CN202870269U - 一种电动汽车动力电池在线监测*** - Google Patents

一种电动汽车动力电池在线监测*** Download PDF

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罗敏
王志平
肖勇
孙卫明
汪墩
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Abstract

一种电动汽车动力电池在线监测***，其特征是：包括与动力电池直接连接并采集电池数据的在线监测终端和上位机，所述的在线监测终端还通过CAN总线从电动汽车的动力电池管理***中采集数据，然后将采集到的数据通过无线网络传送给上位机，上位机的监测软件对数据进行分析、处理、显示和存储。本实用新型的有益效果在于：通过无线方式，将在线监测终端的电池数据传送给上位机，上位机的监测软件不仅能够对动力电池的运行状态进行远程实时监测，同时借助上位机强大的运算能力和丰富的***资源，还能对动力电池的大量历史使用信息进行存储和分析，为进一步准确地评估电池寿命和剩余容量提供足够的数据来源。

Description

一种电动汽车动力电池在线监测***
技术领域
本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种电动汽车动力电池在线监测***。 
背景技术
电动汽车日益走向商业化推广，电池的重要性也越来越突出。为推进电动汽车商业化，研究人员主要从两个方面应对电池技术的挑战：一方面，从产品角度，开发满足电动汽车要求的新型电池，寻求技术上的突破，降低电池成本；另一方面，从使用角度，采用电池管理***优化电池使用，充分发挥现有电池性能，延长电池寿命。在现有的电池技术难以突破的前提下，怎样提高电池的管理技术，降低运行成本，保证其可靠性成为目前电动汽车领域研究的热点问题。 
电池作为电动汽车的核心动力部件，其成本占据电动汽车的相当大一部分，故关系电池安全与寿命的电池管理***在电动汽车的研发中占据了相当重要的地位。动力电池组是电动车辆的辅助能量源和关键部件，其状态好坏和寿命长短在很大程度上决定了整车性能的优劣， 因此有必要对电池组实施有效的管理和监测。 
现有技术中的电池管理***，通过对动力电池组电流、电压、温度等参数的测量，来估算电池剩余电量，并通过一定的保护和均衡电路，对电池进行管理，能够取得一定的效果。但仍然存在着一些不足之处，由于一般电池管理***都采用嵌入式***来实现，***资源稀缺，无法保存电池使用的历史信息。而动力电池的历史信息对于电池剩余容量评估的准确性有着十分重要的意义，原因如下： 
1. 动力电池的电动势具有回滞效应 
电动势对于剩余电量的评估具有重要意义，然而，由于动力电池的电动势具有回滞效应，因此，某一时刻电池的电动势取决于在此之前相当长时间内的充、放电操作，而如果这些历史数据不充分，则难以估计当前电池的电动势，从而难以通过工作电压或开路电压对电池的剩余电量进行评估； 
2．由于极化电容效应，动力电池的开路电压常常具有回弹性。当电动汽车静止不动 的情况下，工作电流接近于零。然而，此时电池的电压不一定稳定，由于极化电容的存在，电池的电压将有一段时期的回弹变化的动作，如果没有了历史，则难以判断电池的电压回弹行为是否已经结束，从而难以通过电压来估算电池组当前的剩余电量； 
3．电池的SoH（电池寿命）与历史有关。电池在出厂以后，其性能将随着时间单调衰减，也就是说电池的SoH值不断减小，而SoH对于SoC（电池剩余电量）的估算有着重要的意义。因此，掌握电池的使用历史，可以精确地把握SoH值，从而对SoC的精确估算有利。 
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题，就是提供一种电动汽车动力电池在线监测***，不仅能够对动力电池的运行状况进行实时监测，还可保存电池使用的历史信息，并对历史信息进行分析处理和存储。 
解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下： 
一种电动汽车动力电池在线监测***，其特征是：包括与动力电池直接连接并采集电池数据的在线监测终端和上位机，所述的在线监测终端还通过CAN接口从电动汽车的动力电池管理***中采集数据，然后将采集到的数据通过无线网络传送给上位机，上位机的监测软件对数据进行分析、处理、显示和存储。 
所述的在线监测终端包括： 
中央控制单元，用于控制数据的采集，对采集的数据进行实时运算和状态判别，并作出相应处理，同时完成与上位机监测软件、外部CAN接口的通信管理； 
过充过放保护模块，在动力电池出现异常情况时对其进行保护； 
内部CAN接口，完成动力电池数据的采集； 
外部CAN接口，用于和电动汽车整车控制器进行通信； 
GPRS模块，实现在线监测终端与上位机的无线通信； 
所述的中央控制单元与其余各模块和接口有数据线连接。 
所述的上位机在线监测软件包括：实时显示模块，用于显示电池的电流、电压、温度、SoC值等各种数据；数据处理模块，对采集的原始数据进行分析和处理；***管理 模块，对***进行添加、删除、查询、设置等操作；历史数据存储模块，用于电池历史信息的存储。 
本实用新型的有益效果在于：通过无线方式，将在线监测终端的电池数据传送给上位机，上位机的监测软件不仅能够对动力电池的运行状态进行远程实时监测，同时借助上位机强大的运算能力和丰富的***资源，还能对动力电池的大量历史使用信息进行存储和分析，为进一步准确地评估电池寿命和剩余容量提供足够的数据来源。 
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的描述。 
附图是本实用新型的一个实施例的组成结构示意图。 
具体实施方式
如附图所示，本实用新型所述的电动汽车动力电池在线监测***实施例，包括与动力电池直接连接并采集电池数据的在线监测终端和内嵌在线监测软件的上位机，在线监测终端还通过CAN接口从电动汽车的动力电池管理***中采集数据，然后将采集到的数据通过无线网络传送给上位机，上位机的监测软件对数据进行分析、处理、显示和存储。 
在线监测终端包括：中央控制单元，用于控制数据的采集，对采集的数据进行实时运算和状态判别，并作出相应处理，同时完成与上位机监测软件、外部CAN接口的通信管理；过充过放保护模块，在动力电池出现异常情况时对其进行保护；内部CAN接口，完成动力电池数据的采集；外部CAN接口，用于和电动汽车整车控制器进行通信；GPRS模块，实现在线监测终端与上位机的无线通信。 
中央控制单元与其余各模块和接口有数据线连接，所述的经内部CAN接口通过CAN接口从电动汽车的动力电池管理***中采集数据。 
在线监测终端一方面直接从动力电池组采集电流、电压、温度等数据，另一方面从动力电池的电池管理***中采集数据，这两部分数据通过CAN接口进行采集，由在线监测终端的内部CAN接口进行管理和控制。内部CAN接口将采集到的数据交由中央控制单元进行处理和解析，中央控制单元进行实时运算和状态判别，如果动力电池组处于过充或者过放状态，则启动过充过放保护模块，及时切断电路，以保证电池安全。中央控 制单元将电池数据处理后，通过串口传输给GPRS模块，再通过互联网将数据发送给上位机监测软件，上位机通过通讯规约来解析得到的数据，并进行处理。 
在线监测终端还包括用于和电动汽车整车控制器进行通信的外部CAN接口。该外部CAN接口采用汽车标准的CAN接口协议SAE J1939。 
上位机在线监测软件包括：实时显示模块，用于显示电池的总电压、总电流、SoC值、单节最高电压、单节最低电压、平均电压、最高温度、最低温度、平均温度、绝缘电阻、电池故障信息等电池信息；数据处理模块，对采集的原始数据进行分析和处理，只要选择开始时间和结束时间，***能够自动搜索符合条件的记录，可回放各路电池的数据，并根据用户需要以图形、报表等多种形式展现数据。分析电池状态的历史，以曲线图、柱状图等来反映的电池的状态，使得用户能掌握电池寿命信息；***管理模块，对通信接口、工作模式进行设定，对数据进行查询、备份、删除，以报表形式打印数据；历史数据管理模块，对历史数据进行存储，可根据自身需求设置存盘周期。 

Claims (2)

1.一种电动汽车动力电池在线监测***，其特征是：包括与动力电池直接连接并采集电池数据的在线监测终端和上位机，所述的在线监测终端还通过CAN接口从电动汽车的动力电池管理***中采集数据，然后将采集到的数据通过无线网络传送给上位机。
2.根据权利要求1所述的电动汽车动力电池在线监测***，其特征是：所述的在线监测终端包括：
中央控制单元，用于控制数据的采集，对采集的数据进行实时运算和状态判别，并作出相应处理，同时完成与外部CAN接口的通信管理；
过充过放保护模块，在动力电池出现异常情况时对其进行保护；
内部CAN接口，完成动力电池数据的采集；
外部CAN接口，用于和电动汽车整车控制器进行通信；
GPRS模块，实现在线监测终端与上位机的无线通信；
所述的中央控制单元与其余各模块及接口由数据线连接。 
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