CN102590748A - 动力电池平衡电路检测方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种动力电池平衡电路检测方法及设备，其通过dSPACE控制器和CAN总线对包括电池包、平衡电路板和负载的动力电池平衡电路进行检测，所述方法包括所述平衡电路板根据所述dSPACE控制器的控制指令将平衡信息通过所述CAN总线发送给一控制板，同时所述dSPACE控制器采集与平衡相关的信号；所述dSPACE控制器将采集到的信号发送给一PC机，由PC机进行信号处理后输出检测结果。本发明能将动力电池平衡电路的各项指标通过PC机来自动计算获得，PC机对平衡过程的各种参数进行自动监控，并将采集的数据作为计算的依据。
Description
技术领域
本发明涉及动力电池平衡技术领域，具体地说，是涉及动力电池平衡电路检测方法及设备。
背景技术
新能源技术是21世纪汽车领域的一个重大的创新科技，是汽车工业为了发展的方向。动力电池平衡技术，是新能源技术的核心之一，对动力电池包的性能表现和使用寿命等方面起着至关重要的作用，平衡的好坏，直接关系的产品的品质，而目前却没有对动力电池的平衡进行检测的方法及设备，以至于很难对动力电池平衡的好坏做出判断。
因此，如何判断动力电池平衡技术的好坏，以确定产品的品质，就成了当前亟待解决的重要问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对目前很难对动力电池平衡的好坏做出判断的不足，提供一种动力电池平衡电路检测方法。
为了实现上述目的，本发明的动力电池平衡电路检测方法，基于dSPACE控制器和CAN总线对包括电池包、平衡电路板和负载的动力电池平衡电路进行检测，所述方法包括：
步骤S100：所述平衡电路板根据所述dSPACE控制器的控制指令将平衡信息通过所述CAN总线发送给一控制板，同时所述dSPACE控制器采集与平衡相关的信号；
步骤S200：所述dSPACE控制器将采集到的信号发送给一PC机，由PC机进行信号处理后输出检测结果。
上述的动力电池平衡电路检测方法，其中，还包括一对电池包内的电池单体进行失衡检测步骤。
上述的动力电池平衡电路检测方法，其中，在所述dSPACE控制器采集与平衡相关的信号过程前，还包括一对平衡电路板的供电电源进行检测的步骤。
上述的动力电池平衡电路检测方法，其中，在所述对平衡电路板的供电电源进行检测的步骤中，又包括dSPACE控制器根据所述供电电源情况控制其继续/停止向所述平衡电路板供电步骤。
上述的动力电池平衡电路检测方法，其中，所述与平衡相关的信号包括温度信号，所述温度信号又包括直接从电池包采集的温度信号T1和直接从平衡电路板采集的温度信号T2。
上述的动力电池平衡电路检测方法，其中，所述与平衡相关的信号包括电池单体电压信号，所述电池单体电压信号又包括直接从电池包采集的电池单体电压信号V1和直接从平衡电路板采集的电池单体电压信号V2。
上述的动力电池平衡电路检测方法，其中，所述与平衡相关的信号还包括一充电电源向电池包充电时的充电电流信号I1、充电电压U1，以及电池包向所述负载放电时的放电电流信号I2、放电电压U2。
上述的动力电池平衡电路检测方法，其中，在PC机进行信号处理后输出检测结果步骤中，包括将温度信号T1与温度信号T2比较的步骤。
上述的动力电池平衡电路检测方法，其中，在PC机进行信号处理后输出检测结果步骤中，包括将电池单体电压信号V1与电池单体电压信号V2比较的步骤。
上述的动力电池平衡电路检测方法，其中，在PC机进行信号处理后输出检测结果步骤中，包括通过充电电流信号I1与充电电压U1计算充电能量Q1，以及通过放电电流信号I2与放电电压U2计算放电能量Q2，再将充电能量Q1与放电能量Q2进行比较的步骤。
进一步地，本发明还提供一种动力电池平衡电路检测设备，用于对包括电池包、平衡电路板和负载的动力电池平衡电路进行检测，包括CAN总线，以及与动力电池平衡电路相连的dSPACE控制器，还包括具有多个信号采集模块的控制板；其中，
所述信号采集模块采集与平衡相关的信号；
所述dSPACE控制器发送控制指令给所述平衡电路板，所述平衡电路板将平衡信息通过所述CAN总线发送给所述控制板，且将信号采集模块采集到的与平衡相关的信号发送给一PC机，由PC机进行信号处理后输出检测结果。
上述的动力电池平衡电路检测设备，其中，还包括与所述电池包和平衡电路板分别连接的失衡检测板。
上述的动力电池平衡电路检测设备，其中，还包括保险盒，所述保险盒具有
电源输入接口，用于与一供电电源相连；
电源输出接口，用于与所述控制板连接，向所述控制板输送供电电源信号；
信号采集接口，用于采集供电电源信号并将所述供电电源信号通过所述控制板传送给所述dSPACE控制器；
通断开关，设置在电源输入接口与电源输出接口之间，且由所述控制板控制其通断。
上述的动力电池平衡电路检测设备，其中，所述信号采集模块包括
电流采集模块，用于采集所述电池包充/放电电流；
温度采集模块，用于采集所述电池包里每节电池的温度；
电压采集模块，用于采集所述电池包里每节电池的电压。
上述的动力电池平衡电路检测设备，其中，所述控制板还包括电源监控模块，用于将所述供电电源信号传送给所述dSPACE控制器，并接受所述dSPACE控制器根据所述供电电源信号做出的控制指令。
本发明的有益功效在于，很好的实现了动力电池平衡电路平衡测试和评估过程的自动化，实现了自我故障诊断和对设备和被测单元的保护。
另外，本发明的检测设备是针对电池平衡技术而设计的，充分考虑了平衡技术的各个关键技术领域，对电池单体的电压监控、平衡时的电流监控、电池单体的温度监控、平衡的效率、电池失衡的状态等功能，都集成在检测设备中。并且，采用的是dSpace控制器作为主要控制设备，软件运行的实时性得到了保证，为软件开发和软件模型验证提供了平台。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为本发明的动力电池平衡电路检测方法的流程图；
图2为本发明一实施例的动力电池平衡电路检测方法的流程图；
图3为本发明又一实施例的动力电池平衡电路检测方法的流程图；
图4为本发明又一实施例的动力电池平衡电路检测方法的流程图；
图5为本发明又一实施例的动力电池平衡电路检测方法的流程图；
图6为本发明又一实施例的动力电池平衡电路检测方法的流程图；
图7为本发明动力电池平衡电路检测设备的结构框图；
图8为图7中的保险盒的控制结构框图；
图9为图7中的控制板的电源监控模块的控制结构框图；
图10为图7中的控制板的电流采集模块的控制结构框图；
图11为图7中的控制板的温度采集模块的控制结构框图；
图12为图7中的控制板的电压采集模块的控制结构框图。
其中，附图标记
10电池包
20平衡电路板
30负载
40负载开关
50充电开关
60预充电开关
70预充电电阻
80电气保险
100CAN总线
200dSPACE控制器
300PC机
400控制板
410电源监控模块
420电流采集模块
430温度采集模块
440电压采集模块
450滤波器
460电压转换模块
470电流处理模块
480温度处理模块
490处理模块
500失衡检测板
600保险盒
700供电电源
K通断开关
S100～S503步骤
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。
参阅图1本发明的本发明的动力电池平衡电路检测方法的流程图，如图所示，本发明的动力电池平衡电路检测方法，基于dSPACE控制器和CAN总线对包括电池包、平衡电路板和负载的动力电池平衡电路进行检测，包括：
步骤S100：所述平衡电路板根据所述dSPACE控制器的控制指令将平衡信息通过所述CAN总线发送给一控制板，同时所述dSPACE控制器采集与平衡相关的信号。此处的平衡信息为泛指，包括电池单体电压和温度；与平衡相关的信号也为泛指，包括温度信号和电池单体电压信号，其中，温度信号又包括直接从电池包采集的温度信号T1和直接从平衡电路板采集的温度信号T2；所述电池单体电压信号又包括直接从电池包采集的电池单体电压信号V1和直接从平衡电路板采集的电池单体电压信号V2。所述与平衡相关的信号还包括一充电电源向电池包充电时的充电电流信号I1、充电电压U1，以及电池包向所述负载放电时的放电电流信号I2、放电电压U2。
步骤S200：dSPACE控制器将采集到的信号发送给一PC机，由PC机进行信号处理后输出检测结果。
以下就结合多个实施例来详细介绍本发明的动力电池平衡电路检测方法。
参阅图2本发明一实施例的动力电池平衡电路检测方法的流程图，同时结合参阅图7本发明动力电池平衡电路检测设备的结构框图，在该实施例中，其检测的是动力电池平衡功能，具体而言，包括如下步骤：
S101：开始；
S102：设备上电；
S103：对设备电源进行检测；
S104：判断设备电源是否正常，若正常，进行步骤S105；若不正常，进行步骤S106；
S105：等待采集命令，此处命令主要是从CAN口采集，然后进行步骤S107；
S106：PC机报警；
S107：判断是否采集，在该步骤中，是否采集的条件是，在对动力电池平衡完成后进行采集，至于动力电池完成平衡的标准，其为动力电池平衡技术范畴，为现有技术，在此就不多做赘述；
S108：连续采集电池包中的电池单体电压，在此步骤中，dSPACE控制器连续采集电池包中的电池单体电压(以下简称cell电压)，并将采集到的cell电压信号发送给PC机；
S109：等待停止命令，该停止命令由PC机通过dSPACE控制器从CAN口发出；
S110：判断是否停止，在该步骤中，当接受到停止命令时，停止采集cell电压，然后进行步骤S201；当未接受到停止命令时，进行步骤S111及步骤S112；
S111：设备电源检测；
S112：判断设备电源是否正常，若正常，进行步骤S108；若不正常，进行步骤S106；
S201：PC机处理数据，在该步骤中，PC机可以将采集的cell电压与预定的cell电压进行比较，以得出平衡优劣系数；
S202：PC机输出结果；
S203：PC机根据操作指令判断是否需要重复操作，若需要，进行步骤S204；若不需要；进行步骤S301；
S204：通过操作失衡检测板进行失衡检测，然后进行步骤S103；
S301：设备下电；
S302：结束。
参阅图3本发明又一实施例的动力电池平衡电路检测方法的流程图，同时结合参阅图7本发明动力电池平衡电路检测设备的结构框图，在该实施例，其进行的是cell电压监控，具体而言，包括如下步骤：
S101：开始；
S102：设备上电；
S103：对设备电源进行检测；
S104：判断设备电源是否正常，若正常，进行步骤S105；若不正常，进行步骤S106；
S105：dSPACE控制器通过CAN口从平衡电路板读取cell电压V2，然后进行步骤S107；
S106：PC机报警；
S107：dSPACE控制器从控制板读取cell电压V1；
S201：PC机处理数据，在该步骤中，PC机将dSPACE控制器传送来的cell电压V1、V2进行比较；
S202：PC机根据比较结果判断是否超限，此处判断是否超限的依据可以是比较结果是否在一允许的误差范围内，若是，进行步骤S203，若不是，进行步骤S204；
S203：PC机输出结果；
S204：PC机根据操作指令判断是否需要重复操作，若需要，进行步骤S205；若不需要；进行步骤S301；
S205：通过操作失衡检测板进行失衡检测，然后进行步骤S103；
S301：设备下电；
S302：结束。
参阅图4本发明又一实施例的动力电池平衡电路检测方法的流程图，同时结合参阅图7本发明动力电池平衡电路检测设备的结构框图，在该实施例，其进行的是cell温度监控，具体而言，包括如下步骤：
S101：开始；
S102：设备上电；
S103：对设备电源进行检测；
S104：判断设备电源是否正常，若正常，进行步骤S105；若不正常，进行步骤S106；
S105：dSPACE控制器通过CAN口从平衡电路板读取cell温度T2，然后进行步骤S107；
S106：PC机报警；
S107：dSPACE控制器从控制板读取cell温度T1；
S201：PC机处理数据，在该步骤中，PC机可以将采集的cell温度T1、T2进行比较；
S202：PC机根据比较结果判断是否超限，此处判断是否超限的依据可以是比较结果是否在一允许的误差范围内，若是，进行步骤S203，若不是，进行步骤S204；
S203：PC机输出结果；
S204：PC机根据操作指令判断是否需要重复操作，若需要，进行步骤S205和步骤S206；若不需要；进行步骤S301；
S205：通过操作失衡检测板进行失衡检测，然后进行步骤S103；
S206：负载接通，然后进行步骤S103；
S301：设备下电；
S302：结束。
参阅图5本发明又一实施例的动力电池平衡电路检测方法的流程图，同时结合参阅图7本发明动力电池平衡电路检测设备的结构框图，在该实施例，其进行的是充电效率检测，具体而言，包括如下步骤：
S101：开始；
S102：设备上电；
S103：对设备电源进行检测；
S104：判断设备电源是否正常，若正常，进行步骤S105；若不正常，进行步骤S106；
S105：dSPACE控制器采集充电电压U1和充电电流I1，然后进行步骤S201；
S201：PC机处理数据，在该步骤中，PC机根据充电电压U1、充电电流I1及对应的充电时间，求出输入能量Q1；
S202：判断是否达到V2(V2为充电饱和电压)，若是，进行步骤S301；若不是，返回执行步骤S103；
S301：负载接通，然后进行步骤S302；
S302：dSPACE控制器采集放电电压U2和放电电流I2，然后进行步骤S401；
S401：PC机处理数据，在该步骤中，PC机根据放电电压U2、放电电流I2及对应的放电时间，求出输出能量Q2；
S402：判断是否达到V1(V1为刚开始充电时的电压)，若是，进行步骤S404；若不是，执行步骤S403；
S403：设备电源检测，然后返回执行步骤S203；
S404：PC机处理数据，在该步骤中，PC机根据输入能量Q1和输出能量Q2计算充电效率，同时执行步骤S405，PC机输出结果；
S501：PC机根据操作指令判断是否需要重复操作，若需要，返回执行步骤S103；若不需要；进行步骤S502；
S502：设备下电；
S503：结束。
参阅图6本发明又一实施例的动力电池平衡电路检测方法的流程图，同时结合参阅图7本发明动力电池平衡电路检测设备的结构框图，在该实施例，其进行的是Module性能检测，具体而言，包括如下步骤：
S101：开始；
S102：设备上电；
S103：对设备电源进行检测；
S104：判断设备电源是否正常，若正常，进行步骤S105；若不正常，进行步骤S106；
S105：dSPACE控制器采集充电电压U1和充电电流I1，然后进行步骤S201；
S201：dSPACE控制器采集cell电压；
S202：判断是否达到目标(此处的目标指的是电池充电完成的状态)，若是，进行步骤S301；若不是，返回执行步骤S103；
S301：负载接通，然后进行步骤S302；
S302：dSPACE控制器采集放电电压U2和放电电流I2，然后进行步骤S401；
S401：dSPACE控制器采集cell电压；
S402：判断是否达到目标(此处的目标指的是电池放电完成的状态)，若是，进行步骤S404；若不是，执行步骤S403；
S403：设备电源检测，然后返回执行步骤S203；
S404：PC机处理数据，在该步骤中，PC机判断充电电压U1、充电电流I1、放电电压U2、放电电流I2及充放电终止的状态是否满足系统要求，同时执行步骤S405，PC机输出结果；
S501：PC机根据操作指令判断是否需要重复操作，若需要，返回执行步骤S103；若不需要；进行步骤S502；
S502：设备下电；
S503：结束。
参阅图7本发明动力电池平衡电路检测设备的结构框图，本发明的动力电池平衡电路检测设备，用于对包括电池包10、平衡电路板20和负载30的动力电池平衡电路进行检测。本发明的检测设备包括CAN总线100，与动力电池平衡电路相连的dSPACE控制器200，PC机300、控制板400、失衡检测板500和保险盒600。电池包10与平衡电负载30之间通过负载开关40、充电开关50、预充电开关60、预充电电阻70和预充电电气保险80构成回路。dSPACE控制器200和PC机300设置在一控制机柜上。
参阅图8，保险盒600具有电源输入接口、电源输出接口、信号采集接口和通断开关K。该电源输入接口用于与供电电源700相连；电源输出接口用于与控制板400连接，以向控制板输送供电电源信号；信号采集接口用于采集供电电源信号并将所述供电电源信号通过控制板400传送给dSPACE控制器200；通断开关K设置在电源输入接口与电源输出接口之间，且由控制板400控制其通断。通过保险盒的设置，可以完成设备电源检测工作(即，对应于图2至图6中的设备电源检测步骤103/403)，具体而言，当信号采集接口采集到的供电电源信号为需要的电源时(如，若为规定的5V、12V、24V电源时)，dSPACE控制器向控制板发出“闭合”控制信号，控制板接收到该控制信号后，闭合开关K，以使供电电源通过保险盒向控制板400供电；当信号采集接口采集到的供电电源信号为不需要的电源时(如，若与规定的5V、12V、24V电源不相符时)，dSPACE控制器向控制板发出“断开”控制信号，控制板接收到该控制信号后，断开开关K，以切断供电电源向控制板400供电。结合参阅图9，控制板400上的电源监控模块410用于将上述的供电电源信号传送给dSPACE控制器200，并接受dSPACE控制器200根据所述供电电源信号做出的控制指令，较佳地，电源监控模块410将信号采集接口传来的供电电源信号经过滤波器450和电压转换模块460后才传送给dSPACE控制器200，以保护系统设备和被测单元。
结合参阅图9至图12，控制板400包括多个信号采集模块，该些信号采集模块用于采集与平衡相关的信号。就本实施例而言，信号采集模块包括有电源监控模块410、电流采集模块420、温度采集模块430和电压采集模块440。其中，电源监控模块410用于将上述的供电电源信号传送给dSPACE控制器200，并接受dSPACE控制器200根据所述供电电源信号做出的控制指令。电流采集模块420，用于采集电池包10充/放电电流，采集到的充/放电电流经过电流处理模块470后回传给dSPACE控制器200。温度采集模块430用于采集电池包10里每节电池的温度。电压采集模块440用于采集电池包10里每节电池的电压。
参阅图11，温度处理模块480将温度采集模块430采集的温度信号处理后(处理后的温度信号为T1)传给dSPACE控制器200，同时，平衡电路板20将温度采集模块430采集的温度信号处理后(处理后的温度信号为T2)通过CAN口传给dSPACE控制器200。
参阅图12，处理模块490将电压采集模块440采集的电压信号处理后(处理后的电压信号为V1)传给dSPACE控制器200，同时，平衡电路板20将电压采集模块440采集的电压信号处理后(处理后的电压信号为V2)通过CAN口传给dSPACE控制器200。
本发明的检测设备是针对电池平衡技术而设计的，充分考虑了平衡技术的各个关键技术领域，对电池单体的电压监控、平衡时的电流监控、电池单体的温度监控、平衡的速度、平衡的效率、电池失衡的状态等功能，都集成到检测设备中。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (15)
1.一种动力电池平衡电路检测方法，其特征在于，基于dSPACE控制器和CAN总线对包括电池包、平衡电路板和负载的动力电池平衡电路进行检测，所述方法包括：
步骤S100：所述平衡电路板根据所述dSPACE控制器的控制指令将平衡信息通过所述CAN总线发送给一控制板，同时所述dSPACE控制器采集与平衡相关的信号；
步骤S200：所述dSPACE控制器将采集到的信号发送给一PC机，由PC机进行信号处理后输出检测结果。
2.根据权利要求1所述的动力电池平衡电路检测方法，其特征在于，还包括一对电池包内的电池单体进行失衡检测步骤。
3.根据权利要求1或2所述的动力电池平衡电路检测方法，其特征在于，在所述dSPACE控制器采集与平衡相关的信号过程前，还包括一对平衡电路板的供电电源进行检测的步骤。
4.根据权利要求3所述的动力电池平衡电路检测方法，其特征在于，在所述对平衡电路板的供电电源进行检测的步骤中，又包括dSPACE控制器根据所述供电电源情况控制其继续/停止向所述平衡电路板供电步骤。
5.根据权利要求1所述的动力电池平衡电路检测方法，其特征在于，所述与平衡相关的信号包括温度信号，所述温度信号又包括直接从电池包采集的温度信号T1和直接从平衡电路板采集的温度信号T2。
6.根据权利要求1所述的动力电池平衡电路检测方法，其特征在于，所述与平衡相关的信号包括电池单体电压信号，所述电池单体电压信号又包括直接从电池包采集的电池单体电压信号V1和直接从平衡电路板采集的电池单体电压信号V2。
7.根据权利要求5或6所述的动力电池平衡电路检测方法，其特征在于，所述与平衡相关的信号还包括一充电电源向电池包充电时的充电电流信号I1、充电电压U1，以及电池包向所述负载放电时的放电电流信号I2、放电电压U2。
8.根据权利要求5所述的动力电池平衡电路检测方法，其特征在于，在PC机进行信号处理后输出检测结果步骤中，包括将温度信号T1与温度信号T2比较的步骤。
9.根据权利要求6所述的动力电池平衡电路检测方法，其特征在于，在PC机进行信号处理后输出检测结果步骤中，包括将电池单体电压信号V1与电池单体电压信号V2比较的步骤。
10.根据权利要求7所述的动力电池平衡电路检测方法，其特征在于，在PC机进行信号处理后输出检测结果步骤中，包括通过充电电流信号I1与充电电压U1计算充电能量Q1，以及通过放电电流信号I2与放电电压U2计算放电能量Q2，再将充电能量Q1与放电能量Q2进行比较的步骤。
11.一种动力电池平衡电路检测设备，用于对包括电池包、平衡电路板和负载的动力电池平衡电路进行检测，其特征在于，包括CAN总线，以及与动力电池平衡电路相连的dSPACE控制器，还包括具有多个信号采集模块的控制板；其中，
所述信号采集模块采集与平衡相关的信号；
所述dSPACE控制器发送控制指令给所述平衡电路板，所述平衡电路板将平衡信息通过所述CAN总线发送给所述控制板，且将信号采集模块采集到的与平衡相关的信号发送给一PC机，由PC机进行信号处理后输出检测结果。
12.根据权利要求11所述的动力电池平衡电路检测设备，其特征在于，还包括与所述电池包和平衡电路板分别连接的失衡检测板。
13.根据权利要求11所述的动力电池平衡电路检测设备，其特征在于，还包括保险盒，所述保险盒具有
电源输入接口，用于与一供电电源相连；
电源输出接口，用于与所述控制板连接，向所述控制板输送供电电源信号；
信号采集接口，用于采集供电电源信号并将所述供电电源信号通过所述控制板传送给所述dSPACE控制器；
通断开关，设置在电源输入接口与电源输出接口之间，且由所述控制板控制其通断。
14.根据权利要求11所述的动力电池平衡电路检测设备，其特征在于，所述信号采集模块包括
电流采集模块，用于采集所述电池包充/放电电流；
温度采集模块，用于采集所述电池包里每节电池的温度；
电压采集模块，用于采集所述电池包里每节电池的电压。
15.根据权利要求13所述的动力电池平衡电路检测设备，其特征在于，所述控制板还包括电源监控模块，用于将所述供电电源信号传送给所述dSPACE控制器，并接受所述dSPACE控制器根据所述供电电源信号做出的控制指令。
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