一種電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)包括BMS、車載終端、服務(wù)器和遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)。本發(fā)明系統(tǒng)用于對(duì)電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行穩(wěn)定高效的在線監(jiān)測(cè)，利用遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)強(qiáng)大的硬件計(jì)算資源對(duì)海量的電池?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)包括荷電狀態(tài)SOC、能量狀態(tài)SOE、功率狀態(tài)SOP、健康狀態(tài)SOH在內(nèi)的多種信息的獲取，并能定期對(duì)電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組初始狀態(tài)進(jìn)行標(biāo)定。
【專利說(shuō)明】
一種電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及新能源汽車信息監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著全球的環(huán)境污染和能源短缺日益加重，關(guān)于新能源汽車的研究和應(yīng)用逐漸成為人們研究的焦點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)外均提出以純電驅(qū)動(dòng)為新能源汽車發(fā)展和汽車工業(yè)轉(zhuǎn)型的主要戰(zhàn)略取向，重點(diǎn)推進(jìn)純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車產(chǎn)業(yè)化，并從汽車技術(shù)變革和產(chǎn)業(yè)升級(jí)的戰(zhàn)略出發(fā)，頒布制定了優(yōu)惠的政策措施，積極促進(jìn)新能源汽車的發(fā)展。作為解決全球能源危機(jī)和環(huán)境污染的重要手段。
[0003]BMS電池管理系統(tǒng)，其用于提供包括電池參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、電池狀態(tài)估計(jì)、電池一致性與均衡、電池?zé)峁芾?、在線診斷與預(yù)警、充放電控制，以及網(wǎng)絡(luò)通信與信息存儲(chǔ)在內(nèi)的電池管理功能；
[0004]BMS電池管理系統(tǒng)是新能源汽車研究的重要領(lǐng)域之一，是保證電動(dòng)汽車安全、保持電源系統(tǒng)正常應(yīng)用和提高電池壽命的一種相當(dāng)重要的技術(shù)措施。它起到對(duì)電池性能保護(hù)、 防止個(gè)別電池的早期損壞的作用。BMS的主要功能包括:電池參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、電池狀態(tài)估計(jì)、 電池一致性與均衡、電池?zé)峁芾?、在線診斷與預(yù)警、充放電控制，以及網(wǎng)絡(luò)通信與信息存儲(chǔ)；
[0005]然而，大量電動(dòng)汽車在投入使用后，獲取BMS中存儲(chǔ)的電池參數(shù)信息變得非常困難，傳統(tǒng)的電動(dòng)汽車遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)只是簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)了在線監(jiān)測(cè)電動(dòng)汽車的主要技術(shù)指標(biāo)以及運(yùn)行狀態(tài)等功能，并未針對(duì)電動(dòng)汽車的核心部件，即動(dòng)力電池組建立完整的在線檢測(cè)、分析和控制體系。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，提供一種功能完善的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)便捷地獲取BMS中存儲(chǔ)的電池參數(shù)信息，方便使用者快捷地查看電池?cái)?shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)電池狀況，進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)以及其它進(jìn)一步分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電池潛在的危險(xiǎn)和故障，提高電動(dòng)汽車使用過(guò)程中的安全性。
[0007]本發(fā)明為解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案:
[0008]本發(fā)明電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)是:所述遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)包括:
[0009]BMS電池管理系統(tǒng)，其用于提供包括電池參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、電池狀態(tài)的估計(jì)、電池的一致性與均衡、電池的熱管理、在線診斷與預(yù)警、充放電控制，以及網(wǎng)絡(luò)通信與信息存儲(chǔ)在內(nèi)的電池管理功能；
[0010]車載終端，其用于在BMS電池管理系統(tǒng)和服務(wù)器之間進(jìn)行電池?cái)?shù)據(jù)和控制指令的傳送，并進(jìn)行CAN/3G通信協(xié)議轉(zhuǎn)換；
[0011]服務(wù)器，其用于接收和儲(chǔ)存來(lái)自車載終端的電池?cái)?shù)據(jù)，并對(duì)所述電池?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行管理和維護(hù)；
[0012]遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)；其用于訪問(wèn)所述服務(wù)器以獲取所需的電池?cái)?shù)據(jù)，對(duì)所述電池?cái)?shù)據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，并進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，通過(guò)對(duì)電池?cái)?shù)據(jù)所進(jìn)行的分析判斷出電池的潛在危險(xiǎn)和故障，利用人機(jī)交互界面對(duì)于所述潛在危險(xiǎn)和故障進(jìn)行顯示，并通過(guò)由人機(jī)交互界面和服務(wù)器形成的通信鏈路向所述車載終端下發(fā)控制指令。
[0013]本發(fā)明電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)也在于，所述遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中用于信息傳輸?shù)耐ㄐ沛溌窞殡p向通路；
[0014]所述雙向通路中上行通路信號(hào)流向?yàn)?BMS通過(guò)整車控制器通信獲取車輛基本信息，通過(guò)與各個(gè)電池管理單元通信獲取電池實(shí)時(shí)參數(shù)以及電池實(shí)時(shí)狀態(tài)，經(jīng)BMS對(duì)所述車輛基本信息、電池實(shí)時(shí)參數(shù)以及電池實(shí)時(shí)狀態(tài)按照CAN通信協(xié)議打包，相對(duì)應(yīng)形成基本信息幀、電池參數(shù)幀、電池狀態(tài)幀;BMS與車載終端通過(guò)CAN通信網(wǎng)絡(luò)連接，由BMS向車載終端發(fā)送基本信息幀、電池參數(shù)幀和電池狀態(tài)幀，車載終端控制器通過(guò)CAN/3G轉(zhuǎn)換協(xié)議，將基本信息幀、電池參數(shù)幀和電池狀態(tài)幀轉(zhuǎn)換為基本信息包、電池參數(shù)包、電池狀態(tài)包;車載終端主控制器通過(guò)USART接口與3G模塊相連，將基本信息包、電池參數(shù)包和電池狀態(tài)包發(fā)送至3G模塊；3G模塊與基站之間通過(guò)WCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)方式連接，以3G上行數(shù)據(jù)包的形式將基本信息包、電池參數(shù)包和電池狀態(tài)包發(fā)送至基站;基站與遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)通過(guò)Internet方式連接，以電池?cái)?shù)據(jù)包的形式將3G上行數(shù)據(jù)包發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)；
[0015]所述雙向通路中下行通路信號(hào)流向?yàn)?遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)通過(guò)對(duì)接收到的信息進(jìn)行分析處理，可進(jìn)行電池初始化參數(shù)標(biāo)定、電池狀態(tài)在線估計(jì)、電池故障預(yù)警，對(duì)信息編碼形成指令數(shù)據(jù)包，并通過(guò)Internet網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至基站;基站以3G下行數(shù)據(jù)包的形式將指令數(shù)據(jù)包發(fā)送至車載終端，經(jīng)車載終端對(duì)3G數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析，形成參數(shù)標(biāo)定包、狀態(tài)估計(jì)包和故障預(yù)警包;車載終端通過(guò)3G/CAN轉(zhuǎn)換協(xié)議將參數(shù)標(biāo)定包、狀態(tài)估計(jì)包和故障預(yù)警包轉(zhuǎn)換為參數(shù)標(biāo)定幀、狀態(tài)估計(jì)幀和故障預(yù)警幀，并發(fā)送至BMS。
[0016]本發(fā)明電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)也在于，所述車載終端包括:主控制器、3G模塊、CAN收發(fā)控制器、車輛定位模塊、UART通信模塊、電源模塊、拓展模塊及外圍電路；
[0017]所述主控制器通過(guò)CAN收發(fā)控制器與BMS電池管理系統(tǒng)相連；
[0018]所述3G模塊通過(guò)UART通信模塊與主控制器相連；[〇〇19]所述車輛定位模塊采用GPS定位系統(tǒng)，并通過(guò)SPI總線與主控制器相連。
[0020]本發(fā)明電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)也在于，所述遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)包括:
[0021]通信模塊，其與服務(wù)器之間采用TCP/IP通信方式，建立車載終端至遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)的通信鏈路；
[0022]數(shù)據(jù)接收模塊，用于接收電池參數(shù)和電池狀態(tài)數(shù)據(jù)包；[〇〇23]數(shù)據(jù)解析模塊，用于對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析，恢復(fù)信息物理含義；
[0024]數(shù)據(jù)分析處理模塊，對(duì)于來(lái)自數(shù)據(jù)解析模塊的解析數(shù)據(jù)通過(guò)分析獲得分析結(jié)果， 并采用復(fù)雜算法進(jìn)行電池狀態(tài)的估計(jì)，判斷電池潛在的危險(xiǎn)和故障；
[0025]數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，用于儲(chǔ)存電池?cái)?shù)據(jù)以及分析結(jié)果；
[0026]控制命令編碼模塊，用于按設(shè)定的規(guī)則對(duì)所需發(fā)送的控制命令進(jìn)行編碼；
[0027]數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，用于發(fā)送經(jīng)所述控制命令編碼模塊完成編碼和控制命令；
[0028]數(shù)據(jù)查詢模塊，用于查詢歷史信息；
[0029]故障報(bào)警模塊，用于在電池組的工作狀態(tài)超過(guò)限定閾值或通信鏈路中斷時(shí)，啟動(dòng)聲光報(bào)警；
[0030]人機(jī)交互界面，用于顯示電動(dòng)汽車及動(dòng)力電池組的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，并執(zhí)行用戶操作。
[0031]本發(fā)明電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)也在于，所述電池?cái)?shù)據(jù)包括:車輛ID、車輛車型、車輛車牌號(hào)、電池類型、電池總?cè)萘?、電池總電壓、電池總電流、最高單體電壓、最低單體電壓、各個(gè)單體電壓、最高單體溫度、最低單體溫度、電池S0C、電池剩余容量、 電池S0H、溫度狀態(tài)、電壓狀態(tài)、電流狀態(tài)、功率狀態(tài)、絕緣狀態(tài)。[〇〇32]本發(fā)明電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)也在于，所述BMS電池管理系統(tǒng)與車載終端通過(guò)CAN通信網(wǎng)絡(luò)相連;所述車載終端通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)及Internet網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)相連。[〇〇33]本發(fā)明電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)也在于，所述復(fù)雜算法為:EKF拓展卡爾曼濾波法、UKF無(wú)跡卡爾曼濾波法、PF粒子濾波法、UPF無(wú)跡粒子濾波法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、 小波變換法中的一種或多種算法的結(jié)合。
[0034]本發(fā)明電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)也在于，所述電池狀態(tài)包括:荷電狀態(tài)S0C、能量狀態(tài)S0E、功率狀態(tài)S0P和健康狀態(tài)S0H。[〇〇35]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在:
[0036]本發(fā)明用于對(duì)電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行穩(wěn)定高效的在線監(jiān)測(cè)，利用遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)強(qiáng)大的硬件計(jì)算資源對(duì)海量的電池?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)包括荷電狀態(tài) S0C、能量狀態(tài)S0E、功率狀態(tài)S0P、健康狀態(tài)S0H在內(nèi)的多種信息的獲取，并能定期對(duì)電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組初始狀態(tài)進(jìn)行標(biāo)定?！靖綀D說(shuō)明】[〇〇37]圖1為本發(fā)明整體架構(gòu)圖；
[0038]圖2為本發(fā)明中車載終端結(jié)構(gòu)框圖；
[0039]圖3為本發(fā)明中車載終端的程序流程圖；
[0040]圖4為本發(fā)明中遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)結(jié)構(gòu)框圖；[0041 ]圖5為本發(fā)明中遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)信息傳輸?shù)耐ㄐ沛溌穲D?！揪唧w實(shí)施方式】
[0042]參見(jiàn)圖1，本實(shí)施例中電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)包括:[〇〇43] BMS電池管理系統(tǒng)，其用于提供包括電池參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、電池狀態(tài)的估計(jì)、電池的一致性與均衡、電池的熱管理、在線診斷與預(yù)警、充放電控制，以及網(wǎng)絡(luò)通信與信息存儲(chǔ)在內(nèi)的電池管理功能；
[0044]車載終端，其用于在BMS電池管理系統(tǒng)和服務(wù)器之間進(jìn)行電池?cái)?shù)據(jù)和控制指令的傳送，并進(jìn)行CAN/3G通信協(xié)議轉(zhuǎn)換；
[0045]服務(wù)器，其用于接收和儲(chǔ)存來(lái)自車載終端的電池?cái)?shù)據(jù)，并對(duì)所述電池?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行管理和維護(hù)；
[0046]遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)；其用于訪問(wèn)所述服務(wù)器以獲取所需的電池?cái)?shù)據(jù)，對(duì)所述電池?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，并進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，通過(guò)對(duì)電池?cái)?shù)據(jù)所進(jìn)行的分析判斷出電池的潛在危險(xiǎn)和故障，利用人機(jī)交互界面對(duì)于所述潛在危險(xiǎn)和故障進(jìn)行顯示，并通過(guò)由人機(jī)交互界面和服務(wù)器形成的通信鏈路向所述車載終端下發(fā)控制指令。[〇〇47]如圖2和圖3所示，本實(shí)施例中車載終端包括:主控制器、3G模塊、CAN收發(fā)控制器、 車輛定位模塊、UART通信模塊、電源模塊、拓展模塊及外圍電路;其中:[〇〇48] 主控制器通過(guò)CAN收發(fā)控制器與BMS電池管理系統(tǒng)相連，
[0049]3G模塊通過(guò)UART串行通信模塊與主控制器相連；
[0050]車輛定位模塊采用GPS定位系統(tǒng)，并通過(guò)SPI總線與主控制器相連。[〇〇51]車載終端的主要功能是接收BMS電池?cái)?shù)據(jù)并由3G模塊轉(zhuǎn)發(fā)至遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)；接收遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)下發(fā)指令，并由CAN網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)至BMS中，建立一個(gè)雙向數(shù)據(jù)傳輸通道的中轉(zhuǎn)中心?；谏鲜龉δ苄枨?，車載終端軟件設(shè)計(jì)采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，使得軟件結(jié)構(gòu)更加清晰。
[0052]如圖3所示，系統(tǒng)上電后，首先對(duì)硬件資源進(jìn)行初始化，主要包括:時(shí)鐘、串口、CAN、 定時(shí)器、中斷以及3G模塊的初始化;其次，建立TCP通信鏈路，通過(guò)發(fā)送相應(yīng)AT命令，完成3G 模塊與遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)之間的通信連接;連接成功后，等待電池?cái)?shù)據(jù)上傳及控制指令下發(fā)任務(wù)，在任務(wù)到達(dá)時(shí)接收電池?cái)?shù)據(jù)及控制指令，在完成數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換后分別發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)和BMS。[〇〇53]遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)利用LabVIEW集成開(kāi)發(fā)環(huán)境開(kāi)發(fā)，其提供良好的人機(jī)交互界面，利用 LabVIEW豐富的資源，更有快捷，高效完成遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)的功能需求。如圖4所示，本實(shí)施例中遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)包括:[〇〇54]通信模塊，其與服務(wù)器之間采用TCP/IP通信方式，建立車載終端至遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)的通信鏈路，是任務(wù)接收和任務(wù)發(fā)送的端口；在由通信模塊檢測(cè)到接收任務(wù)時(shí)，由數(shù)據(jù)接收模塊通過(guò)接收端口接收電池參數(shù)和電池狀態(tài)數(shù)據(jù)包;再由數(shù)據(jù)解析模塊對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析，恢復(fù)信息物理含義;在完成數(shù)據(jù)解析后，由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊儲(chǔ)存電池?cái)?shù)據(jù)，并通過(guò)人機(jī)交互界面利用電池?cái)?shù)據(jù)繪制曲線圖進(jìn)行顯示，同時(shí)，利用數(shù)據(jù)分析處理模塊對(duì)于來(lái)自數(shù)據(jù)解析模塊的解析數(shù)據(jù)通過(guò)分析獲得分析結(jié)果，采用復(fù)雜算法進(jìn)行電池狀態(tài)的估計(jì)，通過(guò)人機(jī)交互界面顯示給用戶，數(shù)據(jù)分析處理模塊還根據(jù)數(shù)據(jù)閾值進(jìn)行分析，進(jìn)而判斷出電池潛在的危險(xiǎn)和故障，由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)。
[0055]遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)還包括:控制命令編碼模塊，用于按設(shè)定的規(guī)則對(duì)所需發(fā)送的控制命令進(jìn)行編碼;數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，用于發(fā)送經(jīng)所述控制命令編碼模塊完成編碼和控制命令;數(shù)據(jù)查詢模塊，用于查詢歷史信息，用戶可以隨時(shí)通過(guò)數(shù)據(jù)查詢模塊調(diào)用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，用于查詢電池原始數(shù)據(jù)，以分析結(jié)果等信息；故障報(bào)警模塊，用于在電池組的工作狀態(tài)超過(guò)限定閾值或通信鏈路中斷時(shí)，啟動(dòng)聲光報(bào)警;人機(jī)交互界面，用于顯示電動(dòng)汽車及動(dòng)力電池組的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，并執(zhí)行用戶操作。[〇〇56]如圖5所示，本實(shí)施例中BMS電池管理系統(tǒng)與車載終端通過(guò)CAN通信網(wǎng)絡(luò)相連;車載終端通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)及Internet網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)相連。[〇〇57] 本實(shí)施例中主控制器采用32位STM32F407芯片，其具有高性能的ARM Cortex-M4內(nèi)核，兼容兩路CAN接口以及1M高速閃存，能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確處理CAN通信數(shù)據(jù)收發(fā)任務(wù)和3G通信數(shù)據(jù)收發(fā)任務(wù);3G模塊選用S頂5320E芯片，其支持GSM 850MHZ/WCDMA和900MHz/HSDPA多頻段，主控制器通過(guò)USART接口向其發(fā)送AT命令，即可控制3G網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)的通信。CAN通信網(wǎng)絡(luò)，其傳輸速率為500Kbit/s，協(xié)議采用29位擴(kuò)展幀，符合SAE1939協(xié)議，兩字節(jié)數(shù)據(jù)高字節(jié)在前、低字節(jié)在后，同一字節(jié)中高位在前，低位在后；Internet通信網(wǎng)絡(luò)，采用TCP/IP協(xié)議，通過(guò)設(shè)置IP地址及相應(yīng)端口實(shí)現(xiàn)。
[0058]具體實(shí)施中，電池?cái)?shù)據(jù)即為電動(dòng)汽車相應(yīng)的基本信息，電池?cái)?shù)據(jù)包括:車輛ID、車輛車型、車輛車牌號(hào)、電池類型、電池總?cè)萘俊㈦姵乜傠妷?、電池總電流、最高單體電壓、最低單體電壓、各個(gè)單體電壓、最高單體溫度、最低單體溫度、電池S0C、電池剩余容量、電池S0H、 溫度狀態(tài)、電壓狀態(tài)、電流狀態(tài)、功率狀態(tài)、絕緣狀態(tài);復(fù)雜算法為:EKF拓展卡爾曼濾波法、 UKF無(wú)跡卡爾曼濾波法、PF粒子濾波法、UPF無(wú)跡粒子濾波法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、小波變換法中的一種或多種算法的結(jié)合；電池狀態(tài)包括:荷電狀態(tài)S0C、能量狀態(tài)S0E、功率狀態(tài)S0P和健康狀態(tài) S0H。
[0059]圖5示出了本實(shí)施例中遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)信息傳輸?shù)耐ㄐ沛溌肥前ㄓ猩闲型泛拖滦型返碾p向通路;其中，上行通路按信號(hào)流向依序?yàn)?BMS、車載終端、3G模塊、基站至遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)；下行通路為按信號(hào)流向依序?yàn)?遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)、基站、3G模塊、車載終端至BMS。
[0060]雙向通路中上行通路信號(hào)流向?yàn)?BMS通過(guò)整車控制器通信獲取車輛基本信息，通過(guò)與各個(gè)電池管理單元通信獲取電池實(shí)時(shí)參數(shù)以及電池實(shí)時(shí)狀態(tài)，經(jīng)BMS對(duì)所述車輛基本信息、電池實(shí)時(shí)參數(shù)以及電池實(shí)時(shí)狀態(tài)按照CAN通信協(xié)議打包，相對(duì)應(yīng)形成基本信息幀、電池參數(shù)幀、電池狀態(tài)幀；BMS與車載終端通過(guò)CAN通信網(wǎng)絡(luò)連接，由BMS向車載終端發(fā)送基本信息幀、電池參數(shù)幀和電池狀態(tài)幀，車載終端控制器通過(guò)CAN/3G轉(zhuǎn)換協(xié)議，將基本信息幀、 電池參數(shù)幀和電池狀態(tài)幀轉(zhuǎn)換為基本信息包、電池參數(shù)包、電池狀態(tài)包;車載終端主控制器通過(guò)USART接口與3G模塊相連，將基本信息包、電池參數(shù)包和電池狀態(tài)包發(fā)送至3G模塊;3G 模塊與基站之間通過(guò)WCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)方式連接，以3G上行數(shù)據(jù)包的形式將基本信息包、電池參數(shù)包和電池狀態(tài)包發(fā)送至基站;基站與遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)通過(guò)Internet方式連接，以電池?cái)?shù)據(jù)包的形式將3G上行數(shù)據(jù)包發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)；
[0061]雙向通路中下行通路信號(hào)流向?yàn)?遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)通過(guò)對(duì)接收到的信息進(jìn)行分析處理，可進(jìn)行電池初始化參數(shù)標(biāo)定、電池狀態(tài)在線估計(jì)、電池故障預(yù)警，對(duì)信息編碼形成指令數(shù)據(jù)包，并通過(guò)Internet網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至基站;基站以3G下行數(shù)據(jù)包的形式將指令數(shù)據(jù)包發(fā)送至車載終端，經(jīng)車載終端對(duì)3G數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析，形成參數(shù)標(biāo)定包、狀態(tài)估計(jì)包和故障預(yù)警包;車載終端通過(guò)3G/CAN轉(zhuǎn)換協(xié)議將參數(shù)標(biāo)定包、狀態(tài)估計(jì)包和故障預(yù)警包轉(zhuǎn)換為參數(shù)標(biāo)定幀、狀態(tài)估計(jì)幀和故障預(yù)警幀，并發(fā)送至BMS。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)包括:BMS電池管理系統(tǒng)，其用于提供包括電池參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、電池狀態(tài)的估計(jì)、電池的一 致性與均衡、電池的熱管理、在線診斷與預(yù)警、充放電控制，以及網(wǎng)絡(luò)通信與信息存儲(chǔ)在內(nèi) 的電池管理功能；車載終端，其用于在BMS電池管理系統(tǒng)和服務(wù)器之間進(jìn)行電池?cái)?shù)據(jù)和控制指令的傳送， 并進(jìn)行CAN/3G通信協(xié)議轉(zhuǎn)換；服務(wù)器，其用于接收和儲(chǔ)存來(lái)自車載終端的電池?cái)?shù)據(jù)，并對(duì)所述電池?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行管理和 維護(hù)；遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)；其用于訪問(wèn)所述服務(wù)器以獲取所需的電池?cái)?shù)據(jù)，對(duì)所述電池?cái)?shù)據(jù)數(shù)據(jù) 進(jìn)行處理和分析，并進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，通過(guò)對(duì)電池?cái)?shù)據(jù)所進(jìn)行的分析判斷出電池的潛在危險(xiǎn) 和故障，利用人機(jī)交互界面對(duì)于所述潛在危險(xiǎn)和故障進(jìn)行顯示，并通過(guò)由人機(jī)交互界面和 服務(wù)器形成的通信鏈路向所述車載終端下發(fā)控制指令。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述遠(yuǎn)程監(jiān) 控系統(tǒng)中用于信息傳輸?shù)耐ㄐ沛溌窞殡p向通路；所述雙向通路中上行通路信號(hào)流向?yàn)?BMS通過(guò)整車控制器通信獲取車輛基本信息，通 過(guò)與各個(gè)電池管理單元通信獲取電池實(shí)時(shí)參數(shù)以及電池實(shí)時(shí)狀態(tài)，經(jīng)BMS對(duì)所述車輛基本 信息、電池實(shí)時(shí)參數(shù)以及電池實(shí)時(shí)狀態(tài)按照CAN通信協(xié)議打包，相對(duì)應(yīng)形成基本信息幀、電 池參數(shù)幀、電池狀態(tài)幀；BMS與車載終端通過(guò)CAN通信網(wǎng)絡(luò)連接，由BMS向車載終端發(fā)送基本 信息幀、電池參數(shù)幀和電池狀態(tài)幀，車載終端控制器通過(guò)CAN/3G轉(zhuǎn)換協(xié)議，將基本信息幀、 電池參數(shù)幀和電池狀態(tài)幀轉(zhuǎn)換為基本信息包、電池參數(shù)包、電池狀態(tài)包;車載終端主控制器 通過(guò)USART接口與3G模塊相連，將基本信息包、電池參數(shù)包和電池狀態(tài)包發(fā)送至3G模塊;3G 模塊與基站之間通過(guò)WCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)方式連接，以3G上行數(shù)據(jù)包的形式將基本信息包、電池 參數(shù)包和電池狀態(tài)包發(fā)送至基站;基站與遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)通過(guò)Internet方式連接，以電池?cái)?shù) 據(jù)包的形式將3G上行數(shù)據(jù)包發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)；所述雙向通路中下行通路信號(hào)流向?yàn)?遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)通過(guò)對(duì)接收到的信息進(jìn)行分析處 理，可進(jìn)行電池初始化參數(shù)標(biāo)定、電池狀態(tài)在線估計(jì)、電池故障預(yù)警，對(duì)信息編碼形成指令 數(shù)據(jù)包，并通過(guò)Internet網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至基站;基站以3G下行數(shù)據(jù)包的形式將指令數(shù)據(jù)包發(fā)送 至車載終端，經(jīng)車載終端對(duì)3G數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析，形成參數(shù)標(biāo)定包、狀態(tài)估計(jì)包和故障預(yù)警 包;車載終端通過(guò)3G/CAN轉(zhuǎn)換協(xié)議將參數(shù)標(biāo)定包、狀態(tài)估計(jì)包和故障預(yù)警包轉(zhuǎn)換為參數(shù)標(biāo) 定幀、狀態(tài)估計(jì)幀和故障預(yù)警幀，并發(fā)送至BMS。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述車 載終端包括:主控制器、3G模塊、CAN收發(fā)控制器、車輛定位模塊、UART通信模塊、電源模塊、 拓展模塊及外圍電路；所述主控制器通過(guò)CAN收發(fā)控制器與BMS電池管理系統(tǒng)相連；所述3G模塊通過(guò)UART通信模塊與主控制器相連；所述車輛定位模塊采用GPS定位系統(tǒng)，并通過(guò)SPI總線與主控制器相連。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述遠(yuǎn) 程監(jiān)控平臺(tái)包括:通信模塊，其與服務(wù)器之間采用TCP/IP通信方式，建立車載終端至遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)的通信鏈路；數(shù)據(jù)接收模塊，用于接收電池參數(shù)和電池狀態(tài)數(shù)據(jù)包；數(shù)據(jù)解析模塊，用于對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析，恢復(fù)信息物理含義；數(shù)據(jù)分析處理模塊，對(duì)于來(lái)自數(shù)據(jù)解析模塊的解析數(shù)據(jù)通過(guò)分析獲得分析結(jié)果，并采 用復(fù)雜算法進(jìn)行電池狀態(tài)的估計(jì)，判斷電池潛在的危險(xiǎn)和故障；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，用于儲(chǔ)存電池?cái)?shù)據(jù)以及分析結(jié)果；控制命令編碼模塊，用于按設(shè)定的規(guī)則對(duì)所需發(fā)送的控制命令進(jìn)行編碼；數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，用于發(fā)送經(jīng)所述控制命令編碼模塊完成編碼和控制命令；數(shù)據(jù)查詢模塊，用于查詢歷史信息；故障報(bào)警模塊，用于在電池組的工作狀態(tài)超過(guò)限定閾值或通信鏈路中斷時(shí)，啟動(dòng)聲光 報(bào)警；人機(jī)交互界面，用于顯示電動(dòng)汽車及動(dòng)力電池組的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，并執(zhí)行用戶操作。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述電 池?cái)?shù)據(jù)包括:車輛ID、車輛車型、車輛車牌號(hào)、電池類型、電池總?cè)萘?、電池總電壓、電池總?流、最高單體電壓、最低單體電壓、各個(gè)單體電壓、最高單體溫度、最低單體溫度、電池SOC、 電池剩余容量、電池SOH、溫度狀態(tài)、電壓狀態(tài)、電流狀態(tài)、功率狀態(tài)、絕緣狀態(tài)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述BMS電 池管理系統(tǒng)與車載終端通過(guò)CAN通信網(wǎng)絡(luò)相連;所述車載終端通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)及Internet網(wǎng)絡(luò) 與遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)相連。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述復(fù)雜算 法為:EKF拓展卡爾曼濾波法、UKF無(wú)跡卡爾曼濾波法、PF粒子濾波法、UPF無(wú)跡粒子濾波法、 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、小波變換法中的一種或多種算法的結(jié)合。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述電池狀 態(tài)包括:荷電狀態(tài)SOC、能量狀態(tài)SOE、功率狀態(tài)SOP和健康狀態(tài)SOH。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK105955146SQ201610494767
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月27日
【發(fā)明人】陳宗海, 潘瑞, 汪玉潔, 楊朵
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)