CN103323775A - 用于电池模块的平衡监控及测试系统 - Google Patents

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CN103323775A CN2012100748371A CN201210074837A CN103323775A CN 103323775 A CN103323775 A CN 103323775A CN 2012100748371 A CN2012100748371 A CN 2012100748371A CN 201210074837 A CN201210074837 A CN 201210074837A CN 103323775 A CN103323775 A CN 103323775A
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杨重科
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李峰
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北汽福田汽车股份有限公司
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Abstract

本发明提出一种用于电池模块的平衡监控及测试系统,包括:采集模块,与电池模块相连,用于采集电池模块的每个单体电池的开路电压和温度;存储模块,分别与采集模块和电池模块相连,用于存储采集模块采集到的电池状态数据;运算模块,与所述存储模块相连,用于估算每个单体电池的SOC后得到电池模块的SOC,以及估算电池模块的SOC与预设SOC的偏差值,并将所述偏差值与预设偏差阈值进行比较;以及信号输出模块,分别与运算模块和电池模块相连,用于在偏差值高于预设偏差阈值时,向电池模块的平衡电路发送PWM信号以开启平衡电路。该系统能够根据实际需要实时发送平衡电路开启信号或中止信号,并能监控电池模块的平衡过程。

Description

用于电池模块的平衡监控及测试系统
技术领域
[0001] 本发明涉及电池技术领域,特别涉及ー种用于电池模块的平衡监控及测试系统。背景技术
[0002] 锂电池凭借其蓄能容量大、工作电压高、循环性能好、自放电率低、无记忆效应、无污染等优点成为新一代理想动カ源,被广泛地应用于电动汽车和混合动カ汽车。但单个电池単体的电压和电流都太低,不足以驱动电机,因此将多个电池単体并联、串联或混联方式连接,并配合以控制、平衡、监控、通信及保护功能电路形成电池模块以获得更高的驱动功率。
[0003] 锂电池具有安全工作电压,电压一旦超过上限或下限都影响电池模块的能效和寿命,甚至会导致漏液、有毒气体泄露甚至爆炸等安全事故,因此在使用过程中应实时地精确监控电池状态,避免过充或过放。由于同一锂电池的电压随不同的环境温度、充放电电流大小及寿命状态而差异很大,而且锂电池比能量高,微小的电压差异可能意味着很大的能量差,因此锂电池的状态通常以S0C(state of charge,荷电状态)作为描述參数,用于反映电池的可使用容量。电池的SOC估算是ー个开放性的问题,通过大量的实验表明,OCV(opencircuit voltage,开路电压)不依赖于电池充放电电流和内阻,可以较好地表征锂电池的SOC。锂电池在SOC高端和低端时电压变化较快,在约40%至80%之间时,电池的开路电压OCV与SOC基本呈线性,在相同的环境中不同单体电池的OCV-SOC曲线一致性较好,因此在此范围内,可以由电压差异度直接得到SOC差异度,OCV与SOC具有一一对应的关系。
[0004] 由于每个电池单体在容量和内阻上存在差异性,在电池模块工作过程中,每个电池単体的温度、电压、电流等都不同。具体地说,一方面,内阻大的电池単体是耗能的主要部件,极易发热,致使电池模块内部温度差异增大,缩短寿命;另ー方面,容量大的电池单体处于小电流浅充浅放状态,容量小者总处于大电流过充过放状态,导致电池单体之间的性能差异更大。因此,电池管理系统利用蓄能元件进行能量的转移和平衡极为重要。而SOC可以准确地表征电池的能量状态,电池的均衡本质上是SOC的均衡,所以将SOC偏差作为平衡电路的启动条件具有很强的理论和实际意义。
[0005] 当电池模块中有某一电池单体的电压与其它电池单体的电压差异较大时,平衡电路使能量在电池单体与电池单体或电池单体与模块之间进行转移,始終避免电池单体之间的SOC差异过大。但是,在电池模块工作中,当电池模块中出现有电池単体电压在安全范围之外的异常情况时,若启动平衡电路,能量会在各电池单体间不断转移,极易使所有电池单体的电压和SOC不断降低,而使整个电池模块自放电率大大增加,甚至导致模块过放电,开启平衡电路又造成不必要的能量浪费。
[0006] 因此,需要对电池模块中平衡电路的开启和关闭进行必要的设置,并当电池模块中平衡电路启动后,还需要对平衡电路的平衡电流实时监控。当平衡电流过大时,需要实时地断开平衡电路,或者采集到电池模块中出现单体电池电压异常、温度异常以及充放电电流过大时,都需要及时地断开平衡电路,即需要一种可以对电池模块的平衡电路进行控制和智能管理的系统发明内容
[0007] 本发明的目的g在至少解决上述问题之一。
[0008] 为此,本发明的目的在于提出ー种用于电池模块的平衡监控及测试系统,该系统能够根据实时采集的电池模块电压和温度參数信息估算电池模块的荷电状态,通过判定荷电状态决定实时发送平衡电路开启信号或中止信号,井能监控电池模块的平衡过程。
[0009] 为达到上述目的,本发明的实施例公开了ー种用于电池模块的平衡监控及测试系统,包括:采集模块,所述采集模块与电池模块相连,用于采集所述电池模块的每个单体电池的电池状态数据,其中,所述电池状态数据包括每个所述单体电池的开路电压和每个所述单体电池的温度;存储模块,所述存储模块分别与所述采集模块和所述电池模块相连,用于存储所述采集模块采集到的电池状态数据;运算模块,所述运算模块与所述存储模块相连,用于根据每个所述单体电池的开路电压和温度估算每个所述单体电池的荷电状态,井根据每个所述单体电池的荷电状态估算所述电池模块的荷电状态,以及估算所述电池模块的荷电状态与预设荷电状态的偏差值,并将所述偏差值与预设偏差阈值进行比较;以及信号输出模块,所述信号输出模块分别与所述运算模块和所述电池模块相连,用于在所述偏差值高于所述预设偏差阈值时,向所述电池模块的平衡电路发送平衡开启脉冲宽度调制PWM信号以开启所述平衡电路。
[0010] 根据本发明实施例的监控及测试系统,可用于电池管理系统的平衡功能的开发阶段,也可用于后期平衡功能的验证阶段。特别地,本系统具有參数采集精度高、操作简单、维护容易、功能可扩展以及硬件体积小、成本低等优点。此外,采用该监控及测试系统,不但提高了电池管理系统的开发效率,也避免了部分整车测试,降低了开发中的成本,同时避免了在电池管理系统平衡功能开发不完善时进行整车实验的风险。
[0011 ] 在本发明的一个实施例中,如果所述电池模块的至少ー个所述单体电池的荷电状态大于第一阈值,则所述运算模块估算所述电池模块的荷电状态为最高的所述单体电池的荷电状态;如果所述电池模块的每个所述单体电池的荷电状态大于第二阈值且小于所述第ー阈值,则所述运算模块估算所述电池模块的荷电状态为多个所述单体电池的荷电状态的平均值;如果所述电池模块的至少ー个所述单体电池的荷电状态小于所述第二阈值,则所述运算模块估算所述电池模块的荷电状态为最低的所述单体电池的荷电状态。
[0012] 在本发明的一个实施例中,所述预设荷电状态为最高的所述单体电池的荷电状态或者最低的所述单体电池的荷电状态之一。
[0013] 在本发明的一个实施例中,所述采集模块还用于采集所述电池模块的平衡电路的平衡电流、所述电池模块的预设点的温度以及所述电池模块的充放电电流。
[0014] 进ー步地,在本发明的一个实施例中,所述的监控及测试系统还包括通信监控模块,所述通信监控模块与所述电池模块相连,用于监控所述平衡电流,并当所述平衡电流高于安全阈值时,向所述信号输出模块发送报警信号,所述信号输出模块根据所述报警信号向所述平衡电路输出平衡中止PWM信号。
[0015] 具体地说,当满足以下条件的ー种或多种时,所述信号输出模块输出平衡中止PWM
信号:[0016] (I)所述电池模块中的至少ー个单体电池的电压高于安全电压区间;
[0017] (2)所述电池模块的预设点的温度高于安全温度区间;
[0018] (3)所述电池模块的充放电电流高于安全电流阈值。
[0019] 在本发明的一个实施例中,所述通信监控模块包括两路控制器局域网络CAN通道。
[0020] 在本发明的另一个实施例中,所述信号输出模块还用于向所述电池模块的平衡电路输出模拟所述单体电池的异常电压信号以检测所述平衡电路是否正常工作。
[0021] 在本发明的一个实施例中,所述的监控及测试系统还包括:显示模块,用于显示所述电池模块的当前状态数据;检测模块,所述检测模块与所述电池模块相连,用于定时检测所述监控及测试系统是否正常运行。
[0022] 本发明实施例中的监控及测试系统,根据实时采集的电池模块电压和温度參数信息估算电池模块的荷电状态,通过判定荷电状态决定实时发送平衡电路开启信号或中止信号,并通过本系统的通信监控模块监控电池模块的平衡过程。该监控及测试系统还提供两路CAN通道,能够同时工作满足通信需求。此外,该监控及测试系统可模拟发出单体电池的异常电压信号,用来检测平衡电路的保护功能是否正常。该监控及测试系统还具有报警功能,实时监测电池模块,避免单体电池或电池模块工作在异常状态下而受到损害。最后,运用该监控及测试系统进行监控和采集的所有參数均可以特定格式存储于存储模块,为电池模块的性能分析和功能性评价提供重要的现实依据。
[0023] 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0024] 本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
[0025]图1为根据本发明实施例的用于电池模块的平衡监控及测试系统的结构简图;
[0026] 图2为根据本发明实施例的用于电池模块的平衡监控及测试系统的测试步骤图;
[0027] 图3为根据本发明实施例的用于电池模块的平衡监控及测试系统的结构示意图;
[0028] 图4为根据本发明实施例的用于电池模块的平衡监控及测试系统的工作原理图;
[0029] 图5为根据本发明实施例的用于电池模块的平衡监控及测试系统的參数监控和操作界面示意图;
[0030] 图6为根据本发明实施例的用于电池模块的平衡监控及测试系统的通信监控模块采集界面示意图;和
[0031] 图7为根据本发明实施例的用于电池模块的平衡监控及测试系统的软件登录界面。
具体实施方式
[0032] 下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过參考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能解释为对本发明的限制。[0033] 在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是机械连接或电连接,也可以是两个元件内部的连通,可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0034] 參照下面的描述和附图,将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中,具体公开了本发明的实施例中的ー些特定实施方式,来表示实施本发明的实施例的原理的ー些方式,但是应当理解,本发明的实施例的范围不受此限制。相反,本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
[0035] 下面參照图1至图7描述根据本发明实施例用于电池模块的平衡监控及测试系统。
[0036] 如图1所示,该监控及测试系统包括:采集模块101、运算模块102、存储模块107和信号输出模块103。其中,采集模块101与电池模块104相连,用于采集电池模块104的每个单体电池105的电池状态数据,其中,电池状态数据包括每个单体电池105的开路电压OCV和每个单体电池105的温度。运算模块102与存储模块107相连,用于根据每个单体电池105的开路电压和温度估算每个单体电池105的荷电状态S0C,并根据每个单体电池105的SOC估算出电池模块104的S0C,以及估算电池模块104的SOC与预设荷电状态的偏差值,并将该偏差值与预设偏差阈值进行比较。存储模块107分别与采集模块101和电池模块104相连,用于存储采集模块101采集到的电池状态数据,具体地说,存储模块107 —方面存储电池模块104内部所有电池单体105在不同环境温度下的开路电压与荷电状态(OCV-SOC)參数 对应关系表,方便电池模块SOC的评估,另ー方面,存储电池模块104エ作中的关键參数信息,为电池系统的运行性能分析和开发提供依据。信号输出模块103分别与运算模块102和电池模块104相连,用于在上述偏差值高于预设偏差阈值时,向电池模块104的平衡电路106发送平衡开启PWM(Pulse Width Modulation,脉冲宽度调制)信号以开启平衡电路106。在本发明的一个示例中,预设偏差阈值可以为3%。
[0037] 在本发明的一个实施例中,预设荷电状态为最高的单体电池的荷电状态或者最低的单体电池的荷电状态。
[0038] 在本发明的一个实施例中,如图3所示,进ー步地说,上述监控及测试系统还包括:检测模块301、通信监控模块302、供电模块304、显示模块305及接ロ模块306组成。其中,本发明实施例提供的用于电池模块的平衡监控及测试系统与电池模块104相连,电池模块104进ー步与充放电设备相连。电池模块104包括模块控制单元403和电池组105,其中,模块控制单元403包括采集板、Watchdog(看门狗)单元401、平衡电路106、通信单元402、接ロ、供电设备、EEPROM((Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory,电可擦可编程只读存储器)和运算模块。
[0039] 下面參考图3和图4对本发明实施例的监控及测试系统与电池模块104的控制过程进行描述。检测模块301定时与电池模块104的Watchdog (看门狗)单元401交换WDI (Watchdog Input,看门狗输入)和WD0(Watchdog Output,看门狗输出)信号,用于确认系统功能正常。通信监控模块302可与电池模块104的通信単元402进行数据信息的实时交换与控制,也可与任意其它具有CAN通信功能的设备进行数据交换,用于监控平衡电流,并当平衡电流高于安全阈值时,向信号输出模块103发送报警信号,信号输出模块103根据报警信号向平衡电路106输出平衡中止PWM信号。供电模块304为系统中的有源器件提供电源。接ロ模块306将电池模块104的高压转化至系统能承受的安全采集电压范围之内。显示模块305是人机交互界面,系统的各重要參数都显示在界面上,如图5所示,测试员也可通过界面输入安全參数范围。
[0040] 在本发明的一个示例中,具体地说,上述监控及测试系统中的采集模块101选用的是NI美国仪器公司的PXIe-1065。其中,采集模块101可以包括多个数据采集板卡,不同的数据采集板卡用于采集不同类型的数据。其中,单体电池105电压的采集板卡为NIPXIe-6363,使用其中的12路模拟输入采集通道,采集方式为单端采集,采集速度为每通道lMS/s,精度为16位;平衡功能触发脉冲由PXIe-6363的计数器通道发送PWM信号提供;电流和温度均使用PXIe-6363的模拟输入通道采集,采集方式为差分方式;检测模块301的WDI信号和WDO信号由PX1-6733的AO输出幅值为3.3V的高频信号实现。通信监控模块302由PX1-8464提供两路CAN通道。异常单体电池电压模拟由PXIe-6363的模拟输出通道提供,采样速率高达2.86MS/s,分辨率16位,实现高精度的电压输出。
[0041] 该监控及测试系统的主要功能部分由PXIe-1065测试平台、数据采集板卡、接ロ模块组成,具有采集精度高、操作简单、维护容易、体积小、成本低等优点。
[0042] 在本发明的一个实施例中,采集模块101还用于采集电池模块104的平衡电路106的平衡电流、电池模块104的预设点的温度以及电池模块104的充放电电流。
[0043] 详细地,采集模块101对电压信号、电流信号以及温度信号的采集具体如下:
[0044] (I)监控及测试系统具有为所有单体电池105设置安全电压区间的功能,例如,可设定锰酸锂电池电压下限为2.7V,上限为4.2V。安全电压区间设置好后,电池模块104中各单体电池105的电压由系统的板卡PXIe-6363的12路模拟输入通道同步采集;由于电池模块104是由若干个单体电池105串联而成,电压高压数十伏,超过PXI板卡可承受的工作范围(±10V),该系统在接ロ模块中设定分压电路,将对地数十伏的模块电压分压至±10V以内。采用分压电路,会引入测量误差,因此使用61/2位高精度万用表多次測量由外接分压电路而引入的电阻,并在LabVIEW程序中増加校准子程序,減少测量误差。
[0045] 在本发明的一个示例中,为了取得更精准的单体电池105的电压,采集模块101采用筛值平均法对电压进行采集。具体地,数据采集板卡PXIe-6363—次采集多个电压数值,在这些数值中,舍弃最大值和最小值,对剩余值取平均,从而可以提高单体电池电压采集精度。
[0046] (2)电池模块104的充放电电流信号由外接的霍耳电流传感器来測量,NI采集板卡PXIe-6363的模拟输入通道采集传感器的输出电压信号,在LabVIEW软件程序中实现至电流的转化。采集以差分方式实现,同样地在程序中使用筛值平均法提高采样的精确性。具体地说,电池模块104充放电电流采集使用Melexis91206电流测试评估板,最高频率可达90kHz,测量精度在室温下小于±1%,全温度范围内(_40°C〜+125°C )小于±2.5%,测量量程是±300A。
[0047] (3)电池模块104中预设点的温度采集也由Melexis91206电流测试评估板采集,测量温度范围为_40°C〜+125°C。NI采集板卡PXIe-6363的模拟输入通道采集评估板相应通道的输出电压信号,通过LabVIEW软件编程转化成相应的温度信号实时显示。
[0048] 由上可知,采集模块101包括上述数据采集板卡PXIe-6363、NI采集板卡PXIe-6363以及Melexis91206电流测试评估板,上述采集板卡分别采集不同类型的数据。
[0049] 在本发明的一个实施例中,如图2所示,上述监控及测试系统不仅可用于电池模块104的控制单元的功能性验证测试,而且可用于对电池模块104进行电性能、温湿度、振动、电化学及各种耐久性测试。为了充分发挥该监控及测试系统的功能和优势,一般采取图2所示的顺序对电池模块104进行测试,包括以下步骤:
[0050] 步骤S201:电池模块104的状态的采集和评估。具体地说,步骤S201为该监控及测试系统估算电池模块的SOC提供数据信息,还可同时验证充放电设备的采集精度。通过充放电设备对电池模块104进行一系列充放电实验(至少包括标准充放电循环过程和OCV-SOC实验),得到电池模块104的电性能參数。通过本系统的采集模块101或将通信监控模块302与充放电设备的CAN通道连接,可实时采集并存储电性能实验中的电池模块104參数。本系统记录电池模块104的额定容量,根据各单体电池105的电压值及其变化判定电池模块104的一致性能,以及各单体电池105的OCV-SOC对应关系。若已有被测试电池模块104的相应參数,则无需进行步骤S201,只需将电池模块104相关数据文件复制到该系统的存储模块107即可,本系统可识别的数据文件格式包括文本格式和Excel格式。
[0051] 在本发明的一个实施例中,本发明实施例的用于电池模块的平衡监控及测试系统可以识别的数据文件格式还可以为csv(Comma Separated Value,逗号分隔值)格式。
[0052] 步骤S202:电源模块104的控制单元功能验证性测试。在获得了电池模块104的相关參数后,采集模块101对电池模块104的电压、温度等參数进行实时精准地采集,当有单体电池105电压处于安全电压范围之外时,发出报警信号,类似地,若采集到异常的温度或电流信号时,发出报警信号。运算模块102实时处理采集的数据信息,例如将采集的电流传感器输出的电压信号转化为实时电流,或者根据获得的单体电池105的SOC信息估算出电池模块104的S0C,并且根据实际參数做出相应反应。例如,在实验室环境下对MGL8AH(锰酸锂电池)进行了 -10°c、0°c、2(rc、4(rc和60°C的OCV-SOC实验,得到不同温度下此电池単体的OCV-SOC —一对应关系的数据文件,以TXT格式存储于PXIe-1065的数据存储単元,供程序调取。当程序找到相应的(允许偏差为±lmV)开路电压后,将其对应的SOC作为单体电池105的SOC0
[0053] 在本发明的一个实施例中,本发明实施例的用于电池模块的平衡监控及测试系统的运算模块101估算电池模块的SOC如下:如果电池模块104的至少ー个单体电池105的SOC大于第一阈值,则电池模块104的SOC为其中最高的单体电池105的SOC ;如果电池模块104的每个单体电池105的SOC大于第二阈值且小于第一阈值,则电池模块104的SOC为所有单体电池105的SOC的平均值;如果电池模块104的至少ー个单体电池105的SOC小于第二阈值,则电池模块104的SOC为其中最低的单体电池105的S0C。电池模块104的SOC能更迅捷地获取和反映电池的不一致性能。一方面,当电池的一致性较好,无论所有单体电池105的SOC处于哪个范围,电池模块104的SOC与都不会与各单体电池105的SOC有较大的偏差,而以此方法估算出的电池模块104的SOC综合地表征了电池模块104中的各单体电池105状态;而另一方面,当电池一致性较差时,例如有个别单体电池105电压过高或过低,在电池模块104工作过程中,采用估算的电池模块SOC进行处理能更有效地避免电池的过充电或过放电。在本发明的一个示例中,在常温下,SOC为80 %的锂电池电压约为
3.995V,在此状态下应更关注电池的高电压性能,避免过充,其中,第一阈值可以为80%,第ニ阈值可以为40%。当电池模块104的SOC与单体电池105的最大SOC的偏差或电池模块104的SOC与单体电池105的最小SOC的偏差高于预设偏差阈值例如3%时,满足平衡电路106开启,信号输出模块103发送开启平衡电路106的PWM信号至电池模块104的平衡电路106,平衡电路106开始工作。通信监控模块302实时采集监控平衡电流,当平衡电流过大例如超过IA吋,系统报警,并发送平衡中止PWM信号。值得说明的是,任何时刻,一旦有单体电池105的电压异常,系统报警,无平衡启动PWM信号发出或立即发送中止PWM信号至电池模块104停止正在进行的平衡。该系统还可模拟ー支或几支单体电池105欠压或过压的异常情况,例如生成± IOV以内的任意直流电压信号检测在异常情况时电池模块104的平衡电路106的平衡保护功能。在本发明的一个示例中,在验证电池管理系统的平衡功能时,只接电池模块104的前数路单体电池105,另外一路或几路电压由系统PXIe-6363的模拟输出通道提供。这样,平衡回路的单体电压可控,当设置输出电压与其余单体电池电压之间的最大压差符合启动平衡电路条件吋,PXIe-6363的平衡电路106应开启,平衡电路106指示灯亮;当设置输出电压在单体电池105的安全电压区间之外时,平衡电路106应停止,指示灯灭。
[0054] 步骤203:对电池模块104做振动或机械冲击实验、高低温、湿度或电化学环境甚至破坏性实验。该系统不仅可用于评估各种实验环境对电池模块104中单体电池105的影响,也可评估实验对电池模块104中控制板卡的功能和性能的影响。
[0055] 根据本发明实施例的监控及测试系统,可用于电池管理系统的平衡功能的开发阶段,也可用于后期平衡功能的验证阶段。特别地,本系统具有參数采集精度高、操作简单、维护容易、功能可扩展以及硬件体积小、成本低等优点。此外,采用该监控及测试系统,不但提高了电池管理系统的开发效率,也避免了部分整车测试,降低了开发中的成本,同时避免了在电池管理系统平衡功能开发不完善时进行整车实验的风险。
[0056] 在本发明的一个实施例中,当满足以下条件的ー种或多种时,信号输出模块103输出平衡中止PWM信号:
[0057] (I)电池模块104中的至少ー个单体电池105的电压高于安全电压区间;
[0058] (2)电池模块104的预设点的温度高于安全温度区间;
[0059] (3)电池模块104的充放电电流高于安全电流阈值。
[0060] 在本发明的一个实施例中,如图4所示,通信监控模块302包括两路CAN(ControIIer Area Network,控制器局域网络)通道,能同时使用以满足通信需求,采集的相关參数信息如图6所示。具体地说,通信监控模块302可通过相关数据库文件与电池模块104的通信単元402实现互联,进行相应的温度、单体电池105的电压、电流传感器、平衡电流等參数信息的交换和控制。只要在通信双方加载定义一致的通信信号例如相同的dbc (DataBase Commander,数据库管理器)文件,并配置相同的硬件參数,例如通信速率,贝丨J该系统的通信监控模块302能与任何具有CAN通信的设备交换数据信息。在本发明的ー个示例中,该系统可实现低至数十kbps,高至500k的高速通信。
[0061] 此外,通信监控模块302可采集电池模块104參数,除了可验证电池管理系统的通信功能及硬件电路的參数采集精度外也可以根据采集的CAN信号执行相应的操作。例如CAN从电池模块104读取的某一 PWM信号的占空比与该系统测试得到的同一 PWM的占空比的偏差大于5%时,系统记录此PWM出错信息及出错时间,便于进一歩评估是否为电池模块控制单元失效或该系统测量失效。又如当从CAN通信读取到平衡电流过大,则立即开启平衡电流报警灯,并发送中止PWM信号至电池模块104停止正在进行的平衡。
[0062] 当电池模块104进行振动或机械冲击实验、高低温、湿度或电化学环境甚至破坏性实验后,电池可能损坏,硬件控制电路可能出现电气或机械故障而无法进行參数采集及策略控制失效的情况,通信监控模块302通过与电池模块104的通信単元402通信,确认其通信功能是否正常,通过比较采集的电池模块參数确认实验对电池模块104的单体电池105本身和控制硬件板上的影响。
[0063] 当测试人员接好测试回路后,如图4所示,登录监控及测试系统软件界面,如图7所示,输入正确的用户名和密码后,进入系统软件,如图5所示。
[0064] 根据被测试电池模块104的电池类型输入电池安全电压区间、安全温度区间、电池安全电流阈值。设定开启平衡电路106的SOC偏差值、允许的平衡电流值,点击开始采集,程序开始运行。
[0065] 若需要记录测试数据,点击“数据记录”,相应测试数据存储为文本格式,被记录至指定路径下,方便测试后的数据处理和分析。
[0066] 该监控及测试系统操作简单,对测试人员无需专业的培训;结构较简单,维护容易、通过后台软件编程等二次开发可实现功能扩展。
[0067] 在本说明书的描述中,參考术语“ー个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“ー些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少ー个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0068] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.ー种用于电池模块的平衡监控及测试系统,其特征在于,包括: 采集模块,所述采集模块与电池模块相连,用于采集所述电池模块的每个单体电池的电池状态数据,其中,所述电池状态数据包括每个所述单体电池的开路电压和每个所述单体电池的温度; 存储模块,所述存储模块分别与所述采集模块和所述电池模块相连,用于存储所述采集模块采集到的电池状态数据; 运算模块,所述运算模块与所述存储模块相连,用于根据每个所述单体电池的开路电压和温度估算每个所述单体电池的荷电状态,井根据每个所述单体电池的荷电状态估算所述电池模块的荷电状态,以及估算所述电池模块的荷电状态与预设荷电状态的偏差值,井将所述偏差值与预设偏差阈值进行比较;以及 信号输出模块,所述信号输出模块分别与所述运算模块和所述电池模块相连,用于在所述偏差值高于所述预设偏差阈值时,向所述电池模块的平衡电路发送平衡开启脉冲宽度调制PWM信号以开启所述平衡电路。
2.如权利要求1所述的监控及测试系统,其特征在干, 如果所述电池模块的至少ー个所述单体电池的荷电状态大于第一阈值,则所述运算模块估算所述电池模块的荷电状态为最高的所述单体电池的荷电状态; 如果所述电池模块的每个所述单体电池的荷电状态大于第二阈值且小于所述第一阈值,则所述运算模块估算所述电池模块的荷电状态为多个所述单体电池的荷电状态的平均值; 如果所述电池模块的 至少ー个所述单体电池的荷电状态小于所述第二阈值,则所述运算模块估算所述电池模块的荷电状态为最低的所述单体电池的荷电状态。
3.如权利要求1所述的监控及测试系统,其特征在于,所述预设荷电状态为最高的所述单体电池的荷电状态或者最低的所述单体电池的荷电状态之一。
4.如权利要求1所述的监控及测试系统,其特征在于,所述采集模块还用于采集所述电池模块的平衡电路的平衡电流、所述电池模块的预设点的温度以及所述电池模块的充放电电流。
5.如权利要求1所述的监控及测试系统,其特征在于,还包括通信监控模块,所述通信监控模块与所述电池模块相连,用于监控所述平衡电流,并当所述平衡电流高于安全阈值时,向所述信号输出模块发送报警信号,所述信号输出模块根据所述报警信号向所述平衡电路输出平衡中止PWM信号。
6.如权利要求4所述的监控及测试系统,其特征在干,当满足以下条件的ー种或多种时,所述信号输出模块输出平衡中止PWM信号: (1)所述电池模块中的至少ー个单体电池的电压高于安全电压区间; (2)所述电池模块的预设点的温度高于安全温度区间; (3)所述电池模块的充放电电流高于安全电流阈值。
7.如权利要求5或6所述的监控及测试系统,其特征在于,所述通信监控模块包括两路控制器局域网络CAN通道。
8.如权利要求1所述的监控及测试系统,其特征在于,所述信号输出模块还用于向所述电池模块的平衡电路输出模拟所述单体电池的异常电压信号以检测所述平衡电路是否正常工作。
9.如权利要求1所述的监控及测试系统,其特征在于,还包括显示模块,用于显示所述电池模块的当前状态数据。
10.如权利要求1所述监控及测试系统,其特征在于,还包括检测模块,所述检测模块与所述电池模块相连,用于 定时检测所述监控及测试系统是否正常运行。
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