CN103064032A - 一种动力电池的故障诊断系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开提供了一种动力电池故障诊断系统，该系统首先通过信号采集模块采集动力电池的状态信号，其次，故障诊断模块对信号采集模块采集的动力电池状态信号进行分析，当确定该信号为故障信号时，按照预设的故障类型和故障等级对故障进行划分，从而及时获取到动力电池的故障，进一步，故障处理模块按照故障的类型和等级，对当前故障中预设的可控故障进行有效处理，保证整车当前的正常运行，动力电池控制模块根据故障处理模块的处理结果、故障类型和故障等级，限制动力电池的输出功率，以此来保证动力电池的安全运行。

Description

一种动力电池的故障诊断系统

技术领域

本发明涉及动力电池领域，更具体的说是涉及一种动力电池的故障诊断系统。

背景技术

由于石油资源的匮乏和环境的污染，传统动力的交通工具已不能满足人们的要求。随着电子技术在交通工具中的广泛应用，混合动力的交通工具和纯电动交通工具得到了很快的发展，比如电动汽车。

动力电池作为混合动力交通工具和纯电动交通工具的主要组成部分，它的安全可靠性直接关系到人车的安全驾驶。然而目前电动汽车等电动交通工具上却无法实际获取到及时获取到动力电池的状态信息，当动力电池出现故障时，无法及时获取到故障信息，更无法对故障进行先行处理，从而影响车辆的正常行驶，甚至引发一些安全隐患，危害到驾驶人员的人身安全。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种动力电池故障诊断系统，该系统能够比较及时的获取到动力电池系统的故障，并进行对故障进行有效处理。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种动力电池的故障诊断系统，包括：信号采集模块、与所述信号采集模块相连的故障诊断模块、与所述故障诊断模块相连的故障处理模块、以及与故障处理模块相连的动力电池控制模块；

所述信号采集模块，用于采集动力电池当前的状态信号，并将所述状态信号发送至所述故障诊断模块；

所述故障诊断模块，用于对所述信号采集模块采集到的所述状态信号进行分析，当分析出所述状态信号中存在故障信号时，依据预设的故障信号与故障等级和故障类型的对应关系，确定当前故障的故障类型和故障等级，并将所述故障类型和故障等级信息发送至所述故障处理模块；

所述故障处理模块，用于根据预设的可控故障类型、可控故障等级以及故障处理规则的对应关系，对所述当前故障中的可控故障进行处理，并将对所述可控故障的处理结果以及所述故障类型和故障等级信息发送至动力电池控制模块；

所述动力电池控制模块，用于根据对所述可控故障的处理结果以及所述故障类型和故障等级，限制所述动力电池的功率输出。

优选的，所述故障诊断模块对所述状态信号的分析包括：

所述故障诊断模块当检测到所述信号采集模块在预设时间内连续采集到指定数量的超出预设阈值范围的状态信号，则确定所述超出预设阈值范围的状态信号为故障信号。

优选的，所述故障诊断模块对所述状态信号的分析包括：

所述故障诊断模块当检测到所述信号采集模块在预设的时间内采集到指定数量的超出预设阈值范围的状态信号，则确定所述超出预设阈值范围的状态信号为故障信号。

优选的，所述故障处理模块对所述可控故障的处理包括：

所述故障处理模块当确定出所述当前故障中的可控故障时，将所述可控故障对应的故障信号修改为预设正常信号，以解除所述可控故障对应的故障信号引发的动力电池运行故障。

优选的，所述系统还包括：与所述故障诊断模块相连的诊断管理模块；

所述诊断管理模块，用于接收所述故障类型和故障等级，并生成与故障类型和故障等级相对应的冻结帧或失效记录，其中，所述冻结帧和失效记录包括所述故障发生时所有所述动力电池状态信号以及识别所述故障的故障代码。

优选的，所述诊断管理模块当确定收到的所述故障类型和故障等级为首次发生时，则生成冻结帧，否则生成失效记录。

优选的，所述系统还包括：与所述诊断管理模块相连的存储模块；

所述存储模块，用于存储所述冻结帧或所述失效记录，并将存储结果反馈给诊断管理模块。

优选的，所述系统还包括：与所述动力电池控制模块以及所述诊断管理模块相连的车载通讯模块；

所述车载通讯模块与外部控制系统相连，用于将所述电池系统控制模块对所述动力电池的功率的限制结果、所述故障类型和故障等级和所述诊断管理模块生成的冻结帧或失效记录发送给外部控制系统，并接受外部控制系统发送的数据，并将所述数据发送给所述动力电池控制模块和所述诊断管理模块。

优选的，所述外部控制系统包括：整车控制装置、仪表控制装置、远程终端控制装置以及外部诊断装置；

所述整车控制装置，用于根据车载通讯模块发送的数据，控制整车动力系统的功率分配，同时将整车动力系统数据通过车载通讯模块发生至所述动力电池控制模块；

所述仪表控制装置，用于显示动力电池故障，以指示驾驶员进行处理；

所述远程终端控制装置，用于对动力电池的故障进行分析和处理；

所述外部诊断装置通过诊断接口与车载通讯模块相连，用于根据所述故障代码采集所述冻结帧或失效记录，并根据采集到所述冻结帧或失效记录对动力电池故障进行处理。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种动力电池故障诊断系统，该系统首先通过信号采集模块采集动力电池的状态信号，其次，故障诊断模块对信号采集模块采集的动力电池状态信号进行分析，当确定该信号为故障信号时，按照预设的故障类型和故障等级对故障进行划分，从而及时获取到动力电池的故障，进一步，故障处理模块按照故障的类型和等级，对当前故障中预设的可控故障进行有效处理，保证整车当前的正常运行，动力电池控制模块根据故障处理模块的处理结果、故障类型和故障等级，限制动力电池的输出功率，以此来保证动力电池的安全运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1示出了本发明一种动力电池的故障诊断系统一个实施例的结构示意图；

图2示出了本发明一种动力电池的故障诊断系统另一个实施例的结构示意图；

图3示出了本发明一种动力电池的故障诊断系统另一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，示出了本发明一种动力电池的故障诊断系统一个实施例的结构示意图，在本实施例中，该动力电池的故障诊断系统包括：信号采集模块1、故障诊断模块2、故障处理模块3以及动力电池控制系统4。

其中，该信号采集模块1，用于采集动力电池当前的状态信号，并将采集到的状态信号发送至故障诊断模块2。

其中，该状态信号可以包括该动力电池当前的电压、电流、温度等信号中的一种或几种。具体的，该信号采集模块可以通过动力电池的电压、电流或温度等传感器，来采集动力电池的状态信号，并对采集到的状态信号进行滤波处理，并将处理后的状态信号发送给故障诊断模块2，比如，信号采集模块通过温度传感器采集温度信号，经过的滤波处理后，信号采集模块将该温度信号发送给故障诊断模块2。

故障诊断模块2接收到信号采集模块1发送的状态信号，并对该状态信号进行分析，当确定该状态信号为故障信号时，根据预先设定的故障信号与故障类型和故障等级的对应关系，对该故障信号进行划分，确定该故障信号的故障类型和故障等级。

该故障诊断模块2针对不同类型的状态信号采用不同的分析方案，具体的分析方案可以包括：信号宽度检测和信号频度检测。其中，信号宽度检测是指当故障诊断模块2检测到信号采集模块1在预设的时间内连续采集到指定数量的超出预设阈值范围的状态信号，则确定该超出预设阈值范围的状态信号为故障信号。信号频度检测是指当故障诊断模块2检测到信号采集模块1在预设的时间内采集到指定数量的超出预设阈值范围内的状态信号，则确定该超出预设阈值范围的状态信号为故障信号，其中，该状态信号可以为连续信号也可以为非连续信号。比如，当故障诊断模块2接收到超出预设温度阈值范围温度信号时，并不会立刻报出该温度信号为故障信号，而是针对接收到的温度信号采用信号频度检测方案，如果在特定的时间周期T1内，故障诊断模块检测到有T2个（T1≧T2）周期，采集到的温度出现超出预设温度阈值范围的情况，则故障诊断模块确定所接收到的温度信号为故障信号。当故障诊断模块2确定出所接收的状态信号为故障信号后，根据预设的故障信号与故障类型和故障等级确定出该故障信号的故障类型及故障等级，并将故障类型和故障等级信息发送至故障处理模块3。

故障处理模块3接收故障诊断模块2发送的故障类型和故障等级信息，根据预设的可控故障类型、可控故障等级以及故障处理规则的对应关系，对当前故障中的可控故障进行处理，并将对该可控故障的处理结果和故障类型及故障等级一起发送给动力电池控制系统4。

其中，当故障处理模块判断出当前故障中的可控故障时，对当前故障中的可控故障进行处理的方式可以是：将可控故障对应的故障信号修改为正常信号，以解除可控故障对应的故障信号对动力电池运行的影响。比如，某个温度传感器出现故障，采集到的温度超出预设温度阈值的范围，而如果整车接收到该超出预设温度阈值范围的温度，就会报出严重故障而无法运行，此时故障处理模块3分析并确认该故障为可控故障，则用其他正常温度传感器的温度值代替出现故障的温度传感器的温度值传给整车，从而保障整车能顺利开回维修店进行维修。若该故障为不可控故障，则故障处理模块3不对该故障进行处理，直接将该故障的故障类型及故障等级发送至动力电池控制系统4。

动力电池控制系统4接收故障处理模块3对可控故障的处理结果和故障诊断模块2确定的故障类型及故障等级，并根据对可控故障的处理结果和故障类型及故障等级，限制动力电池的功率。

其中，若电池出现严重故障时，该动力电池控制模块4将动力电池的功率限制到最低，并切断动力电池的高压继电器，禁止动力电池工作，从而保证动力电池的安全。

在上述的实施例中，信号采集模块1通过传感器采集动力电池的状态信号，并对所述的状态信号进行滤波处理，保证向后续模块接收到状态信号的可靠性，故障诊断模块2接收信号采集模块1处理后的状态信号，对该状态信号进行分析，当判断该状态信号故障信号时，根据预设的故障信号与故障类型和故障等级的对应关系，划分该故障信号的故障类型和故障等级，从而及时获取动力电池的故障，并将该故障信号的故障类型和故障等级信息发送到故障处理模块3，故障处理模块3根据可控故障类型、控故障等级以及故障处理规则，对当前故障中的可控故障进行有效处理，并将对该可控故障的处理结果和该可控故障的故障类型及故障等级发送到动力电池控制系统4，其中，若该故障为不可控故障，则故障处理模块3直接将该故障的故障类型及故障等级发送至动力电池控制系统4。动力电池控制系统4根据接收到的对可控故障的处理结果、故障类型及故障等级，限制动力电池的功率，保证动力电池的安全。

进一步，为了方便维修人员对动力电池的后续维修工作，该动力电池的故障诊断系统还可包括：诊断管理模块5和存储模块6。参见图2，示出了本发明一种动力电池的故障诊断系统另外一个实施例的结构示意图。

该诊断管理模块5与故障诊断模块2相连，故障诊断模块2将确定的故障类型及故障等级发送给诊断管理模块5，诊断管理模块接收到该故障的故障类型及故障等级时，判断该故障类型及故障等级是否为首次发生，若该故障类型及故障等级是首次发生，则生成与该故障类型和故障等级相对应的冻结帧，否则生成失效记录。所述的冻结帧和失效记录包含故障发生时动力电池电压、电流、电池荷电状态、充放电功率等全部状态信息以及识别该故障的故障代码。在后续的维修过程中，维修人员可依据该故障的故障代码从而得到该故障发生时动力电池的状态信息并对动力电池进行维修。其中，若故障诊断管理模块5生成的是失效记录，维修时维修人员可参考之前该故障发生时的处理方案对该故障进行处理。

存储模块6与诊断管理模块相连，存储模块6可根据诊断管理模块5的请求对冻结帧或失效记录进行存储，但故障消除后，也可根据诊断管结果管理模块的请求，消除所述冻结帧或失效记录。

进一步，为了方便动力电池的故障诊断模块与动力电池外部其他控制系统数据上的交换，参见图3，示出了本发明一种动力电池的故障诊断系统另一个实施例的结构示意图。

与图2所示不同的是，在本实施例中，该动力电池控制系统还包括：车载通讯模块7。

其中，车载通讯模块7与动力电池控制模块4和诊断管理模块5相连。

另外，该车载通讯模块7还与外部控制系统8相连。

车载通讯模块7为本发明的数据交换枢纽，该模块可将动力电池控制模块4对动力电池的功率的控制结果和诊断管理模块5生成的冻结帧或失效记录发送给外部控制系统8，比如，当动力电池出现故障时，车载通讯模块7将动力电池控制模块4对动力电池的功率的限制结果和诊断管理模块5生成的冻结帧或失效记录发送至外部控制系统8，外部控制系统8根据这些数据，控制整车其他控制系统的安全运行或对故障进行维修，比如限制电机的运转速度。

车载通讯模块7同时将外部控制系统8的数据发送给动力电池控制模块4，如果整车其他控制系统出现故障，比如，当电机控制系统出现故障，动力电池控制模快4可根据电机控制系统的故障严重程度，对动力电池的功率进行限制，保证动力电池和整车的安全。

其中，外部控制系统8包括：整车控制装置、仪表控制装置、远程控制装置和与诊断接口相连的外部诊断装置。

整车装置通过车载通讯模块发送的动力电池的状态信息，根据故障的严重程度控制整车动力系统的功率分配，使整车进入相应的故障模式，保证整车的安全行驶，另外，当整车其他控制系统出现故障时，整车控制装置将该故障的故障信息发送给车载通讯模块，车载通讯模块将该故障信息发送给动力电池控制模块4，动力电池控制模块4根据故障的严重情况限制动力电池的功率，以此来保证动力电池和整车的安全。

仪表控制装置通过车载通讯模块发送的动力电池的故障信息，点亮与该故障信息相对应的故障指示灯，提示驾驶员电池的故障类型和故障等级，以指示驾驶员对该故障进行的处理，防止故障进一步的恶化，以保证驾驶员能够将整车开回维修点后进行维修。

而当整车在比较偏远的地方发生故障时，维修人员可借助远程控制装置详细了解动力电池的故障情况，并指导驾驶员对故障进行处理。

当整车开回维修店后，维修人员可通过外部诊断装置连接诊断接口，外部诊断装置与动力电池的故障诊断系统建立通讯，比如采用寻址的方式建立连接，对存储模块6中存储的冻结帧或失效记录以及动力电池当前的状态进行读取，根据故障的类型及等级对故障进行处理，在故障清除后，外部诊断设备可请求存储模块6对其存储的冻结帧或失效记录等信息清除。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种动力电池的故障诊断系统，其特征在于，包括：信号采集模块、与所述信号采集模块相连的故障诊断模块、与所述故障诊断模块相连的故障处理模块、以及与故障处理模块相连的动力电池控制模块；

所述信号采集模块，用于采集动力电池当前的状态信号，并将所述状态信号发送至所述故障诊断模块；

所述故障诊断模块，用于对所述信号采集模块采集到的所述状态信号进行分析，当分析出所述状态信号中存在故障信号时，依据预设的故障信号与故障等级和故障类型的对应关系，确定当前故障的故障类型和故障等级，并将所述故障类型和故障等级信息发送至所述故障处理模块；

所述故障处理模块，用于根据预设的可控故障类型、可控故障等级以及故障处理规则的对应关系，对所述当前故障中的可控故障进行处理，并将对所述可控故障的处理结果以及所述故障类型和故障等级信息发送至动力电池控制模块；

所述动力电池控制模块，用于根据对所述可控故障的处理结果以及所述故障类型和故障等级，限制所述动力电池的功率输出。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述故障诊断模块对所述状态信号的分析包括：

所述故障诊断模块当检测到所述信号采集模块在预设时间内连续采集到指定数量的超出预设阈值范围的状态信号，则确定所述超出预设阈值范围的状态信号为故障信号。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述故障诊断模块对所述状态信号的分析包括：

所述故障诊断模块当检测到所述信号采集模块在预设的时间内采集到指定数量的超出预设阈值范围的状态信号，则确定所述超出预设阈值范围的状态信号为故障信号。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述故障处理模块对所述可控故障的处理包括：

所述故障处理模块当确定出所述当前故障中的可控故障时，将所述可控故障对应的故障信号修改为预设正常信号，以解除所述可控故障对应的故障信号引发的动力电池运行故障。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：与所述故障诊断模块相连的诊断管理模块；

所述诊断管理模块，用于接收所述故障类型和故障等级，并生成与故障类型和故障等级相对应的冻结帧或失效记录，其中，所述冻结帧和失效记录包括所述故障发生时所有所述动力电池状态信号以及识别所述故障的故障代码。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述诊断管理模块当确定收到的所述故障类型和故障等级为首次发生时，则生成冻结帧，否则生成失效记录。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：与所述诊断管理模块相连的存储模块；

所述存储模块，用于存储所述冻结帧或所述失效记录，并将存储结果反馈给诊断管理模块。

8.根据权利要求1或5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：与所述动力电池控制模块以及所述诊断管理模块相连的车载通讯模块；

所述车载通讯模块与外部控制系统相连，用于将所述电池系统控制模块对所述动力电池的功率的限制结果、所述故障类型和故障等级和所述诊断管理模块生成的冻结帧或失效记录发送给外部控制系统，并接受外部控制系统发送的数据，并将所述数据发送给所述动力电池控制模块和所述诊断管理模块。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述外部控制系统包括：整车控制装置、仪表控制装置、远程终端控制装置以及外部诊断装置；

所述整车控制装置，用于根据车载通讯模块发送的数据，控制整车动力系统的功率分配，同时将整车动力系统数据通过车载通讯模块发生至所述动力电池控制模块；

所述仪表控制装置，用于显示动力电池故障，以指示驾驶员进行处理；

所述远程终端控制装置，用于对动力电池的故障进行分析和处理；

所述外部诊断装置通过诊断接口与车载通讯模块相连，用于根据所述故障代码采集所述冻结帧或失效记录，并根据采集到所述冻结帧或失效记录对动力电池故障进行处理。

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