專利名稱：一種鋰電池均衡系統(tǒng)的診斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明電子產(chǎn)品的故障診斷領(lǐng)域，特別涉及一種利用計(jì)算機(jī)通過新能源汽車的 CAN總線對(duì)安裝在汽車上的鋰電池的均衡系統(tǒng)的故障情況進(jìn)行診斷的方法。
背景技術(shù)：
在新能源體系中，電池均衡系統(tǒng)是其中不可或缺的重要組成部分，但是制約電動(dòng) 汽車發(fā)展的問題依然是儲(chǔ)能電池和應(yīng)用技術(shù)。如何提高電池的能量效率和運(yùn)行可靠性，是 電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化必需解決的問題，因此研究電池均衡技術(shù)及均衡系統(tǒng)的診斷具有十分重大 的意義。電池均衡方案，采用放電均衡和充電均衡相結(jié)合的方式，在充電的時(shí)候，對(duì)少數(shù)電 壓偏高單體進(jìn)行放電，保證電池包得到最大能量補(bǔ)充，在行駛一段里程停車時(shí)，對(duì)電壓偏低 的單體進(jìn)行充電，補(bǔ)充能量，提高電池包的放電能力和續(xù)航里程，該方案能夠真正解決電池 一致性帶來的問題。目前，電池均衡方案一般采用放電均衡和充電均衡相結(jié)合的方式，如圖1所示的 鋰電池均衡系統(tǒng)就是一種典型的鋰電池均衡系統(tǒng)，該系統(tǒng)把電池包內(nèi)的所有單體分成11 組，每組用一個(gè)DC-DC模塊進(jìn)行充電，用一個(gè)電阻進(jìn)行放電。為了更好的推動(dòng)和支持電動(dòng)車電池均衡技術(shù)的綜合研究測(cè)試工作，提高生產(chǎn)效 率，發(fā)明一種鋰電池均衡系統(tǒng)的診斷方法，設(shè)計(jì)一套鋰電池均衡系統(tǒng)的診斷測(cè)試代碼十分必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鋰電池均衡系統(tǒng)的診斷方法，該方法采用上位機(jī)通過汽 車的CAN總線對(duì)安裝在汽車上的鋰電池均衡系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)其目的而采用的技術(shù)方案是一種鋰電池均衡系統(tǒng)的診斷方法，采 用上位計(jì)算機(jī)通過CAN總線與鋰電池均衡系統(tǒng)中的均衡器、電壓采樣模塊和充放電回路檢 測(cè)模塊進(jìn)行通信，向所述的均衡器、電壓采樣模塊和充放電回路檢測(cè)模塊發(fā)送診斷命令，接 收所述的均衡器、電壓采樣模塊和充放電回路檢測(cè)模塊的診斷結(jié)果；并對(duì)結(jié)果進(jìn)行處理，包 括以下步驟A、在進(jìn)行故障診斷之前，整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行如下檢測(cè)Al、所述的鋰電池均衡系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)模塊上電自檢；A2、CAN通訊異常診斷；A3、電池包異常保護(hù)；B、上位計(jì)算機(jī)通過CAN總線發(fā)送命令進(jìn)入診斷模式，依次循環(huán)進(jìn)行如下故障診 斷；并將診斷結(jié)果通過CAN發(fā)送上位計(jì)算機(jī)機(jī)系統(tǒng)提示診斷進(jìn)程、顯示診斷結(jié)果；Bi、采樣通道故障診斷；B2、充電回路故障診斷；B3、放電回路故障診斷。
進(jìn)一步的，上述的一種鋰電池均衡系統(tǒng)診斷方法中所述的步驟Al中，鋰電池均 衡系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)模塊上電自檢中，包括以下分步驟All、給鋰電池均衡系統(tǒng)上電；A12、鋰電池均衡系統(tǒng)運(yùn)行自檢程序，所述的自檢程序的內(nèi)容包括模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 自檢、移位寄存器芯片自檢、開關(guān)芯片自檢；A13、鋰電池均衡系統(tǒng)將自檢結(jié)果上報(bào)上位計(jì)算機(jī)，上位計(jì)算機(jī)提示報(bào)警信息。進(jìn)一步的，上述的一種鋰電池均衡系統(tǒng)診斷方法中所述的步驟A2中CAN通訊模 塊異常診斷包括CAN接收異常診斷和CAN發(fā)送異常診斷。更進(jìn)一步的，上述的一種鋰電池均衡系統(tǒng)診斷方法中所述的CAN接收異常診斷 和CAN發(fā)送異常診斷是通過鋰電池均衡系統(tǒng)與電池管理系統(tǒng)通過CAN總線通訊，通過接收、 發(fā)送計(jì)數(shù)器診斷，如果檢測(cè)到計(jì)數(shù)器在3S-5S之內(nèi)沒有變化，則CAN通訊故障，故障信息通 過CAN發(fā)送給上位計(jì)算機(jī)顯示。進(jìn)一步的，上述的一種鋰電池均衡系統(tǒng)診斷方法中所述的步驟Bl中采樣通道 故障診斷是打開采樣通道并根據(jù)采集電壓值按預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)判斷采樣通道是否存在故障。進(jìn)一步的，上述的一種鋰電池均衡系統(tǒng)診斷方法中所述的電池包異常保護(hù)是根 據(jù)電池管理系統(tǒng)發(fā)送的電池包異常情況，均衡系統(tǒng)做相應(yīng)的保護(hù)或關(guān)斷均衡系統(tǒng)的點(diǎn)火信號(hào)。本發(fā)明具有的有益效果本方法通過上位機(jī)控制整個(gè)診斷的過程，并且將診斷結(jié) 果通過上位機(jī)顯示并記錄報(bào)警信息。減少人工的干預(yù)，加快檢測(cè)和生產(chǎn)的速度，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、 測(cè)試一體化。下面通過結(jié)合具體實(shí)施例與附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行較為詳細(xì)的描述。


附圖1是目前典型的鋰電池均衡系統(tǒng)框圖。附圖2是本發(fā)明實(shí)施例1所采用的系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 本實(shí)施例是一種鋰電池均衡系統(tǒng)的診斷方法，采用如圖2所示的系統(tǒng)對(duì) 鋰電池均衡系統(tǒng)進(jìn)行故障檢測(cè)，如圖2所示上位計(jì)算機(jī)通過CAN總線與鋰電池均衡系統(tǒng)中 的均衡器、電壓采樣模塊和充放電回路檢測(cè)模塊進(jìn)行通信，向所述的均衡器、電壓采樣模塊 和充放電回路檢測(cè)模塊發(fā)送診斷命令，接收所述的均衡器、電壓采樣模塊和充放電回路檢 測(cè)模塊的診斷結(jié)果；并對(duì)結(jié)果進(jìn)行處理，包括以下步驟A、在進(jìn)行故障診斷之前，整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行如下檢測(cè)Al、所述的鋰電池均衡系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)模塊上電自檢；上電自檢按下列分步驟進(jìn)行Al 1、給鋰電池均衡系統(tǒng)上電；A12、鋰電池均衡系統(tǒng)運(yùn)行自檢程序，所述的自檢程序的內(nèi)容包括模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 自檢、移位寄存器芯片自檢、開關(guān)芯片自檢；A13、鋰電池均衡系統(tǒng)將自檢結(jié)果上報(bào)上位計(jì)算機(jī)，上位計(jì)算機(jī)提示報(bào)警信息。A2、CAN通訊異常診斷；CAN通訊模塊異常診斷包括CAN接收異常診斷和CAN發(fā)送異常診斷。通過鋰電池均衡系統(tǒng)與電池管理系統(tǒng)通過CAN總線通訊，通過接收、發(fā)送計(jì)數(shù)器 診斷，如果檢測(cè)到計(jì)數(shù)器在3秒-5秒之內(nèi)沒有變化，則CAN通訊故障，故障信息通過CAN發(fā) 送給上位計(jì)算機(jī)顯示。A3、電池包異常保護(hù)；電池包異常保護(hù)是根據(jù)電池管理系統(tǒng)發(fā)送的電池包異常情 況，均衡系統(tǒng)做相應(yīng)的保護(hù)或關(guān)斷均衡系統(tǒng)的點(diǎn)火信號(hào)。B、上位計(jì)算機(jī)通過CAN總線發(fā)送命令進(jìn)入診斷模式，依次循環(huán)進(jìn)行如下故障診 斷；并將診斷結(jié)果通過CAN發(fā)送上位計(jì)算機(jī)機(jī)系統(tǒng)提示診斷進(jìn)程、顯示診斷結(jié)果；Bi、采樣通道故障診斷；打開采樣通道并根據(jù)采集電壓值按預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)判斷采樣通 道是否存在故障。B2、充電回路故障診斷；B3、放電回路故障診斷。本實(shí)施例中，對(duì)于自檢報(bào)故障，則重新上電自檢，如果連續(xù)三次都報(bào)同樣的故障， 則確認(rèn)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)模塊故障，需要更換驅(qū)動(dòng)模塊芯片；CAN通訊異常和電池包異常均衡系 統(tǒng)會(huì)做相應(yīng)的保護(hù)即關(guān)閉均衡系統(tǒng)點(diǎn)火信號(hào)。對(duì)于B1、B2、B3診斷故障，則通過上位機(jī)重新 發(fā)送進(jìn)入診斷模式命令，如果三次報(bào)同樣的故障，則故障確認(rèn)，需要關(guān)閉均衡系統(tǒng)進(jìn)行檢修 或更換。下面是一次如圖1所示的鋰電池均衡系統(tǒng)的詳細(xì)診斷步驟1、上電自檢1)、驅(qū)動(dòng)模塊自檢包括開關(guān)元器件、模數(shù)轉(zhuǎn)換器件等的自檢。2)、欠壓保護(hù)檢測(cè)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)單片機(jī)供電電壓，若欠壓保護(hù)標(biāo)志位為1，則應(yīng)關(guān)斷所 有均衡模塊。2、CAN通訊診斷通過CAN收發(fā)計(jì)數(shù)診斷，如果一段時(shí)間計(jì)數(shù)沒有變化，則CAN通訊故障。3、電池包異常保護(hù)針對(duì)電池包的一些異常情況，電池均衡系統(tǒng)沒有直接去做檢測(cè)，需要根據(jù)電池管 理系統(tǒng)的檢測(cè)結(jié)果來做保護(hù)，根據(jù)電池管理系統(tǒng)的漏電檢測(cè)，以及電壓、電流、溫度等的嚴(yán) 重報(bào)警，電池管理系統(tǒng)給均衡系統(tǒng)發(fā)送點(diǎn)火信號(hào)關(guān)斷命令即關(guān)斷均衡系統(tǒng)的點(diǎn)火信號(hào)。4、采樣通道故障診斷1)、根據(jù)不同廠家不同電池單體的正常電壓范圍是不同的2)、如果電池采樣值超過電壓采集范圍(根據(jù)實(shí)際情況制定)，并且持續(xù)一段時(shí) 間，可判定為采樣通道故障。5、均充回路故障診斷當(dāng)進(jìn)入均充回路診斷時(shí)，打開均衡系統(tǒng)11個(gè)模塊均充回路的第一個(gè)通道，打開均 衡器檢測(cè)工裝系統(tǒng)的11個(gè)模塊均放回路的第一個(gè)通道做負(fù)載，均衡器檢測(cè)工裝系統(tǒng)采集 相應(yīng)的電壓值判斷11個(gè)模塊的第一個(gè)通道是否故障即第一模塊第一通道、第二模塊第一 通道、第三模塊第一通道、、、第11模塊第一通道是否故障。同樣的方法依次進(jìn)行均充回路 11個(gè)模塊10個(gè)通道的診斷，共診斷110 (11個(gè)模塊X 10通道/每個(gè)模塊)個(gè)均充回路故障 fn息ο6、均放回路診斷
當(dāng)進(jìn)入均放回路診斷時(shí)，打開均衡系統(tǒng)11個(gè)模塊均放回路的第一個(gè)通道，打開均 衡器檢測(cè)工裝系統(tǒng)的11個(gè)模塊均充回路的第一個(gè)通道做負(fù)載，檢測(cè)均衡器工裝系統(tǒng)采集 相應(yīng)的電壓值判斷11個(gè)模塊的第一個(gè)通道是否故障即第一模塊第一通道、第二模塊第一 通道、第三模塊第一通道、、、第11模塊第一通道是否故障。同樣的方法依次進(jìn)行均放回路 11個(gè)模塊10個(gè)通道的診斷，共診斷110 (11個(gè)模塊X 10通道/每個(gè)模塊)個(gè)均充回路故障 fn 息 ο ο下面介紹本實(shí)施例的診斷方法的實(shí)現(xiàn)情況，如何實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例所涉及的診斷項(xiàng)首先介紹鋰電池均衡系統(tǒng)的均衡方案，采用放電均衡和充電均衡相結(jié)合的方式， 在充電的時(shí)候，對(duì)少數(shù)電壓偏高單體進(jìn)行放電，保證電池包得到最大能量補(bǔ)充，在行駛一段 里程停車時(shí)，對(duì)電壓偏低的單體進(jìn)行充電，補(bǔ)充能量，提高電池包的放電能力和續(xù)航里程， 該方案能夠真正解決電池一致性帶來的問題。系統(tǒng)把110節(jié)電池分成11組，每組用一個(gè)電 源模塊進(jìn)行充電，用一個(gè)電阻進(jìn)行放電。通過電池管理系統(tǒng)采集電池包內(nèi)每節(jié)單體電池電 壓，列出當(dāng)前需要均衡的電池號(hào)(最多為11節(jié))，通過CAN報(bào)文發(fā)送給均衡系統(tǒng)。均衡系統(tǒng) 通過所解析出的模塊號(hào)、單體號(hào)切換繼電器、開關(guān)對(duì)電池單體進(jìn)行充、放電均衡。本發(fā)明涉及的是對(duì)鋰電池均衡系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷的方法，首先上電時(shí)要對(duì)重要元 器件進(jìn)行自檢，包括驅(qū)動(dòng)模塊自檢、欠壓保護(hù)自檢、主要元器件自檢。其次通過上位機(jī)發(fā)送 診斷命令，進(jìn)入診斷模式，通過均衡器檢測(cè)工裝系統(tǒng)對(duì)鋰電池均衡系統(tǒng)進(jìn)行診斷，包括采樣 通道診斷、均充回路診斷、均放回路診斷。另外，電池包異常診斷是電池管理系統(tǒng)根據(jù)其電 壓、電流、溫度等的嚴(yán)重報(bào)警信息發(fā)送關(guān)閉均衡系統(tǒng)點(diǎn)火信號(hào)命令；CAN接收發(fā)送異常根據(jù) 計(jì)數(shù)若一段時(shí)間沒有收到數(shù)據(jù)或沒有數(shù)據(jù)發(fā)送則CAN故障報(bào)警。
權(quán)利要求
1.一種鋰電池均衡系統(tǒng)的診斷方法，采用上位計(jì)算機(jī)通過CAN總線與鋰電池均衡系統(tǒng) 中的均衡器、電壓采樣模塊和充放電回路檢測(cè)模塊進(jìn)行通信，向所述的均衡器、電壓采樣模 塊和充放電回路檢測(cè)模塊發(fā)送診斷命令，接收所述的均衡器、電壓采樣模塊和充放電回路 檢測(cè)模塊的診斷結(jié)果；并對(duì)結(jié)果進(jìn)行處理，其特征在于包括以下步驟A、在進(jìn)行故障診斷之前，整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行如下檢測(cè)Al、所述的鋰電池均衡系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)模塊上電自檢；A2、CAN通訊異常診斷；A3、電池包異常保護(hù)；B、上位計(jì)算機(jī)通過CAN總線發(fā)送命令進(jìn)入診斷模式，依次循環(huán)進(jìn)行如下故障診斷；并 將診斷結(jié)果通過CAN發(fā)送上位計(jì)算機(jī)機(jī)系統(tǒng)提示診斷進(jìn)程、顯示診斷結(jié)果；Bi、采樣通道故障診斷；B2、充電回路故障診斷；B3、放電回路故障診斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰電池均衡系統(tǒng)診斷方法，其特征在于所述的步驟Al 中，鋰電池均衡系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)模塊上電自檢中，包括以下分步驟All、給鋰電池均衡系統(tǒng)上電；A12、鋰電池均衡系統(tǒng)運(yùn)行自檢程序，所述的自檢程序的內(nèi)容包括模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片自檢、 移位寄存器芯片自檢、開關(guān)芯片自檢；A13、鋰電池均衡系統(tǒng)將自檢結(jié)果上報(bào)上位計(jì)算機(jī)，上位計(jì)算機(jī)提示報(bào)警信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰電池均衡系統(tǒng)診斷方法，其特征在于所述的步驟A2 中CAN通訊模塊異常診斷包括CAN接收異常診斷和CAN發(fā)送異常診斷。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鋰電池均衡系統(tǒng)診斷方法，其特征在于所述的CAN接 收異常診斷和CAN發(fā)送異常診斷是通過鋰電池均衡系統(tǒng)與電池管理系統(tǒng)通過CAN總線通 訊，通過接收、發(fā)送計(jì)數(shù)器診斷，如果檢測(cè)到計(jì)數(shù)器在3秒-5秒之內(nèi)沒有變化，則CAN通訊 故障，故障信息通過CAN發(fā)送給上位計(jì)算機(jī)顯示。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰電池均衡系統(tǒng)診斷方法，其特征在于所述的步驟Bl 中采樣通道故障診斷是打開采樣通道并根據(jù)采集電壓值按預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)判斷采樣通道是否存 在故障。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰電池均衡系統(tǒng)診斷方法，其特征在于所述的電池包 異常保護(hù)是根據(jù)電池管理系統(tǒng)發(fā)送的電池包異常情況，均衡系統(tǒng)做相應(yīng)的保護(hù)或關(guān)斷均衡 系統(tǒng)的點(diǎn)火信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋰電池均衡系統(tǒng)的診斷方法，采用上位計(jì)算機(jī)通過CAN總線與鋰電池均衡系統(tǒng)中的均衡器、電壓采樣模塊和充放電回路檢測(cè)模塊進(jìn)行通信，向所述的均衡器、電壓采樣模塊和充放電回路檢測(cè)模塊進(jìn)行通信發(fā)送診斷命令，接收所述的均衡器、電壓采樣模塊和充放電回路檢測(cè)模塊的診斷結(jié)果，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行處理。本方法通過上位機(jī)控制整個(gè)診斷的過程，并且將診斷結(jié)果通過上位機(jī)顯示并記錄報(bào)警信息。減少人工的干預(yù)，加快檢測(cè)和生產(chǎn)的速度，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、測(cè)試一體化。
文檔編號(hào)G01R31/36GK102097834SQ20101058110
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月9日
發(fā)明者桂海勇 申請(qǐng)人:奇瑞汽車股份有限公司