阅读说明：本技术 用于智能驾驶的电池管理系统及方法 (Battery management system and method for intelligent driving ) 是由 杨辉 于 2019-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及电动汽车的电池管理技术领域,为了解决现有的电池管理系统中由于不能及时检测出单一单体电芯发生的热失控现象,提供了一种用于智能驾驶的电池管理系统,包括温度检测模块,包括单体温度检测单元,用于检测单体电芯温度并生成单体温度信息；处理模块,用于发送控制信息；报警模块,在接收到控制信息后,发送预警信息；温度检测模块还包括电池包温度检测单元,用于检测电池包温度并生成电池包温度信息；处理模块还用于对单体温度信息以及电池包温度信息进行处理得到单体温度变化速率以及电池包温度变化速率；比较模块,用于比较单体温度变化速率和电池包温度变化速率,当比较结果为不一致时,处理模块发送控制信息。(The invention relates to the technical field of battery management of electric automobiles, and provides a battery management system for intelligent driving in order to solve the problem that the existing battery management system cannot detect out thermal runaway of a single battery cell in time, wherein the battery management system comprises a temperature detection module, a temperature detection unit and a temperature detection module, wherein the temperature detection module comprises a single temperature detection unit and is used for detecting the temperature of the single battery cell and generating single temperature information; the processing module is used for sending control information; the alarm module sends early warning information after receiving the control information; the temperature detection module also comprises a battery pack temperature detection unit for detecting the temperature of the battery pack and generating battery pack temperature information; the processing module is also used for processing the monomer temperature information and the battery pack temperature information to obtain a monomer temperature change rate and a battery pack temperature change rate; and the comparison module is used for comparing the monomer temperature change rate with the battery pack temperature change rate, and when the comparison result is inconsistent, the processing module sends control information.)

用于智能驾驶的电池管理系统及方法

技术领域

本发明涉及电动汽车的电池管理技术领域，具体为一种用于智能驾驶的电池管理系统及方法。

背景技术

作为“智能制造”和“互联网+”时代的产物，智能驾驶将引领汽车产业生态及商业模式的全面升级与重塑。随着智能驾驶的开发和应用，越来越多的人们选择使用汽车作为代步工具。而在能源短缺、石油危机和环境污染愈演愈烈的情况下，电动汽车作为一种降低石油消耗、低污染的新能源汽车，也就成为了购车的首选。电池作为电动汽车的重要动力来源，为了保证电动汽车的正常使用，如何保证电池的正常使用也就成为了汽车管理的重要部分。

现目前，对电池的管理都是采用专有的电池管理系统进行的。电池管理系统作为一套保护动力电池使用安全的控制系统，它能够时刻监控电池的使用状态，为新能源车辆的使用安全提供保障。由于温度对电池的使用寿命和安全性能影响都较大，因此，现有的电池管理系统通常都设置有温度检测模块对电池的温度进行检测，并在电池温度超出正常范围时，对电池的温度进行降温或升温，保证电池始终处于正常范围内，从而保证电池的正常使用。

然而，现有的电池管理系统中，一般都是通过电池的部分电极和温度检测模块之间的接触实现对电池温度的检测，但是由于每个电池包中都包含有几十到几百支单体电芯，而现在的电池管理系统中，在每个电池包中一般设置几个温度检测模块对该电池包的温度进行检测，这样一来，若在远离温度检测模块设置出的某一单体电芯发生热失控时，则不能够及时的检测由于单体电芯热失控引发的电池包热失控，而当温度检测模块检测到有热失控发生时，则说明已经有足够多的能量散发了出来，此时即使检测到热失控的发生，也已经不能够有效控制热失控，电池包会因此出现损坏，也就不能够保证电池的正常使用。而若是在每支单体电芯处都部署温度检测模块，不仅使得安装更加复杂，还会极大程度的提高电池管理系统的生产成本。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种用于智能驾驶的电池管理系统，以解决现有的电池管理系统中，由于电池包中一般设置几个温度检测模块对该电池包的温度进行检测，不能够及时检测出远离温度检测模块设置处的某一单体电芯发生的热失控现象，从而不能保证电池正常使用的问题。

本发明提供的基础方案一是：用于智能驾驶的电池管理系统，包括温度检测模块，包括单体温度检测单元，用于检测单体电芯的温度并生成单体温度信息；

处理模块，用于发送控制信息；

报警模块，在接收到控制信息后，报警模块发送预警信息；

温度检测模块还包括电池包温度检测单元，用于检测电池包的温度并生成电池包温度信息；

处理模块还用于对单体温度信息以及电池包温度信息进行处理得到单体温度变化速率以及电池包温度变化速率；

还包括有比较模块，用于比较单体温度变化速率和电池包温度变化速率，当比较结果为不一致时，处理模块发送控制信息。

基础方案一的工作原理及有益效果是：在判定电池包发生热失控时，利用温度检测模块对单体电芯以及电池包的温度进行检测，得到单体温度信息和电池包温度信息，再由处理模块进行处理后得到单体温度变化速率和电池包温度变化速率，由于电池一致性对电池的正常使用有很大的影响，所以在生产中，尽可能使用同一批次且性能尽可能一致的单体电芯，这样一来，也就意味着，在相同的工作条件下，各个单体电芯的温度变化速率应该也是一样的，并且与电池包的温度变化速率相同。而一旦某一个单体电芯发生热失控后，如果发生热失控的单体电芯处部署有单体温度检测单元，则该处的温度急速升高，也就是说，此时单体温度变化速率是高于电池包温度变化速率的，而若发生热失控的单体电芯是远离单体温度检测单元部署处时，则电池包的温度变化速率是高于部署有单体温度检测单元的单体电芯的温度变化速率的，即此时单位温度变化速率是低于电池包温度变化速率的，即，只要有单体电芯发生热失控时，就会出现单体温度变化速率与电池包温度变化速率不同的现象，因此本方案中，还利用比较模块对单体温度变化速率和电池板变化速率进行比较，在比较结果为不一致时，也就是说此时单体温度变化速率与电池包温度变化速率是不同的，也就表明此时电池包中有单体电芯发生了热失控，处理模块此时发送控制信息控制报警模块进行报警，以保证热失控现象能够得到及时处理，从而减少热失控对电池造成的损害。也就是说，与现有的电池管理系统相比，本方案通过利用温度检测模块和处理模块对几个单体电芯以及整个电池包的温度进行检测和处理，再利用比较模块对处理结果进行比较从而判定是否有热失控发生的方式能够更为及时的检测到热失控的发生，从而延长了电池的使用寿命。

说明：所谓一致性指的是构成电池包的每一个电芯各项性能的一致程度。由于生产和环境对电芯的性能一致性会产生微小的误差，而这个误差会直接影响到电池的使用寿命。

优选方案一：作为基础方案一的优选，还包括有存储模块，存储有温差阈值，当比较模块比较出单体温度变化速率与电池包温度变化速率差值的绝对值大于误差阈值时，处理模块发送控制信息。有益效果：考虑到单体电芯的性能只能做到尽可能的一致，也就是说，每个单体电芯的性能之间始终是存在有微弱差异的，因此本方案中还设置有存储模块，存储模块预存有温差阈值后，在比较出单体温度变化速率与电池包温度变化速率差值的绝对值大于误差阈值时，即单体温度变化速率与电池包温度变化速率的差值超过一定范围的情况下，此时报警模块才会报警，从而避免了由于单体电池性能的差异导致的误报警现象，从而提高了判断的准确性。

优选方案二：作为基础方案一的优选，单体温度检测单元在电池包中均匀间隔设置。有益效果：将单体温度检测单元均匀间隔设置在电池包中，避免单体温度检测单元集中部署在一处，保证单体温度检测单元尽可能均匀分布在电池包中，从而保证单体温度变化速率的有效性。

优选方案三：作为基础方案一的优选，温度检测模块还包括有环境温度检测单元，用于检测环境温度并生成环境温度信息，存储模块存储有环境温度阈值范围，比较模块还用于对环境温度信息与环境温度阈值范围进行比较，在环境温度信息超出环境温度阈值范围时，处理模块发送控制信息。有益效果：考虑到环境温度同样也会影响电池的使用寿命，如果在环境温度过低或过高的情况下使用电池，会导致电池的使用寿命缩短，因此本方案中还对环境温度进行检测，当检测出的环境温度信息超过环境温度阈值范围时，此时处理模块控制报警模块报警，以对驾驶员进行提醒，避免在不适宜的环境下使用电池导致电池寿命缩短。

优选方案四：作为优选方案三的优选，还包括有执行模块，在环境温度信息超出环境温度阈值范围时，处理模块还用于发送执行信息，执行模块用于根据执行信息对环境温度进行调节。有益效果：本方案中，在环境温度超出环境温度阈值范围时，通过设置的执行模块对环境温度进行调节，从而保证环境温度能够始终处于合适的温度范围内，从而减小了环境温度对电池使用寿命的影响。

优选方案五：作为基础方案一的优选，还包括有定时模块，存储模块还存储有定时信息，定时模块根据定时信息定时发送报警通知，报警模块还用于根据报警通知发送通知信息。有益效果：电池在使用后，电池包的一致性会下降，因此需要每隔一段时间对电池进行小电流维护性充电，提高电池的均衡和单体电芯的性能恢复，因此本方案中设置有定时模块，通过定时模块和报警模块的配合实现定时发送通知信息，以提醒驾驶员及时对电池进行维护，从而提高电池的均衡和单体电芯的性能恢复，进而减小电池使用寿命的耗损。

本发明提供的基础方案二是：用于智能驾驶的电池管理方法，包括检测步骤：检测单体电芯的温度得到单体温度信息；

报警步骤：发送预警信息；

检测步骤中还包括对电池包的温度进行检测得到电池包温度信息；

还包括有处理步骤：对单体温度信息和电池包温度信息进行处理得到单体温度变化速率和电池包温度变化速率；

比较步骤：比较单体温度变化速率和电池包温度变化速率，当比较结果为不一致时，执行报警步骤。

基础方案二的工作原理及有益效果是：与现在的电池管理方式相比较，本方案中通过对单体电芯和电池包温度的采集和处理得到相应的单体温度变化速率和电池包温度变化速率，利用单体温度变化速率和电池包温度变化速率的比较判断热失控的发生，能够更为及时的检测到热失控的发生，从而延长了电池的使用寿命。

优选方案六：作为基础方案二的优选，在比较步骤中，当比较模块比较出单体温度变化速率与电池包温度变化速率差值的绝对值超过预设的误差阈值时，执行报警步骤。有益效果：考虑到单体电芯的性能只能做到尽可能的一致，也就是说，每个单体电芯的性能之间始终是存在有微弱差异的，因此在比较步骤中，在比较出单体温度变化速率与电池包温度变化速率差值的绝对值大于误差阈值时，即单体温度变化速率与电池包温度变化速率的差值超过一定范围的情况下，此时才执行报警步骤，从而避免了由于单体电池性能的差异导致的误报警现象，从而提高了判断的准确性。

优选方案七：作为基础方案二的优选，在检测步骤，还对环境温度进行检测得到环境温度信息，比较步骤还对环境温度信息与环境温度阈值范围进行比较，在环境温度信息超出预设的环境温度阈值范围时，执行报警步骤。有益效果：考虑到环境温度同样也会影响电池的使用寿命，如果在环境温度过低或过高的情况下使用电池，会导致电池的使用寿命缩短，因此本方案中还对环境温度进行检测，当检测出的环境温度信息超过环境温度阈值范围时，此时也会执行报警步骤，以对驾驶员进行提醒，避免在不适宜的环境下使用电池导致电池寿命缩短。

优选方案八：作为优选方案七的优选，还包括有执行步骤，在环境温度信息超出预设的环境温度阈值范围时，对环境温度进行调节。有益效果：本方案中，在环境温度超出环境温度阈值范围时，对环境温度进行调节，从而保证环境温度能够始终处于合适的温度范围内，从而减小了环境温度对电池使用寿命的影响。

附图说明

图1为本发明用于智能驾驶的电池管理系统及方法实施例一中电池管理系统的模块框图；

图2为本发明实施例一中用于智能驾驶的电池管理方法的流程框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例一

实施例一基本如附图1所示：用于智能驾驶的电池管理系统，包括温度检测模块，包括均匀间隔部署在电池包中的单体温度检测单元，用于检测单体电芯的温度并生成单体温度信息；电池包温度检测单元，用于检测电池包的温度并生成电池包温度信息；环境温度检测单元，用于检测环境温度并生成环境温度信息；具体的，单体温度检测单元、电池包温度检测单元以及环境温度检测单元均采用数字温度传感器DS18B20；

处理模块，用于对单体温度信息以及电池包温度信息进行处理得到单体温度变化速率以及电池包温度变化速率；

存储模块，存储有温差阈值、环境温度阈值范围和定时信息；

比较模块，用于比较单体温度变化速率和电池包温度变化速率，当比较模块比较出单体温度变化速率与电池包温度变化速率差值的绝对值大于误差阈值时，处理模块还用于发送控制信息；还用于对环境温度信息与环境温度阈值范围进行比较，在环境温度信息超出环境温度阈值范围时，处理模块发送控制信息；

报警模块，在接收到控制信息后，报警模块发送预警信息；具体的，本实施例中预警信息为语音信息，报警模块为蜂鸣器；

执行模块，在环境温度信息超出环境温度阈值范围时，处理模块还用于发送执行信息，执行模块用于根据执行信息对环境温度进行调节；考虑到环境温度可能存在高于环境温度阈值范围的最大温度和低于环境温度阈值范围的最小温度两种情况，因此本实施例中执行模块包括加热单元和制冷单元，具体的，加热单元采用加热管，制冷单元则采用变速风机；

定时模块，根据定时信息定时发送报警通知，报警模块还用于根据报警通知发送通知信息。

本实施例还公开了基于上述电池管理系统的用于智能驾驶的电池管理方法，如图2所示，包括检测步骤：检测单体电芯的温度得到单体温度信息；检测电池包的温度得到电池包温度信息；对环境温度进行检测得到环境温度信息；

处理步骤：对单体温度信息和电池包温度信息进行处理得到单体温度变化速率和电池包温度变化速率；

比较步骤：比较单体温度变化速率和电池包温度变化速率，当比较模块比较出单体温度变化速率与电池包温度变化速率差值的绝对值超过预设的误差阈值时，执行报警步骤；对环境温度信息与环境温度阈值范围进行比较，在环境温度信息超出预设的环境温度阈值范围时，执行报警步骤；

报警步骤：发送预警信息；

执行步骤，在环境温度信息超出预设的环境温度阈值范围时，对环境温度进行调节。

具体实施过程如下：在电池包中均匀间隔设置6个单体温度检测单元，在电池包上设置电池包温度检测单元，在电池包所处的环境中设置环境温度检测单元，完成温度检测模块的部署。

单体温度检测单元检测单体电芯的温度得到单体温度信息C1，电池包温度检测单元检测电池包的温度得到电池包温度信息C2，环境温度检测单元对环境温度进行检测得到环境温度信息C3；然后处理模块对单体温度信息C1和电池包温度信息C2进行处理得到单体温度变化速率K1和电池包温度变化速率K2。

比较模块比较单体温度变化速率和电池包温度变化速率，设定存储模块中存储的误差阈值为T1，当比较模块比较出单体温度变化速率与电池包温度变化速率差值的绝对值超过预设的误差阈值时，即|K1-K2|＞T1时，处理模块控制报警模块进行报警，报警模块发送预警信息。

比较模块对环境温度信息与环境温度阈值范围进行比较，设定环境温度阈值范围为T2～T3，在环境温度信息超出预设的环境温度阈值范围时，即C3≤T2或C3≥T3时，处理模块控制报警模块进行报警，报警模块发送预警信息，同时，执行模块调节环境温度，在C3≤T2时，即此时环境温度过低，此时执行模块启动，进行加热操作，提高环境温度；在C3≥T3时，即此时环境温度过高，执行模块启动，进行冷却操作，降低环境温度，保证环境温度适中处于合适的温度范围内。

设定存储模块预存的定时信息为D1，则在定时模块的计时信息等于D1时，定时信息发送报警通知。

实施例二

与实施例一不同指出在于，本实施例中的用于智能驾驶的电池管理系统中，还包括有第一检测组件，包括第一检测器、第二检测器和第一控制器，第一检测器和第二检测器分别相对安装于汽车减震器的上端连接环和下端连接环，第一控制器用于根据第一检测器与第二检测器的信号计算出第一检测器与第二检测器之间的相对距离，并根据相邻的相对距离计算出距离差值，并根据距离差值生成抖动系数。在本实施例中，第一检测器与第二检测器优选为激光测距的发射端和接收端，激光测距的发射端安装于汽车减震器的上端连接环上，激光测距的接收端安装于汽车减震器的下端连接环上，发射端与接收端相对设置，接收端能够接收发射端发出的激光信号，第一控制器根据发送端发送激光信号的时间和接收端接收激光信号的时间作减法运算获得时间间隔，并根据时间间隔计算出发送端与接收端的相对距离，并根据相邻的相对距离计算出距离差值，并根据距离差值生成抖动系数，抖动系数越大反映减震器的减震距离越大，从而反映路面越陡。

第二检测组件，包括第三检测器和第二控制器，第三检测器安装在汽车驾驶座的座椅上，

第三检测器用于获取座椅的压力数据，第二控制器用于根据压力数据相邻的上下峰值计算出压力差值，并根据压力差值生成舒适系数。在本实施例中，第三检测器优选为压力传感器，压力传感器用于检测驾驶者行驶过程中对座椅的压力数据，并根据压力数据相邻的上下峰值计算出压力差值，并根据压力差值生成舒适系数，压力差值越大反映舒适系数越小，从而反映路面越抖。

第三检测组件，包括第四检测器和第三控制器，第四检测器安装在汽车的挡泥板上，第四检测器用于检测飞溅到挡泥板上的水对挡泥板的压力数据及范围数据，第三控制器用于根据压力数据及范围数据按权重生成打滑系数。在本实施例中，第四检测器优选为若干压力传感器，压力传感器均匀分布安装在汽车的挡泥板上，第三控制器用于根据各个压力传感器的压力数据和范围数据按权重生成打滑系数(范围数据为检测到压力的压力传感器的个数)，压力数据越大和范围数据越大反映打滑系数越大，从而反映路面积水越多。

检测控制器，用于接收第一控制器发送的抖动系数、第二控制器发送的舒适系数和第三控制器发送的打滑系数，并根据抖动系数、舒适系数、打滑系数和其它系数按预设限速权重生成限速调节比例(限速权重由系统预设，限速调节比例范围为0至1)，并将限速调节比例发送给车辆终端。优选的，还可设置第四检测组件，包括第四控制器和设置在刹车片上的第五检测器，第五检测器用于检测刹车片的温度数据(第五检测器优选为温度传感器)，第四控制器用于根据温度数据生成其它系数，检测控制器，用于根据抖动系数、舒适系数、打滑系数和其它系数按预设限速权重生成限速调节比例。

车辆终端，用于接收限速调节比例，并根据限速调节比例对电池包的输出功率进行调节。

考虑到汽车的行驶速度与电池的输出功率的关系，本实施例中采用限定电池的输出功率来限定车速的方式。具体的，当限速要求为当前路段所要求车辆达到且不超过的行驶速度范围时，电池包的输出功率为行驶速度范围的最小值叠加行驶速度范围的百分之五十，当限速调节比例为0.8时，电池包的输出功率调节为行驶速度范围的最小值叠加行驶速度范围相对应的电池输出功率的百分之四十；当限速要求为当前路段不允许超过的行驶速度范围时，电池包的输出功率为行驶速度范围的百分之八十，根据电池包的输出功率控制车辆的行驶速度，当限速调节比例为0.8时，电池包的输出功率调节为行驶速度范围的最小值叠加行驶速度范围相对应的电池输出功率的百分之六十四。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，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。本申请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。