專利名稱：電池保護裝置、服務器和電池管理系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電動車管理技術領域，具體而言，涉及一種電池保護裝置、一種服務器 和一種電池管理系統(tǒng)。
背景技術：
電池是電動車的動力源泉，也是一直制約電動車發(fā)展的關鍵因素。電動車用電池 的主要性能指標是比能量、比功率、循環(huán)壽命和成本等。要使電動車能與燃油汽車相競爭， 關鍵就是要開發(fā)出比能量高、比功率大、使用壽命長的高效電池。因為電動汽車與燃油汽車 相比的三個主要制約因數成本高、續(xù)駛里程短和充電時間長，都與能量存儲技術沒有突破 性進展直接相關。目前各國都在加緊研究各類先進的能量存儲技術，開發(fā)各種高比能量、高 比功率、長循環(huán)使用壽命、價格低廉的動力電池。
目前國內動力蓄電池主要存在的問題
1.動力蓄電池安全性能沒有徹底解決；動力蓄電池的安全性問題將影響其市場 命運。對于機械的擠壓、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 測的，可以通過測試進行評估，通過保護措施進行改善。而因為制造瑕疵引起的相關連接問 題、隔膜損壞、粉塵，以及引起過熱與熱失控稱之為現(xiàn)場安全性，該安全性是不可預測的，隨 機小概率發(fā)生，無法通過測試進行評估，也不能通過質量管理來完全消除，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)場安全隱患。
2.動力蓄電池一致性有待提高。目前，大多數蓄電池組在出廠前進行了很好的性 能匹配，但在使用一段時間后，蓄電池組的分散較為嚴重，一致性變差。在串充串放的管理 電路機制下，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)與動力蓄電池的匹配性。應避免由于蓄電池管理系統(tǒng)出現(xiàn)問題 而導致的動力蓄電池安全隱患及蓄電池一致性變差。而蓄電池質量的好壞需要從蓄電池自 身生產工藝過程中解決。產品在設計階段、工藝工程化階段、生產階段、銷售階段、售后服務 階段出現(xiàn)的故障，通過自定義的企業(yè)內部工作流程形成閉環(huán)。蓄電池生產廠家希望能搭建 一個平臺能有效地收集產品各個階段的質量信息。這些信息對于電池性能和質量的提升十 分關鍵。而構筑電池的物聯(lián)網平臺，為實現(xiàn)這一信息收集平臺提供了可能，物聯(lián)網的英文名 稱叫〃The Internet of things〃，顧名思義，簡而言之，物聯(lián)網就是〃物物相連的互聯(lián)網〃。 這有兩層意思第一，物聯(lián)網的核心和基礎仍然是互聯(lián)網，是在互聯(lián)網基礎上的延伸和擴展 的網絡；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通訊。嚴格 而言，物聯(lián)網的定義是通過射頻識別、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感 設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化 識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網。利用物聯(lián)網技術收集動力電池運行技術參數將有 效提升目前電池性能信息收集的水平。
因此，需要一種遠程監(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，并采取相應措施解除故障，提高蓄電池的安全性能。

發(fā)明內容
本發(fā)明正是基于上述問題，提出了一種遠程監(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，并采取相應措施解除故障，提高蓄電池的安全性能。有鑒于此，根據本發(fā)明的一個方面，提出了一種電池保護裝置，包括采集單元，采集車輛的電池組的狀態(tài)數據；通信單元，將所述狀態(tài)數據發(fā)送至服務器，以及接收來自所述服務器的控制指令；回路通斷控制單元，根據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)數據，該電池保護裝置可安裝在車輛中，可在車輛行走時采集數據，也可以實時采集數據，在采集到電池的狀態(tài)數據后，將該狀態(tài)數據發(fā)送給服務器，以供服務器進行分析。服務器在確定電池組發(fā)生狀態(tài)異常時，可發(fā)送相應的控制指令給電池保護裝置，回路通斷控制單元在接收到該控制指令后，對電池組的充電回路或放電回路進行通斷控制，以免出現(xiàn)高溫、過充或過放危險，從而實現(xiàn)遠程監(jiān)控電池組的目的，并在電池組發(fā)生異常狀態(tài)時，及時進行控制，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。 在上述技術方案中，優(yōu)選的，還可以包括信號處理單元，接收所述狀態(tài)數據，對所述狀態(tài)數據進行解譯，并將解譯結果通過所述通信單元發(fā)送至所述服務器。該信號處理單元可以是PIC16F833單片機，負責數據處理和數據通信，通過該信號處理單元將經過解譯后的狀態(tài)數據發(fā)送給服務器，從而實現(xiàn)了服務器與電池保護裝置的遠程無線通信。在上述任一技術方案中，優(yōu)選的，所述信號處理單元還用于將所述狀態(tài)數據與狀態(tài)閾值進行比較，在所述狀態(tài)數據不處于所述狀態(tài)閾值范圍內時，發(fā)送保護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。該信號處理單元除了可以進行數據解譯之外，還可以將狀態(tài)數據與各狀態(tài)閾值進行比較，例如將電壓值與電壓閾值進行比較，溫度值與溫度閾值進行比較，在電壓值或溫度值高于相應的閾值時，就發(fā)送保護指令給回路通斷控制單元，對電池組進行保護。在上述任一技術方案中，優(yōu)選的，還可以包括電池保護單元，獲取所述采集單元采集的狀態(tài)數據，根據所述狀態(tài)數據判斷是否發(fā)送導通指令至所述回路通斷控制單元，和/或在所述信號處理單元判斷出所述狀態(tài)數據不處于所述狀態(tài)閾值范圍內時，停止向所述回路通斷控制單元發(fā)送所述導通指令。該電池保護單元可以是TexasInstrumengts公司的BQ77PL900芯片，該電池保護單元可以對單節(jié)鋰電進行過充、過放、過流、短路等保護，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，停止向回路通斷控制單元發(fā)送導通指令，與信號處理單元一起實現(xiàn)雙重保護，進一步提高蓄電池的安全性能，延長電池壽命。負責電池安全的保護電路必須采用專用集成的硬件保護電路，抗干擾能力強，保護可靠性高。
在上述任一技術方案中，優(yōu)選的，還可以包括均衡單元，接收所述電池保護單元 分析所述狀態(tài)數據的分析結果，在所述分析結果為所述電池組中的部分電池的電壓高于其 他電池時，將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。
在電池組內單節(jié)電池與其他電池不一致時，可對電池組進行均衡處理，從而確保 動力蓄電池的一致性。
在上述任一技術方案中，優(yōu)選的，所述狀態(tài)數據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，所述充電晶體管設置于所述充電回路中，所述放電晶體管設置于所述放電回路中。
在上述任一技術方案中，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)數據經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據，狀態(tài)數據由外部通信串口單 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)數據和車輛的定位信息傳 輸至服務器。
根據本發(fā)明的另一方面，還提出了一種服務器，包括通信裝置，接收來自電池保 護裝置的電池狀態(tài)數據；數據處理單元，判斷所述電池狀態(tài)數據是否符合預設的電池狀態(tài) 的安全條件，在不符合所述安全條件時，確定車輛的電池組發(fā)生故障，通過所述通信裝置向 所述電池保護裝置發(fā)送控制指令。
該服務器可通過互聯(lián)網或其他移動通信網絡與安裝在車輛中的電池保護裝置進 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，該數據處理單元可以例如單片機、DSP, ARM或是PC主機處理器(如Intel 公司或AMD公司生產的電腦主機處理器)。數據處理單元可對收集到的狀態(tài)數據進行分析， 在確定電池組的狀態(tài)發(fā)生異常時，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 務器，以實現(xiàn)遠程監(jiān)控各車輛中的電池組。該服務器還可以保護顯示器，來顯示監(jiān)測到的各 車輛中蓄電池的狀態(tài)數據，供工程人員分析。
在上述技術方案中，優(yōu)選的，還可以包括預警單元，在所述電池狀態(tài)數據不符合 所述安全條件時，以短信、彩信、郵件和/或電話方式通知用戶。當車輛的蓄電池發(fā)生故障， 或蓄電池的性能不穩(wěn)定時，可發(fā)出報警信號，同時可將這些狀態(tài)通知用戶，此時電池已出現(xiàn) 安全問題，需要立即進行相關處理，及時發(fā)現(xiàn)并遏制異常問題。
根據本發(fā)明的又一方面，還提出了一種電池管理系統(tǒng)，包括如上述任一技術方案 中所述的電池保護裝置；以及至少一個如上述任一技術方案中所述的服務器。
通過本發(fā)明的技術方案，能夠遠程監(jiān)控車輛中的電池狀態(tài)，能夠根據電池的狀態(tài) 靈活控制電池保護裝置，及時確定電池的故障狀態(tài)，提高安全性能，延長電池壽命。


圖1示出了根據本發(fā)明的實施例的電池保護裝置的框圖2示出了根據本發(fā)明的實施例的服務器的框圖3示出了根據本發(fā)明的實施例的電池管理系統(tǒng)的框圖4示出了根據本發(fā)明的實施例的電池管理系統(tǒng)的架構圖5示出了根據本發(fā)明的實施例的電池保護裝置的結構圖；圖6示出了根據本發(fā)明的實施例的服務器對狀態(tài)數據進行分析處理的流程圖；圖7示出了根據本發(fā)明的實施例的服務器的架構圖。
具體實施例方式為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點，下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進行進一步的詳細描述。在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實施，因此，本發(fā)明并不限于下面公開的具體實施例的限制。圖1示出了根據本發(fā)明的實施例的電池保護裝置的框圖。如圖1所示，根據本發(fā)明的實施例的電池保護裝置100，包括采集單元102，采集車輛的電池組W的狀態(tài)數據；通信單元104，將狀態(tài)數據發(fā)送至服務器，以及接收來自服務器的控制指令；回路通斷控制單元106，根據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)數據，該電池保護裝置可安裝在車輛中，可在車輛行走時采集數據，也可以實時采集數據，在采集到電池的狀態(tài)數據后，將該狀態(tài)數據發(fā)送給服務器，以供服務器進行分析。服務器在確定電池組發(fā)生狀態(tài)異常時，可發(fā)送相應的控制指令給電池保護裝置，回路通斷控制單元在接收到該控制指令后，對電池組W的充電回路或放電回路進行通斷控制，以免出現(xiàn)高溫、過充或過放危險，從而實現(xiàn)遠程監(jiān)控電池組的目的，并在電池組發(fā)生異常狀態(tài)時，及時進行控制，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。在上述技術方案中，優(yōu)選的，還可以包括信號處理單元108，接收狀態(tài)數據，對狀態(tài)數據進行解譯，并將解譯結果通過通信單元發(fā)送至服務器。該信號處理單元可以是PIC16F833單片機，負責數據處理和數據通信，通過該信號處理單元將經過解譯后的狀態(tài)數據發(fā)送給服務器，從而實現(xiàn)了服務器與電池保護裝置的遠程無線通信。在上述任一技術方案中，優(yōu)選的，信號處理單元108還用于將狀態(tài)數據與狀態(tài)閾值進行比較，在狀態(tài)數據不處于狀態(tài)閾值范圍內時，發(fā)送保護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。該信號處理單元除了可以進行數據解譯之外，還可以將狀態(tài)數據與各狀態(tài)閾值進行比較，例如將電壓值與電壓閾值進行比較，溫度值與溫度閾值進行比較，在電壓值或溫度值高于相應的閾值時，就發(fā)送保護指令給回路通斷控制單元，對電池組進行保護。在上述任一技術方案中，優(yōu)選的，還可以包括電池保護單元110，獲取采集單元采集的狀態(tài)數據，根據狀態(tài)數據判斷是否發(fā)送導通指令至回路通斷控制單元106，和/或在信號處理單元108判斷出狀態(tài)數據不處于狀態(tài)閾值范圍內時，停止向回路通斷控制單元106發(fā)送導通指令。該電池保護單元可以是TexasInstrumengts公司的BQ77PL900芯片，該電池保護單元可以對單節(jié)鋰電進行過充、過放、過流、短路等保護，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，停止向回路通斷控制單元發(fā)送導通指令，與信號處理單元一起 實現(xiàn)雙重保護，進一步提高蓄電池的安全性能，延長電池壽命。負責電池安全的保護電路必 須采用專用集成的硬件保護電路，抗干擾能力強，保護可靠性高。
在上述任一技術方案中，優(yōu)選的，還可以包括均衡單元112，接收電池保護單元 分析狀態(tài)數據的分析結果，在分析結果為電池組W中的部分電池的電壓高于其他電池時， 將放電電阻連接至部分電池，以降低部分電池的電壓。
在電池組內單節(jié)電池與其他電池不一致時，可對電池組進行均衡處理，從而確保 力蓄電池的一致性。
在上述任一技術方案中，優(yōu)選的，狀態(tài)數據包括電池組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，充電晶體管設置于充電回路中，放電晶體管設置于放電回路中。
在上述任一技術方案中，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)數據經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據，狀態(tài)數據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)數據和車輛的定位信息傳輸至服務器。
圖2示出了根據本發(fā)明的實施例的服務器的框圖。
如圖2所示，根據本發(fā)明的實施例的服務器200，包括通信裝置202，接收來自電 池保護裝置100的電池狀態(tài)數據；數據處理單元204，判斷電池狀態(tài)數據是否符合預設的電 池狀態(tài)的安全條件，在不符合該安全條件時，確定車輛的電池組發(fā)生故障，通過所述通信裝 置202向電池保護裝置100發(fā)送控制指令。
該服務器可通過互聯(lián)網或其他移動通信網絡與安裝在車輛中的電池保護裝置進 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，該數據處理單元可以例如單片機、DSP, ARM或是PC主機處理器(如Intel 公司或AMD公司生產的電腦主機處理器)。數據處理單元可對收集到的狀態(tài)數據進行分析， 在確定電池組的狀態(tài)發(fā)生異常時，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 務器，以實現(xiàn)遠程監(jiān)控各車輛中的電池組。該服務器還可以保護顯示器，來顯示監(jiān)測到的各 車輛中蓄電池的狀態(tài)數據，供工程人員分析。
在上述技術方案中，優(yōu)選的，還可以包括預警單元206，在所述電池狀態(tài)數據不 符合所述安全條件時，以短信、彩信、郵件和/或電話方式通知用戶。當車輛的蓄電池發(fā)生 故障，或蓄電池的性能不穩(wěn)定時，可發(fā)出報警信號，同時可將這些狀態(tài)通知用戶，此時電池 已出現(xiàn)安全問題，需要立即進行相關處理，及時發(fā)現(xiàn)并遏制異常問題。
圖3示出了根據本發(fā)明的實施例的電池管理系統(tǒng)的框圖。
如圖3所示，根據本發(fā)明的實施例的電池管理系統(tǒng)300，包括如上述任一技術方 案中所述的電池保護裝置100 ;以及至少一個如上述任一技術方案中所述的服務器200。
通過本發(fā)明的技術方案，能夠遠程監(jiān)控車輛中的電池狀態(tài)，能夠根據電池的狀態(tài) 靈活控制電池保護裝置，及時確定電池的故障狀態(tài)，提高安全性能，延長電池壽命。
圖4示出了根據本發(fā)明的實施例的電池管理系統(tǒng)的架構圖。
如圖4所示，系統(tǒng)主要配合工作單元有蓄電池402 —電池保護裝置420+控制器418 — GSM數據傳送處理器404 — GPS衛(wèi)星定位(將定位數據和電池狀態(tài)數據通過移動SM卡傳輸至服務器)(由GPS模塊406、內置天線408、衛(wèi)星410、基站412共同完成)一因特網—監(jiān)控中心414 —用戶端416。主要由電池保護裝置420采集蓄電池402的數據，通過GPS數據把數據上傳至監(jiān)控中心414，監(jiān)控中心414將數據進行處理，并提供給電池工程師做進一步的數據分析，儲存處理數據；分析數據，如果數據存在異常報警，則監(jiān)控中心414將執(zhí)行處理命令給GPS內部的GSM模塊，GSM模塊執(zhí)行命令傳輸給電池保護裝置420或控制器418，切斷蓄電池的外接電源線，并由報警器422進行報警。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部進行檢查保養(yǎng)，實現(xiàn)有效的電池時時監(jiān)控保護作用。通過存儲器424保存電池的狀態(tài)數據。需說明的是，GPS接收的結構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，屬于被動定位。通過運算與每個衛(wèi)星的距離，采用距離交會法得出接收機的經度、緯度、高度和時間修正量這四個參數。天線接收的衛(wèi)星信號放大后給GPS解碼系統(tǒng)進行解碼分析，對所接收到的GPS信號，具有變換、放大和處理的功能，以便測量出GPS信號從衛(wèi)星到接收天線的傳播時間，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導航電文，實時地計算出測站的三維位置，甚至三維速度和時間。下面結合圖5對圖4中的電池保護裝置420進行詳細介紹。電池保護裝置420主要包括均衡單元502、PIC16F833芯片、QZ8940信號芯片、信號處理模塊(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)采用硬件保護和軟件采集兩條線路同時進行1、電池硬件保護采用專用的鋰電池保護芯片TexasInstruments公司的BQ77PL900芯片設計，該芯片可以對單節(jié)鋰電(電池組由13串單節(jié)鋰電構成)進行過充、過放、過流、短路等保護；同時集成了硬件被動均衡功能，通過均衡單元502可以根據電池組內單節(jié)不一致來采用電阻分流進行均衡；主回路采用功率MOS開關來控制電池組輸出的通斷；充電M0S506為充電過充切斷保護MOS管集成電路；放電M0S504為外部短路或過放電切斷保護MOS管集成電路；B-至放電MOS管之間有取樣電阻，檢測放電電流，來實現(xiàn)過電流檢測保護和短路檢測保護。2、電池軟件數據采集是通過0Z8940芯片來采集單節(jié)電池的電壓，并將采集的單節(jié)電壓信號傳輸給中央數據處理單元；同時電流采樣和溫度采樣得到的數據同樣傳給中央數據處理單元來進行數據輸出與數據上傳；中央數據處理單元核心部件是負載數據處理和數據通信的MCU芯片PIC16F833單片機；經過數據運算綜合處理，判斷是否進行充電與放電保護，在是時，將執(zhí)行命令傳給放電M0S504與充電M0S506，MOS管可關斷充電或放電電路，電池的狀態(tài)數據再由外部通訊508(串口單總線UART 口)將數據傳給無線通信裝置510，無線通信裝置510將該狀態(tài)數據上傳至監(jiān)控中心512中的上位機服務器，上位機服務器進行數據監(jiān)控與管理運算，以實現(xiàn)對鋰電池的保護與管理。在監(jiān)控中心512根據電池狀態(tài)數據判斷蓄電池發(fā)送異常時，可將控制命令通過上傳回路發(fā)送至GPS數據傳感器510，并通過PIC16F833單片機控制充電M0S506和放電M0SS504的通斷。
系統(tǒng)采用軟件與硬件相結合的設計思想，全面考慮了硬件和軟件各自缺點，并進 行相互彌補；負責電池安全保護部分必須采用專用集成的硬件保護電路，其抗干擾能力強， 保護可靠性高；負責數據采集、數據處理及數據上傳的必須以MCU單片機為核心，進行軟件 處理，軟件處理靈活性遠高于硬件電路；軟硬件兩條線路互不干擾，又互相聯(lián)系，達到了智 能可靠的目的。
下面結合圖6來說明服務器的處理流程。
電池保護裝置采集的電池的電壓、電流、溫度、容量等數據，通過GSM模塊無線發(fā) 射到上位機服務器中，上位服務器會對這些數據進行解析、分析及處理。通過對數據的分 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，服務器接收電池保護裝置上傳的電池狀態(tài)數據。在步驟604，判斷是 否對該狀態(tài)數據進行運算處理，若否，則結束該流程，若是，則進入步驟606。在步驟606，基 于狀態(tài)數據，判斷蓄電池的故障狀態(tài)。在步驟608根據判斷結果確定故障狀態(tài)的分類。在 步驟610，故障狀態(tài)大致分為兩類，一類例如是移動報警、超載報警、超速報警、高溫報警、欠 壓報警、非法打開電門鎖報警、故障報警，另一類例如是過充報警、過放報警、失水報警、硫 化報警、短路報警、斷格報警、失衡報警。檢測故障是否解除，如果是，則進入步驟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，服務器可根據故障類型生成相應的控制 指令，并將控制指令發(fā)送至電池保護裝置，電池保護裝置在接收到相應的控制指令后執(zhí)行 相應動作并進行報警，實現(xiàn)遠程保護蓄電池的目的，避免危險發(fā)生。其次，當出現(xiàn)故障或異 常時，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裝置進入休眠狀態(tài)。
在步驟614，根據外部觸發(fā)信號確定是否要喚醒電池保護裝置，例如若預設按鍵被 按下，表明要喚醒電池保護裝置，則進入步驟616，若預設按鍵未被按下，則結束該流程。在 步驟616，進行故障顯示，繼續(xù)根據電池狀態(tài)數據進行故障分析確認。
從上述處理過程中可看出服務器主要有以下幾個功能
1.電池數據分析
根據電池單節(jié)電壓信號，采用方差技術，服務器在后臺可以對該信號進行分析，得 出電池單節(jié)之間的一致性問題，及對電池容量和安全性的影響，從而可以提前預知該電池 異常發(fā)生情況。
2.電池異常使用提醒
當發(fā)現(xiàn)電池組整組電壓過低時，即整組被過放，系統(tǒng)會自動以短信方式來提醒用 戶及時給電池組充電，以免電池組被深放電而影響電池整體使用性能；當發(fā)現(xiàn)電池組整組 被過充時，系統(tǒng)會自動以短信方式提醒用戶去維修點檢修充電器是否異常，以免經常使用 異常充電器會導致電池安全事故。
3.電池故障處理
根據電池保護裝置采集并上傳到服務器上的各種數據，后臺服務器會根據設定好 的算法及安全門限，自動來分析和判斷電池當前狀態(tài)是否處于安全邊緣；如果出現(xiàn)電池異 常，系統(tǒng)會自動發(fā)出預警信息，并以短信方式來提醒用戶及時到維修點進行檢修電池，以免 電池會進一步惡化而產生安全性問題；當出現(xiàn)進一步嚴重問題時，系統(tǒng)會發(fā)出報警信號，必 須以電話形式緊急通知用戶，此時電池已出現(xiàn)安全問題，需要立即進行相關處理。
根據上面對數據進行的分析及處理過程，可以在電池出現(xiàn)異常時及出現(xiàn)安全性問題之前，及時遏制異常問題的進一步惡化，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；為今后鋰電在電動自行車甚至在電動汽車上的發(fā)展提供了技術支持及安全保障。接下來結合圖7來說明根據本發(fā)明的監(jiān)控中心的系統(tǒng)架構。如圖7所示，網絡監(jiān)控服務平臺采用多層次服務構架，設計為B/S和C/S混合架構。中心服務器的邏輯功能進行模塊化設計，并對內部數據流進行了優(yōu)化，基于IP互連技術，組成多級系統(tǒng)可以靈活構成大容量系統(tǒng)及中小規(guī)模系統(tǒng)將服務器，系統(tǒng)設計容量100萬臺，可根據實際項目需求進行調整。按功能層次分為終端服務器712負責終端數據采集，業(yè)務服務器710負責業(yè)務數據的處理，管理服務器708負責交互接口。1.終端接入層終端服務器712從車載GPS終端收集車輛信息包括GPS定位數據、電池狀態(tài)數據、服務請求等，并將這些數據提供給業(yè)務服務層的業(yè)務服務器710處理。2.業(yè)務服務層業(yè)務服務器710根據不同業(yè)務將采集上來的數據進行處理形成有效數據提供給交互接口層，實現(xiàn)車輛(例如，車輛A和車輛B)數據狀態(tài)監(jiān)控，車輛調度管理以及車輛安全監(jiān)控等。3.交互接口層管理服務器708監(jiān)控客戶端操作，并為接入其它平臺(第三方平臺702和終端704)提供接口，保證其兼容性。同時具備強大的二次開發(fā)功能和靈活的組建能力，方便業(yè)務發(fā)展的需求。用戶定位信息涉及用戶隱私，而電池數據是本發(fā)明的重要信息，因此需要要采用技術手段保障網絡安全和數據安全。例如在網絡側設置防火墻706，終端采用在指定地址簽權獲取準入信息后再接入系統(tǒng)的方式安全接入，非授權終端不能接入系統(tǒng)。為防止數據丟失采取以下措施1.數據傳輸時采用應答模式，保證每幀數據都安全到達服務器并被存儲。2.定時備份數據，保證在數據損壞時可被恢復。通過本發(fā)明的技術方案，可以實現(xiàn)對車輛的運行數據的檢測與分析判定，檢測車輛及電池的運行狀態(tài)良好性，對車輛的維護與保養(yǎng)做提示與提醒功能，實現(xiàn)真正的智能化服務。建立智能車聯(lián)網系統(tǒng)一網絡服務平臺，實現(xiàn)網絡化管理服務，對所銷售的車輛實行全自動監(jiān)控管理，智能化網絡監(jiān)管與安全監(jiān)控為車輛的技術創(chuàng)新提供強大的樣本數據支撐，使電池管理系統(tǒng)實時監(jiān)控成為可能，對車輛的運行故障進行統(tǒng)計分析，總結故障現(xiàn)象，有針對性地去解決問題，有效提升產品質量，同時能夠延長電池使用壽命，降低能源消耗，為城市智能交通提供信息數據，為提高城市治安水平提供技術解決手段，具有極高的社會效益。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種電池保護裝置，其特征在于，包括 采集單元，采集車輛的電池組的狀態(tài)數據； 通信單元，將所述狀態(tài)數據發(fā)送至服務器，以及接收來自所述服務器的控制指令； 回路通斷控制單元，根據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.根據權利要求1所述的電池保護裝置，其特征在于，還包括 信號處理單元，接收所述狀態(tài)數據，對所述狀態(tài)數據進行解譯，并將解譯結果通過所述通信單元發(fā)送至所述服務器。
3.根據權利要求2所述的電池保護裝置，其特征在于，所述信號處理單元還用于將所述狀態(tài)數據與狀態(tài)閾值進行比較，在所述狀態(tài)數據不處于所述狀態(tài)閾值范圍內時，發(fā)送保護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。
4.根據權利要求3所述的電池保護裝置，其特征在于，還包括 電池保護單元，獲取所述采集單元采集的狀態(tài)數據，根據所述狀態(tài)數據判斷是否發(fā)送導通指令至所述回路通斷控制單元，和/或在所述信號處理單元判斷出所述狀態(tài)數據不處于所述狀態(tài)閾值范圍內時，停止向所述回路通斷控制單元發(fā)送所述導通指令。
5.根據權利要求4所述的電池保護裝置，其特征在于，還包括 均衡單元，接收所述電池保護單元分析所述狀態(tài)數據的分析結果，在所述分析結果為所述電池組中的部分電池的電壓高于其他電池時，將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。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的電池保護裝置，其特征在于，所述狀態(tài)數據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)。
7.根據權利要求1至5中任一項所述的電池保護裝置，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，所述充電晶體管設置于所述充電回路中，所述放電晶體管設置于所述放電回路中。
8.根據權利要求1至5中任一項所述的電池保護裝置，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)數據經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。
9.一種服務器，其特征在于，包括 通信裝置，接收來自電池保護裝置的電池狀態(tài)數據； 數據處理單元，判斷所述電池狀態(tài)數據是否符合預設的電池狀態(tài)的安全條件，在不符合所述安全條件時，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裝置發(fā)送控制指令。
10.根據權利要求9所述的服務器，其特征在于，還包括 預警單元，在所述電池狀態(tài)數據不符合所述安全條件時，以短信、彩信、郵件和/或電話方式通知用戶。
11.一種電池管理系統(tǒng),其特征在于,包括 如權利要求1至8中任一項所述的電池保護裝置；以及 至少一個如權利要求9或10所述的服務器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電池保護裝置、服務器和電池管理系統(tǒng)，其中電池保護裝置包括采集單元，采集車輛的電池組的狀態(tài)數據；通信單元，將所述狀態(tài)數據發(fā)送至服務器，以及接收來自所述服務器的控制指令；回路通斷控制單元，根據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。通過本發(fā)明的技術方案，能夠遠程監(jiān)控車輛中的電池狀態(tài)，能夠根據電池的狀態(tài)靈活控制電池保護裝置，及時確定電池的故障狀態(tài)，提高安全性能，延長電池壽命。
文檔編號H02H7/18GK103066570SQ201310020309
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月18日 優(yōu)先權日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 申請人:浙江綠源電動車有限公司