一种电动汽车充电检测系统及方法与流程

1.本发明涉及电动汽车技术领域，具体涉及一种电动汽车充电检测系统及方法。


背景技术：

2.随着石油资源的短缺以及传统汽车尾气排放导致温室效应日益明显，新能源汽车凭借无污染、能量利用率高、噪声低等优点成为了汽车行业实现绿色环保发展的最佳选择，尤其是近年来系能源汽车技术不断取得重大突破，市场上已经有非常成熟稳定的新能源汽车。而随着新能源汽车市场的不断扩大，针对新能源汽车的电能补给技术也成为了人们关注的焦点，特别是动力电池的安全问题，成为了保障新能源汽车驾驶安全的重要指标。
3.当前电动汽车在进行充电时，充电桩仅能简单对电池补充电能，目前充电桩只能采集总电压、电流和bms通讯数据，并且现有国标充电协议中，电池单体的电压不是必传项，而对电池的性能分析需要用到电池包模组的电池单体电压，很多车辆无法通过充电枪上的can通讯得到电池单体数据，因此难以对车辆动力电池进行准确、全面的健康状态检测。故现在对于在进行动力电池健康状态检测时，如何采集到电池单体电压来对分析模型进行数据支撑成为了急需解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明意在提供一种电动汽车充电检测系统，以解决对电动汽车动力电池健康状态检测结果准确性和全面性欠缺的技术问题。
5.为解决以上问题，本发明采用如下技术方案：一种电动汽车充电检测系统，包括中控模块，以及分别与中控模块连接的数据采集模块、功率调节模块、自诊断采集模块、分析模块、通讯模块和显示模块；
6.数据采集模块，用于在固定时间段内采集电动汽车动力电池数据形成第一数据集合，并将第一数据集合发送至中控模块；
7.功率调节模块，用于根据电动汽车的功率请求调节充电桩的实际充电功率；
8.自诊断采集模块，用于在动力电池充电过程中采集电池包的电池相关数据形成第二数据集合，并将第二数据集合发送至中控模块；
9.中控模块，包括数据存储单元和数据处理单元，数据存储单元，用于存储第一数据集合和第二数据集合；数据处理单元；用于将第一数据集合和第二数据集合打包处理形成总数据包，并将总数据包发送至分析模块；
10.分析模块，用于对总数据包进行分析检测，得到检测结果后对动力电池的健康状态进行评估，最后得到动力电池的健康状态评估结果；
11.通讯模块，用于为系统各模块间提供通讯通道；
12.显示模块，用于实时显示所述健康状态评估结果。
13.本方案的原理及优点是：实际应用时，通过数据采集模块采集动力电池在充电过程中的数据以及电动汽车电池管理系统报文数据，并通过自诊断采集模块采集电池包的单
体电压数据，然后利用分析模块对数据进行分析检测，从而对动力电池的健康状态进行准确评估。本发明相比于现有技术，优点在于不仅采集了动力电池的充电数据，同时能够通过设置的自诊断采集模块采集电池包的单体电压数据，利用数据分析模型对数据进行分析检测，从而对电动汽车进行准确、全面的健康状态评估，保证了电动汽车的驾驶安全。
14.优选的，作为一种改进，动力电池数据包括充电桩输出总电压、充电桩输出总电流和电动汽车电池管理系统报文数据。
15.采集充电桩的输出电压和输出电流，再结合电池管理系统中的报文数据，不仅能够清楚动力电池当前的状态，同时能够根据动力电池的历史运行数据对动力电池的健康状态进行综合评估，从而提高评估结果的准确性。
16.优选的，作为一种改进，对总数据包进行分析检测为，根据总数据包分别对动力电池进行电池单体soh检测、电池单体的一致性检测和电池单体内部故障检测。
17.电池单体的soh是电池性能的重要指标，代表了当前的健康状态，直接影响电池包的剩余寿命，并且电池单体的一致性是影响电池包寿命的关键因素，动力电池单体内部故障的检测是电池系统安全检测的关键，负极析锂、内短路等单体内部故障会导致严重的电池系统安全问题，因此对动力电池分别进行这三个检测，能够全面对动力电池的健康状态进行分析、评估，从而提高评估结果的准确性和全面性。
18.优选的，作为一种改进，中控模块在对第一数据集合和第二数据集合进行打包处理时，按照同一时间戳进行汇总。
19.将采集到的数据按照同一时间戳的规则汇总，则能够保证对动力电池健康状态分析的有效性，提高对动力电池健康状态评估结果的准确性。
20.优选的，作为一种改进，电池单体soh检测为，利用检测模型对电池的电池健康度进行检测。
21.电池单体的soh是电池性能的重要指标，代表了当前的健康状态，直接影响电池包的剩余寿命，通过进行电池单体soh检测，能够清楚得分析出动力电池当前的健康状态，从而利于对动力电池整体安全性的评估。
22.优选的，作为一种改进，通讯通道包括无线网络通道和数据网络通道；数据网络通道为5g数据网络通道。
23.采用无线网络通道和数据网络通道进行系统各模块之间的信息交互，且数据网络通道选择为当前最优的5g数据网络，不仅能保证各模块之间信息通讯的便捷性，同时能够保证信息通讯的速度，提高系统的工作效率。
24.优选的，作为一种改进，中控模块还包括紧急处理单元，用于在动力电池突发故障时切断充电桩输出端的输出功率。
25.当动力电池在充电过程中突发故障时，此时若继续保持充电桩的充电状态，则会有很大的安全风险，因此设置紧急处理单元，在出现故障时及时切断充电桩输出端的输出功率，从而保证充电桩以及动力电池的安全，避免发生安全事故。
26.本发明还提供了一种电动汽车充电检测方法，包括以下步骤：
27.步骤s1，将充电桩的输出端与电动汽车的充电口连接，开始充电后，电动汽车向充电桩发送充电功率请求；
28.步骤s2，功率调节模块根据电动汽车的功率请求调节充电桩的实际充电功率，充
电桩以此充电功率向电动汽车充电；
29.步骤s3，数据采集模块在固定时间段内采集电动汽车动力电池数据，并形成第一数据集合，然后将第一数据集合发送至中控模块；
30.步骤s4，自诊断采集模块采集电池包的电池相关数据形成第二数据集合，然后将第二数据集合发送至中控模块，中控模块将第一数据集合和第二数据集合按照同一时间戳进行汇总后形成总数据包，并将总数据包发送至分析模块；
31.步骤s5，分析模块对总数据包进行检测分析后，得到第一检测结果，然后对动力电池的健康状态进行评估，得到动力电池的健康状态评估结果，并在显示模块中显示出来。
32.通过此方法，不仅能够利用动力电池的历史运行数据以及充电桩的充电数据，同时能够采集电池包的电池相关数据，从而实现对动力电池健康状态的全面、准确分析检测，保证对动力电池健康状态评估结果的准确性，提高电动汽车的使用安全性。
33.优选的，作为一种改进，分析模块在对动力电池进行健康状态评估后，根据评估结果向用户提供减缓电池性能下降速度的建议。
34.在进行动力电池健康状态评估后，通过增加根据评估结果向用户提供减缓电池性能下降速度的建议的功能，不仅能够使用户得知当前动力电池的健康状态，同时也能够知晓科学的电池性能优化建议，减缓电池性能下降速度，延长动力电池的使用时间，不仅节约了动力电池的更换量，同时也为用户节约了用车成本。
35.优选的，作为一种改进，功率调节模块根据动力电池的充电量对充电桩的充电功率进行实时调整。
36.通过此种设置，使充电桩的充电功率动态调整，不仅能够减少充电桩的工作负荷，同时也能够提高动力电池的使用寿命，有效提高了电动汽车的经济效益。
附图说明
37.图1为本发明一种电动汽车充电检测系统及方法实施例一的系统示意图。
38.图2为本发明一种电动汽车充电检测系统及方法实施例一的检测流程示意图。
具体实施方式
39.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
40.说明书附图中的标记包括：数据采集模块1、功率调节模块2、自诊断采集模块3、中控模块4、分析模块5、通讯模块6、显示模块7、数据存储单元8、数据处理单元9。
41.实施例一：
42.本实施例基本如附图1所示：一种电动汽车充电检测系统，包括中控模块，以及分别与中控模块连接的数据采集模块、功率调节模块、自诊断采集模块、分析模块、通讯模块和显示模块；
43.数据采集模块，用于在固定时间段内采集电动汽车动力电池数据形成第一数据集合，并将第一数据集合发送至中控模块；
44.功率调节模块，用于根据电动汽车的功率请求调节充电桩的实际充电功率；
45.自诊断采集模块，即obd模块，其供电源取自于电动汽车，主要通过电动汽车obd端口采集can控制器的信息，并通过热点的方式，让其他设备能够与其建立连接；在动力电池
充电过程中，obd模块实时采集电动汽车状态信息报文，主要采集电池包的电池单体电压、序列号、探针温度和序列号等数据形成第二数据集合，并将第二数据集合发送至中控模块；
46.中控模块，包括数据存储单元和数据处理单元，数据存储单元，用于存储第一数据集合和第二数据集合；数据处理单元；用于将第一数据集合和第二数据集合打包处理形成总数据包，并将总数据包发送至分析模块；
47.分析模块，用于对总数据包进行分析检测，包括电池单体soh检测(健康状态检测)、电池单体的一致性检测和电池单体内部故障检测，得到检测结果后对动力电池的健康状态进行评估，最后得到动力电池的健康状态评估结果；
48.通讯模块，用于为系统各模块间提供5g数据网络通讯通道；
49.显示模块，用于实时显示健康状态评估结果。
50.如附图2所示，本发明还提供了一种电动汽车充电检测方法，通过上述系统，在进行动力电池健康状态评估时，包括以下步骤：
51.步骤s1，将充电桩的输出端与电动汽车的充电口连接，开始充电后，电动汽车向充电桩发送充电功率请求；
52.步骤s2，功率调节模块根据电动汽车的功率请求调节充电桩的实际充电功率，充电桩以此充电功率向电动汽车充电；
53.步骤s3，数据采集模块在固定时间段内采集电动汽车动力电池数据，并形成第一数据集合，然后将第一数据集合发送至中控模块；
54.步骤s4，自诊断采集模块采集电池包的电池相关数据形成第二数据集合，然后将第二数据集合发送至中控模块，中控模块将第一数据集合和第二数据集合按照同一时间戳进行汇总后形成总数据包，并将总数据包发送至分析模块；
55.步骤s5，分析模块对总数据包进行检测分析后，得到第一检测结果，然后对动力电池的健康状态进行评估，得到动力电池的健康状态评估结果，并在显示模块中显示出来。
56.利用设置的自诊断采集模块，通过车载obd接口读取充电测试过程中动力电池的电池单体信息，再集合采集到的充电电压、电流以及bms(电池管理系统)上传的电池包报文数据，经过分析模块中的电化学分析模型的分析处理，对动力电池的健康状态进行准确、全面的评估，从而保证动力电池的充电安全和使用安全。
57.本实施例的具体实施过程如下：
58.第一步，将充电桩的输出充电枪与电动汽车的充电接口连接，并在充电桩上选择开始充电，电动汽车向充电桩发送充电功率请求，充电桩根据充电功率请求对动力电池进行不超过5分钟的测试充电。
59.第二步，数据采集模块在测试充电时间段内采集充电桩输出总电压、充电桩输出总电流和往前3个月内的电动汽车电池管理系统报文数据，并将采集到的数据进行汇总形成第一数据集合，然后将第一数据集合发送至中控模块。
60.第三步，自诊断采集模块采集5分钟内电池包的电池单体电压、序列号、探针温度和序列号等数据并形成第二数据集合，然后将第二数据集合发送至中控模块。
61.第四步，中控模块的数据存储单元接收并存储第一数据集合和第二数据集合，然后由数据处理单元将第一数据集合和第二数据集合按照同一时间戳进行汇总后形成总数据包，并将总数据包发送至分析模块。
62.第五步，分析模块利用电化学分析模型对总数据包分别进行电池单体soh检测、电池单体的一致性检测和电池单体内部故障检测，得到第一检测结果，然后根据第一检测结果对动力电池的健康状态进行精准评估，得到准确、全面的健康状态评估结果，并在显示模块中显示出来。
63.第六步，评估完成后，充电桩根据电动汽车的充电功率请求，由输出充电枪输出该请求功率向动力电池正常充电。
64.由于燃油汽车引起的全球温室效应日益加剧以及石油资源的储备量正在急剧减少，新能源汽车又重新回到了人们关注的视线中，包括氢能源汽车、太阳能汽车和电动汽车，其中以电动汽车的关注度最高，发展速度最快，尤其是在电动汽车的不限行政策出来后，电动汽车的需求量急剧上升，而随着电动电车的使用量越多，一些问题也逐渐暴露了出来，例如充电站少、充电困难、电动汽车事故率高、动力电池的安全性问题等。其中以动力电池的安全性问题最受关注，因为动力电池一旦发生故障，容易造成其内部温度急剧升高，从而发生自燃或者爆炸，给驾乘人员的人身安全造成极大威胁。而目前市场的充电桩技能单独完成充电工作，在电动汽车动力电池安全性检测的处理方法上，则需要另外特定设备来进行，一是将动力电池拆除下来进行检测，二是对动力电池进行定期更换，这两种方式不仅过程复杂，而且成本都较高，不利于广大电动汽车用户采用。
65.而本方案中，通过在普通的充电桩内部增加一个自诊断采集模块，即obd采集模块，使充电桩能够采集数据进行动力电池的分析是常规技术所意想不到的，通过在电动汽车正常充电前先进行充电测试，检测动力电池的安全性，利用增加的obd采集模块，实现在动力电池充电过程中采集电池包的单体数据信息，并结合采集到的充电桩的输出电压和电流，以及bms电池管理系统上传的电池包报文数据，利用分析模块中电化学分析模型分别进行电池单体soh检测、电池单体的一致性检测和电池单体内部故障检测，从而对动力电池当前健康状态进行精准且全面的评估，得到准确的检测结果，能够对动力电池的安全性进行准确评价，利于电动汽车的安全使用，并且整个充电检测过程时间短，不会占用正常充电时间，有效充电率为正常充电模式的60％，不仅能完成动力电池的安全性检测，保证动力电池的安全，同时也有效保证了动力电池的充电效率，提高充电桩的使用体验感。
66.实施例二：
67.本实施例基本与实施例一相同，区别在于：分析模块在对动力电池进行健康状态评估后，根据评估结果向用户提供减缓电池性能下降速度的建议，并通过显示模块显示出来。
68.本实施例的具体实施过程与实施例一相同，区别在于：
69.第五步，分析模块利用电化学分析模型对总数据包分别进行电池单体soh检测、电池单体的一致性检测和电池单体内部故障检测，得到第一检测结果，然后根据第一检测结果对动力电池的健康状态进行精准评估，得到准确、全面的健康状态评估结果；同时分析模块根据对动力电池的健康状态评估结果，向用户提供减缓电池性能下降速度的建议，例如用户用车过程中避免急加速或极端驾驶、加大电动汽车充电频率，使其电量始终维持在40％-80％范围内，并将评估结果和建议在显示模块中显示出来。
70.常规的充电桩仅能完成充电任务，没有其他合理性建议，并且专用的检测设备也仅能完成对动力电池的检测，得到检测结果，无法针对动力电池的具体情况给予用户合理
的用车建议，是动力电池长期处于不合理的使用过程中。而本方案在对电动汽车动力电池进行健康状态评估后，还能根据评估向用户提供减缓电池性能下降速度的建议，不仅能够使用户得到科学的驾驶建议，保证驾驶安全，同时还能够通过此建议延长动力电池的使用寿命，为用户节约更换动力电池成本的同时，还能够减少动力电池的使用量，避免大量的动力电池对环境产生破坏，响应环保号召，为环保作出贡献。
71.实施例三：
72.本实施例基本与实施例一相同，区别在于：充电桩在对动力电池进行充电过程中，功率调节模块根据动力电池的充电量对充电桩的充电功率进行实时调整。
73.本实施例的具体实施过程与实施例一相同，区别在于：
74.第六步，评估完成后，充电桩根据电动汽车的充电功率需求，由充电枪向动力电池正常充电，当动力电池的电量达到满电量的80％后，功率调节模块根据动力电池的当前电量以及充电功率需求，将充电桩的充电功率调整为原来的60％，对动力电池继续充电，直至动力电池电量充满，则充电结束。
75.动力电池在充电时会产生大量的热量，热量的聚集会影响动力电池的安全性，为避免动力电池发生故障造成安全威胁，因此在动力电池电量充到80％后，降低充电功率进行充电，从而减少动力电池发热量，不仅能够保证动力电池和充电桩的充电安全，还能够通过充电功率的动态调节，减少动力电池内部动态变化程度，延长动力电池的使用寿命。
76.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。