CN102354179B - 锂离子电池组远程监控及故障诊断系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开锂离子电池组远程监控及故障诊断系统，包括有数据采集单元和远程服务中心。数据采集单元包括故障码单元、GPS定位信号单元、车辆状态信号单元。远程服务中心包括远程服务工作站、远程诊断服务器、数据库和人机交互实时监控系统。故障码单元采集电动汽车每组锂离子电池相应代码，GPS定位信号采集汽车所在位置信号，车辆状态信号单元采集汽车上工作状态信号。远程服务工作站将数据采集单元的信号远程传输，经远程诊断服务器接收远程服务工作站的信号数据，由数据处理模块结合数据库进行处理分析，再将处理后的结果显示于人机交互实时监控系统。本发明实现锂离子电池组的远程通信、故障监测、故障诊断，从而实现对每组电池控制。

Description

锂离子电池组远程监控及故障诊断系统

技术领域

本发明涉及汽车动力电池系统技术领域，特别与锂离子电池组远程监控及故障诊断系统有关。

背景技术

随着能源紧缺、石油涨价、城市环境污染的日益严重，调整汽车产业结构，发展新能源汽车已刻不容缓。随着纯电动汽车核心技术的突破，锂离子电池以高能量密度和功率密度、循环寿命长、重量轻以及绿色环保等优势，成为全球电动汽车发展的热点，发展纯电动汽车已成为实现汽车产业转型，实现经济发展与环境保护双赢、和汽车产业可持续发展的关键，也是我国汽车产业实现跨越式发展和占领未来汽车产业制高点的重要机会。

目前动力电池系统的设计大多着眼于电气方面的检测和控制，机械结构的可靠和安全，而对电池系统的整体热管理，包括热环境的检测，热量的传导和散热结构的设计，温度差的控制及均衡等方面，考虑的非常欠缺，电池内部的短路，目前几乎没有办法控制，这些设计上的瑕疵直接影响到电池组的安全性。储能是锂离子电池另一个应用热点，同样设计上的瑕疵无法避免。

传统内燃机汽车常用的检测诊断设备主要有发动机综合分析仪、传感器测试仪、解码器、故障诊断仪等，而由于电动汽车发展还不成熟，相应的检测诊断设备发展便遭到了制约。就传统内燃机汽车的检测设备和维修方式来看，仍存在着较多的不足之处，比如检测设备故障、维修工人技术老化，无法迅速地解决汽车所发生的故障；由于地域性的限制，无法快速、迅捷的满足边远地区或高速公路上汽车应急诊断维修的需要等。

Telematics即移动通信导航信息系统（简称移动信息系统），是无线通信技术、卫星导航系统、网络通信技术和车载电脑的综合产物，是目前在汽车上应用的一种远程监控、故障诊断系统，全球各区域的主要发达国家都已经推出了Telematics业务。现有的Telematics应用以车辆导航装置和交通信息服务为主，而在电动汽车锂离子电池监控上尚未有成熟技术。

为了解决上述问题，本发明人结合Telematics，设计出锂离子电池组远程监控及故障诊断系统，本案由此产生。

发明内容

本发明公开了一种锂离子电池组远程监控及故障诊断系统，用户终端的每一组动力电池组对应代码，通过智能网络包括Internet网络、人机交互功能，实时远程监测电池组的SOC（电池组的荷电状态）、SOH（电池组的健康状态）和SOF（电池组的功能状态），可实现对电池组的远程通信、故障监测、故障诊断，从而实现对每组电池的控制。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

锂离子电池组远程监控及故障诊断系统，包括有数据采集单元和远程服务中心；

其中数据采集单元包括故障码单元、GPS定位信号单元、车辆状态信号单元；远程服务中心包括远程服务工作站、远程诊断服务器、数据库和人机交互实时监控系统；

故障码单元采集电动汽车每组锂离子电池代表的相应代码，GPS定位信号采集汽车所在位置信号，车辆状态信号单元采集汽车上工作状态信号；

远程服务工作站将数据采集单元的信号进行远程传输，经过远程诊断服务器接收远程服务工作站的信号数据，并由数据处理模块结合数据库进行处理分析，再将处理后分析后的结果显示于人机交互实时监控系统。

所述故障码单元采集的相应代码由整车VIN码、电池箱号、电池包条形码、分选电芯所组成的模组号经过编写而组成。

所述的数据采集单元从电动汽车VCU上采集。

所述的数据采集单元的数据采用GPRS技术传送至远程服务工作站上。

所述的远程服务工作站包括异地远程服务工作站、本地远程服务工作站，两者之间采用Internet网络连接进行数据传输。

所述的车辆状态信号单元采集的工作状态包括电池组的SOC、SOH和SOF三种状态。

所述的人机交互实时监控系统将预判断状态提醒、诊断结果、远程示教数据反馈至远程服务工作站中进行传输至电动汽车VCU上。

所述的数据库与锂离子电池组技术领域中的知识库连接形成数据平台，为电动汽车每组锂离子电池进行故障分析检测。

采用上述方案后，本发明具有诸多有益效果：

1、本系统具有开放式实时监测诊断、反馈诊断结果等功能，具有强大生命力和广阔应用前景。实时监测诊断功能可以让客户终端随时掌握锂离子电池组的最新状态，若发现车辆可能具有潜在故障，运用预判断状态提醒功能可及时告知用户提前坐车应对措施。

2、本系统可以集与锂离子电池组各技术领域高端技术建立数据平台，作为故障分析诊断中心，实现了数据互联共享，在快速迅捷为用户诊断故障的同时不同程度的提高了锂离子电池组的技术水平。

3、本系统具有丰富的诊断数据库和知识库，通过多手段、多专家协作会诊的方法，不但提高了诊断效率，并且提高了故障诊断的准确性和可靠性。

4、本系统具有预判断状态提醒功能，可有效的预防故障以减少故障发生带来的危险。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的异地诊断原理图；

图2为本发明较佳实施例的本地诊断原理图。

具体实施方式

结合附图，对本发明较佳实施例做进一步详细说明。

锂离子电池组远程监控及故障诊断系统，主要包括数据采集单元和远程服务中心两个核心部件。

数据采集单元主要是通过采集电动汽车VCU（整车控制器）1上的信息，包括故障码单元2、GPS定位信号单元3、车辆状态信号单元4。

每个电动汽车的锂离子电池组都编有相应代码，该代码中是采用整车VIN码、电池箱号、电池包条形码、分选电芯所组成的模组号经过编写而组成，编写方式可以根据不同设计人员而定，只要能形成对应代码即可。故障码单元2就是采集锂离子电池组对应的代码，掌握相应故障的锂离子电池组。

GPS定位信号单元3采集车辆实时地理位置，这个可以采用现有GPS（全球定位系统）技术即可实现。车辆状态信号单元4采集工作状态包括电池组的SOC（电池组的荷电状态）、SOH（电池组的健康状态）和SOF（电池组的功能状态）三种状态，从而全面掌握锂离子电池组的工作信息。

远程服务中心主要将数据采集单元的信号进行远程传输、分析并反馈在到人机交互实时监控系统14，给技术支持工程师真实反应车辆上锂离子电池组的实际信息。

远程服务中心主要包括GPRS单元5、远程服务工作站20，远程诊断服务器9、数据处理模块10、数据库11、知识库12、知识库管理模块13、人机交互实时监控系统14、推理机18。

GPRS单元5主要是把数据采集单元中采集到的数据经过GPRS（通信分组无线服务技术）接入到远程服务工作站20中，远程服务工作站20可以根据实际情况组建，比如异地远程时，远程服务工作站20包括异地远程服务工作站6、Internet网络7、本地远程服务工作站8，GPRS单元5先接入到异地远程服务工作站6中，再转由网络传输方式传输到本地远程服务工作站8中。

推理机18、远程诊断服务器9、数据处理模块10、数据库11、知识库12、知识库管理模块13形成接收数据并进行处理分析的链路。本地远程服务工作站8中的数据下行至远程诊断服务器9，数据处理模块10对远程诊断服务器9进行访问，对原始数据进行分析、整理、计算、编辑等的加工和处理。本实施例中数据处理模块10与数据库11对接，数据库11再可以与知识库12挂接，知识库12采集现有锂离子电池组各技术领域里的专家、科学研究所、各大院校、大型维修企业、国内外锂离子电池组生产制造厂家等权威技术，一个数据平台，建立了故障分析诊断中心。推理机18是将电动汽车故障码和车辆状态信号，通过GPRS等系统到达数据库，与数据库中原有的相似故障及车辆状态等比较，诊断电动汽车故障，或预判断状态提醒。 

分析后形成的故障报告就反馈到人机交互实时监控系统14，技术支持工程师根据反馈信息就可以直接提供诊断结果16，诊断结果16通过人机交互实时监控系统14，然后再由远程服务工作站20、GPRS单元5传输至电动汽车VCU（整车控制器）1上，另用户及时了掌握相应解决方案以及状态信息。同时人机交互实时监控系统14还可以将预判断状态提醒15和远程示教17都可以通过人机交互实时监控系统14通过远程服务工作站20、GPRS单元5传输至电动汽车VCU（整车控制器）1上。

本实施例工作时，如图1为异地诊断系统原理图：

当实施主动诊断时，由远程服务中心的技术人员通过计算机输入每一组锂离子电池组的相应代码，该锂离子电池组便会将状态信号和GPS定位信号通用远程服务工作站20发送给远程服务中心，完成主动诊断，若诊断中发现存在可能发生的潜在故障，远程服务中心的技术支持工程师便会开启预判断状态提醒功能并发送给用户。

当实施被动诊断时，由发生故障的锂离子电池组将故障码和GPS定位信号通过GPRS发送给异地远程服务工作站6，再通过Internet7发送给本地远程服务工作站8，远程服务工作站8通过远程诊断服务器9、数据处理模块10、数据库11进行数据处理后将故障显示在人机交互实时监测系统14的人机界面上，远程服务中心的技术支持工程师通过讨论或调用知识库找到故障解决方法，并针对故障解决的难易程度和用户对锂离子电池组的知识水平决定是否启用远程示教功能，若启动远程示教后用户仍无法解决故障，远程服务中心便会安排专业锂离子电池组维修工程师赶赴现场解决故障。

图2为本地诊断系统原理图，该系统工作原理较异地锂离子电池组远程故障诊断系统大体相同，只是比异地锂离子电池组远程故障诊断系统少了异地远程服务工作站，节省了由异地向本地转换的工作过程，这里就不再进行重复介绍了。值得一提的是利用异地锂离子电池组远程故障诊断系统也可以对本地的锂离子电池组进行监控和诊断。

上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思，而非对本发明权利保护的限定，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.锂离子电池组远程监控及故障诊断系统，其特征在于：包括有数据采集单元和远程服务中心；

其中数据采集单元包括故障码单元、GPS定位信号单元、车辆状态信号单元；远程服务中心包括GPRS单元、远程服务工作站、远程诊断服务器、数据处理模块、数据库、知识库、知识库管理模块、人机交互实时监控系统和推理机；

故障码单元采集电动汽车每组锂离子电池代表的相应代码，相应代码由整车VIN码、电池箱号、电池包条形码、分选电芯所组成的模组号经过编写而组成，GPS定位信号单元采集汽车所在位置信号，车辆状态信号单元采集汽车上工作状态信号，工作状态包括电池组的SOC、SOH和SOF三种状态；

远程服务工作站将数据采集单元的信号进行远程传输，经过远程诊断服务器接收远程服务工作站的信号数据，并由数据处理模块结合数据库进行处理分析，再将处理分析后的结果显示于人机交互实时监控系统；所述的数据库与锂离子电池组技术领域中的知识库连接形成数据平台，为电动汽车每组锂离子电池进行故障分析检测；推理机将电动汽车故障码和车辆状态信号，通过GPRS系统到达数据库，与数据库中原有的相似故障及车辆状态比较，诊断电动汽车故障，或预判断状态提醒；人机交互实时监控系统将预判断状态提醒、诊断结果、远程示教数据反馈至远程服务工作站中进行传输至电动汽车VCU上。

2.如权利要求1所述的锂离子电池组远程监控及故障诊断系统，其特征在于：所述的数据采集单元从电动汽车VCU上采集。

3.如权利要求1所述的锂离子电池组远程监控及故障诊断系统，其特征在于：所述的数据采集单元的数据采用GPRS技术传送至远程服务工作站上。

4.如权利要求1所述的锂离子电池组远程监控及故障诊断系统，其特征在于：所述的远程服务工作站包括异地远程服务工作站、本地远程服务工作站，两者之间采用Internet网络连接进行数据传输。

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