CN103568863B - 电动汽车电池管理系统的实时监测诊断系统及诊断方法 - Google Patents

电动汽车电池管理系统的实时监测诊断系统及诊断方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了电动汽车电池管理系统的实时监测诊断系统及诊断方法。实时监测诊断系统包括上位机及CAN通讯数据传输模块；CAN通讯数据传输模块包括USB接口和CAN线接口，USB接口与上位机连接，CAN线接口与BMS系统CAN线连接。诊断方法包括：设置BMS系统中主机、从机的运行参数和数据显示；监控系统实时运行状态，并对实时信息进行自动存储；校验BMS保护动作的可靠性和灵敏度，可以模拟电压、电流、温度信号及异常事件的产生，从而捕捉BMS对异常信号的反应，对BMS进行诊断；检测BMS各继电器控制的可靠性。本发明满足BMS批量生产时各检测应用需求，提高生产测试效率；通过CAN通讯进行BMS的实时故障诊断，为调试及故障处理工作提供有效方法。

Description

电动汽车电池管理系统的实时监测诊断系统及诊断方法
技术领域
本发明涉及一种电动汽车电池管理系统的实时监测诊断系统及诊断方法。
背景技术
目前，新能源汽车被列为国家重点项目，其中主要涉及电动汽车行业，而目前电动汽车关键技术的发展包括整车控制技术、动力电池技术、电池管理系统技术等。其中，电池管理系统(BMS)是动力电池与用户之间的纽带。近几年来，随着电动汽车技术的发展，BMS系统的优劣将直接影响到电动汽车的安全及可靠性，因此对BMS系统的性能要求越来越高。而BMS系统的检测与监控是保障及改善BMS系统性能的重要途径之一。
现有的BMS系统的检测及监控的方法主要有以三种：
1、BMS系统运行时自动存储参数到SD卡，通过系统控制参数存储，若需系统实际运行状况，将SD卡取出，查看期间数据来分析运行状况。其不足之处在于：不能实时体现运行状况，存储时间间隔一般在秒级以上，若系统受到短暂干扰或瞬间报警状态，无法准确体现。
2、BMS系统故障时，通过BMS系统发出的通讯报文，根据通讯协议解读通讯码，判断系统故障状态。其不足之处在于：故障检测不直观，操作人员需熟悉BMS系统通信协议，给售后维护工作带来繁琐。
3、BMS远程监控将数据通过移动通信发送到监控中心，便于综合管理运行车辆信息。其不足之处在于：远程监控对网络通讯的需求高，所能承载的数据量有限，不能满足批量数据分析所需。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于CAN通讯的电动汽车电池管理系统的监测诊断系统。
本发明要解决的另外一个技术问题是提供一种电动汽车电池管理系统的实时监测诊断方法。
对于电动汽车电池管理系统的实时监测诊断系统，本发明采用的技术方案是：包括上位机及CAN通讯数据传输模块；CAN通讯数据传输模块包括USB接口和CAN线接口，USB接口与上位机连接，CAN线接口与BMS系统CAN线连接。
对于电动汽车电池管理系统的实时监测诊断方法，本发明采用的技术方案是：包括以下步骤：
一、设置BMS系统主机、从机的运行参数和数据显示：
(1)连接相应的CAN通讯接口，判断连接成功后进入(3)，否则进入(2)；
(2)检查硬件连接是否有误，复位后重新执行(1)；
(3)通过CAN通讯向主机或从机控制板发送请求信息，然后接受反馈报文，读取主机或从机控制板的已设定或初始参数，反馈信息参数解析后显示；判断操作是否成功，若成功进入(4)，否则进入(2)；
(4)以手动操作或直接打开已设定好的参数文件，输入各个需设置的参数值；
(5)按照给定的参数值，通过CAN通讯发送配置信息报文，主机或从机控制板接收到信息后将相应参数修改。判断操作是否完成，若完成进入(6)，否则继续执行(5)；
(6)完成后退出；
二、监控系统实时运行状态，并对实时信息进行自动存储：
(7)连接相应的CAN通讯接口，判断连接成功后进入(9)，否则进入(8)；
(8)检查硬件连接是否有误，复位后重新执行(7)；
(9)判断实时状态监控功能是否开启，若开启，置标识read＝1，进入(10)；
(10)建立Excel文件，并在表格中设定各参数列表；设定参数存储时钟控制并且初始状态时钟关闭，时钟使能；
(11)时钟间隔500ms触发参数存储，即500ms保存所有参数一次，参数记录自动累加；另外，对系统中总电压、总电流、SOC进行动态曲线绘制，每500ms插入一个节点；
(12)若操作监控停止，判断是否保存参数记录文件，若保存则所以参数记录存档Excel文件，否则放弃存档记录；
三、校验BMS保护动作的可靠性和灵敏度，可以模拟电压、电流、温度信号及异常事件的产生，捕捉BMS对异常信号的反应：
(13)连接相应的CAN通讯接口，判断连接成功后进入(15)，否则进入(14)；
(14)检查硬件连接是否有误，复位后重新执行(13)；
(15)设定模拟如：电池过温、单体欠压、系统欠压、单体过放、系统过放、绝缘故障等各种故障信号；
(16)判断是否开启某故障模拟，是，则进入(17)，否则操作(16)；
(17)通过CAN通讯发送故障信息给BMS，进入(18)；
(18)通过获取BMS发出的系统状态信息判断BMS对异常信号的处理，将BMS系统相应的报警和执行措施显示到软件界面上。若测试结束进入(19)，否则进入(15)；
(19)操作结束，退出应用程序；
四、检测BMS各继电器控制的可靠性：
(20)连接相应的CAN通讯接口，判断连接成功后进入(22)，否则进入(21)；
(21)检查硬件连接是否有误，复位后重新执行(20)；
(22)设定继电器测试操作执行按钮：包括1整车控制器控制的BMS主继电器和预充继电器；2BMS自主控制的放电继电器、风扇继电器、加热继电器等；
(23)判断是哪一类继电器测试，是1，进入(27)；是2，进入(24)；
(24)发请求指令，让BMS系统程序进入继电器测试模式(继电器测试模式不同于BMS正常运行状态，要发请求才能进入，否则系统默认运行状态)，进入(25)；
(25)判断是否进入继电器测试模式，进入则执行(26)，否则执行(24)；
(26)发继电器控制操作指令，BMS系统中主机收到指令后执行，同时读取并显示出继电器的实时状态，判断实际状态与测试状态是否相符；进入(28)；
(27)模拟整车控制器，发送继电器吸合或断开的控制命令至BMS系统的主机，主机接收到报文后执行相应操作。同时，上位机检测平台读取并显示出继电器的实时状态，判断实际状态与测试状态是否相符；
(28)测试操作完成，发请求指令，让BMS系统程序退出继电器测试模式。
本发明的有益效果是：
1)监测诊断平台对BMS系统实时监测，BMS采集信息及运行状况可实时且直观显示在系统界面上。并准确保存记录数据，记录信息间隔时间短，存储速度快；
2)BMS中重要参数进行动态曲线绘制，对运行状况进行诊断分析；
3)为BMS系统性能测试提供途径，测试结果精确。
本发明满足BMS批量生产时各检测应用需求，提高生产测试效率；通过CAN通讯进行BMS的实时故障诊断，为调试及故障处理工作提供有效方法。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明电动汽车电池管理系统的实时监测诊断系统实施例的结构示意图。
图1中标记：1-计算机，2-CAN通讯数据传输模块，3-电池管理系统。
图2是本发明电动汽车电池管理系统的实时监测诊断方法实施例的对BMS主机、从机参数设置具体流程图。
图3是本发明电动汽车电池管理系统的实时监测诊断方法实施例的对BMS实时监控流程图。
图4是本发明电动汽车电池管理系统的实时监测诊断方法实施例的故障模拟测试流程图。
图5是本发明电动汽车电池管理系统的实时监测诊断方法实施例的继电器测试的流程图。
具体实施方式
图1是电动汽车电池管理系统的实时监测诊断系统，是BMS专用监控及检测平台。
该系统由计算机1、CAN通讯数据传输模块2与电池管理系统3组成。
其中，CAN通讯数据传输模块2设有USB接口和CAN线接口，CAN通讯数据传输模块2的USB接口通过USB线缆与作为上位机的计算机1连接，CAN通讯数据传输模块2的CAN线接口通过CAN线与电池管理系统3连接。
图2是电动汽车电池管理系统的实时监测诊断系统的对BMS主机、从机参数设置具体流程图，测试平台运行时，选择对BMS主机或从机进行参数配置功能后，进入本执行流程，结合图2进行详细描述：
在步骤201中，根据BMS中相应CAN线的波特率进行设定，并选择选择正确的CAN接口之后，执行步骤202连接操作；
在步骤202中，判断连接是否成功，若成功执行203，否则执行208；
在步骤203中，发送参数请求报文，并执行204；
在步骤204中，判断是否接收到回馈信息，若有信息，执行205，否则检查故障原因执行208；
在步骤205中，参数设定有两种方式：1，手动输入要设定的值2.通过参数配置文件直接导入；在批量BMS生产中，手动输入过于繁琐，同一批BMS参数设定相同，可直接导入配置文件，提高效率；设定好参数后执行206；
在206步骤中，通过CAN通讯，发送要设置的值给BMS，BMS接收后进行参数写入，完成写入后，发出配置完成的提醒；根据BMS回馈的信息执行207步骤，判断配置操作是否完成。
图3是电动汽车电池管理系统的实时监测诊断系统对BMS实时监控流程图；测试平台运行时，选择对BMS实时监控功能后，进入本执行流程，结合图3进行详细描述：
在步骤301中，根据BMS中相应CAN线的波特率进行设定，并选择选择正确的CAN接口之后，执行步骤302连接操作；
在步骤302中，判断连接是否成功，若成功执行303，否则执行304；
在步骤303中，判断是否开启了监控操作，若是执行305，否则执行314；
在步骤305中，置read＝1，标识监控操作正在执行中，建立保存参数的Excel文档，然后执行306；
在步骤306中，使能时钟，设定500ms的间隔；实行307的判断；
在步骤307中，需同时满足时钟触发及read＝1才能执行308，否则执行311；
在步骤311中，若停止监控操作，则置read＝0，执行312，否则执行307判断。
图4是电动汽车电池管理系统的实时监测诊断系统的故障模拟测试流程图；测试平台运行时，选择对BMS故障模拟测试功能后，进入本执行流程，结合图4进行详细描述：
在步骤401中，根据BMS中相应CAN线的波特率进行设定，并选择选择正确的CAN接口之后，执行步骤402连接操作；
在步骤402中，判断连接是否成功，若成功执行405，否则执行403；
在步骤405中，界面中已设定好故障按钮，通过点击按钮，发送故障状态给BMS主机，BMS主机检测到故障信号后给出故障处理，断开相关继电器或发出故障报警等，执行406；
在步骤406中，接收BMS发出的CAN信息报文，并解析报文内容，进入407判断故障处理是否与给定的故障因素相符，若符合进入408，否则404复位重新测试；
在步骤408中，判断测试是否结束，若结束退出程序；否则进入405继续模拟故障因素测试。
图5是BMS专用监控及检测平台继电器测试的流程图。测试平台运行时，选择继电器测试功能后，进入本执行流程，结合图5进行详细描述：
在步骤501中，根据BMS中相应CAN线的波特率进行设定，并选择选择正确的CAN接口之后，执行步骤连接操作；
在步骤502中，判断连接是否成功，若成功执行504，否则执行503；
在步骤504中，测试界面中已设定的相应继电器测试按钮，继电器测试包括控制继电器的闭合和关断，选择要测试的继电器，按下闭合按钮后，底层发送CAN报文要求闭合该继电器；
在步骤505中，判断该继电器类型，继电器按是否BMS主控分为两种，若为BMS主动控制继电器，需进入BMS程序设定的测试模式方可，因正常运行时这类继电器根据系统实时状况判断控制，因此设定系统测试模式状态。待测试完成后再退出该测试模式，进入BMS正常运行状态；
在步骤506和508中，发送控制报文后再接收BMS的回馈报文，从而判断测试是否与给定相符；
在步骤509和511中，判断测试结束否，若结束退出系统，否则继续测试。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (1)

1.电动汽车电池管理系统的实时监测诊断方法，其特征在于包括以下步骤：
一、设置BMS系统主机、从机的运行参数和数据显示：
(1)连接相应的CAN通讯接口，判断连接成功后进入(3)，否则进入(2)；
(2)检查硬件连接是否有误，复位后重新执行(1)；
(3)通过CAN通讯向主机或从机控制板发送请求信息，然后接受反馈报文，读取主机或从机控制板的已设定或初始参数，反馈信息参数解析后显示；判断操作是否成功，若成功进入(4)，否则进入(2)；
(4)以手动操作或直接打开已设定好的参数文件，输入各个需设置的参数值；
(5)按照给定的参数值，通过CAN通讯发送配置信息报文，主机或从机控制板接收到信息后将相应参数修改,判断操作是否完成，若完成进入(6)，否则继续执行(5)；
(6)完成后退出；
二、监控系统实时运行状态，并对实时信息进行自动存储：
(7)连接相应的CAN通讯接口，判断连接成功后进入(9)，否则进入(8)；
(8)检查硬件连接是否有误，复位后重新执行(7)；
(9)判断实时状态监控功能是否开启，若开启，置标识read＝1，进入(10)；
(10)建立Excel文件，并在表格中设定各参数列表；设定参数存储时钟控制并且初始状态时钟关闭，时钟使能；
(11)时钟间隔500ms触发参数存储，即500ms保存所有参数一次，参数记录自动累加；另外，对系统中总电压、总电流、SOC进行动态曲线绘制，每500ms插入一个节点；
(12)若操作监控停止，判断是否保存参数记录文件，若保存则所以参数记录存档Excel文件，否则放弃存档记录；
三、校验BMS保护动作的可靠性和灵敏度，可以模拟电压、电流、温度信号及异常事件的产生，捕捉BMS对异常信号的反应：
(13)连接相应的CAN通讯接口，判断连接成功后进入(15)，否则进入(14)；
(14)检查硬件连接是否有误，复位后重新执行(13)；
(15)设定模拟如：电池过温、单体欠压、系统欠压、单体过放、系统过放、绝缘故障等各种故障信号；
(16)判断是否开启某故障模拟，是，则进入(17)，否则操作(16)；
(17)通过CAN通讯发送故障信息给BMS，进入(18)；
(18)通过获取BMS发出的系统状态信息判断BMS对异常信号的处理，将BMS系统相应的报警和执行措施显示到软件界面上；若测试结束进入(19)，否则进入(15)；
(19)操作结束，退出应用程序；
四、检测BMS各继电器控制的可靠性：
(20)连接相应的CAN通讯接口，判断连接成功后进入(22)，否则进入(21)；
(21)检查硬件连接是否有误，复位后重新执行(20)；
(22)设定继电器测试操作执行按钮：包括1整车控制器控制的BMS主继电器和预充继电器；2BMS自主控制的放电继电器、风扇继电器、加热继电器等；
(23)判断是哪一类继电器测试，是1，进入(27)；是2，进入(24)；
(24)发请求指令，让BMS系统程序进入继电器测试模式(继电器测试模式不同于BMS正常运行状态，要发请求才能进入，否则系统默认运行状态)，进入(25)；
(25)判断是否进入继电器测试模式，进入则执行(26)，否则执行(24)；
(26)发继电器控制操作指令，BMS系统中主机收到指令后执行，同时读取并显示出继电器的实时状态，判断实际状态与测试状态是否相符；进入(28)；
(27)模拟整车控制器，发送继电器吸合或断开的控制命令至BMS系统的主机，主机接收到报文后执行相应操作；同时，上位机检测平台读取并显示出继电器的实时状态，判断实际状态与测试状态是否相符；
(28)测试操作完成，发请求指令，让BMS系统程序退出继电器测试模式。
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