CN115441534A - 一种用于化成分容设备的电源管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了化成分容技术领域的一种用于化成分容设备的电源管理系统及方法，系统包括：一个上位机；一个中位机，与所述上位机连接；一个通信模块，与所述中位机连接；若干个控制器，分别与所述通信模块连接；若干个电源模块，分别与一所述控制器连接；至少一个电压电流检测传感器，一端与各所述电源模块连接，另一端与所述控制器连接；一个故障诊断设备，与所述通信模块连接。本发明的优点在于：极大的提升了化成分容设备的电源的可靠性以及可维护性。

Description

一种用于化成分容设备的电源管理系统及方法

技术领域

本发明涉及化成分容技术领域，特别指一种用于化成分容设备的电源管理系统及方法。

背景技术

锂电池在生产完成之后，需要利用化成分容设备对其进行化成分容操作，化成即向锂电池充放电以激活内部的正负极物质，分容即测试锂电池的容量，进而进行锂电池的容量分选、性能筛选分级。

在化成分容过程中，化成分容设备的电源模块难免出现故障，出现故障时，传统上需要将故障信息上传到上位机，由上位机进行统一的存储和故障分析，但存在如下局限：故障信息未保存在本地，不利于电源模块的模块化管理以及离线的故障诊断，未约定故障信息格式的通信协议，不利于电源模块的大规模管理、维护。

因此，如何提供一种用于化成分容设备的电源管理系统及方法，实现提升化成分容设备的电源的可靠性以及可维护性，成为一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种用于化成分容设备的电源管理系统及方法，实现提升化成分容设备的电源的可靠性以及可维护性。

第一方面，本发明提供了一种用于化成分容设备的电源管理系统，包括：

一个上位机；

一个中位机，与所述上位机连接；

一个通信模块，与所述中位机连接；

若干个控制器，分别与所述通信模块连接；

若干个电源模块，分别与一所述控制器连接；

至少一个电压电流检测传感器，一端与各所述电源模块连接，另一端与所述控制器连接；

一个故障诊断设备，与所述通信模块连接。

进一步地，所述通信模块为2G通信模块、3G通信模块、4G通信模块、5G通信模块、NB-IOT通信模块、LORA通信模块、WIFI通信模块、蓝牙通信模块、ZigBee通信模块或者有线通信模块中的至少一种。

进一步地，所述控制器设有一flash。

第二方面，本发明提供了一种用于化成分容设备的电源管理方法，包括如下步骤：

步骤S10、控制器基于上位机发送的充放电指令控制对应的电源模块进行工作；

步骤S20、在电源模块工作的过程中，控制器通过电压电流检测传感器实时采集电源模块的运行数据；

步骤S30、控制器基于所述运行数据判断电源模块的工作状态，进而从所述运行数据中提取故障数据生成黑匣子数据，将所述黑匣子数据存储到flash中，并向中位机以及上位机发送故障告警；

步骤S40、创建一通信协议，控制器基于接收的数据获取指令，将所述黑匣子数据基于通信协议发送给上位机或者故障诊断设备进行故障分析，生成携带故障等级的分析报告。

进一步地，所述步骤S20中，所述运行数据至少包括BUS电压、输出电压、输出电流、工作模式以及充放电时间。

进一步地，所述步骤S30具体为：

控制器基于所述运行数据判断电源模块的工作状态，若工作状态为正常，则继续监测；若工作状态为异常，则提取异常时段的所述运行数据作为故障数据，基于所述故障数据、故障代号、故障状态以及故障次数生成黑匣子数据，将所述黑匣子数据存储到flash中，并向中位机以及上位机发送故障告警。

进一步地，所述步骤S30中，所述将所述黑匣子数据存储到flash中具体为：

判断flash中当前page的容量是否足够存储所述黑匣子数据，若是，则将所述黑匣子数据存储至当前的page；若否，则将所述黑匣子数据存储到下一个page中，并擦除当前page存储的数据，将下一个page作为当前page。

进一步地，所述步骤S40中，所述通信协议用于接收请求报文，回复响应报文，至少携带目标端口号、报文长度、ID以及参数；

所述ID为服务ID或者响应ID；所述参数用于补充服务ID。

进一步地，还包括：

步骤S50、基于所述故障次数更新分析报告的故障等级，并基于所述分析报告调整电源模块的工作状态，并在电源模块运行正常预设时长后，清除flash中存储的对应的所述黑匣子数据。

本发明的优点在于：

通过设置各控制器的一端与通信模块连接，另一端与电源模块连接，且通信模块分别与中位机和故障诊断设备连接，而控制器设有一用于存储黑匣子数据的flash，控制器通过电压电流检测传感器检测电源模块的运行数据，基于运行数据判断电源模块的工作状态，进而从运行数据中提取故障数据生成黑匣子数据并存储到flash中，即黑匣子数据存储在控制器本地，后续需要进行故障分析时，上位机可通过中位机从控制器获取黑匣子数据进行在线分析，故障诊断设备也可以从控制器获取黑匣子数据进行离线分析，便于电源模块的模块化管理和维护；通过创建统一的通信协议用于控制器与上位机和故障诊断设备的通信，便于电源模块的大规模管理和维护，最终极大的提升了化成分容设备的电源的可靠性以及可维护性。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1是本发明一种用于化成分容设备的电源管理系统的电路原理框图。

图2是本发明一种用于化成分容设备的电源管理方法的流程图。

图3是本发明黑匣子数据的数据格式示意图。

图4是本发明flash存储的示意图。

图5是本发明控制器的通信示意图。

图6是本发明通信协议的格式示意图。

具体实施方式

本申请实施例中的技术方案，总体思路如下：将用于故障分析的黑匣子数据存储到控制器的flash中，后续需要进行故障分析时，上位机可通过中位机从控制器获取黑匣子数据进行在线分析，故障诊断设备也可以从控制器获取黑匣子数据进行离线分析，并创建统一的通信协议用于控制器与上位机和故障诊断设备的通信，以提升化成分容设备的电源的可靠性以及可维护性。

请参照图1至图6所示，本发明一种用于化成分容设备的电源管理系统的较佳实施例，包括：

一个上位机，用于对所述flash存储的黑匣子数据进行在线分析，并向所述控制器发送充放电指令；

一个中位机，与所述上位机连接；

一个通信模块，与所述中位机连接，用于所述中位机、控制器以及故障诊断设备之间的通信；

若干个控制器，分别与所述通信模块连接，用于控制所述电源模块的工作；

若干个电源模块，分别与一所述控制器连接，用于对待化成分容的锂电池进行充放电；

至少一个电压电流检测传感器，一端与各所述电源模块连接，另一端与所述控制器连接，用于采集所述电源模块的运行数据；

一个故障诊断设备，与所述通信模块连接，用于对所述flash存储的黑匣子数据进行离线分析。

所述通信模块为2G通信模块、3G通信模块、4G通信模块、5G通信模块、NB-IOT通信模块、LORA通信模块、WIFI通信模块、蓝牙通信模块、ZigBee通信模块或者有线通信模块中的至少一种。

所述控制器设有一flash，用于存储黑匣子数据以便后续的故障分析。

本发明一种用于化成分容设备的电源管理方法的较佳实施例，包括如下步骤：

步骤S10、控制器基于上位机发送的充放电指令控制对应的电源模块进行工作；

步骤S20、在电源模块工作的过程中，控制器通过电压电流检测传感器实时采集电源模块的运行数据；

步骤S30、控制器基于所述运行数据判断电源模块的工作状态，进而从所述运行数据中提取故障数据生成黑匣子数据，将所述黑匣子数据存储到flash中，并向中位机以及上位机发送故障告警；各控制器在电源模块执行完依次充放电工步之后，或在关机前，均将黑匣子数据更新存储至flash中；

步骤S40、创建一通信协议，控制器基于接收的数据获取指令，将所述黑匣子数据基于通信协议发送给上位机或者故障诊断设备进行故障分析，生成携带故障等级的分析报告。

所述步骤S20中，所述运行数据至少包括BUS电压、输出电压、输出电流、工作模式以及充放电时间。

所述步骤S30具体为：

控制器基于所述运行数据判断电源模块的工作状态，若工作状态为正常，则继续监测；若工作状态为异常，则提取异常时段的所述运行数据作为故障数据，基于所述故障数据、故障代号、故障状态以及故障次数生成黑匣子数据，将所述黑匣子数据存储到flash中，并向中位机以及上位机发送故障告警。所述故障代号即故障名称，例如0x0001表示输出电流过流、0x0002表示输出电压过压；所述故障状态即状态码，例如0x01表示当前充放电循环测试为故障、0x02表示历史故障且当前循环未检测到故障；所述故障次数用于记录对应故障一共出现过几次，当次数超过设定阈值时触发预设的操作；所述故障数据即冻结的运行数据。

所述步骤S30中，所述将所述黑匣子数据存储到flash中具体为：

判断flash中当前page的容量是否足够存储所述黑匣子数据，若是，则将所述黑匣子数据存储至当前的page；若否，则将所述黑匣子数据存储到下一个page中，并擦除当前page存储的数据，将下一个page作为当前page。

由于所述黑匣子数据是一连串的信息，每次只改变其中的一个数据或字节，而flash的特性是将0改为1需要擦除整个page，导致flash的寿命降低，且存储的耗时长，因此需要按上述步骤进行存储，以下举个例子：

步骤1：先初始化page0，将page0头部的flag设为有效；步骤2：将黑匣子数据和对应编号index从上向下存入page0，相同index的黑匣子数据在后面为最新数据；步骤3：page0空间不足以写入新的黑匣子数据后，将page0的flag置为无效，将page1的flag置为有效，并将page0里最新的黑匣子数据转移到page1，再写入新的黑匣子数据，最后将page0擦除；步骤4：当page1空间不足时，重复步骤3操作，直到后面的page都用完，再从page0开始写入。

所述步骤S40中，所述通信协议用于接收请求报文，回复响应报文，至少携带目标端口号、报文长度、ID以及参数；

所述ID为服务ID或者响应ID；所述ID为服务ID和响应ID一一匹配，如读取故障请求的服务ID为0x01，对应的响应ID也为0x11；读取某条故障冻结信息请求的服务ID为0x02，对应的响应ID为0x12；清除故障黑匣子数据请求的服务ID为0x03，对应的响应ID为0x13；所述参数用于补充服务ID，例如指定读取0x0001-输出电流过流的冻结信息时，则在服务ID-0x02后加上参数-0x0001。

还包括：

步骤S50、基于所述故障次数更新分析报告的故障等级，并基于所述分析报告调整电源模块的工作状态，并在电源模块运行正常预设时长后，清除flash中存储的对应的所述黑匣子数据。例如所述分析报告中的故障等级分为1级故障、2级故障和3级故障，当1级故障和2级故障的故障次数超过设定的次数阈值时自动升级为3级故障。

综上所述，本发明的优点在于：

通过设置各控制器的一端与通信模块连接，另一端与电源模块连接，且通信模块分别与中位机和故障诊断设备连接，而控制器设有一用于存储黑匣子数据的flash，控制器通过电压电流检测传感器检测电源模块的运行数据，基于运行数据判断电源模块的工作状态，进而从运行数据中提取故障数据生成黑匣子数据并存储到flash中，即黑匣子数据存储在控制器本地，后续需要进行故障分析时，上位机可通过中位机从控制器获取黑匣子数据进行在线分析，故障诊断设备也可以从控制器获取黑匣子数据进行离线分析，便于电源模块的模块化管理和维护；通过创建统一的通信协议用于控制器与上位机和故障诊断设备的通信，便于电源模块的大规模管理和维护，最终极大的提升了化成分容设备的电源的可靠性以及可维护性。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (9)

1.一种用于化成分容设备的电源管理系统，其特征在于：包括：

一个上位机；

一个中位机，与所述上位机连接；

一个通信模块，与所述中位机连接；

若干个控制器，分别与所述通信模块连接；

若干个电源模块，分别与一所述控制器连接；

至少一个电压电流检测传感器，一端与各所述电源模块连接，另一端与所述控制器连接；

一个故障诊断设备，与所述通信模块连接。

2.如权利要求1所述的一种用于化成分容设备的电源管理系统，其特征在于：所述通信模块为2G通信模块、3G通信模块、4G通信模块、5G通信模块、NB-IOT通信模块、LORA通信模块、WIFI通信模块、蓝牙通信模块、ZigBee通信模块或者有线通信模块中的至少一种。

3.如权利要求1所述的一种用于化成分容设备的电源管理系统，其特征在于：所述控制器设有一flash。

4.一种用于化成分容设备的电源管理方法，其特征在于：所述方法需使用如权利要求1至3任一项所述的电源管理系统，包括如下步骤：

步骤S10、控制器基于上位机发送的充放电指令控制对应的电源模块进行工作；

步骤S20、在电源模块工作的过程中，控制器通过电压电流检测传感器实时采集电源模块的运行数据；

步骤S30、控制器基于所述运行数据判断电源模块的工作状态，进而从所述运行数据中提取故障数据生成黑匣子数据，将所述黑匣子数据存储到flash中，并向中位机以及上位机发送故障告警；

步骤S40、创建一通信协议，控制器基于接收的数据获取指令，将所述黑匣子数据基于通信协议发送给上位机或者故障诊断设备进行故障分析，生成携带故障等级的分析报告。

5.如权利要求4所述的一种用于化成分容设备的电源管理方法，其特征在于：所述步骤S20中，所述运行数据至少包括BUS电压、输出电压、输出电流、工作模式以及充放电时间。

6.如权利要求4所述的一种用于化成分容设备的电源管理方法，其特征在于：所述步骤S30具体为：

控制器基于所述运行数据判断电源模块的工作状态，若工作状态为正常，则继续监测；若工作状态为异常，则提取异常时段的所述运行数据作为故障数据，基于所述故障数据、故障代号、故障状态以及故障次数生成黑匣子数据，将所述黑匣子数据存储到flash中，并向中位机以及上位机发送故障告警。

7.如权利要求4所述的一种用于化成分容设备的电源管理方法，其特征在于：所述步骤S30中，所述将所述黑匣子数据存储到flash中具体为：

判断flash中当前page的容量是否足够存储所述黑匣子数据，若是，则将所述黑匣子数据存储至当前的page；若否，则将所述黑匣子数据存储到下一个page中，并擦除当前page存储的数据，将下一个page作为当前page。

8.如权利要求4所述的一种用于化成分容设备的电源管理方法，其特征在于：所述步骤S40中，所述通信协议用于接收请求报文，回复响应报文，至少携带目标端口号、报文长度、ID以及参数；

所述ID为服务ID或者响应ID；所述参数用于补充服务ID。

9.如权利要求6所述的一种用于化成分容设备的电源管理方法，其特征在于：还包括：

步骤S50、基于所述故障次数更新分析报告的故障等级，并基于所述分析报告调整电源模块的工作状态，并在电源模块运行正常预设时长后，清除flash中存储的对应的所述黑匣子数据。

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