(hù)裝置進(jìn)行通信，該通信裝置可以是目前的任何一種通信裝置，例如GSM通信模塊、CDMA通信模塊、全球定位系統(tǒng)等，該數(shù)據(jù)處理單 元可以例如單片機(jī)、DSP, ARM或是PC主機(jī)處理器(如Intel公司或AMD公司生產(chǎn)的電腦主機(jī)處理器)。數(shù)據(jù)處理單元可對(duì)收集到的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在確定電池組的狀態(tài)發(fā)生異常時(shí)，發(fā)出控制指令，并通過通信裝置將該控制指令發(fā)送給服務(wù)器，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控各車輛中的電池組。該服務(wù)器還可以保護(hù)顯示器，來顯示監(jiān)測(cè)到的各車輛中蓄電池的狀態(tài)數(shù)據(jù)，供工程人員分析。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的，還可以包括:預(yù)警單元，在所述電池狀態(tài)數(shù)據(jù)不符合所述安全條件時(shí)，以短信、彩信、郵件和/或電話方式通知用戶。當(dāng)車輛的蓄電池發(fā)生故障，或蓄電池的性能不穩(wěn)定時(shí)，可發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)可將這些狀態(tài)通知用戶，此時(shí)電池已出現(xiàn)安全問題，需要立即進(jìn)行相關(guān)處理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并遏制異常問題。根據(jù)本實(shí)用新型的又一方面，還提出了一種電池管理系統(tǒng)，包括:如上述任一技術(shù)方案中所述的電池保護(hù)裝置；以及至少一個(gè)如上述任一技術(shù)方案中所述的服務(wù)器。通過本實(shí)用新型的技術(shù)方案，能夠遠(yuǎn)程監(jiān)控車輛中的電池狀態(tài)，能夠根據(jù)電池的狀態(tài)靈活控制電池保護(hù)裝置，及時(shí)確定電池的故障狀態(tài)，提高安全性能，延長(zhǎng)電池壽命。

圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的電池保護(hù)裝置的框圖；圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的服務(wù)器的框圖；[0029]圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)的框圖；圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)的架構(gòu)圖；圖5示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的電池保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖6示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的服務(wù)器對(duì)狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理的流程圖；圖7示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的服務(wù)器的架構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
為了能夠更清楚地理解本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型，但是，本實(shí)用新型還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實(shí)施，因此，本實(shí)用新型并不限于下面公開的具體實(shí)施例的限制。圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的電池保護(hù)裝置的框圖。如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的電池保護(hù)裝置100，包括:采集單元102，采集車輛的電池組W的狀態(tài)數(shù)據(jù)；通信單元104，將狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送至服務(wù)器，以及接收來自服務(wù)器的控制指令；回路通斷控制單元106，根據(jù)控制指令控制電池組W的充電回路和/或放電回路的通斷。該采集單元可以是溫 度傳感器、電壓采樣電路、電流采樣電路和/或QZ8940芯片等，以采集電池組的各種狀態(tài)數(shù)據(jù)，該電池保護(hù)裝置可安裝在車輛中，可在車輛行走時(shí)采集數(shù)據(jù)，也可以實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，在采集到電池的狀態(tài)數(shù)據(jù)后，將該狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送給服務(wù)器，以供服務(wù)器進(jìn)行分析。服務(wù)器在確定電池組發(fā)生狀態(tài)異常時(shí)，可發(fā)送相應(yīng)的控制指令給電池保護(hù)裝置，回路通斷控制單元在接收到該控制指令后，對(duì)電池組W的充電回路或放電回路進(jìn)行通斷控制，以免出現(xiàn)高溫、過充或過放危險(xiǎn)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控電池組的目的，并在電池組發(fā)生異常狀態(tài)時(shí)，及時(shí)進(jìn)行控制，提高了電池組的安全性能。該回路通斷控制單元可以包括繼電器、三極管、MOS晶體管、可控硅。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的，還可以包括:信號(hào)處理單元108，接收狀態(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行解譯，并將解譯結(jié)果通過通信單元發(fā)送至服務(wù)器。該信號(hào)處理單元可以是PIC16F833單片機(jī)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)通信，通過該信號(hào)處理單元將經(jīng)過解譯后的狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送給服務(wù)器，從而實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器與電池保護(hù)裝置的遠(yuǎn)程無線通信。在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，信號(hào)處理單元108還用于將狀態(tài)數(shù)據(jù)與狀態(tài)閾值進(jìn)行比較，在狀態(tài)數(shù)據(jù)不處于狀態(tài)閾值范圍內(nèi)時(shí)，發(fā)送保護(hù)指令至回路通斷控制單元106，以控制電池組的充電回路和/或放電回路的通斷。該信號(hào)處理單元除了可以進(jìn)行數(shù)據(jù)解譯之外，還可以將狀態(tài)數(shù)據(jù)與各狀態(tài)閾值進(jìn)行比較，例如將電壓值與電壓閾值進(jìn)行比較，溫度值與溫度閾值進(jìn)行比較，在電壓值或溫度值高于相應(yīng)的閾值時(shí)，就發(fā)送保護(hù)指令給回路通斷控制單元，對(duì)電池組進(jìn)行保護(hù)。在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，還可以包括:電池保護(hù)單元110，獲取采集單元采集的狀態(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)狀態(tài)數(shù)據(jù)判斷是否發(fā)送導(dǎo)通指令至回路通斷控制單元106，和/或在信號(hào)處理單元108判斷出狀態(tài)數(shù)據(jù)不處于狀態(tài)閾值范圍內(nèi)時(shí)，停止向回路通斷控制單元106發(fā)送導(dǎo)通指令。該電池保護(hù)單元可以是TexasInstrumengts公司的BQ77PL900芯片，該電池保護(hù)單元可以對(duì)單節(jié)鋰電進(jìn)行過充、過放、過流、短路等保護(hù)，也與通斷回路控制單元連接，在外部短路或過放電或過充時(shí)，停止向回路通斷控制單元發(fā)送導(dǎo)通指令，與信號(hào)處理單元一起實(shí)現(xiàn)雙重保護(hù)，進(jìn)一步提高蓄電池的安全性能，延長(zhǎng)電池壽命。負(fù)責(zé)電池安全的保護(hù)電路必須采用專用集成的硬件保護(hù)電路，抗干擾能力強(qiáng)，保護(hù)可靠性高。在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，還可以包括:均衡單元112，接收電池保護(hù)單元分析狀態(tài)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，在分析結(jié)果為電池組W中的部分電池的電壓高于其他電池時(shí)，將放電電阻連接至部分電池，以降低部分電池的電壓。該均衡單元112可由多個(gè)MOS管組成，控制電池組內(nèi)的單節(jié)電池與各電阻的連接關(guān)系，在電池組內(nèi)單節(jié)電池與其他電池不一致時(shí)，可對(duì)電池組進(jìn)行均衡處理，從而確保動(dòng)力蓄電池的一致性。在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，狀態(tài)數(shù)據(jù)包括電池組W中單節(jié)電池的電壓，電池組的充電電流、電池組的溫度、容量和/或硫化狀態(tài)。在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，回路通斷控制單元106包括充電晶體管和放電晶體管，充電晶體管設(shè)置于充電回路中，放電晶體管設(shè)置于放電回路中。在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，通信單元102包括串行通信端口和通信模塊，狀態(tài)數(shù)據(jù)經(jīng)由串行通信端口傳輸至通信模塊，其中，所述通信模塊包括無線通信裝置和全球定位器。全球定位器用于獲 取車輛的定位數(shù)據(jù)，狀態(tài)數(shù)據(jù)由外部通信串口單總線UART 口傳輸給無線通信裝置，通過該無線通信裝置將狀態(tài)數(shù)據(jù)和車輛的定位信息傳輸至服務(wù)器。圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的服務(wù)器的框圖。如圖2所示，根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的服務(wù)器200，包括:通信裝置202，接收來自電池保護(hù)裝置100的電池狀態(tài)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理單元204，判斷電池狀態(tài)數(shù)據(jù)是否符合預(yù)設(shè)的電池狀態(tài)的安全條件，在不符合該安全條件時(shí)，確定車輛的電池組發(fā)生故障，通過所述通信裝置202向電池保護(hù)裝置100發(fā)送控制指令。該服務(wù)器可通過互聯(lián)網(wǎng)或其他移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)與安裝在車輛中的電池保護(hù)裝置進(jìn)行通信，該通信裝置可以是目前的任何一種通信裝置，例如GSM通信模塊、CDMA通信模塊、全球定位系統(tǒng)等，該數(shù)據(jù)處理單元可以例如單片機(jī)、DSP, ARM或是PC主機(jī)處理器(如Intel公司或AMD公司生產(chǎn)的電腦主機(jī)處理器)。數(shù)據(jù)處理單元可對(duì)收集到的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在確定電池組的狀態(tài)發(fā)生異常時(shí)，發(fā)出控制指令，并通過通信裝置將該控制指令發(fā)送給服務(wù)器，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控各車輛中的電池組。該服務(wù)器還可以保護(hù)顯示器，來顯示監(jiān)測(cè)到的各車輛中蓄電池的狀態(tài)數(shù)據(jù)，供工程人員分析。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的，還可以包括:預(yù)警單元206，在所述電池狀態(tài)數(shù)據(jù)不符合所述安全條件時(shí)，以短信、彩信、郵件和/或電話方式通知用戶。當(dāng)車輛的蓄電池發(fā)生故障，或蓄電池的性能不穩(wěn)定時(shí)，可發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)可將這些狀態(tài)通知用戶，此時(shí)電池已出現(xiàn)安全問題，需要立即進(jìn)行相關(guān)處理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并遏制異常問題。圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)的框圖。如圖3所示，根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)300，包括:如上述任一技術(shù)方案中所述的電池保護(hù)裝置100;以及至少一個(gè)如上述任一技術(shù)方案中所述的服務(wù)器200。通過本實(shí)用新型的技術(shù)方案，能夠遠(yuǎn)程監(jiān)控車輛中的電池狀態(tài)，能夠根據(jù)電池的狀態(tài)靈活控制電池保護(hù)裝置，及時(shí)確定電池的故障狀態(tài)，提高安全性能，延長(zhǎng)電池壽命。圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)的架構(gòu)圖。如圖4所示，系統(tǒng)主要配合工作單元有:蓄電池402 —電池保護(hù)裝置420+控制器418 — GSM數(shù)據(jù)傳送處理器404 — GPS衛(wèi)星定位(移動(dòng)SM卡數(shù)據(jù)傳輸)(由GPS模塊406、內(nèi)置天線408、衛(wèi)星410、基站412共同完成)一因特網(wǎng)一監(jiān)控中心414 —用戶端416。主要由電池保護(hù)裝置420采集蓄電池402的數(shù)據(jù)，通過GPS數(shù)據(jù)把數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控中心414，監(jiān)控中心414將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并提供給電池工程師做進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析，儲(chǔ)存處理數(shù)據(jù)；分析數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)存在異常報(bào)警，則監(jiān)控中心414將執(zhí)行處理命令給GPS內(nèi)部的GSM模塊，GSM模塊執(zhí)行命令傳輸給電池保護(hù)裝置420或控制器418，切斷蓄電池的外接電源線，并由報(bào)警器422進(jìn)行報(bào)警。如果僅僅是電池隱患故障，監(jiān)控中心414將通過短信、彩信或郵件形式發(fā)送信息給用戶，提醒用戶將電池送到售后服務(wù)部進(jìn)行檢查保養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)有效的電池時(shí)時(shí)監(jiān)控保護(hù)作用。存儲(chǔ)器424用于保存電池的狀態(tài)數(shù)據(jù)，以供查詢。需說明的是，GPS接收的結(jié)構(gòu)分為天線單元和接收單元兩大部分，其中GPS定位模塊稱為用戶部分，GPS模塊406并不播發(fā)信號(hào)，屬于被動(dòng)定位。通過運(yùn)算與每個(gè)衛(wèi)星的距離，采用距離交會(huì)法得出接收機(jī)的經(jīng)度、緯度、高度和時(shí)間修正量這四個(gè)參數(shù)。天線接收的衛(wèi)星信號(hào)放大后給GPS解碼系統(tǒng)進(jìn)行解碼分析，對(duì)所接收到的GPS信號(hào)，具有變換、放大和處理的功能，以便測(cè)量出GPS信號(hào)從衛(wèi)星到接收天線的傳播時(shí)間，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文，實(shí)時(shí)地計(jì)算出測(cè)站的三維位置，甚至三維速度和時(shí)間。下面結(jié)合圖5對(duì)圖4中的電池保護(hù)裝置420進(jìn)行詳細(xì)介紹。電池保護(hù)裝置420主要包括均衡單元502、PIC16F833芯片、QZ8940信號(hào)芯片、信號(hào)處理模塊(BQ77PL900芯片)、外部通訊508及回路通斷控制模塊(放電M0S504、充電M0S506)。該系統(tǒng)采用硬件保護(hù)和軟件采集兩條線路同時(shí)進(jìn)行:1、電池硬件保護(hù)采用專用的鋰電池保護(hù)芯片TexasInstruments公司的BQ77PL900芯片設(shè)計(jì)，該芯片可以對(duì)單節(jié)鋰電(電池組由13串單節(jié)鋰電構(gòu)成)進(jìn)行過充、過放、過流、短路等保護(hù)；同時(shí)集成了硬件被動(dòng)均衡功能，通過均衡單元502可以根據(jù)電池組內(nèi)單節(jié)不一致來采用電阻分流進(jìn)行均衡；主回路采用功率MOS開關(guān)來控制電池組輸出的通斷；充電M0S506 為充電過充切斷保護(hù)MOS管集成電路；放電M0S504為外部短路或過放電切斷保護(hù)MOS管集成電路；B-至放電MOS管之間有取樣電阻，檢測(cè)放電電流，來實(shí)現(xiàn)過電流檢測(cè)保護(hù)和短路檢測(cè)保護(hù)。2、電池軟件數(shù)據(jù)采集是通過0Z8940芯片來采集單節(jié)電池的電壓，并將采集的單節(jié)電壓信號(hào)傳輸給中央數(shù)據(jù)處理單元；同時(shí)電流采樣和溫度采樣得到的數(shù)據(jù)同樣傳給中央數(shù)據(jù)處理單元來進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出與數(shù)據(jù)上傳；中央數(shù)據(jù)處理單元核心部件是負(fù)載數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)通信的MCU芯片:PIC16F833單片機(jī)；經(jīng)過數(shù)據(jù)運(yùn)算綜合處理，判斷是否進(jìn)行充電與放電保護(hù)，在是時(shí)，將執(zhí)行命令傳給放電M0S504與充電M0S506，MOS管可關(guān)斷充電或放電電路，電池的狀態(tài)數(shù)據(jù)再由外部通訊508(串口單總線UART 口)將數(shù)據(jù)傳給無線通信裝置510，無線通信裝置510將該狀態(tài)數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控中心512中的上位機(jī)服務(wù)器，上位機(jī)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控與管理運(yùn)算，以實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰電池的保護(hù)與管理。在監(jiān)控中心512根據(jù)電池狀態(tài)數(shù)據(jù)判斷蓄電池發(fā)送異常時(shí)，可將控制命令通過上傳回路發(fā)送至GPS數(shù)據(jù)傳感器510，并通過PIC16F833單片機(jī)控制充電M0S506和放電M0SS504的通斷。系統(tǒng)采用軟件與硬件相結(jié)合的設(shè)計(jì)思想，全面考慮了硬件和軟件各自缺點(diǎn)，并進(jìn)行相互彌補(bǔ)；負(fù)責(zé)電池安全保護(hù)部分必須采用專用集成的硬件保護(hù)電路，其抗干擾能力強(qiáng)，保護(hù)可靠性高；負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)上傳的必須以MCU單片機(jī)為核心，進(jìn)行軟件處理，軟件處理靈活性遠(yuǎn)高于硬件電路；軟硬件兩條線路互不干擾，又互相聯(lián)系，達(dá)到了智能可靠的目的。下面結(jié)合圖6來說明服務(wù)器的處理流程。電池保護(hù)裝置采集的電池的電壓、電流、溫度、容量等數(shù)據(jù)，通過GSM模塊無線發(fā)射到上位機(jī)服務(wù)器中，上位服務(wù)器會(huì)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行解析、分析及處理。通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析，可以有效地發(fā)現(xiàn)電池異常問題，提前告知用戶，可以避免異常及安全問題。在步驟602，服務(wù)器接收電池保護(hù)裝置上傳的電池狀態(tài)數(shù)據(jù)。在步驟604，判斷是否對(duì)該狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，若否，則結(jié)束該流程，若是，則進(jìn)入步驟606。在步驟606，基于狀態(tài)數(shù)據(jù)，判斷蓄電池的故障狀態(tài)。在步驟608根據(jù)判斷結(jié)果確定故障狀態(tài)的分類。在步驟610，故障狀態(tài)大致分為兩類，一類例如是移動(dòng)報(bào)警、超載報(bào)警、超速報(bào)警、高溫報(bào)警、欠壓報(bào)警、非法打開電門鎖報(bào)警、故障報(bào)警，另一類例如是過充報(bào)警、過放報(bào)警、失水報(bào)警、硫化報(bào)警、短路報(bào)警、斷格報(bào)警、失衡報(bào)警。檢測(cè)故障是否解除，如果是，則進(jìn)入步驟612，否則繼續(xù)判斷故障的類別。需說明的是，在出現(xiàn)故障時(shí)，服務(wù)器可根據(jù)故障類型生成相應(yīng)的控制指令，并將控制指令發(fā)送至電池保護(hù)裝置，電池保護(hù)裝置在接收到相應(yīng)的控制指令后執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作并進(jìn)行報(bào)警，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程保護(hù)蓄電池的目的，避免危險(xiǎn)發(fā)生。其次，當(dāng)出現(xiàn)故障或異常時(shí)，可通過短信、電話等方式提醒用戶。在步驟612，故障解除后電池保護(hù)裝置進(jìn)入休眠狀態(tài)。
`[0071]在步驟614，根據(jù)外部觸發(fā)信號(hào)確定是否要喚醒電池保護(hù)裝置，例如若預(yù)設(shè)按鍵被按下，表明要喚醒電池保護(hù)裝置，則進(jìn)入步驟616，若預(yù)設(shè)按鍵未被按下，則結(jié)束該流程。在步驟616，進(jìn)行故障顯示，繼續(xù)根據(jù)電池狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行故障分析確認(rèn)。從上述處理過程中可看出服務(wù)器主要有以下幾個(gè)功能:1.電池?cái)?shù)據(jù)分析根據(jù)電池單節(jié)電壓信號(hào)，采用方差技術(shù)，服務(wù)器在后臺(tái)可以對(duì)該信號(hào)進(jìn)行分析，得出電池單節(jié)之間的一致性問題，及對(duì)電池容量和安全性的影響，從而可以提前預(yù)知該電池異常發(fā)生情況。2.電池異常使用提醒當(dāng)發(fā)現(xiàn)電池組整組電壓過低時(shí)，即整組被過放，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)以短信方式來提醒用戶及時(shí)給電池組充電，以免電池組被深放電而影響電池整體使用性能；當(dāng)發(fā)現(xiàn)電池組整組被過充時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)以短信方式提醒用戶去維修點(diǎn)檢修充電器是否異常，以免經(jīng)常使用異常充電器會(huì)導(dǎo)致電池安全事故。3.電池故障處理根據(jù)電池保護(hù)裝置采集并上傳到服務(wù)器上的各種數(shù)據(jù)，后臺(tái)服務(wù)器會(huì)根據(jù)設(shè)定好的算法及安全門限，自動(dòng)來分析和判斷電池當(dāng)前狀態(tài)是否處于安全邊緣；如果出現(xiàn)電池異常，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出預(yù)警信息，并以短信方式來提醒用戶及時(shí)到維修點(diǎn)進(jìn)行檢修電池，以免電池會(huì)進(jìn)一步惡化而產(chǎn)生安全性問題；當(dāng)出現(xiàn)進(jìn)一步嚴(yán)重問題時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，必須以電話形式緊急通知用戶，此時(shí)電池已出現(xiàn)安全問題，需要立即進(jìn)行相關(guān)處理。根據(jù)上面對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行的分析及處理過程，可以在電池出現(xiàn)異常時(shí)及出現(xiàn)安全性問題之前，及時(shí)遏制異常問題的進(jìn)一步惡化，可以將目前鋰電池最為重要的安全問題擋在外面，使得電池安全不在是問題；為今后鋰電在電動(dòng)自行車甚至在電動(dòng)汽車上的發(fā)展提供了技術(shù)支持及安全保障。接下來結(jié)合圖7來說明根據(jù)本實(shí)用新型的監(jiān)控中心的系統(tǒng)架構(gòu)。如圖7所示，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控服務(wù)平臺(tái)采用多層次服務(wù)構(gòu)架，設(shè)計(jì)為B/S和C/S混合架構(gòu)。中心服務(wù)器的邏輯功能進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，并對(duì)內(nèi)部數(shù)據(jù)流進(jìn)行了優(yōu)化，基于IP互連技術(shù)，組成多級(jí)系統(tǒng)可以靈活構(gòu)成大容量系統(tǒng)及中小規(guī)模系統(tǒng)將服務(wù)器，系統(tǒng)設(shè)計(jì)容量100萬臺(tái)，可根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目需求進(jìn)行調(diào)整。按功能層次分為終端服務(wù)器712負(fù)責(zé)終端數(shù)據(jù)采集，業(yè)務(wù)服務(wù)器710負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的處理，管理服務(wù)器708負(fù)責(zé)交互接口。1.終端接入層終端服務(wù)器712從車載GPS終端收集車輛信息包括GPS定位數(shù)據(jù)、電池狀態(tài)數(shù)據(jù)、服務(wù)請(qǐng)求等，并將這些數(shù)據(jù)提供給業(yè)務(wù)服務(wù)層的業(yè)務(wù)服務(wù)器710處理。
2.業(yè)務(wù)服務(wù)層業(yè)務(wù)服務(wù)器710根據(jù)不同業(yè)務(wù)將采集上來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理形成有效數(shù)據(jù)提供給交互接口層，實(shí)現(xiàn)車輛(例如，車輛A和車輛B)數(shù)據(jù)狀態(tài)監(jiān)控，車輛調(diào)度管理以及車輛安全監(jiān)控等。3.交互接口層管理服務(wù)器708監(jiān)控客戶端操作，并為接入其它平臺(tái)(第三方平臺(tái)702和終端704)提供接口，保證其兼容性。同時(shí)具備強(qiáng)大的二次開發(fā)功能和靈活的組建能力，方便業(yè)務(wù)發(fā)展的需求。用戶定位信息涉及用戶隱私，而電池?cái)?shù)據(jù)是本實(shí)用新型的重要信息，因此需要要采用技術(shù)手段保障網(wǎng)絡(luò)安全和數(shù)據(jù)安全。例如在網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)置防火墻706，終端采用在指定地址簽權(quán)獲取準(zhǔn)入信息后再接入系統(tǒng)的方式安全接入，非授權(quán)終端不能接入系統(tǒng)。為防止數(shù)據(jù)丟失采取以下措施:1.數(shù)據(jù)傳輸時(shí)采用應(yīng)答模式，保證每幀數(shù)據(jù)都安全到達(dá)服務(wù)器并被存儲(chǔ)。2.定時(shí)備份數(shù)據(jù)，保證在數(shù)據(jù)損壞時(shí)可被恢復(fù)。通過本實(shí)用新型的技術(shù)方案，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的運(yùn)行數(shù)據(jù)的檢測(cè)與分析判定，檢測(cè)車輛及電池的運(yùn)行狀態(tài)良好性，對(duì)車輛的維護(hù)與保養(yǎng)做提示與提醒功能，實(shí)現(xiàn)真正的智能化服務(wù)。建立智能車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理服務(wù)，對(duì)所銷售的車輛實(shí)行全自動(dòng)監(jiān)控管理，智能化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管與安全監(jiān)控為車輛的技術(shù)創(chuàng)新提供強(qiáng)大的樣本數(shù)據(jù)支撐，使電池管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控成為可能，對(duì)車輛的運(yùn)行故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，總結(jié)故障現(xiàn)象，有針對(duì)性地去解決問題，有效提升產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)能夠延長(zhǎng)電池使用壽命，降低能源消耗，為城市智能交通提供信息數(shù)據(jù)，為提高城市治安水平提供技術(shù)解決手段，具有極高的社會(huì)效益。[0093]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改 、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種電池保護(hù)裝置，其特征在于，包括: 采集單元，采集車輛的電池組的狀態(tài)數(shù)據(jù)； 通信單元，將所述狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送至服務(wù)器，以及接收來自所述服務(wù)器的控制指令； 回路通斷控制單元，根據(jù)所述控制指令控制所述電池組的充電回路和/或放電回路的通斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池保護(hù)裝置，其特征在于，還包括: 信號(hào)處理單元，接收所述狀態(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)所述狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行解譯，并將解譯結(jié)果通過所述通信單元發(fā)送至所述服務(wù)器，以及將所述狀態(tài)數(shù)據(jù)與狀態(tài)閾值進(jìn)行比較，在所述狀態(tài)數(shù)據(jù)不處于所述狀態(tài)閾值范圍內(nèi)時(shí)，發(fā)送保護(hù)指令至所述回路通斷控制單元，以控制電池組的充電回路和/或放電回路的通斷。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池保護(hù)裝置，其特征在于，還包括: 電池保護(hù)單元，獲取所述采集單元采集的狀態(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)所述狀態(tài)數(shù)據(jù)判斷是否發(fā)送導(dǎo)通指令至所述回路通斷控制單元，和/或在所述信號(hào)處理單元判斷出所述狀態(tài)數(shù)據(jù)不處于所述狀態(tài)閾值范圍內(nèi)時(shí)，停止向所述回路通斷控制單元發(fā)送所述導(dǎo)通指令。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池保護(hù)裝置，其特征在于，還包括: 均衡單元，連接至放電電阻，接收所述電池保護(hù)單元分析所述狀態(tài)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，在所述分析結(jié)果為所述電池組中的部分電池的電壓高于其他電池時(shí)，將所述放電電阻連接至所述部分電池，以降低所述部分電池的電壓。
5.根據(jù)權(quán)利 要求1至4中任一項(xiàng)所述的電池保護(hù)裝置，其特征在于，所述狀態(tài)數(shù)據(jù)包括所述電池組中單節(jié)電池的電壓,所述電池組的充電電流、所述電池組的溫度、容量和/或硫化狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的電池保護(hù)裝置，其特征在于，所述回路通斷控制單元包括充電晶體管和放電晶體管，所述充電晶體管設(shè)置于所述充電回路中，所述放電晶體管設(shè)置于所述放電回路中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的電池保護(hù)裝置，其特征在于，所述通信單元包括串行通信端口和通信模塊，所述狀態(tài)數(shù)據(jù)經(jīng)由所述串行通信端口傳輸至所述通信模塊。
8.一種服務(wù)器，其特征在于，包括: 通信裝置，接收來自電池保護(hù)裝置的電池狀態(tài)數(shù)據(jù)； 數(shù)據(jù)處理單元，判斷所述電池狀態(tài)數(shù)據(jù)是否符合預(yù)設(shè)的電池狀態(tài)的安全條件，在不符合所述安全條件時(shí)，確定車輛的電池組發(fā)生故障，通過所述通信裝置向所述電池保護(hù)裝置發(fā)送控制指令。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的服務(wù)器，其特征在于，還包括: 預(yù)警單元，在所述電池狀態(tài)數(shù)據(jù)不符合所述安全條件時(shí)，以短信、彩信、郵件和/或電話方式通知用戶。
10.一種電池管理系統(tǒng),其特征在于,包括: 如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的電池保護(hù)裝置；以及 至少一個(gè)如權(quán)利要求8或9所述的服務(wù)器。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種電池保護(hù)裝置、服務(wù)器和電池管理系統(tǒng)，其中電池保護(hù)裝置包括采集單元，采集車輛的電池組的狀態(tài)數(shù)據(jù)；通信單元，將所述狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送至服務(wù)器，以及接收來自所述服務(wù)器的控制指令；回路通斷控制單元，根據(jù)所述控制指令控制所述電池組的充電回路和/或放電回路的通斷。通過本實(shí)用新型的技術(shù)方案，能夠遠(yuǎn)程監(jiān)控車輛中的電池狀態(tài)，能夠根據(jù)電池的狀態(tài)靈活控制電池保護(hù)裝置，及時(shí)確定電池的故障狀態(tài)，提高安全性能，延長(zhǎng)電池壽命。
文檔編號(hào)H02H7/18GK203151080SQ201320028590
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月18日
發(fā)明者倪捷, 陳文勝, 盛剛祥, 張芳勇, 周湛晨, 葉孝 申請(qǐng)人:浙江綠源電動(dòng)車有限公司