电动汽车电池感知装置、电动汽车电池及充放电方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电动汽车电池感知装置、电动汽车电池及充放电方法，装置包括：至少一个智能监控单元，设置在蓄电池组中，分别与各个蓄电池单元相连，用于监测各个蓄电池单元的属性数据；电池管理单元，通过CAN总线与至少一个智能监控单元相连，用于控制蓄电池组的回路开关的开断、与电动汽车或充电站设备进行通信、上报蓄电池组的属性数据以及对充电行为数据进行记录和处理。本发明专利技术将每个蓄电池单元及智能监控单元作为传感器网络中的节点，电池管理单元成为汇聚节点，充电站设备作为网关节点，与外部网络实现无缝连接；本发明专利技术可以电池的整体属性进行获取，也可以个电池单元进行分别的实时监控，实现全面的电动汽车电池的智能管理。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电动汽车电池技术，尤其涉及一种电动汽车电池感知装置、电动汽车电池及充放电方法。
技术介绍
随着电动汽车的相关技术的发展，电动汽车逐渐走入了大众的工作和生活中。而在电动汽车的相关技术中，作为能源提供者的电动汽车的电池至关重要。在现有电动汽车的电池中已内设有电池管理系统(Battery Management System,简称BMS)。BMS具有数据采集的功能，利用采集到的数据对电池作出合理有效的管理和控制。以锂离子电池为例，由于这种电池的安全性要求高，对电压敏感，所有需要采集每个单体电池的电压,监测每个电池的温度。BMS还需要对表示电池剩余容量的荷电状态(State Of Charge，简称S0C)进行确定，目前BMS通常采用的SOC确定方法包括开路电压法、内阻法、安时法等。BMS还具有电气控制、安全管理控制、电池温度管理以及数据通信等多个功能。但是，现有的BMS尚存在以下至少一种缺陷(I)无法对电池进行安全识别和防伪管理；(2)缺乏与智能电网之间的有效通信管理；(3)在SOC的估算方面，估算误差仍需改善；(4)缺乏对电池自身以及对人体的安全性的较全面的安全管理。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种电动汽车电池感知装置、电动汽车电池及充放电方法，能够有效地对电动汽车电池进行充放电管理。为实现上述目的，本专利技术提供了一种电动汽车电池感知装置，包括至少一个智能监控单元，设置在蓄电池组中，分别与所述蓄电池组中各个蓄电池单元相连，用于监测各个蓄电池单元的属性数据；电池管理单元，通过CAN总线与所述至少一个智能监控单元相连，用于控制蓄电池组的回路开关的开断、与电动汽车或充电站设备进行通信、向所述电动汽车或充电站设备上报所述蓄电池组的属性数据以及对充电行为数据进行记录和处理。为实现上述目的，本专利技术还提供了一种包括前述电动汽车电池感知装置的电动汽车电池，还包括蓄电池组和备用蓄电池组，所述蓄电池组和备用蓄电池组中的各个蓄电池单元分别与所述电动汽车电池感知装置中的对应的智能监控单元相连。为实现上述目的，本专利技术提供了一种电动汽车电池充电方法，包括当蓄电池组连接到充电站设备，且回路开关处于断开状态时，电动汽车电池感知装置的电池管理单元通过CAN总线或无线通信方式向所述充电站设备上报所述蓄电池组的属性数据；所述充电站设备根据接收到的所述蓄电池组的属性数据调整充电电压到电池开路电压，并命令所述电池管理单元接通所述回路开关；所述充电站设备平稳增加充电电压，直到充电电流达到预设值；在充电过程中，所述电池管理单元实时计算充电量，根据所述充电量通知所述充电站设备调整充电电流。为实现上述目的，本专利技术还提供了一种电动汽车电池放电方法，包括当蓄电池组与电动汽车连接，且回路开关处于断开状态时，电动汽车电池感知装置的电池管理单元通过CAN总线或无线通信方式向所述电动汽车上报所述蓄电池组的属 性数据；所述电动汽车根据接收到的所述蓄电池组的属性数据以及当前油门位置调整起步速度，并命令所述电池管理单元接通所述回路开关。基于上述技术方案，本专利技术采用传感器网络技术将每个蓄电池单元及智能监控单元作为传感器网络中的节点，电池管理单元成为汇聚节点，与电动汽车电池感知装置连接的充电站设备可以作为网关节点，从而与配电网、车联网、路联网等外部网络实现无缝连接；对于电动汽车电池感知装置自身，电池管理单元可以对蓄电池组进行整体的属性获取以及与外部通信，而各个蓄电池单元也分别由各自对应的智能监控单元进行实时监测和控制，这样就实现了更为全面的电动汽车电池的智能管理功能。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中图I为本专利技术电动汽车电池感知装置的一实施例的应用场景示意图。图2为本专利技术电动汽车电池感知装置的另一实施例的应用场景示意图。图3为本专利技术电动汽车电池充电方法的一实施例的流程示意图。图4为本专利技术电动汽车电池放电方法的一实施例的流程示意图。图5为本专利技术电动汽车电池感知装置实施例中的智能监控单元的具体结构示意图。图6为本专利技术电动汽车电池感知装置实施例中的均衡单元的具体结构示意图。图7为本专利技术电动汽车电池感知装置实施例中的电池管理单元的具体结构示意图。图8为本专利技术电动汽车电池感知装置实施例中的电池管理单元的一种电路实现的结构示意图。具体实施例方式下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。如图I所示，为本专利技术电动汽车电池感知装置的一实施例的应用场景示意图。在本实施例的应用场景中，电动汽车电池感知装置和蓄电池组I 一同被设置在电动汽车电池内，蓄电池组I包括至少一个蓄电池单元11、12、…、IN，电动汽车电池感知装置包括至少一个智能监控单元21、22、…、2N和电池管理单元3，其中至少一个智能监控单元21、22、…、2N设置在蓄电池组I中，每个蓄电池单元均连接一个智能监控单元。智能监控单元可以对其所连接的蓄电池单元进行监测，获得该蓄电池单元的属性数据，例如当前电压、动态充电内阻、当前温度等。电池管理单元3通过CAN总线与蓄电池组I中的至少一个智能监控单元21、22、…、2N相连，电池管理单元3可以对蓄电池组I的充放电的回路开关6进行开断，并具有通信功能，能够与电动汽车或充电站设备7进行通信。电池管理单元3可以向电动汽车或充电站设备7上报其所管理的蓄电池组I的属性数据，该属性数据包括蓄电池组I的容量、标称电压、充电终止电压、标称充电电流、最大充电电流、剩余电量、使用循环次数、当前开路电压等，还可以包括所有蓄电池单元各自的内阻、容量、落后的蓄电池单元的数量以及评估权值等。电池管理单元3可以根据管理的需要上报上述属性数据中的一种或多种，也可包括未列出的其他的电池属性数据。电池管理单元3还可以对充电行为数据(例如充电时间、充电时长、充电站/桩名称、充电量、放电量等)进行记录和处理，这样就能够精确地对电池充电放电进行有效的计·量和能效管理。通过设置在电动汽车电池中的CAN总线结构，形成了以每个蓄电池单元及智能监控单元为传感器网络节点，电池管理单元作为这些传感器网络节点的汇聚节点通过作为网关节点的充电站设备7与外部网络进行通信，这就实现了电动汽车电池与外部网络的无缝对接，这也带来了更为完善的电池控制和管理功能。如图2所示，为本专利技术电动汽车电池感知装置的另一实施例的应用场景示意图。与上一实施例相比，本实施例的电动汽车电池感知装置还包括至少一个均衡单元31、32、…、3N，至少一个均衡单元31、32、…、3N也设置在蓄电池组I中，每个均衡单元分别与一个智能监控单元相匹配，从而形成每个蓄电池单元对应于一个智能监控单元和一个均衡单元的结构。均衡单元与对应的蓄电池单元和智能监控单元相连，其作用是对充放电电压/电流进行均衡控制。这里的均衡控制是指通过智能监控单元对蓄电池单元的实时监测，将获取该蓄电池单元当前的电压、温度等信息发送给电池管理单元，电池管理单元基于这些信息判断该蓄电池单元的电池容量是否发生退化，动态充电内阻是否较大而导致充电电压升幅过大等，进而判断是否符合需要能量均衡的条件，对于符合需要均衡的条件的蓄电池单元，由电池管理单元发送均衡命令，接收到的均衡命令的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动汽车电池感知装置，包括：至少一个智能监控单元，设置在蓄电池组中，分别与所述蓄电池组中各个蓄电池单元相连，用于监测各个蓄电池单元的属性数据；电池管理单元，通过CAN总线与所述至少一个智能监控单元相连，用于控制蓄电池组的回路开关的开断、与电动汽车或充电站设备进行通信、向所述电动汽车或充电站设备上报所述蓄电池组的属性数据以及对充电行为数据进行记录和处理。

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车电池感知装置，包括 至少一个智能监控单元，设置在蓄电池组中，分别与所述蓄电池组中各个蓄电池单元相连，用于监测各个蓄电池单元的属性数据； 电池管理单元，通过CAN总线与所述至少一个智能监控单元相连，用于控制蓄电池组的回路开关的开断、与电动汽车或充电站设备进行通信、向所述电动汽车或充电站设备上报所述蓄电池组的属性数据以及对充电行为数据进行记录和处理。2.根据权利要求I所述的电动汽车电池感知装置，其中，还包括 与所述至少一个智能监控单元分别匹配的至少一个均衡单元，也设置在蓄电池组中，所述均衡单元与对应的蓄电池单元和智能监控单元相连，用于对充放电电压/电流进行均衡控制。3.根据权利要求2所述的电动汽车电池感知装置，其中，所述智能监控单元与匹配的均衡单元一体封装，并通过光电隔离电路与所述CAN总线相连。4.根据权利要求2或3所述的电动汽车电池感知装置，其中，还包括备用蓄电池组，以及所述备用蓄电池组中各个蓄电池单元分别对应的智能监控单元和均衡单元，所述备用蓄电池组还具有用于切换到备用蓄电池组的熔丝。5.根据权利要求4所述的电动汽车电池感知装置，其中，所述智能监控单元具体包括集成保密通信协议栈的RISC单片机、多路模数转换组件、多路数模转换组件、数据存储器和光隔电路总线接口，所述RISC单片机分别与所述多路模数转换组件、多路数模转换组件、数据存储器和光隔电路总线接口相连，所述数据存储器用于存储对应的蓄电池单元的属性数据，所述RISC单片机用于实时监视对应的蓄电池单元的端口电压和工作温度，并将所述对应的蓄电池单元的属性数据通过所述CAN总线传送给所述电池管理单元，所述多路模数转换组件分别接收所述对应的蓄电池单元的端口电压和工作温度，并在进行模数转换后保存到所述RISC单元机的缓存队列中，所述多路数模转换组件分别对所述RISC单片机设定的设定输出电压和设定输出电流进行数模转换，并输入到所述均衡单元。6.根据权利要求5所述的电动汽车电池感知装置，其中，所述均衡单元为电调功率限制型升压直流/直流转换器，具体包括脉冲宽度调制器和互感器，所述脉冲宽度调制器用于接收所述多路数模转换组件输入的设定输出电压、电压基准和设定输出电流，并对所述对应的蓄电池组的实时信息进行采样，通过与设定输出电压、电压基准、设定输出电流进行比较判断是否均衡；所述互感器用于对电路进行调节，将先进电池的放电能量充分转换成可用能量，或者将充电落后电池多余的能量转换成先进电池单元的充电能量。7.根据权利要求4所述的电动汽车电池感知装置，其中，所述电池管理单元具体包括 开关控制组件，用于控制所述蓄电池组的回路开关的开断； 通信组件，用于与电动汽车或充电站设备进行通信，并向所述电动汽车或充电站设备上报所述蓄电池组的属性数据； 充电行为记录组件，用于对充电行为数据进行记录和处理。8.根据权利要求7所述的电动汽车电池感知装置，其中，所述电池管理单元还包括 充电设备认证组件，用于对连接的充电站设备进行身份验证，并在身份验证未通过时，触发所述开关控制组件断开所述蓄电池组的回路开关，以及触发所述充电行为记录组件对绕开所述蓄电池组的回路开关的非法充电行为进行数据记录，并通知与所述蓄电池组连接的所述电动汽车。9.根据权利要求7所述的电动汽车电池感知装置，其中，在所述蓄电池组和备用蓄电池组与充电站设备之间均设有电流传感器，与所述电池管理单元相连，用于对充电行为信息和充电量进行监测，并相应数据发送给所述电池管理单元。10.根据权利要求7所述的电动汽车电池感知装置，其中，所述通信组件至少包括以下之一 CAN总线通信子组件，用于通过CAN总线与所述电动汽车或充电站设备进行通信； 无线通信子组件，用于通过无线通信方式与所述电动汽车或充电站设备进行通信。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李祥珍，何清素，欧清海，曾令康，甄岩，蒋梨花，
申请(专利权)人：国网电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：