CN104670031A - 电动汽车电池的监控装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车电池的监控装置和方法。其中，电动汽车电池的监控装置包括：电池管理***BMS，设置在电动汽车的电池箱体内，其中，BMS具有温度探针，温度探针用于采集电池箱体的内部温度；温度传感器，设置在电动汽车的电池箱体的外侧，用于采集电池箱体的外部温度；以及处理器，与BMS和温度传感器均相连接，用于根据内部温度和外部温度确定电池箱体内电池组的实际温度。通过本发明，解决了现有技术中对电动汽车电池的监控可靠性较低的问题，进而达到了提高电动汽车电池的监控可靠性的效果。

Description

电动汽车电池的监控装置和方法

技术领域

本发明涉及电池领域，具体而言，涉及一种电动汽车电池的监控装置和方法。

背景技术

随着电动汽车的推广，如何提高电池本身的安全，如何提高电池的使用安全，成为电池研究的一个新方向。但是，发明人发现：当前对电池温度的监测，都是针对电池箱体内部基于电池管理***（Battery Management System，简称BMS）所采集的电池组温度的结果进行，然而由于汽车内部的封闭环境，使得电池箱体外部的温度，很大程度上会对电池箱产生不利的影响，危害电池与汽车的安全。

针对相关技术中对电动汽车电池的监控可靠性较低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种电动汽车电池的监控装置和方法，以解决现有技术中对电动汽车电池的监控可靠性较低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电动汽车电池的监控装置，包括：电池管理***BMS，设置在电动汽车的电池箱体内，其中，BMS具有温度探针，温度探针用于采集电池箱体的内部温度；温度传感器，设置在电池箱体的外侧，用于采集电池箱体的外部温度；以及处理器，与BMS和温度传感器均相连接，用于根据内部温度和外部温度确定电池箱体内电池组的实际温度。

进一步地，温度传感器为接触式无线空气温度传感器，其中，BMS通过车载CAN总线与处理器相连接，温度传感器与处理器通过无线射频识别RFID相连接。

进一步地，温度传感器设置在电池箱体室壁的外表面上。

进一步地，BMS包括：电流采集器，与处理器相连接，用于采集电池组内每个单体电池的电流，并将每个单体电池的电流传输至处理器；以及电压采集器，与处理器相连接，用于采集每个单体电池的电压，并将每个单体电池的电压传输至处理器，监控装置还包括：显示器，与处理器相连接。

进一步地，显示器为电动汽车的车载显示终端，其中，显示器与处理器之间的连接方式为Zigbee。

进一步地，处理器包括：判断单元，用于判断接收到的采集数据的类型；以及执行单元，与判断单元相连接，用于根据判断出的采集数据的类型，执行相应的处理步骤。

进一步地，执行单元包括：解析模块，用于解析采集数据，获取电池组的工作状态；输出模块；以及控制模块，与解析模块和输出模块均相连接，用于在获取到的工作状态表示电池组故障的情况下，控制输出模块输出故障信息。

进一步地，控制模块与显示器相连接，用于控制表示电池组工作状态的信息按照预定方式在显示器上显示。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种电动汽车电池的监控方法，包括：采集电动汽车的电池箱体的内部温度；采集电池箱体的外部温度；以及根据内部温度和外部温度确定电池箱体内电池组的实际温度。

进一步地，监控方法还包括：采集电池组内每个单体电池的电流；采集每个单体电池的电压；以及显示采集到的温度、电流和电压。

进一步地，监控方法还包括：解析采集数据，获取电池组的工作状态；以及在获取到的工作状态表示电池组故障的情况下，输出故障信息。

进一步地，监控方法还包括：控制表示电池组工作状态的信息按照预定方式显示。

本发明采用以下结构的电动汽车电池的监控装置：电池管理***BMS，设置在电动汽车的电池箱体内，其中，BMS具有温度探针，温度探针用于采集电池箱体的内部温度；温度传感器，设置在电动汽车的电池箱体的外侧，用于采集电池箱体的外部温度；以及处理器，与BMS和温度传感器均相连接，用于根据内部温度和外部温度确定电池箱体内电池组的实际温度。通过设置能够采集电池箱体外部温度的温度传感器，根据内部温度和外部温度确定电池箱体内电池组实际温度的处理器，实现了基于采集到的内、外温度确定电池组的实际温度，为更加全面、安全的确定电池的实际工作情况提供了数据基础，解决了现有技术中对电动汽车电池的监控可靠性较低的问题，进而达到了提高电动汽车电池的监控可靠性的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的电动汽车电池的监控装置的示意图；

图2是根据本发明优选实施例的电动汽车电池的监控装置的示意图；

图3是根据本发明实施例的电动汽车电池的监控装置中处理器的工作原理图；

图4是根据本发明实施例的电动汽车电池的监控装置控制电池组工作状态显示的原理图；

图5是按照图4示出的工作原理所显示的剩余电量的显示图；

图6是按照图4示出的工作原理所显示的电池组温度的显示图；

图7是按照图4示出的工作原理所显示的单体电池电压的显示图；以及

图8是根据本发明实施例的电动汽车电池的监控方法的流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明实施例提供了一种电动汽车电池的监控装置，以下对本发明实施例所提供的电动汽车电池的监控装置进行具体介绍：

图1是根据本发明实施例的电动汽车电池的监控装置的示意图，如图1所示，该监控装置主要包括电池管理***BMS10、温度传感器20和处理器30，其中：

电池管理***BMS10设置在电动汽车的电池箱体内，其中，BMS具有温度探针，温度探针用于采集电池箱体的内部温度。

温度传感器20设置在电动汽车的电池箱体的外侧，用于采集电池箱体的外部温度，具体地，在本发明实施例中，温度传感器20可以设置在电池箱体室壁的外表面上，且可以采用后装式，在实际安装过程中，充分考虑到电动汽车内防尘、防震和抗电磁干扰等问题，来准确确定温度传感器20的具体安装位置。

处理器30与BMS10和温度传感器20均相连接，用于根据内部温度和外部温度确定电池箱体内电池组的实际温度，具体地，在本发明实施例中，处理器30可以对内部温度和外部温度进行加权计算，来确定电池组的实际温度。

本发明实施例的电动汽车电池的监控装置，通过设置能够采集电池箱体外部温度的温度传感器，根据内部温度和外部温度确定电池箱体内电池组实际温度的处理器，实现了基于采集到的内、外温度确定电池组的实际温度，为更加全面、安全的确定电池的实际工作情况提供了数据基础，解决了现有技术中对电动汽车电池的监控可靠性较低的问题，进而达到了提高电动汽车电池的监控可靠性的效果。

优选地，温度传感器20可以为接触式无线空气温度传感器，其中，BMS10通过车载CAN总线（控制器局域网Controller Area Network，简称CAN）与处理器30相连接，温度传感器20与处理器30通过无线射频识别（Radio Frequency Identification，简称RFID）相连接，接触式无线空气温度传感器的个数可以为多个，分别设置在电池箱体室壁的外表面的不同位置处，处理器30可以将多个接触式无线空气温度传感器检测到的温度的平均值作为外部温度。

由于CAN网络属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通讯网络，其总线规范已被ISO国际标准化组织制定为国际标准，并被公认为是最有前途的现场总线之一。CAN总线的应用范围遍及从高速网络到低成本的多线路网络，广泛应用于控制***中的各监测和执行机构之间的数据通信。由于其设计成本低，通讯可靠，在电力***中得到了广泛的应用，尤其是在早期的变电站综合自动化***建设中起了很大作用。通过将BMS10与处理器30之间的连接方式设置为CAN总线的连接方式，使得监控装置具有以下优点：

1、网络各节点之间的数据通信实时性强：CAN控制器工作于多种方式，网络中的各节点都可根据总线访问优先权（取决于报文标识符）采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据，且CAN协议废除了站地址编码，而代之以对通信数据进行编码，这可使不同的节点同时接收到相同的数据，这些特点使得CAN总线构成的网络各节点之间的数据通信实时性强，并且容易构成冗余结构，提高***的可靠性和***的灵活性。

2、缩短了开发周期：***的开发难度降低，导致开发周期缩短。

3、通信速率高、容易实现、性价比高。

射频识别即RFID技术，又称电子标签、无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，通过将温度传感器20与处理器30之间的连接方式设置为无线射频识别方式，实现了无需识别***与特定目标之间建立机械或光学接触。在本发明实施例中，可以采用的射频频率包括低频（125k～134.2K）、高频（13.56Mhz）、超高频，无源等。

图2是根据本发明优选实施例的电动汽车电池的监控装置的示意图，如图2所示，本发明实施例所提供的监控装置中BMS10还包括电流采集器和电压采集器，电流采集器和电压采集器均与处理器30相连接，监控装置还包括与处理器30相连接的显示器，具体地，该显示器可以为电动汽车的车载显示终端，在本发明实施例中，显示器与处理器30之间的连接方式可以为Zigbee方式。其中，电流采集器用于采集电池组内每个单体电池的电流，并将每个单体电池的电流传输至处理器30，电压采集器用于采集每个单体电池的电压，并将每个单体电池的电压传输至处理器30。

通过对每个单体电池的电流、电压进行采集，并设置显示器，实现在对电池实际温度监控的同时，还能够对电池的电流、电压进行监控，并能够将相应的监控信息在显示器上显示，实现了直观地向电动汽车用户提供监控信息。同时，由于Zigbee通讯方式具有近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本的优点，所以，通过将显示器与处理器30之间的连接方式设置为Zigbee方式，实现了降低监控装置的成本和功耗。

进一步地，处理器30主要包括判断单元和执行单元，其中，判断单元和执行单元的工作原理在图3中示出，如图3所示，判断单元用于判断接收到的采集数据的类型。执行单元与判断单元相连接，用于根据判断出的采集数据的类型，执行相应的处理步骤，具体地，在判断出采集数据为温度数据的情况下，执行温度处理步骤，在判断出采集数据为电流数据的情况下，执行电流处理步骤，在判断出采集数据为电压数据的情况下，执行电压处理步骤。

具体地，执行单元主要包括解析模块、输出模块和控制模块，其中，解析模块用于解析采集数据，获取电池组的工作状态，下表1示意性示出了解析模块从电池管理***BMS10传输过来的广播报文所解析出的表示电池组工作状态的相关信息。输出模块用于输出解析模块所解析出的表示电池组工作状态的相关信息，控制模块与解析模块和输出模块均相连接，用于控制输出模块的输出，在解析模块获取到的工作状态表示电池组故障的情况下，控制模块控制输出模块输出故障信息。并且，控制模块还与显示器相连接，用于表示电池组工作状态的相关信息按照预定方式在显示器上显示，图4中示出了控制模块控制相关信息中剩余电量、电池箱内温度、电池组总电压和单体最高电压的显示方式，如图4所示，控制模块控制剩余电量、电池箱内温度、电池组总电压和单体最高电压依次间隔2秒钟显示，其中，剩余电量的具体显示图如图5所示，电池组温度的显示图如图6所示，单体电池电压的显示图如图7所示。

图4中还示出了控制模块控制解析出的相关信息进行存储，以及重新打包发送。其中，通过设置解析模块与BMS10通信，实现了获取动力电池当前的运行信息及状态。通过对采集数据进行分类、解包，实现对数据的处理任务。通过将本次获取的数据进行分类并存储，实现历史数据存储任务。通过本次获取的电池状态判断电池工作状态是否正常。若电池工作正常则在平台LED上每隔两秒分别显示当前剩余电量（百分比形式）及当前电池工作温度。若电池工作发生异常，则通过报文内容判断异常种类并予以显示。将本次数据按照与采集设备的通信协议重新组包。通过安全芯片将重新组包后的数据进行加密。通过实验平台的ZigBee短程无线模块将加密后的数据包发送至相应采集设备。

表1

其中，主要通过以下方式确定电池组出现故障，BMS10所采集到的电池组的状态通过8位字节表示，下表2中示出了当电池组处于放电状态下，8位字节中各个字节所表示的状态信息，下表3中示出了当电池组处于充电状态下，8位字节中各个字节所表示的状态信息，如果某个字节上为逻辑1，则表明该字节对应的事件为真，如果某个字节上为逻辑0，则表明该字节对应的事件为假，本发明实施例中，通过对字节的解析，获取电池组工作状态是否正常的状态信息，当出现异常时，显示报警信息，并将故障信息通过输出模块发送至后台。

表2

表3

本发明实施例还提供了一种电动汽车电池的监控方法，该监控方法主要通过本发明实施例上述内容所提供的电动汽车电池的监控装置执行，以下对本发明实施例所提供的电动汽车电池的监控方法进行具体介绍：

图8是根据本发明实施例的电动汽车电池的监控方法的流程图，如图8所示，该监控方法主要包括如下步骤S802至步骤S806：

S802：采集电动汽车的电池箱体的内部温度，具体地，可以通过设置在电动汽车电池箱体内的BMS上的温度探针来采集内部温度。

S804：采集电池箱体的外部温度，具体地，可以通过设置在电池箱体的外侧的温度传感器来采集外部温度。

S806：根据内部温度和外部温度确定电池箱体内电池组的实际温度，具体地，可以对内部温度和外部温度进行加权计算，来确定电池组的实际温度。

本发明实施例的电动汽车电池的监控方法，通过采集电池箱体外部温度和内部温度，并根据内部温度和外部温度确定电池箱体内电池组实际温度，实现了基于采集到的内、外温度确定电池组的实际温度，为更加全面、安全的确定电池的实际工作情况提供了数据基础，解决了现有技术中对电动汽车电池的监控可靠性较低的问题，进而达到了提高电动汽车电池的监控可靠性的效果。

优选地，本发明实施例的监控方法还包括：采集电池组内每个单体电池的电流；采集每个单体电池的电压；以及显示采集到的温度、电流和电压。

通过对每个单体电池的电流、电压进行采集、显示，实现在对电池实际温度监控的同时，还能够对电池的电流、电压进行监控，以全面地向电动汽车用户提供监控信息。

进一步地，本发明实施例的监控方法还包括：解析采集数据，获取电池组的工作状态；以及在获取到的工作状态表示电池组故障的情况下，输出故障信息。

其中，对于解析出来的表示电池组工作状态的相关信息，在本发明实施例所提供的监控方法中，可以控制这些相关信息按照预定方式显示。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了对电动汽车单体电池及电池组电压、电流等电量信息的采集，以及对电池内、外部温度等工作环境信息的采集及展示，为用户更加全面、高效、安全的使用电动汽车提供了便利。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机***中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种电动汽车电池的监控装置，其特征在于，包括：

电池管理***BMS，设置在所述电动汽车的电池箱体内，其中，所述BMS具有温度探针，所述温度探针用于采集所述电池箱体的内部温度；

温度传感器，设置在所述电池箱体的外侧，用于采集所述电池箱体的外部温度；以及

处理器，与所述BMS和所述温度传感器均相连接，用于根据所述内部温度和所述外部温度确定所述电池箱体内电池组的实际温度。

2.根据权利要求1所述的监控装置，其特征在于，所述温度传感器为接触式无线空气温度传感器，其中，

所述BMS通过车载CAN总线与所述处理器相连接，

所述温度传感器与所述处理器通过无线射频识别RFID相连接。

3.根据权利要求1所述的监控装置，其特征在于，所述温度传感器设置在所述电池箱体室壁的外表面上。

4.根据权利要求1所述的监控装置，其特征在于：

所述BMS包括：

电流采集器，与所述处理器相连接，用于采集所述电池组内每个单体电池的电流，并将每个所述单体电池的电流传输至所述处理器；以及

电压采集器，与所述处理器相连接，用于采集每个所述单体电池的电压，并将每个所述单体电池的电压传输至所述处理器，

所述监控装置还包括：

显示器，与所述处理器相连接。

5.根据权利要求4所述的监控装置，其特征在于，所述显示器为所述电动汽车的车载显示终端，其中，所述显示器与所述处理器之间的连接方式为Zigbee。

6.根据权利要求4所述的监控装置，其特征在于，所述处理器包括：

判断单元，用于判断接收到的采集数据的类型；以及

执行单元，与所述判断单元相连接，用于根据判断出的所述采集数据的类型，执行相应的处理步骤。

7.根据权利要求6所述的监控装置，其特征在于，所述执行单元包括：

解析模块，用于解析所述采集数据，获取所述电池组的工作状态；

输出模块；以及

控制模块，与所述解析模块和所述输出模块均相连接，用于在获取到的工作状态表示所述电池组故障的情况下，控制所述输出模块输出故障信息。

8.根据权利要求7所述的监控装置，其特征在于，所述控制模块与所述显示器相连接，用于控制表示所述电池组工作状态的信息按照预定方式在所述显示器上显示。

9.一种电动汽车电池的监控方法，其特征在于，包括：

采集所述电动汽车的电池箱体的内部温度；

采集所述电池箱体的外部温度；以及

根据所述内部温度和所述外部温度确定所述电池箱体内电池组的实际温度。

10.根据权利要求9所述的监控方法，其特征在于，所述监控方法还包括：

采集所述电池组内每个单体电池的电流；

采集每个所述单体电池的电压；以及

显示采集到的温度、电流和电压。

11.根据权利要求9或10所述的监控方法，其特征在于，所述监控方法还包括：

解析采集数据，获取所述电池组的工作状态；以及

在获取到的工作状态表示所述电池组故障的情况下，输出故障信息。

12.根据权利要求11所述的监控方法，其特征在于，所述监控方法还包括：

控制表示所述电池组工作状态的信息按照预定方式显示。