一种动力电池与整车适配的信号处理系统及方法与流程

1.本发明涉及电子电器技术领域，具体涉及一种动力电池与整车适配的信号处理系统及方法。


背景技术：

2.纯电动汽车的续航里程是困扰用户选购电动汽车的重要因素。目前纯电动汽车续航通过充电或者换电方式解决，且与充电方式相比，换电方式的优点是高效和快捷。
3.电动汽车的动力电池系统，由动力电池和电池管理系统组成，动力电池由电池单元构成，电池管理系统一方面根据整车使用情况智能化管理及维护各个电池单元，防止电池出现过充电和过放电现象，从而延长动力电池的使用寿命，监控电池的状态；另一方面，电池管理系统将电池相关信息通过总线发送给整车上的其他控制器。在车辆设计开发阶段，电池管理系统根据整车需求同步开发，因此不同车型的电池管理系统并不相同，故，与整车直连的电池管理系统同时要与动力电池和整车上控制器匹配。基于上述原理，现有换电站的换电方式为更换动力电池，而且换电站只能用相同型号的动力电池来替换车辆上的动力电池。
4.现有技术的换电方式为更换动力电池，要求换电站只能用相同型号的动力电池来替换车辆上的动力电池。面对市场上众多品牌的电动车辆，每个品牌不同车型又会搭载不同型号动力电池，换电站要么储备大量不同型号动力电池以满足不同车辆换电需求，要么只能针对个别车型开展换电业务，导致换电站适用范围有限且运营成本较高。另外，在新能源纯电动汽车设计过程中，从集成化、轻量化考虑，采用动力电池与电池管理系统集成的设计理念，这样动力电池系统体积小、重量轻。而现有换电方式需要把动力电池和电池管理系统分开布置，导致动力电池系统体积大、重量重，也无法借用集成设计的动力电池系统，导致产品通用化低。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种动力电池与整车适配的信号处理系统及方法，能够有效实现车辆动力电池更换的通用性。
6.为达到以上目的，本发明提供一种动力电池与整车适配的信号处理系统，包括：
7.电池识别单元，其用于与bms通讯，获取动力电池出厂信息，并基于获取的动力电池出厂信息，结合数据库，得到动力电池信息；
8.消息过滤单元，其用于对动力电池信息进行过滤，并将过滤后的信息发送给电池状态识别单元、电池能力判断单元和电池故障识别单元，以及将动力电池信息中的部分信息发送给整车控制器；
9.电池状态识别单元，其用于基于动力电池信息进行识别，识别得到动力电池工作状态信息；
10.电池能力判断单元，其用于基于动力电池信息，识别并运算得到动力电池工作能
力信息；
11.电池故障识别单元，其用于基于动力电池信息，识别并解析得到动力电池故障信息；
12.信息分类处理单元，其用于对电池状态识别单元、电池能力判断单元和电池故障识别单元得到的信息进行分类处理，分类的类别包括显示类、信息传递类和协同控制类；
13.其中，电池状态识别单元、电池能力判断单元和电池故障识别单元输出的每条信息都不相同，且输出的信息至车辆的各控制器；
14.其中，显示类信息输出给仪表，信息传递类信息输出给电机控制器和车载终端，协同控制类信息输出给整车控制器，且显示类信息、信息传递类信息和协同控制类信息三者的部分内容相同。
15.在上述技术方案的基础上，
16.所述动力电池出厂信息包括厂家、型号、bms硬件版本和bms软件版本；
17.所述动力电池信息包括静态指标信息和动态信息；
18.所述静态指标信息包括尺寸、重量、电池类型、额定容量、标称电压、工作电压范围、热管理方式、存储环境温度、工作环境温度、电池成组方案；
19.所述动态信息包括动态参数和故障诊断方案，所述动态参数包括soc、当前电压、当前电流和当前绝缘电阻，所述故障诊断方案包括bms对电池故障的识别和处理方式，以及故障码的发送规则。
20.所述动力电池工作状态信息包括电压、电流、温度、绝缘电阻和高压继电器工作状态；
21.所述电池能力判断单元从消息过滤单元直接获取的信息包括持续最大充电电流、持续最大放电电流、瞬时最大充电电流、瞬时最大放电电流、电池包最低电压和电池包最高电压，所述电池能力判断单元从消息过滤单元获取信息，并运算后得到的动力电池工作能力信息包括电池剩余容量、电池持续放电功率、电池持续充电功率、电池短时放电功率、电池短时充电功率和电池健康状态；
22.所述电池故障识别单元从消息过滤单元获取信息，并按照故障码的发送规则解析后得到的动力电池故障信息包括是否过电压、是否过电流、是否过温和是否绝缘低。
23.在上述技术方案的基础上，所述消息过滤单元用于将动力电池信息中静态指标信息的电池类型、额定容量、标称电压、工作电压范围、热管理方式、存储环境温度、工作环境温度和电池成组方案发送给整车控制器。
24.在上述技术方案的基础上，
25.所述基于获取的动力电池出厂信息，结合数据库，得到动力电池信息，具体为：以出厂信息为条件，对数据库进行检索，从数据库中提取，得到动力电池信息；
26.所述数据库为多组动力电池信息的集合，每组动力电池信息与一款动力电池出厂信息对应，每组动力电池信息包含静态指标和动态信息。
27.在上述技术方案的基础上，所述动力电池工作状态信息、动力电池工作能力信息和动力电池故障信息还用于在车辆仪表上显示。
28.在上述技术方案的基础上，
29.所述信号处理系统通过can、lin或以太接口与bms通讯，获取动力电池出厂信息；
30.所述信号处理系统通过一路网络将识别得到的信息发送给车辆的控制器；
31.所述网络为can、lin或以太接口。
32.在上述技术方案的基础上，
33.所述信号处理系统通过can、lin或以太接口与bms通讯，获取动力电池出厂信息；
34.所述信号处理系统通过多路相同网络将识别得到的信息发送给车辆的控制器，且每个控制器对应一路网络；
35.所述网络为can、lin或以太接口。
36.在上述技术方案的基础上，
37.所述信号处理系统通过can、lin或以太接口与bms通讯，获取动力电池出厂信息；
38.所述信号处理系统通过多路不同网络将识别得到的信息发送给车辆的控制器，且每个控制器对应一路网络；
39.所述网络为can、lin或以太接口。
40.在上述技术方案的基础上，所述控制器包括仪表、整车控制器、电机控制器和车载终端。
41.本发明提供的一种动力电池与整车适配的信号处理方法，包括以下步骤：
42.获取动力电池出厂信息，并基于获取的动力电池出厂信息，与数据库结合，得到动力电池信息；
43.基于动力电池信息进行识别、运算和解析，识别得到动力电池工作状态信息、动力电池工作能力信息和动力电池故障信息；
44.将得到的动力电池工作状态信息、动力电池工作能力信息和动力电池故障信息发送给车辆的控制器，以实现对车辆的协同控制和车辆状态显示；
45.将用于车辆控制和故障应对的动力电池信息发送给整车控制器。
46.与现有技术相比，本发明的优点在于：通过动力电池出厂信息得到动力电池信息，并基于动力电池信息识别、运算、解析得到动力电池工作状态信息、动力电池工作能力信息和动力电池故障信息，通过对电池的信息识别以及功能转换，在实现换电时更换同型号动力电池或者更换同型号整个动力电池系统的基础上，可实现用不同型号动力电池和电池管理系统替换车辆动力电池和电池管理系统，有效实现了车辆动力电池更换的通用性。
附图说明
47.为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
48.图1为本发明实施例中一种动力电池与整车适配的信号处理系统的结构示意图；
49.图2为本发明实施例中信号处理系统通过一路网络发送信息给控制器的结构示意图；
50.图3为本发明实施例中信号处理系统通过多路相同网络发送信息给控制器的结构示意图；
51.图4为本发明实施例中信号处理系统通过多路不同网络发送信息给控制器的结构
示意图；
52.图5为本发明实施例中一种动力电池与整车适配的信号处理方法的流程图。
具体实施方式
53.本发明实施例提供一种动力电池与整车适配的信号处理系统，通过对电池的信息识别以及功能转换，在实现换电时更换同型号动力电池或者更换同型号整个动力电池系统的基础上，可实现用不同型号动力电池和电池管理系统替换车辆动力电池和电池管理系统，有效实现了车辆动力电池更换的通用性。本发明实施例相应地还提供了一种动力电池与整车适配的信号处理方法。
54.为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
55.参见图1所示，本发明实施例提供的一种动力电池与整车适配的信号处理系统，包括电池识别单元、消息过滤单元、电池状态识别单元、电池能力判断单元和电池故障识别单元、信息分类处理单元、显示模块、信息传递模块和协同控制模块。
56.电池识别单元用于与bms(battery management system，电池管理系统)通讯，获取动力电池出厂信息，并基于获取的动力电池出厂信息，结合数据库，得到动力电池信息。消息过滤单元用于对动力电池信息进行过滤，并将过滤后的信息发送给电池状态识别单元、电池能力判断单元和电池故障识别单元，以及将动力电池信息中的部分信息发送给整车控制器。基于获取的动力电池出厂信息，结合数据库，得到动力电池信息，具体为：以出厂信息为条件，对数据库进行检索，从数据库中提取，得到动力电池信息；数据库为多组动力电池信息的集合，每组动力电池信息与一款动力电池出厂信息对应，每组动力电池信息包含静态指标和动态信息；数据库为动力电池信息数据与解析方法的集合。每组解析方法对应一款动力电池的出厂信息，即解析方法与动力电池对应，当对动力电池进行参数信息获取时，采用对应该动力电池的解析方法进行。
57.电池状态识别单元用于基于动力电池信息进行识别，识别得到动力电池工作状态信息；电池能力判断单元用于基于动力电池信息，识别并运算得到动力电池工作能力信息；电池故障识别单元用于基于动力电池信息，识别并解析得到动力电池故障信息。
58.信息分类处理单元对电池状态识别单元、电池能力判断单元和电池故障识别单元得到的信息进行分类处理，分类的类别包括显示类、信息传递类和协同控制类。电池状态识别单元、电池能力判断单元和电池故障识别单元还用于将识别得到的信息输出给车辆的控制器，以实现对车辆的协同控制和车辆状态显示。电池状态识别单元、电池能力判断单元和电池故障识别单元输出的每条信息都不相同，且输出的信息至车辆的各控制器。显示类信息输出给仪表，信息传递类信息输出给电机控制器和车载终端，协同控制类信息输出给整车控制器，且显示类信息、信息传递类信息和协同控制类信息三者的部分内容相同。显示、信息传递、协同控制输出的信息根据接收方需求确定，大部分不相同，小部分相同，比如来自电池状态识别单元的一条信息被仪表和整车控制器需要，信息分类处理单元将此条信息分别给显示模块和协同控制模块。
59.本发明实施例中，动力电池出厂信息包括厂家、型号、bms硬件版本和bms软件版本；动力电池信息包括静态指标信息和动态信息；静态指标信息包括尺寸、重量、电池类型、额定容量、标称电压、工作电压范围、热管理方式、存储环境温度、工作环境温度、电池成组方案；动态信息包括动态参数和故障诊断方案，所述动态参数包括soc(state of charge，荷电状态)、当前电压、当前电流和当前绝缘电阻，所述故障诊断方案包括bms对电池故障的识别和处理方式，以及故障码的发送规则。
60.动力电池工作状态信息包括电压、电流、温度、绝缘电阻和高压继电器工作状态；电池能力判断单元从消息过滤单元直接获取的信息包括持续最大充电电流、持续最大放电电流、瞬时最大充电电流、瞬时最大放电电流、电池包最低电压和电池包最高电压，所述电池能力判断单元从消息过滤单元获取信息，并运算后得到的动力电池工作能力信息包括电池剩余容量、电池持续放电功率、电池持续充电功率、电池短时放电功率、电池短时充电功率和电池健康状态；电池故障识别单元从消息过滤单元获取信息，并按照故障码的发送规则解析后得到的动力电池故障信息包括是否过电压、是否过电流、是否过温和是否绝缘低。
61.消息过滤单元用于将动力电池信息中静态指标信息的电池类型、额定容量、标称电压、工作电压范围、热管理方式、存储环境温度、工作环境温度和电池成组方案发送给整车控制器。
62.本发明实施例中，电池状态识别单元、电池能力判断单元和电池故障识别单元还用于将识别得到的信息发送给车辆的控制器，以实现对车辆的协同控制；动力电池工作状态信息、动力电池工作能力信息和动力电池故障信息还用于在车辆仪表上显示。
63.即在消息分类处理单元的作用下，电池状态识别单元将识别得到的动力电池工作状态信息在车辆的仪表上进行显示，并传输给车辆的电机控制器和车载终端实现信息传递，同时还与车辆的整车控制器进行协同控制；电池能力判断单元将识别并运算得到的动力电池工作能力信息在车辆的仪表上进行显示，并传输给车辆的电机控制器和车载终端实现信息传递，同时还与车辆的整车控制器进行协同控制；电池故障识别单元将识别并解析得到的动力电池故障信息在车辆的仪表上进行显示，并传输给车辆的电机控制器和车载终端实现信息传递，同时还与车辆的整车控制器进行协同控制。
64.本发明实施例的信号处理系统与车辆bms和各控制器之间的连接关系，在一种可能的实施方式中，信号处理系统通过can(controller area network，控制器局域网络)、lin(local interconnect network，局域互联网络)或以太接口与bms通讯，获取动力电池出厂信息，信号处理系统通过一路网络将识别得到的信息发送给车辆的控制器，网络为can、lin或以太接口，控制器包括仪表、整车控制器、电机控制器和车载终端。即信号处理系统通过can、lin、以太接口中的一种与bms间进行通讯，信号处理系统通过can、lin、以太接口中的一种将识别得到的信息发送给车辆的各控制器，且所有所有识别得到的信息通过一路网络发送给各控制器。例如，参见图2所示，信号处理系统通过can、lin或以太接口与bms通讯，通过can、lin、以太接口中的一种将识别得到的信息发送给车辆的各控制器。
65.本发明实施例的信号处理系统与车辆bms和各控制器之间的连接关系，在一种可能的实施方式中，信号处理系统通过can、lin或以太接口与bms通讯，获取动力电池出厂信息，信号处理系统通过多路相同网络将识别得到的信息发送给车辆的控制器，且每个控制器对应一路网络，网络为can、lin或以太接口。控制器包括仪表、整车控制器、电机控制器和
车载终端。即信号处理系统通过can、lin、以太接口中的一种与bms间进行通讯，信号处理系统通过can、lin、以太接口中的一种将识别得到的信息发送给车辆的各控制器，且每个控制器对应一路网络，所有路网络均相同。例如，参见图3所示，信号处理系统通过can、lin或以太接口与bms通讯，信号处理系统通过can发送识别得到的信息给整车控制器，信号处理系统通过can发送识别得到的信息给电机控制器，信号处理系统通过can发送识别得到的信息给车载终端。
66.本发明实施例的信号处理系统与车辆bms和各控制器之间的连接关系，在一种可能的实施方式中，信号处理系统通过can、lin或以太接口与bms通讯，获取动力电池出厂信息；信号处理系统通过多路不同网络将识别得到的信息发送给车辆的控制器，且每个控制器对应一路网络；网络为can、lin或以太接口。控制器包括仪表、整车控制器、电机控制器和车载终端。即信号处理系统通过can、lin、以太接口中的一种与bms间进行通讯，信号处理系统通过can、lin、以太接口中的一种将识别得到的信息发送给车辆的各控制器，且每个控制器对应一路网络，所有路网络均不相同。例如，参见图4所示，信号处理系统通过can、lin或以太接口与bms通讯，信号处理系统通过can发送识别得到的信息给整车控制器，信号处理系统通过lin发送识别得到的信息给电机控制器，信号处理系统通过can发送识别得到的信息给车载终端。需要说明的是，本发明实施例中控制器的种类不局限于上述所列举的。
67.本发明实施例的信号处理系统安装于车辆上，通过本发明实施例的信号处理系统可以实现电动车辆的以下换电方式：1、用相同型号动力电池替换车辆动力电池；2、用相同型号动力电池和电池管理系统替换车辆动力电池和电池管理系统；3、用不同型号动力电池和电池管理系统替换车辆动力电池和电池管理系统。4、在特定情况下可更换不同型号动力电池替换车辆动力电池，特定情况指不同型号动力电池能与车辆电池管理系统匹配。
68.本发明实施例的动力电池与整车适配的信号处理系统，通过动力电池出厂信息得到动力电池信息，并基于动力电池信息识别得到动力电池工作状态信息、动力电池工作能力信息和动力电池故障信息，通过对电池的信息识别以及功能转换，在实现换电时更换同型号动力电池或者更换整个动力电池系统的基础上，可实现用不同型号动力电池和电池管理系统替换车辆动力电池和电池管理系统，有效实现了车辆动力电池更换的通用性。且在特定情况下，可更换不同型号动力电池替换车辆动力电池，解决了一家换电站仅能针对同型号动力电池更换的问题，拓展了新能源换电的通用性。
69.本发明实施例提供的一种动力电池与整车适配的信号处理方法，具体包括以下步骤：
70.s1：获取动力电池出厂信息，并基于获取的动力电池出厂信息，与数据库结合，得到动力电池信息；
71.s2：基于动力电池信息进行识别、运算和解析，识别得到动力电池工作状态信息、动力电池工作能力信息和动力电池故障信息；
72.s3：将识别得到的动力电池工作状态信息、动力电池工作能力信息和动力电池故障信息发送给车辆的控制器，以实现对车辆的协同控制和车辆状态显示。
73.s4：将用于车辆控制和故障应对的动力电池信息发送给整车控制器。
74.即参见图5所示，电池识别单元与bms建立通讯后，获取动力电池出厂信息，然后结合数据库，得到动力电池信息，此时对于得到的动力电池信息，判断是否是系统需要的信
息，若否，则删除，若是，则进一步判断是否是电池状态识别单元需要的信息，若是电池状态识别单元需要的信息，则进行识别，然后对应发送至仪表、电机控制器、车载终端、整车控制器，若不是电池状态识别单元需要的信息，则进一步判断是否是电池能力判断单元需要的信息，若是电池能力判断单元需要的信息，则进行识别并运算，然后对应发送至仪表、电机控制器、车载终端、整车控制器，若不是电池能力判断单元需要的信息，则进一步判断是否是电池故障识别单元需要的信息，若是电池故障识别单元需要的信息，则进行识别并解析，然后对应发送至仪表、电机控制器、车载终端、整车控制器，若不是电池故障识别单元需要的信息，则进一步判断是否是整车控制器单独需要的信息，若是整车控制器单独需要的信息，则发送至整车控制器，若不是整车控制器单独需要的信息，则删除。
75.以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
76.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。