CN102854473A - 电动汽车动力电池自动测试诊断系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种电动汽车动力电池自动测试诊断系统和方法，该系统包括：充放电设备，用于设定充电条件和放电条件，并在应用时与电池系统连接对电池系统充电和放电；上位机，与所述充放电设备连接并在应用时与BMS连接，用于分析静态数据、动态数据、历史数据，诊断电池系统的故障以及获取电池系统的实际可用容量，并对BMS参数进行标定。本发明能够在电池组的维护保养过程中，对电池组的寿命状态进行判断、对电池组中的问题病症进行诊断，为维护操作提供全面、有效的指导。

Description

电动汽车动力电池自动测试诊断系统和方法

技术领域

本发明涉及一种电池故障诊断系统及方法，尤其涉及一种电动汽车动力电池自动测试诊断系统和方法。

背景技术

动力电池包的结构和电路特点是：体积容量有限的电池经过一定的串并联形成电池组，电池包包括电池管理系统（BATTERY MANAGEMENTSYSTEM，简称BMS）。BMS在电池包中的作用是（1）采集并记录电池信息，如单体电压、单体温度、单体内阻等；（2）估算电池荷电状态(State ofCharge，即SOC)；（3）估算电池健康状态；（4）通过总线将信息传输给整车或通过总线接收整车发出的控制信号。随着运营时间的增长或运营环境温度的变化，BMS进行状态估计时存在着诸如可用容量与实际容量产生偏差所导致的电池组SOC不准确等问题，而电池单体的差异性也会在运营中愈来愈严重进而使电池寿命降低、续航里程不足。

解决上述问题的关键是做好维护、保养，而其中最为重要的并亟待解决的是，如何有效、快速的进行电池系统现场性能测试、健康状态诊断以及电池管理系统参数标定。

目前的维护保养由电池公司投入大量人力现场手工操作完成，但是仍然不能将问题排查完全。电池系统作为电动汽车的零部件，其维护保养可能会交付汽车修理人员完成，对于汽车修理人员而言，专业限制是其一大瓶颈。因此，如果电池的维护保养方案不可靠、不容易操作，将大大限制电池寿命和续航里程，不利于电动汽车行业发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动汽车动力电池自动测试诊断系统和方法，以解决目前在电池组维修过程中存在难以快速、有效获取电池系统健康状态等问题。

为了解决上述问题，一方面，本发明提供一种电动汽车动力电池自动测试诊断方法，其包括以下步骤：获取电池系统的静态数据、动态数据和历史数据，静态数据为电池系统在不进行充电也不进行放电时的数据，动态数据为电池系统在充电过程中和放电过程中的数据，历史数据为电池系统两次保养时间段之间的数据和维护保养过程中的数据；根据所述静态数据、动态数据和历史数据，诊断电池状态，若诊断电池单体发生故障，则进行电池均衡维护和更换故障电池单体的电芯，若无电池单体发生故障，则执行下一步骤；测试电池系统的可用容量；标定BMS参数；预估电池系统将会发生的故障存储上述步骤相关的数据。

为了解决上述问题，另一方面，本发明提供一种执行上述方法的电动汽车动力电池自动测试诊断系统，该系统包括：充放电设备，用于设定充电条件和放电条件，并在应用时与电池系统连接对电池系统充电和放电；上位机，与所述充放电设备连接并在应用时与BMS连接，用于分析静态数据、动态数据、历史数据，诊断电池系统的故障以及获取电池系统的实际可用容量，对BMS参数进行标定，并预估电池系统将会发生的故障。

本发明能够在电池组的维护保养过程中，对电池组的寿命状态进行判断、对电池组中的问题病症进行诊断，为维护操作提供全面、有效的指导。

附图说明

图1为本发明系统优选实施例的原理结构框图；

图2为本发明方法优选实施例的流程示意图。

其中，附图标记的含义为：

1    上位机

2    电池系统

20    BMS

3    充放电设备

S100-S200    步骤

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明提供的电动汽车动力电池自动测试诊断系统优选实施例包括互相连接的上位机1、充放电设备3，在应用时，上位机1与电池系统2中的BMS 20连接，充放电设备3与电池系统2连接。其中，BMS 20用于检测、计算、存储电池系统2的静态数据、动态数据、历史数据。充放电设备3用于设定充电条件和放电条件，并在应用时与电池系统2连接对电池系统充电和放电。上位机1与充放电设备3连接，用于分析静态数据、动态数据、历史数据，诊断电池系统的故障以及获取电池系统2的实际可用容量，并对BMS 20参数进行标定。

其中那个，上位机1和BMS 20、充放电设备3之后通过CAN总线通信连接。当然，也可以利用RS485、USB等进行通信。

图2示出了本发明提供的电动汽车动力电池自动测试诊断方法优选实施例，其由图1所示的本发明提供的电动汽车动力电池自动测试诊断系统优选实施例执行。

对电动汽车的电池系统2进行维护保养时，在步骤S100开始之后，如步骤S101-S107，上位机1从BMS 20获取电池系统2的静态数据、历史数据并存储其中以备后续步骤S113使用，其中，静态数据为电池系统2在不进行充电也不进行放电时的数据，历史数据为电池系统2两次保养时间段之间的数据和维护保养过程中的数据。具体地，静态数据包括：电池单体电压、单体间的压差、总电压、SOC、温度、温度差；历史数据包括：单体电压、总电压、单体间电压差、SOC、温度变化。当然，如本领域技术人员公知，上位机1包括显示模块、报警模块、存储模块等功能模块，如有必要，上位机1可以显示BMS 20中的静态数据、历史数据等。本领域技术人员应该理解，步骤S101-103与步骤S105-S107可以互换。

接着如步骤109，充放电设备3对电池系统进行充放电操作，其间，如步骤S111，上位机1读取、显示、存储BMS 20获取的有关电池系统2的动态数据，动态数据为电池系统2在充电过程中和放电过程中的数据，例如，电池单体电压、单体间的电压差、总电压、SOC、温度、温度差。

如步骤S113，上位机1根据上述步骤中读取的静态数据、动态数据和历史数据，诊断电池系统2的状态，上位机1可以通过对多种参数的判定诊断电池系统2的故障，例如，分析电池单体电压参数的变化趋势、分析电池单体电压差的变化趋势、SOC的变化趋势、温度及温度差的变化趋势等，并与预置的上位机1中的数据库资源进行比较。数据库资源是根据电池包在无故障状态下运行的数据建立的，它包含了电池包在不同工况环境下的运行的寿命、不同工况下的充放电特性、不同SOC下的脉冲放电特性、不同SOC下的内阻特性等，是故障诊断系统工作的基础。例如，当某一只单体电芯出现充电时电压较高、放电时电压较低的情况，上位机1根据数据库资源可以判断出该电芯的内阻出现异常；不同SOC下的放电曲线是判断电池管理系统SOC估算精度的基础。

具体地，结合静态数据和历史数据，上位机1根据静态数据对电池系统进行初步的状态判定：电池组的荷电状态、电池组内单体间电压的一致性、电池包内温度场分布等。此步骤可以将单体间的SOC不均衡判定出来。如果电池的状态位于SOC的0%~10%或85%~100%，可以根据单体间的电压差将SOC异常的电芯识别出来。上位机1由故障信息判断可用容量不均衡、SOC不均衡、局部产热过多等问题，并识别异常电芯。当异常出现或即将出现，但可以根据异常的发展趋势来判断即将出现的故障，例如：电池系统电压和SOC的关系偏移，随着循环次数的增加，此偏移向着一个方向变化，则上位机1会根据偏移的变化作出提示：BMS 20需要对电池系统2的SOH（state ofhealth）作出调整。

步骤109中，由充放电设备3设定充放电条件，对电池系统2充放电，上位机1获取动态数据。例如，上位机1或者操作人员可以根据电池的OCV（Open Circuit Voltage，开路电压）曲线识别异常电芯、判定电池组系统的实际可用容量，以用于对BMS 20参数进行标定。

在步骤S113中，若诊断其中的电池单体发生故障，则执行步骤S115：进行电池均衡维护和更换故障电池单体的电芯；若无电池单体发生故障，则执行步骤S117：测试电池系统的可用容量。

之后，如步骤S119，上位机1对BMS 20执行标定BMS参数的操作。

接着，如步骤121，上位机1预估电池系统2的故障，以评估电池系统2在未来一段时间的稳定性。

最后，如步骤123，存储上述步骤中的数据以备下次维护保养使用，然后如步骤S200，结束本次维护保养。

综上，本发明能够在电池组的维护保养过程中，对电池组的寿命状态进行判断，对电池组中，例如：SOC不均衡、容量不均衡、连接电阻、实际容量误差等问题病症进行诊断，预估电池系统在未来可能会出现的故障，为维护操作提供全面、有效的指导。进而解决动力电池的续航里程不足、寿命低等问题

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (5)

1.一种电动汽车动力电池自动测试诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取电池系统的静态数据、动态数据和历史数据，静态数据为电池系统在不进行充电也不进行放电时的数据，动态数据为电池系统在充电过程中和放电过程中的数据，历史数据为电池系统两次保养时间段之间的数据和维护保养过程中的数据；

根据所述静态数据、动态数据和历史数据，诊断电池状态，若诊断电池单体发生故障，则进行电池均衡维护和更换故障电池单体的电芯，若无电池单体发生故障，则执行下一步骤；

测试电池系统的可用容量；

标定BMS参数；

预估电池系统的故障；

存储上述步骤相关的数据。

2.根据权利要求1所述的电动汽车动力电池自动测试诊断方法，其特征在于，诊断电池单体发生故障的步骤具体为：分析电池单体电压参数的变化趋势、电池单体电压差的变化趋势、SOC的变化趋势、温度及温度差的变化趋势，并与预置的数据库资源进行比较。

3.根据权利要求1所述的电动汽车动力电池自动测试诊断方法，其特征在于，所述静态数据包括：电池单体电压、单体间的压差、总电压、SOC、温度、温度差；动态数据包括：电池单体电压、单体间的电压差、总电压、SOC、温度、温度差；历史数据包括：单体电压、总电压、单体间电压差、SOC、温度变化。

4.一种电动汽车动力电池自动测试诊断系统，用于执行权利要求1-3任一所述的电动汽车动力电池自动测试诊断方法，其特征在于，包括：

充放电设备，用于设定充电条件和放电条件，并在应用时与电池系统连接对电池系统充电和放电；

上位机，与所述充放电设备连接并在应用时与BMS连接，用于分析静态数据、动态数据、历史数据，诊断电池系统的故障以及获取电池系统的实际可用容量，对BMS参数进行标定，预估电池系统的故障。

5.根据权利要求4所述的电动汽车动力电池自动测试诊断系统，其特征在于，所述上位机和BMS、所述充放电设备之后通过CAN总线通信连接。

Images