[发明专利]基于5G-IoT高精度温度传感器的电动乘用车智能电池管理系统

摘要

本发明基于5G‑IoT高精度温度传感器的电动乘用车智能电池管理系统涉及一种基于5G物联网的卫星授时的高精度温度传感器的阵列应用，协同各串联电池组的端电压、电流的测量、控制以及边缘计算、云计算，共同构成电动乘用车车载智能电池管理系统，防止有关电动乘用车动力电池系统自燃等灾难性事故，延长电动乘用车动力电池使用寿命和动力电池全寿命续航里程，提高动力电池退役后的残余使用价值。

主权项

1.一种基于5G‑IoT高精度温度传感器的电动乘用车智能电池管理系统，其特征在于：包括云计算中心(13)、5G路由器(14)、车载触感显示控制屏(15)、电流电压GTO状态显示控制接口(16)、车载冷却系统车载消防系统场地消防系统充电桩控制接口(17)、与云计算中心车主手机维修中心数据交换接口(18)、边缘计算模块(19)、充电隔离GTO(20)、放电隔离GTO(21)、5G‑IoT高精度温度传感器组(23)、加速度传感器(24)、串联的动力电池组(22)的电流传感器和电压传感器；采用充电母线和充电隔离GTO(20)有效隔离充电状态的各串联的动力电池组(22)之间的回流；采用放电母线和放电隔离GTO(21)有效隔离放电状态的各串联的动力电池组(22)之间的回流；为实时精确测量、控制各单体动力电池的实时工作温度提供了必要的隔离条件，明确各单体动力电池的工作温度在充、放电状态表征了该电池的内阻，在停车状态表征了该动力电池的内部泄漏电流；在电动乘用车行驶状态、充电状态、车库内停用状态中各5G‑IoT高精度温度传感器组(23)不间断地采集与每一节动力电池紧密接触的高精度温度传感器的温度信号，通过5G路由器(14)将全部数据传送到边缘计算模块(19)，实时监察并通过车载触感显示控制屏(15)图形化显示各节动力电池温度和各节动力电池温度变化速率；当动力电池平均温度高于20℃，通过车载冷却/升温系统车载消防系统场地消防系统充电桩接口(17)启动车载冷却系统；当动力电池平均温度低于10℃，启动车载升温系统；通过车载触感显示控制屏(15)实时显示温度超限和温度变化速率超限的动力电池；边缘计算模块(19)通过控制放电隔离GTO(21)、实时限制车速和/或切除危及安全的串联的动力电池组(22)；边缘计算模块(19)通过控制充电隔离GTO(20)实时限制充电电流和/或切除危及安全的串联的动力电池组(22)；边缘计算模块(19)早期发现自放电异常的电池和/或切除危及安全的串联的动力电池组(22)，同时通过与云计算中心车主手机维修中心数据交换接口(18)向车主和充电服务人员、消防服务人员报警，必要时直接启动车载消防系统和停车场消防系统；当电动乘用车遭遇巨大负加速度时，加速度传感器(24)动作，边缘计算模块(19)能够在2ms内关断全部放电隔离GTO(21)；通过与存储在边缘计算模块(19)中的历史充、放电数据比较，可以评估本次充、放电，电池组的寿命损耗；评估本次充电后，经济车速下的最大续航里程；评估本次充电后，允许最高车速；评估下一次充电时，最大充电电流允许值；5G路由器(14)的带宽和时延足以支持99组串联的动力电池组(22)的测量、控制需求；基于5G‑IoT高精度温度传感器的电动乘用车智能电池管理系统由专用的电池组供电，与车用动力电池系统同时充电，充满电可以不间断地工作30天；且具有优良的防火、防冲撞保护，成为车载“黑匣子”；可以调取储存在云计算中心(13)的历史数据和制造厂数据以及同一批产品、同一批车辆的历史数据、故障记录、维修记录、形成技术进步的良好生态；5G‑IoT高精度温度传感器组(23)包括卫星导航系统天线(1)、卫星导航系统模块(2)、CPU(3)、存储器(4)、温度传感器数据总线(5)、寄存器(6)、计数器(7)、振荡器(8)、石英晶体探头(9)、秒脉冲分配器(10)、5G天线(11)、5G‑IoT模块(12)；振荡器(8)和石英晶体探头(9)通过接插件连接，组成石英晶体振荡器；石英晶体探头(9)的不锈钢保护外壳与石英晶体振子和引出线之间的直流耐压大于1kV，不锈钢保护外壳与石英晶体振子之间充有氦气以增强传热；石英晶体振荡器输出正弦波，正弦波的频率随石英晶体探头(9)的温度而变化；计数器(7)前端的脉冲整形电路将正弦波转换为同频率的窄尖脉冲；卫星导航系统天线(1)接收卫星导航系统授时信号，卫星导航系统模块(2)输出高精度秒脉冲，经秒脉冲分配器(10)分配秒脉冲到各温度传感器的寄存器(6)和计数器(7)；该秒脉冲既是将计数器(7)的数据转入寄存器(6)中的指令脉冲，也是将计数器(7)清零，重新开始新一秒计数的指令脉冲；CPU(3)通过温度传感器数据总线(5)扫描读取各寄存器(6)中的数据，并从存储器(4)中调出通用的石英晶体探头(9)的窄尖脉冲数——温度曲线，经CPU(3)计算出各温度传感器的温度，再加上时标后存入存储器(4)；时标为日历时间，与高精度秒脉冲同步步进；CPU(3)经5G‑IoT模块(12)和5G天线(11)输出带有时标的各单体动力电池的温度信号，测量精度为10mK；CPU(3)、温度传感器数据总线(5)、寄存器(6)、计数器(7)、振荡器(8)、秒脉冲分配器(10)整合成为SOC(System On a Chip)的一部分，一片SOC最多支持128支5G‑IoT高精度温度传感器。