电池组监测装置、管理系统以及车辆的制作方法

1.本公开涉及电池组领域，具体地，涉及一种电池组监测装置、管理系统以及车辆。


背景技术：

2.目前技术中，在需要对车载电池组进行评估时，往往需要对车载电池组的电压、电流、温度进行监测，再结合复杂的算法进行车载电池组的soc、soh、以及车载电池组的充放电速率、使用效率、电池组寿命等等一系列数据作出评估。这种方法估算的精度对监测的电压、电流、温度的精度要求比较高，在监测结果精度不够的情况下，很容易出现估算偏差较大的情况。除此之外，估算的算法也比较复杂，计算量比较大，因此能耗较高。
3.车载电池组的soc、soh、充放电速率、效率、电池组寿命等指标的评估和车载电池组的内阻有着密切联系，但是现有技术中无法对车载电池组内阻进行实时在线监测，因此无法根据车载电池组内阻对车载电池组进行评估。


技术实现要素：

4.本公开的目的是提供一种电池组监测装置、管理系统以及车辆，能够实现对车载电池组的动态的内阻进行实时地进行监测，从而实现根据电池组内阻对电池组进行评估的目的。
5.为了实现上述目的，本公开提供一种电池组监测装置，所述装置包括交流电流信号发生器，多路开关选择器以及内阻确定模块，其中，
6.所述多路开关选择器用于在接收到内阻监测操作指令的情况下，根据所述内阻监测操作指令向所述交流电流信号发生器发送第一开启指令，其中，所述多路开关选择器中包括多个开关，每个所述开关分别与电池组内的一个电池的任意一端连接，所述多路开关选择器还根据所述内阻监测操作指令控制所述多个开关的通断；
7.所述交流电流信号发生器用于在接收到所述第一开启指令的情况下，根据所述第一开启指令产生预设交流电流信号，并将所述预设交流电流信号注入电池组；
8.所述内阻确定模块用于获取处于导通状态的所述开关对应的电池两端的交流电压信号，并根据所述交流电压信号确定处于导通状态的所述开关对应的电池的内阻。
9.可选地，所述内阻监测操作指令还用于指示所述预设交流电流信号的目标频率和目标幅值；
10.所述多路开关选择器还用于根据所述内阻监测操作指令，向所述交流电流信号发生器发送用于指示所述预设交流电流信号的所述目标频率和所述目标幅值的所述第二开启指令；
11.所述交流电流信号发生器还用于根据所述第二开启指令中所指示的所述目标频率和所述目标幅值生成所述预设交流电流信号。
12.可选地，所述装置还包括预设电容，所述预设电容设置于所述交流电流信号发生器与所述电池组之间，用于在所述交流电流信号发生器所产生的所述预设交流电流信号被
注入处于导通状态的所述开关对应的电池之前，将所述预设交流电流信号中的直流隔除。
13.可选地，所述内阻确定模块包括第一滤波模块，用于将处于导通状态的所述开关对应的电池两端的交流电压信号中的直流电压信号和高频噪声信号滤除。
14.可选地，所述内阻确定模块还包括放大模块，用于放大经过滤波之后的所述交流电压信号。
15.可选地，所述内阻确定模块包括第一模数转换器，用于将处于导通状态的所述开关对应的电池两端的交流电压信号从模拟信号的形式转换为数字信号的形式。
16.可选地，所述内阻确定模块还包括第一数字逻辑分析模块，用于对所述第一模数转换器输出的数字信号形式的交流电压信号进行分析，以确定处于导通状态的所述开关对应的电池的内阻。
17.可选地，所述装置还包括电压监测模块，电流监测模块，温度监测模块，监测数据分析模块，其中，
18.所述多路开关选择器还用于根据接收到的电压监测操作指令的情况下，向所述电压监测模块发送第二开启指令，以获取处于导通状态的所述开关对应的电池的电压信号；
19.所述多路开关选择器还用于根据接收到的电流监测操作指令的情况下，向所述电流监测模块发送第三开启指令，以获取处于导通状态的所述开关对应的电池的电流信号；
20.所述多路开关选择器还用于根据接收到的温度监测操作指令的情况下，向所述温度监测模块发送第四开启指令，以获取处于导通状态的所述开关对应的电池的温度信号；
21.所述监测数据处理模块用于根据所述电压信号处理得到处于导通状态的所述开关对应的电池的电压，或根据所述电流信号处理得到处于导通状态的所述开关对应的电池的电流，或根据所述温度信号处理得到处于导通状态的所述开关对应的电池的温度。
22.本公开还提供一种电池组管理系统，包括通讯模块、电源模块、时钟模块和以上所述的监测装置，其中，
23.所述通讯模块用于获取控制器的操作指令，并将所述操作指令发送给所述监测装置；
24.所述通讯模块还用于将所述装置监测得到的处于导通状态的所述开关对应的电池的内阻、电压、电流、温度中的至少一者发送给所述控制器；
25.所述电源模块用于为所述监测装置提供电源；
26.所述时钟模块用于为所述监测装置提供时钟频率。
27.本公开还提供一种车辆，包括以上所述的电池组管理系统。
28.通过上述技术方案，在需要对电池组内阻进行监测时，能够在不影响电池组正常工作的情况下，通过控制该电池组中每个电池两端的开关的通断来确定待监测的一个或多个电池，并在产生交流电流信号后将其注入处于导通状态的所述开关对应的电池，然后根据处于导通状态的所述开关对应的电池两端的电压来确定其内阻，这种方式不仅对电池组的正常工作没有任何影响，不会干扰或破坏电池组的工作状态，两者相互独立，互不干扰，并且，还减少了影响电池组内阻的监测精度的因素，进而对电池组内阻的监测精度提供了一定的保障，也方便了对车载电池组内阻的实时监测，简化了电池组的评估过程，减少了对电池组进行评估的能耗。
29.本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
30.附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
31.图1是根据跟公开一示例性实施例示出的一种电池组监测装置的结构示意框图。
32.图2是根据本公开又一示例性实施例示出的一种电池组监测装置的结构示意框图。
33.图3是根据本公开又一示例性实施例示出的一种电池组监测装置的结构示意框图。
34.图4是根据本公开又一示例性实施例示出的一种电池组管理系统的结构示意框图。
35.附图标记说明
36.1000电池组管理系统
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2000电池组
37.100电池组监测装置
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10多路开关选择器
38.20交流电流信号发生器
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30内阻确定模块
39.301第一滤波模块
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302放大模块
40.303第一模数转换器
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304第一数字逻辑分析模块
41.40电压监测模块
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50电流监测模块
42.60温度监测模块
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70监测数据处理模块
43.200通讯模块
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300电源模块
44.400时钟模块
具体实施方式
45.以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
46.图1是根据跟公开一示例性实施例示出的一种电池组监测装置100的结构示意框图。如图1所示，所述装置100包括交流电流信号发生器20，多路开关选择器10以及内阻确定模块30，其中，所述多路开关选择器10用于在接收到内阻监测操作指令的情况下，根据所述内阻监测操作指令向所述交流电流信号发生器20发送第一开启指令，其中，所述多路开关选择器10中包括多个开关，每个所述开关分别与电池组2000内的一个电池的任意一端连接，所述多路开关选择器还根据所述内阻监测操作指令控制每个所述开关的通断。所述交流电流信号发生器20用于在接收到所述第一开启指令的情况下，根据所述第一开启指令产生预设交流电流信号，并将所述预设交流电流信号注入电池组2000。所述内阻确定模块30用于获取处于导通状态的所述开关对应的电池两端的交流电压信号，并根据所述交流电压信号确定处于导通状态的所述开关对应的电池的内阻。
47.该多路开关选择器10即可以为数据选择器(mux，multiplexer)。
48.该内阻监测操作指令可以是从车辆中任一相关控制器发出的，在有对电池组2000进行评估的需求，需要获取该电池组2000内阻时，通过发送该内阻监测操作指令至该多路开关选择器10。
49.该多路选择开关器10在接收到该内阻监测操作指令后，可根据该内阻监测操作指
令，通过控制其中多个分别连接于该电池组中不同电池两端的该开关的通断，来选择控制对该电池组2000中的一个电池或多个电池形成的一串电池组进行监测。并且，根据接收到的该内阻监测操作指令，可接通该交流电流信号发生器20，向该交流电流信号发生器20发送该第一开启指令，进而使该交流电流信号发生器20产生该预设交流电流信号。
50.该预设交流电流信号的频率和幅值都是预选在该交流电流信号发生器20中设置好的。其中，该预设交流电流信号的频率一般在50hz到1khz之间，该预设交流电流信号的幅值一般为电池组工作电流的5％以下，例如一节容量为100ah的电池组，其工作电流100a，则注入该电池组2000的该预设交流电流信号的幅值在5a以下。通过对该预设交流电流信号的频率和幅值的控制，能够保证电池组2000的安全，例如由于该预设交流电流信号的电流较小，注入电池组2000之后，电池组2000放电电流较小，因此不会对电池组2000产生冲击，从而不会造成栅板变形或火星物质的脱落，对电池组2000的使用寿命也不会造成影响。
51.在该交流电流信号发生器20产生的该预设交流电流信号注入该电池组2000之后，该电池组2000两端的交流电压信号可以通过该多路开关选择器10输入至该内阻确定模块30中，具体的，可以通过该电池组2000与该多路开关选择器10之间处于导通状态的所述开关来输入，该内阻确定模块30根据处于导通状态的所述开关对应的电池中的该交流电压信号来对处于导通状态的所述开关对应的电池的内阻进行确定。
52.由于上述内阻监测操作指令能够在电池组2000处于任何工作状态时下发，也即，通过上述技术方案，能够将电池组2000的欧姆内阻和极化内阻都监测得到。
53.通过上述技术方案，在需要对电池组内阻进行监测时，能够在不影响电池组正常工作的情况下，通过控制该电池组中每个电池两端的开关的通断来确定待监测的一个或多个电池，并在产生交流电流信号后将其注入处于导通状态的所述开关对应的电池，然后根据处于导通状态的所述开关对应的电池两端的电压来确定其内阻。这种方式不仅对电池组的正常工作没有任何影响，不会干扰或破坏电池组的工作状态，两者相互独立，互不干扰，并且，还减少了影响电池组内阻的监测精度的因素，进而对电池组内阻的监测精度提供了一定的保障，也方便了对车载电池组内阻的实时监测，简化了电池组的评估过程，减少了对电池组进行评估的能耗。
54.在一种可能的实施方式中，所述内阻监测操作指令还用于指示所述预设交流电流信号的目标频率和目标幅值。所述多路开关选择器10还用于根据所述内阻监测操作指令，向所述交流电流信号发生器20发送用于指示所述预设交流电流信号的所述目标频率和所述目标幅值的所述第二开启指令。所述交流电流信号发生器20还用于根据所述第二开启指令中所指示的所述目标频率和所述目标幅值生成所述预设交流电流信号。
55.也即，该交流电流信号发生器20能够通过该内阻监测操作指令所指示的目标频率和目标幅值来产生该预设交流电流信号。其中，该内阻监测操作指令所指示的该目标频率和目标幅值可以是已经预先已经设置在该交流电流信号发生器20中的多组频率和幅值中的任意一组。
56.例如，该交流电流信号发生器20中可以预先设置多组交流电流信号的频率和幅值，该多路开关选择器10与该交流电流信号发生器20之间的连接通路也可以有多个，该多路开关选择器10根据该内阻监测操作指令所指示的目标频率和目标幅值，来确定与该交流电流信号发生器20接通的连接通路，并将该第二开启指令通过该条连接通路发送给该交流
电流信号发生器20，以指示该交流电流信号发生器20该预设交流电流信号的目标频率和目标幅值。
57.其中，该第二开启指令与该第一开启指令可以为同一开启指令。
58.通过上述技术方案，车辆中的相关控制器能够根据电池组的不同状态，来确定在对电池组进行内阻监测时，注入电池组中的交流电流信号的频率和幅值，该电池组的状态可以包括例如电池组的工作电流等。这样不仅能够进一步提高根据电池组两端的交流电压信号确定得到的电池组内阻的精度，而且还能够进一步提高对电池组工作安全的保障。
59.在一种可能的实施方式中，所述装置100还包括预设电容(未示出)，所述预设电容设置于所述交流电流信号发生器20与所述电池组2000之间，用于在所述交流电流信号发生器20所产生的所述预设交流电流信号被注入处于导通状态的所述开关对应的电池之前，将所述预设交流电流信号中的直流隔除。
60.通过上述技术方案，该预设电容也即为隔直电容，隔除了该预设交流电流信号中的直流部分，从而就使得注入该处于导通状态的所述开关对应的电池的预设交流电流信号更加精确，有进一步保证了对该处于导通状态的所述开关对应的电池的内阻的监测精度。
61.图2是根据本公开又一示例性实施例示出的一种电池组监测装置100的结构示意框图。如图2所示，所述内阻确定模块30包括第一滤波模块301，用于将处于导通状态的所述开关对应的电池两端的交流电压信号中的直流电压信号和高频噪声信号滤除。所述内阻确定模块30还包括放大模块302，用于放大经过滤波之后的所述交流电压信号。
62.该第一滤波模块301能够滤除该交流电压信号中的低频(直流)电压信号和在该交流电压信号传输过程中产生的高频噪声信号，从而就能够得到在一定频率范围之内的交流电压信号，再跟根据滤波后的交流电压信号来确定的该处于导通状态的所述开关对应的电池的内阻的精度将会大大提高。该放大模块302可以是例如通过运算放大器来实现，能够放大经过滤波之后的所述交流电压信号，这样，通过该放大模块302便可以恢复在该第一滤波模块301进行滤波的过程中所产生的偏差，使得经过该第一滤波模块301和方法模块之后的交流电压信号更加准确。
63.在一种可能的实施方式中，如图2所示，所述内阻确定模块30包括第一模数转换器303，用于将处于导通状态的所述开关对应的电池两端的交流电压信号从模拟信号的形式转换为数字信号的形式。所述内阻确定模块30还包括第一数字逻辑分析模块304，用于对所述第一模数转换器303输出的数字信号形式的交流电压信号进行分析，以确定处于导通状态的所述开关对应的电池的内阻。
64.通过上述技术方案，第一数字逻辑分析模块304可以有效克服电池组在工作过程中由电流干扰而产生的对内阻精度的影响，并且可以通过第一滤波模块301抑制电路中由干扰和噪声引起的误差，因此该监测装置不仅能够精确监测得到处于导通状态的所述开关对应的电池的内阻，而且还具有较好的抗干扰能力。
65.图3是根据本公开又一示例性实施例示出的一种电池组监测装置100的结构示意框图。所述装置100还包括电压监测模块40，电流监测模块50，温度监测模块60，监测数据分析模块，其中，所述多路开关选择器10还用于根据接收到的电压监测操作指令的情况下，向所述电压监测模块40发送第三开启指令，以获取处于导通状态的所述开关对应的电池的电压信号；所述多路开关选择器10还用于根据接收到的电流监测操作指令的情况下，向所述
电流监测模块50发送第四开启指令，以获取处于导通状态的所述开关对应的电池的电流信号；所述多路开关选择器10还用于根据接收到的温度监测操作指令的情况下，向所述温度监测模块60发送第五开启指令，以获取处于导通状态的所述开关对应的电池的温度信号；所述监测数据处理模块70用于根据所述电压信号处理得到处于导通状态的所述开关对应的电池的电压，或根据所述电流信号处理得到处于导通状态的所述开关对应的电池的电流，或根据所述温度信号处理得到处于导通状态的所述开关对应的电池的温度。
66.也即，该监测装置100还能够通过该电压监测模块40、电流监测模块50以及温度监测模块60，分别对处于导通状态的所述开关对应的电池的电压、电流以及温度进行监测。该多路开关选择器10在接收到相应的操作指令的情况下，分别与不同的监测模块连通，以获取相应的电压信号、电流信号或温度信号，然后通过该监测数据处理模块70统一进行数据处理。
67.其中，该监测数据处理模块70中也可以包括例如第二模数转换器(未示出)，第二滤波模块(未示出)，以及第二数字逻辑分析模块(未示出)，分别用于将该模拟信号形式的电压信号、电流信号或温度信号，转换为数字信号形式的电压信号、电流信号或温度信号，然后对转换后的数字信号进行滤波，最后通过滤波后的数字信号形式的电压信号、电流信号或温度信号确定处于导通状态的所述开关对应的电池的电压、电流或温度等。
68.图4是根据本公开又一示例性实施例示出的一种电池组管理系统的结构示意框图。如图4所示，所述电池组管理系统包括通讯模块200、电源模块300、时钟模块400和以上所述的监测装置100，其中，所述通讯模块200用于获取控制器的操作指令，并将所述操作指令发送给所述监测装置100；所述通讯模块200还用于将所述装置监测得到的处于导通状态的所述开关对应的电池的内阻、电压、电流、温度中的至少一者发送给所述控制器；所述电源模块300用于为所述监测装置100提供电源；所述时钟模块400用于为所述监测装置100提供时钟频率。
69.也即，该通讯模块200用于该电池组管理系统1000与车辆中其他控制器等设备之间的通讯，上述内阻监测操作指令、电压监测操作指令、电流监测操作指令、温度监测操作指令都可以由控制器发送给该通讯模块200后，由该通讯模块200转发至该监测装置100中的多路开关选择器10。车辆中的控制器需要对车辆电池组2000进行评估时，也可以通过该通讯模块200从该监测装置100中获取确定出的处于导通状态的所述开关对应的电池的内阻、电压、电流、温度等信息。
70.另外，该交流电流信号发生器20中的预设交流电流信号的预设的频率和幅值，也可以通过该通讯模块200来进行设置。
71.本公开还提供一种车辆，包括以上所述的电池组管理系统1000。
72.以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
73.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
74.此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本
公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。