一种电池管理系统及管理方法与流程

本发明涉及电池技术，具体涉及一种电池管理系统及管理方法。

背景技术：

电池的数据采集一般分为两种：

车辆静止状态：一般使用专用的芯片，比如ltc6803/6804对电池静态，环境下的单体电压进行测量，由于电压与soc一一对应，所以通过电压值，换算成soc百分比再结合电池标称电量，得出每个单体电池的剩余电量，由于短板效应，以电量最低的电池为整体标准；(芯片采集的原始数据是正确的，得出的剩余电量百分比是正确的，但电池的实际电量是不确定的，则剩余电量为估算值，)

车辆在行驶过程中，一般通过安时法来测量，也就是通过分流器或霍尔电流传感器，来检测消耗掉的电流量(a/h)，减去初始容量，即为电池的剩余电量，这种方法存在累计误差，所以一般使用卡尔曼滤波法进行数据处理，(原始数据存在累积误差但可以修正，所以原始数据也是正确的，但电池的实际剩余电量是不确定的)

无论是车辆在行驶过程中，还是静止状态下的，剩余电量检测，都依赖电池实际可放出电量这个数据，通常情况下这个数据是个变量，不同的放电倍率，不同的工作温度，以及电池的损耗程度直接影响实际剩余电量，为预测电池实际可放出的电量，现有技术为：先对电池样本进行预先测试，得出电池信息数据数据，bms再据这些数据来制定算法。这些实验往往要耗费好几个月的时间。并且由于电池制造工艺，电池不一致性影响，可以说是，每个单体电池都略有差异，不同批次的电池有明显差异，不同厂家的电池有很大差异，再者说同一车辆内的电池，由于温度场，及自身的不一致性影响，其衰减的速度是不一样的，这导致初始进行评估的电池数据显得并不那么切合实际，只起到一定的参考性。会导致剩余电量评估不准确的，特别是在使用的后期。

现有的技术瓶颈，使得bms在实际使用中会出现很多问题。剩余里程评估不准确，这将给用户造成多麻烦，会导致用户对该系统的不信任，甚至会对电动汽车技术产生怀疑。由于不能准确的评估实际剩余电量，所以通常电池上下限都设有隔离带，这样的做法是防止电池过充或过放产生鼓包、爆炸、燃烧的危险，但对用户来说是一种损失，因为牺牲了本该拥有的里程数。评估会变得越来越不准确，这是因为电池不均匀衰减，或者没有按照实验样本测试的速度衰减。影响电池的均衡工作，均衡的作用是为了保证电池的剩余电量保持一致，也就是电量高的对电量低的进行充电，如果剩余电量评估不准确，则会导致，均衡效果适得其反，使电池剩余电量更加不一致。当车辆出现以上问题的情况下，其实应该调整算法，就是重新下载程序，这与现有的技术是无法做到的，除非将所有出售的车辆召回，而且重新下载程序往往要对汽车造成一些微妙的破坏，最重要的是，每辆汽车的情况是不一样的，而开发者无从得知其余细节原因。无法一对一地解决问题。信息无法与外界交流，外界无法得知内部状况如何，除非拆开pack。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种电池管理系统及管理方法。

本发明的技术方案是：一种电池管理系统，包括上位机、客户端和bms系统，所述上位机和bms系统均连接有无线通讯模块，所述上位机通过无线通讯模块与客户端连接，所述bms系统通过can通讯连接无线通讯模块并进一步通过该无线通讯模块连接上位机；所述客户端通过can通讯和/或无线通讯模块连接bms系统。

本发明的进一步改进包括：

所述无线通讯模块是4g模块。

所述bms系统是在电池应用之初由上位机重置内部系统后的bms系统，所述bms系统还连接有电池预热装置。

本发明的另一目的在于提供一种基于上述电池管理系统的电池管理方法，在新车上路初期对电池bms系统原有算法进行测试，并获取本车实际的电池信息，由上位机编译出新的安装包对原有bms系统进行升级。

当bms检测到电池一致性越来越差，动态检测的剩余电量与静态存在较大的误差，剩余里程的评估与实际存在较大的差异时，进入算法修正阶段。

所述算法修正阶段是：bms将误差信息通过无线通讯模块传送至上位机，由上位机编译出新的安装包对原有bms系统进行升级，所述安装包通过无线通讯模块发送至客户端，进一步通过can通讯传送至bms系统进行升级安装。

当bms系统检测到某一组电池包异常，则会将此信息发送给无线通讯模块，无线通讯模块上传给上位机确认，确认后将客户端及时维护。

bms系统在固定时间间隔内将当前电池信息上传至上位机，有上位机以每辆电动汽车为一个样本对电池信息进行记录建立电池数据库，同时，将该信息发送至客户端予以显示。与客户端结合用户可实时查看电动汽车充电情况，剩余电量。电池信息库的建立对电池厂，bms厂家有重要意义，由于锂离子电池的循环寿命较长，所以要获取电池从全新到报废过程中的各种数据在实验室条件下需要花费几年的时间。并且，实验室的数据并不具有太多代表性。第一个最好的解决办法是bms通过4g模块实时上传用电过程中的电池原始数据信息，服务器经处理后存入数据库，每辆电动汽车为一个样本，此数据可以帮助电池厂改善电池性能，帮助bms厂家改进算法策略。

数据的实时上传并不需要很快的速度，以48串电池pack为例，其电池信息数据每次在100字节以内，1024字节为1k，1024k为1m，按照10s一次,每天开车8小时计算，每月仅需5m流量。如此的数据可看出，这套系统非常节约流量，如果原始数据经过压码处理后，将更加节约流量。

客户端通过无线通讯模块向bms系统发送预热指令启动电池预热装置。冬季用户通过客户端，可控制bms启动加热装置，提前给电池预热。

本发明的电池管理方式从单一的独立控制发展为网络化智能控制，解决了独立控制不可视化的弊端；能及时准确的发现问题的存在，并可一对一地解决问题，bms的系统软件升级将会和客户端系统升级一样简单。大大降低了故障发生的概率；提高售后维护的方便与效率，降低售后成本；有益于提高剩余里程的预测精度，能有效地减少电池隔离带，也就是说有益于提高电池可以用的容量。可有效节约和降低，前期电池样本评估的工作量与时间，降低了实验所需的电池数量。通过客户端实现人机交互功能。

附图说明

图1是本发明电池管理系统工作流程图。

图2是本发明电池管理系统算法修正阶段工作流程图。

图3是本发明电池管理系统电池异常处理流程图。

图4是本发明电池管理系统人机交互流程图。

图5是本发明电池管理系统muc电路图。

图6是本发明电池管理系统4g通讯模块电路图。

图7是本发明电池管理系统can通讯接口电路图。

图8是本发明电池管理系统对bms接口电路图。

图9是本发明电池管理系统muc的电源电路图。

图10是本发明电池管理系统4g通讯模块电源电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细说明。

一种电池管理系统，包括上位机、客户端和bms系统，所述上位机和bms系统均连接有无线通讯模块，所述上位机通过无线通讯模块与客户端连接，所述bms系统通过can通讯连接无线通讯模块并进一步通过该无线通讯模块连接上位机；所述客户端通过can通讯和/或无线通讯模块连接bms系统。所述无线通讯模块是4g模块。

所述bms系统是在电池应用之初由上位机重置内部系统后的bms系统，所述bms系统还连接有电池预热装置。

一种基于上述电池管理系统的电池管理方法，在新车上路初期对电池bms系统原有算法进行测试，并获取本车实际的电池信息，由上位机编译出新的安装包对原有bms系统进行升级。由于每个电池pack内电芯初始容量都存在差异，所以样本得来的算法只具有一定的参考性，因此本套系统在新车上路初期可对原有算法进行测试，并可帮助开发者获取本车实际的电池信息，最终编译出新的安装包并通知车主选择升级，就如同手机升级系统一样方便，由于bms嵌入式系统非常小，则数秒就可完成升级工作，详见流程图1。

如图2所示，当bms检测到电池一致性越来越差，动态检测的剩余电量与静态存在较大的误差，剩余里程的评估与实际存在较大的差异时，进入算法修正阶段。所述算法修正阶段是：bms将误差信息通过无线通讯模块传送至上位机，由上位机编译出新的安装包对原有bms系统进行升级，所述安装包通过无线通讯模块发送至客户端，进一步通过can通讯传送至bms系统进行升级安装。

当bms系统检测到某一组电池包异常，则会将此信息发送给无线通讯模块，无线通讯模块上传给上位机确认，确认后将客户端及时维护。当bms检测到某一组电池包异常，比如电量明显低于其他电池包，经常出现过热问题等，则会将此信息发送给4g模块，4g模块上传给开发者确认，确认后将通知车主及时维护。详见图3。

bms系统在固定时间间隔内将当前电池信息上传至上位机，有上位机以每辆电动汽车为一个样本对电池信息进行记录建立电池数据库，同时，将该信息发送至客户端予以显示。与客户端结合用户可实时查看电动汽车充电情况，剩余电量。电池信息库的建立对电池厂，bms厂家有重要意义，由于锂离子电池的循环寿命较长，所以要获取电池从全新到报废过程中的各种数据在实验室条件下需要花费几年的时间。并且，实验室的数据并不具有太多代表性。第一个最好的解决办法是bms通过4g模块实时上传用电过程中的电池原始数据信息，服务器经处理后存入数据库，每辆电动汽车为一个样本，此数据可以帮助电池厂改善电池性能，帮助bms厂家改进算法策略。

数据的实时上传并不需要很快的速度，以48串电池pack为例，其电池信息数据每次在100字节以内，1024字节为1k，1024k为1m，按照10s一次,每天开车8小时计算，每月仅需5m流量。如此的数据可看出，这套系统非常节约流量，如果原始数据经过压码处理后，将更加节约流量。

客户端通过无线通讯模块向bms系统发送预热指令启动电池预热装置。冬季用户通过客户端，可控制bms启动加热装置，提前给电池预热。

本发明的电池管理方式从单一的独立控制发展为网络化智能控制，解决了独立控制不可视化的弊端；能及时准确的发现问题的存在，并可一对一地解决问题，bms的系统软件升级将会和客户端系统升级一样简单。大大降低了故障发生的概率；提高售后维护的方便与效率，降低售后成本；有益于提高剩余里程的预测精度，能有效地减少电池隔离带，也就是说有益于提高电池可以用的容量。可有效节约和降低，前期电池样本评估的工作量与时间，降低了实验所需的电池数量。通过客户端实现人机交互功能。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。