一種電動汽車的電池檢測管理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及電動汽車安全運行技術領域，尤其涉及一種電動汽車的電池檢測管理系統(tǒng)，其包括整車控制系統(tǒng)以及至少一個電池箱，所述電池箱中設有多組電池，其特征在于，所述電池箱中還設有電池檢測單元及動作執(zhí)行裝置，所述電池檢測單元與所述整車控制系統(tǒng)通過整車CAN總線電連接。所述電池檢測單元包括數(shù)據(jù)采集模塊、CPU核心處理模塊、通訊傳輸模塊及執(zhí)行裝置控制模塊；所述數(shù)據(jù)采集模塊包括電池模組溫度、電池電壓電流以及電池模組環(huán)境參數(shù)的采集裝置。有益效果是，在現(xiàn)有電池管理系統(tǒng)BMS布點溫度探測的基礎上，檢測電池周圍的溫度值、氣體濃度值、煙霧濃度值及火焰光信息等熱失控參數(shù)，有利于準確判斷熱失控的發(fā)展階段，提高熱失控檢測的準確率。
【專利說明】
一種電動汽車的電池檢測管理系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型涉及電動汽車安全運行技術領域，尤其涉及一種電動汽車的電池檢測管理系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]電動汽車作為一種環(huán)保汽車正在推廣，作為電動汽車新能源的電池組的可靠安全則關系著電動汽車發(fā)展的成敗。電池的安全性問題事關人身和財產(chǎn)安全，特別是目前電動汽車作為電池的主要載體，一旦電池發(fā)生起火或爆炸容易造成人員傷亡。由于鋰電池容量小，一輛鋰電池電動車會使用幾百甚至上千塊鋰電池，再加上鋰離子比較活躍，即使在靜止存放的狀態(tài)下也有可能發(fā)生熱失控，因此在安全性上很難控制。電動車的電池安全的提升是一個過程，需要在電極、隔膜、電解液等材料以及保護技術、保護電路等設計方面加以完善，但從鋰電池本身解決還是不夠的，應用中多眾多電池的監(jiān)控檢測和管理仍是一個十分重要的問題。但目前，提高電動汽車安全性的方法除了對電池組加強保護之外，很難有實質性的技術出現(xiàn)。
[0003]目前，車載鋰離子動力電池組與用戶之間的唯一紐帶是電池管理系統(tǒng)(BMS，Battery Management System)，BMS的主要作用是估測動力電池組的荷電狀態(tài)、單體電池均衡充放電等安全管理。但現(xiàn)有的電池管理系統(tǒng)(BMS)對熱失控的管理不足，不能進行電池組全面的熱失控檢測。即現(xiàn)有的電動汽車的電池檢測管理系統(tǒng)存在兩方面不足:
[0004]—是從電池組的統(tǒng)一管理方面系統(tǒng)行差;二是在對電池的熱失控狀態(tài)檢測方面比較遲緩或狀態(tài)確認比較模糊:
[0005]在對電池熱失控監(jiān)控方面，BMS采用布點溫度探測的方法。而車用鋰離子電池組內的單體電池數(shù)量多，依靠布點探測的方法不能實現(xiàn)全面的熱失控檢測。如果在沒有布置溫度傳感器的部位發(fā)生熱失控，BMS無法發(fā)現(xiàn)，所以漏報率非常高。另外，當附著在電池組外表面的溫度傳感器探測到電池“溫度顯著升高”時，往往已經(jīng)太晚，此時熱失控已經(jīng)發(fā)生并且無法控制。
[0006]在現(xiàn)有電池管理系統(tǒng)中，一般由以下方式實現(xiàn)熱失控檢測:通過電池部分電極和溫度傳感器之間的接觸來檢測，在幾十到幾百支單體電芯組成的一個電池包中，一般設置不超過8只溫度傳感器。其缺點在于即若只有一只單體電池發(fā)生熱失控時，也必須將溫度傳感器安排在所有單體電池的電池位置才能第一時間檢測到，否則，如果溫度傳感器僅安排在一個或幾個電極處，不接近于溫度傳感器的單體電池發(fā)生的熱失控只有在下面情況下才能被檢測出來:即有大量的足以抵達溫度傳感器的熱量散發(fā)出來。此時，即使檢測確認有熱失控發(fā)生，但也已經(jīng)形成了不可挽回的安全威脅，因為在如此的熱量下，與熱失控電池相鄰的單體電池已到達或超過導致其引發(fā)熱失控的外界溫度條件，熱失控連鎖反應已經(jīng)形成，極大可能造成極為迅猛的火災?，F(xiàn)有已知的系統(tǒng)通過部署盡量多的溫度傳感器來解決這些問題，然而這會導致系統(tǒng)成本極為昂貴，安裝更加復雜，且由于極為繁雜的線束，這又降低電池組的可靠性和安全性?！緦嵱眯滦蛢热荨?br>[0007]本實用新型針對上述現(xiàn)有技術存在的不足，提供一種檢測較為準確的電動汽車的電池檢測管理系統(tǒng)。
[0008]本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下:一種電動汽車的電池檢測管理系統(tǒng)，包括整車控制系統(tǒng)VCU(VehicIe Control Unit)以及至少一個電池箱，所述電池箱中設有多組電池，其特征在于，所述電池箱中還設有電池檢測單元BMU(Battery MonitoringUnit)及動作執(zhí)行裝置，所述電池檢測單元BMU與所述整車控制系統(tǒng)VCU通過整車CAN總線電連接。所述電池檢測單元BMU還與所述動作執(zhí)行裝置連接以輸出啟動信號。
[0009]本實用新型的有益效果是:將電池狀態(tài)信息通過所述電池檢測單元BMU傳輸?shù)剿稣嚳刂葡到y(tǒng)VCU，使電池狀態(tài)與車輛其它信息如智能儀表、油門控制、燈光控制等等一體化管理，便于駕駛人員把控操作。
[0010]在上述技術方案的基礎上，本實用新型還可以做如下改進。
[0011 ]進一步，所述電池箱設有多個，每個所述電池箱中均設有電池檢測單元BMU及動作執(zhí)行裝置，還包括電池管理單元BCU(Battery Control Unit)及內部CAN總線，每個所述電池檢測單元BMU通過所述內部CAN總線與所述電池管理單元BCU電連接；
[0012]所述電池管理單元BCU，用于接收電池檢測單元BMU上傳的當前電池熱失控參數(shù)，根據(jù)各項參數(shù)綜合判斷當前熱失控狀態(tài)，發(fā)出預警信號，若達到啟動滅火裝置級別向電池檢測單元BMU下達手動啟動動作執(zhí)行裝置指令。
[0013]采用上述進一步方案的有益效果是，對于比較大型的車輛，會配置許多組電池組，如電動公共車，此時增設電池管理單元BCU來對每個電池箱的信息匯總管理能使系統(tǒng)對熱失控狀態(tài)反應更快捷，管理更集中。
[0014]進一步，所述電池檢測單元包括數(shù)據(jù)采集模塊、CPU核心處理模塊、通訊傳輸模塊及執(zhí)行裝置控制模塊；
[0015]所述數(shù)據(jù)采集模塊用于采集電池箱內部的各個檢測節(jié)點的當前熱失控參數(shù)并傳送給所述CPU核心處理模塊;所述數(shù)據(jù)采集模塊包括煙霧濃度傳感器、氣體濃度傳感器、溫度傳感器以及火焰?zhèn)鞲衅鳎?br>[0016]檢測的氣體主要為CO，也包括02、⑶2、C2H2、CH4等氣體。
[0017]所述火焰?zhèn)鞲衅饔糜跈z測電池箱內出現(xiàn)明火的準確時刻，為后期熱失控的抑制手段提供動作依據(jù)；
[0018]所述CPU核心處理模塊，用于接收數(shù)據(jù)采集模塊傳輸?shù)漠斍盁崾Э貐?shù)，并對所述當前熱失控參數(shù)進行分析處理以判斷是否出現(xiàn)熱失控和監(jiān)測熱失控過程。
[0019]所述CPU核心處理模塊對數(shù)據(jù)采集模塊采集到的煙霧濃度、氣體濃度、火焰信息、電池表面及周圍溫度、電池電壓進行數(shù)據(jù)過濾分析處理，經(jīng)過算法分析排除環(huán)境因素、熱輻射等干擾因素造成的誤報警，全程監(jiān)測電池熱失控狀態(tài)。通過火焰檢測確定啟動滅火器的最佳時機，避免熱失控連鎖反應導致火災。
[0020]所述CPU核心處理模塊判斷出當前區(qū)域出現(xiàn)熱失控時，向電池管理單元BCU或整車控制系統(tǒng)VCU發(fā)送熱失控報警信息、動作信息并顯示。
[0021]所述通訊模塊用于傳輸自身健康狀態(tài)、熱失控信息、動作信息，并用于接收BMS或V⑶發(fā)出的命令。
[0022]所述電池管理單元還可與汽車智能儀表進行通信，當CHJ核心處理模塊判斷出當前區(qū)域出現(xiàn)熱失控時，通過汽車智能儀表通知駕駛員，發(fā)出聲光報警提示。
[0023]另外，本電池管理系統(tǒng)還有手動啟動動作執(zhí)行裝置功能。當駕駛員發(fā)現(xiàn)異常時，可手動啟動動作執(zhí)行裝置，由VCU發(fā)送手動啟動動作執(zhí)行裝置指令并傳送給CPU核心處理模塊執(zhí)行。
[0024]采用上述進一步方案的有益效果是，在檢測電池模組的溫度值、電池的電流電壓信息的基礎上，融合電池模組環(huán)境參數(shù)(煙霧、氣體、周圍環(huán)境溫度、火焰信息)，有利于準確判斷熱失控的發(fā)展階段，特別是熱失控后期階段，即檢測熱失控導致燃燒的準確時刻，為后期熱失控的抑制手段提供動作依據(jù)，提高熱失控檢測的準確率。既不延誤時機，又不因為過早啟動滅火裝置而造成損失。
[0025]進一步，所述通訊傳輸模塊為Zigbee無線傳輸模塊、GPRS通訊模塊、CAN接口模塊或因特網(wǎng)接口模塊。
[0026]采用上述進一步方案的有益效果是，便于將電池箱中的熱失控信號傳輸?shù)狡囌嚳刂破?V⑶)或電池管理單元(B⑶)。
[0027]進一步，所述執(zhí)行裝置控制模塊，用于接收CPU核心處理模塊信號，并向動作執(zhí)行裝置發(fā)出電壓、電流和/或頻率控制信號，用于啟動動作執(zhí)行裝置。
[0028]采用上述進一步方案的有益效果是，用于及時的給執(zhí)行裝置發(fā)送啟動信號。
[0029]進一步，所述動作執(zhí)行裝置，包括滅火裝置和/或冷卻裝置；
[0030]所述滅火裝置用于接收所述CPU核心處理模塊發(fā)送的處理信號，并根據(jù)信號適啟動滅火裝置；
[0031 ]所述冷卻裝置用于接收所述CPU核心處理模塊發(fā)送的處理信號，用于控制電池環(huán)境溫度。
[0032]采用上述進一步方案的有益效果是，可以針對不同預警等級采取相應的處理措施。
[0033]進一步，還包括與所述CAN(Controller Area Network)數(shù)據(jù)總線電連接的智能儀表。
[0034]采用上述進一步方案的有益效果是，將車載電池的工作狀態(tài)在智能儀表上顯示。
【附圖說明】
[0035]圖1為本實用新型的一種系統(tǒng)結構不意圖；
[0036]圖2為本實用新型的另一種系統(tǒng)結構不意圖；
[0037]圖3為本實用新型的電池檢測單元結構示意圖。
[0038]在圖1到圖3中，1、電池檢測單元BMU; 2、執(zhí)行裝置;3、電池管理單元BCU;4、整車控制系統(tǒng)V⑶;5、智能儀表;6、電池箱。
【具體實施方式】
[0039]以下結合附圖對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。
[0040]如圖1到圖3所示，一種電動汽車的電池檢測管理系統(tǒng)，包括整車控制系統(tǒng)V⑶以及至少一個電池箱6，所述電池箱6中設有多組電池，所述電池箱中還設有電池檢測單元BMUI及動作執(zhí)行裝置2，所述電池檢測單元BMUl與所述整車控制系統(tǒng)VCU4通過整車CAN總線電連接。
[0041]所述電池檢測單元BMU還與所述動作執(zhí)行裝置連接以輸出啟動信號。
[0042]在多少新能源汽車上，所述電池箱6設有多個，每個所述電池箱6中均設有電池檢測單元BMUl及動作執(zhí)行裝置2，還包括電池管理單元BCU3及內部CAN總線，每個所述電池檢測單元BMUl通過所述內部CAN總線與所述電池管理單元B⑶3電連接；
[0043]所述電池管理單元BCU3用于接收電池檢測單元BMUl上傳的當前電池熱失控參數(shù)，根據(jù)各項參數(shù)綜合判斷當前熱失控狀態(tài)，發(fā)出預警信號，若達到啟動滅火裝置級別向電池檢測單元BMUl下達手動啟動動作執(zhí)行裝置指令。
[0044]所述電池檢測單元I包括數(shù)據(jù)采集模塊、CPU核心處理模塊、通訊傳輸模塊及執(zhí)行裝置控制模塊；
[0045]所述數(shù)據(jù)采集模塊11用于采集電池箱內部的各個檢測節(jié)點的當前熱失控參數(shù)并傳送給所述CHJ核心處理模塊12;
[0046]所述數(shù)據(jù)采集模塊11包括電池模組溫度采集裝置、電池電壓電流采集裝置以及電池模組環(huán)境參數(shù)采集裝置；
[0047]這里的電池模組溫度采集裝置是指安裝在電池模組內的溫度傳感器，通常在一個電池箱中設有多個電池模組，而每個電池模組則由若干片單體電池組成，該溫度傳感器就安裝在電池模組內；所述的電池電壓電流采集裝置則源于現(xiàn)有電池管理系統(tǒng)的對電池電壓的檢測元件。
[0048]所述電池模組環(huán)境參數(shù)采集裝置包括煙霧濃度傳感器、氣體濃度傳感器、溫度傳感器以及火焰?zhèn)鞲衅鳎?br>[0049]所述氣體濃度可采集檢測的氣體主要為CO，也包括02、C02、C2H2、CH4等氣體。
[0050]所述火焰?zhèn)鞲衅饔糜跈z測電池箱內出現(xiàn)明火的準確時刻，為后期熱失控的抑制手段提供動作依據(jù)；
[0051]所述CPU核心處理模塊12，用于接收數(shù)據(jù)采集模塊11傳輸?shù)漠斍盁崾Э貐?shù)，并對所述當前熱失控參數(shù)進行分析處理以判斷是否出現(xiàn)熱失控和監(jiān)測熱失控過程。
[0052]所述CPU核心處理模塊12對數(shù)據(jù)采集模塊11采集到的煙霧濃度、氣體濃度、火焰信息、電池表面及周圍溫度、電池電壓電流信息進行數(shù)據(jù)過濾分析處理，經(jīng)過算法分析排除環(huán)境因素、熱輻射等干擾因素造成的誤報警，全程監(jiān)測電池熱失控狀態(tài)。通過火焰檢測確定啟動滅火器的最佳時機，避免熱失控連鎖反應導致火災。
[0053]所述CPU核心處理模塊11判斷出當前區(qū)域出現(xiàn)熱失控時，向電池管理單元B⑶或整車控制系統(tǒng)VCU發(fā)送熱失控報警信息、動作信息并顯示。
[0054]所述通訊模塊13用于傳輸自身健康狀態(tài)、熱失控信息、動作信息，并用于接收BMS或V⑶發(fā)出的命令。
[0055]所述電池管理單元I還可與汽車智能儀表進行通信，當CPU核心處理模塊判斷出當前區(qū)域出現(xiàn)熱失控時，通過汽車智能儀表通知駕駛員，發(fā)出聲光報警提示。
[0056]另外，本電池管理系統(tǒng)還有手動啟動動作執(zhí)行裝置功能。當駕駛員發(fā)現(xiàn)異常時，可手動啟動動作執(zhí)行裝置，由VCU發(fā)送手動啟動動作執(zhí)行裝置指令并傳送給CPU核心處理模塊執(zhí)行。
[0057]所述通訊傳輸模塊為Zigbee無線傳輸模塊、GPRS通訊模塊、CAN接口模塊或因特網(wǎng)接口模塊。
[0058]所述執(zhí)行裝置控制模塊，用于接收CPU核心處理模塊信號，并向動作執(zhí)行裝置發(fā)出電壓、電流和/或頻率控制信號，用于啟動動作執(zhí)行裝置。
[0059]所述動作執(zhí)行裝置2，包括滅火裝置和/或冷卻裝置；
[0060]所述滅火裝置用于接收所述CPU核心處理模塊發(fā)送的處理信號，并根據(jù)信號適啟動滅火裝置；
[0061 ]所述冷卻裝置用于接收所述CPU核心處理模塊發(fā)送的處理信號，用于控制電池環(huán)境溫度。
[0062]還包括與所述CAN(Controller Area Network)數(shù)據(jù)總線電連接的智能儀表。
[0063]本實用新型提供的系統(tǒng)還可與智能儀表通過CAN網(wǎng)絡進行通信，用于當所述CPU核心處理模塊12判斷出當前區(qū)域出現(xiàn)熱失控時，進行聲光報警提示，及時通知駕駛員。
[0064]本實用新型提供的系統(tǒng)可加強對電池熱失控檢測，具體包括以下步驟:
[0065](I).檢測電池電壓的變化；
[0066](2).檢測電池包內電池模塊溫度變化；
[0067](3).檢測煙霧傳感器的輸出變化；
[0068](4).通過對比電池電壓變化、模塊溫度變化，還有煙霧傳感器提供的參數(shù)，分析早期熱失控狀態(tài)；
[0069](5).根據(jù)上述狀態(tài)分析，設置評價熱失控過程的閾值，以便作為對比依據(jù)。
[0070]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種電動汽車的電池檢測管理系統(tǒng)，包括整車控制系統(tǒng)VCU以及至少一個電池箱，所述電池箱中設有多組電池，其特征在于，所述電池箱中還設有電池檢測單元BMU及動作執(zhí)行裝置，所述電池檢測單元BMU與所述整車控制系統(tǒng)VCU通過整車CAN總線電連接;所述電池檢測單元BMU還與所述動作執(zhí)行裝置連接以輸出啟動信號。2.根據(jù)權利要求1所述的電動汽車的電池檢測管理系統(tǒng)，其特征在于，所述電池箱設有多個，每個所述電池箱中均設有電池檢測單元BMU及動作執(zhí)行裝置，還包括電池管理單元B⑶及內部CAN總線，每個所述電池檢測單元BMU通過所述內部CAN總線與所述電池管理單元BCU電連接； 所述電池管理單元BCU，用于接收各個電池檢測單元BMU上傳的當前電池熱失控參數(shù)，根據(jù)各項參數(shù)綜合判斷當前熱失控狀態(tài)，發(fā)出預警信號，若達到啟動滅火裝置級別向電池檢測單元BMU下達啟動動作執(zhí)行裝置指令。3.根據(jù)權利要求1所述的電動汽車的電池檢測管理系統(tǒng)，其特征在于，所述電池檢測單元包括數(shù)據(jù)采集模塊、CPU核心處理模塊、通訊傳輸模塊及執(zhí)行裝置控制模塊； 所述數(shù)據(jù)采集模塊用于采集電池箱內部的各個檢測節(jié)點的當前熱失控參數(shù)并傳送給所述CPU核心處理模塊； 所述數(shù)據(jù)采集模塊包括電池模組溫度采集裝置、電池電壓電流采集裝置以及電池模組環(huán)境參數(shù)采集裝置； 所述電池模組環(huán)境參數(shù)采集裝置包括煙霧濃度傳感器、氣體濃度傳感器、溫度傳感器以及火焰?zhèn)鞲衅鳎?所述火焰?zhèn)鞲衅饔糜跈z測電池箱內出現(xiàn)明火的準確時刻，為后期熱失控的抑制手段提供動作依據(jù)； 所述CHJ核心處理模塊，用于接收數(shù)據(jù)采集模塊傳輸?shù)漠斍盁崾Э貐?shù)，并對所述當前熱失控參數(shù)進行分析處理以判斷是否出現(xiàn)熱失控和監(jiān)測熱失控過程。4.根據(jù)權利要求1所述的電動汽車的電池檢測管理系統(tǒng)，其特征在于，所述通訊傳輸模塊為Zigbee無線傳輸模塊、GPRS通訊模塊、CAN接口模塊或因特網(wǎng)接口模塊。5.根據(jù)權利要求1所述的電動汽車的電池檢測管理系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行裝置控制模塊，用于接收CHJ核心處理模塊信號，并向動作執(zhí)行裝置發(fā)出電壓、電流和/或頻率控制信號，用于啟動動作執(zhí)行裝置。6.根據(jù)權利要求5所述的電池檢測管理系統(tǒng)，其特征在于，所述動作執(zhí)行裝置，包括滅火裝置和/或冷卻裝置； 所述滅火裝置用于接收所述CPU核心處理模塊發(fā)送的處理信號，并根據(jù)信號適啟動滅火裝置； 所述冷卻裝置用于接收所述CPU核心處理模塊發(fā)送的處理信號，用于控制電池環(huán)境溫度。7.根據(jù)權利要求1所述的電池檢測管理系統(tǒng)，其特征在于，還包括與所述CAN數(shù)據(jù)總線電連接的智能儀表。
【文檔編號】B60L11/18GK205674885SQ201620547739
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月7日 公開號201620547739.9, CN 201620547739, CN 205674885 U, CN 205674885U, CN-U-205674885, CN201620547739, CN201620547739.9, CN205674885 U, CN205674885U
【發(fā)明人】張立磊
【申請人】煙臺創(chuàng)為新能源科技有限公司