专利名称：一种电池组故障无线诊断系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电池技术领域中一种电池组诊断系统，特别涉及一种电池组故障无线诊断系统。
背景技术：
出于对环境和能源的考虑，电动汽车技术在各国政府以及各大公司的推动下得到了迅速发展。电池管理系统作为电池系统的重要组成部分，肩负着优化电池使用和延长电池寿命的重要职责。早期的电池管理系统一般只具有监测电池电压、温度、电流的简单功能。随着先进电池在电动车中应用的推广，对电池管理系统的要求越来越高，电池管理系统的功能也越来越强，在功能、可靠性，实用性、安全性等方面都做出了重要努力。但经测试及优选分组的电池组中的各个单体电池之间仍然存在性能差异，这些差异在电池的长期运行过程中因环境的微小差别(如温度差)能够不同程度地产生新的差异。 经过长期运行，个别电池性能明显下降，严重影响电池组性能，甚至造成事故，需要早期诊断出单体电池的性能下降和早期故障。另外，单体电池的性能下降及故障会降低电池组的 SOC(荷电状态)值，因为性能差的一个单体电池的电量决定了整个电池组的荷电状态。=一个电池组一般是由数个单体电池或电池模块串联组成；性能落后的单体电池可能会使整个电池组提前终止放电。因而需要配备电池故障早期诊断系统。通过诊断系统实现电池故障和隐患的早期预报，从而能有效地增加电动车电池组的续驶里程及无故障工作时间，使维护工作量降到最低，来保证电动车的可靠运行。目前的电池管理系统都以CAN总线的方式与整车控制器通讯，布线的繁琐极大的限制了电池管理监控的有效范围。

发明内容
本发明开发的目的是提供一种操作简便、成本低、通信稳定的动力电池组故障无线诊断系统，实现电池故障和隐患的早期预报，从而能有效地增加电动车电池组的续驶里程及无故障工作时间，使维护工作量降到最低；并且以无线方式传送数据，解决传统电池管理系统存在的布线繁琐、电池监控范围有限等问题。本发明的技术方案是提供一种电池组故障无线诊断系统，其包含 电池管理模块，其与若干个电池组连接对电池数据进行监测采集；
发送模块，其与所述电池管理模块连接，将采集到的电池监测数据通过无线方式向远程终端发送；
接收模块，其位于远端终端处，通过无线方式接收由所述发送模块传送的电池监测数据，并将电池监测数据传送至其设置的外部存储器中保存；
故障诊断模块，其对所述外部存储器中存储的电池监测数据进行读取、格式转换、数据回放和故障分析；
终端显示模块，其与所述接收模块连接，对电池监测数据进行实时显示。
所述电池管理模块的控制单元采用分布式的拓扑结构，包含一个主控制单元和多个子控制单元，所述子控制单元的数量与待监测的电池组的数量相匹配；
每个所述子控制单元通过设置的电气接口，连接对应的电池组并对其中的单体电池进行数据采集，对单箱电池进行故障诊断、安全管理和状态控制；
多个所述子控制单元，通过电池管理模块设置的子通讯网络，与所述主控制单元进行实时通信，由各个所述子控制单元将其执行数据采集和故障诊断算法后的结果传送给所述主控制单元；
所述主控制单元采集所有电池组的整体状态信息，并对荷电状态进行估计；所述主控制单元还通过电池管理模块设置的主通讯网络，与所述发送模块及该无线诊断系统外部的节点设备进行通讯。所述电池管理模块的子通讯网络和主通讯网络，分别是基于CAN总线构建的通讯网络。所述发送模块中，进一步包含CAN收发器，单片机和无线收发芯片；
其中，所述CAN收发器接收来自所述电池管理模块的电池监测数据，并以SPI方式将该数据传送至所述单片机；
所述单片机对其接收数据进行处理后，通过SPI方式与所述无线收发芯片通信，再由所述无线收发芯片以无线方式将其接收的数据发送至远程终端。所述接收模块中，还包含无线收发芯片和单片机；
其中，所述无线收发芯片接收发送模块以无线方式发来的电池监测数据，并以SPI方式传给所述单片机；
所述单片机以SPI方式将该数据传送至所述外部存储器进行保存，并且，还以串口方式将该数据传送至所述终端显示模块输出显示。所述外部存储器是SD卡，在所述接收模块中设置有与该SD卡相匹配的卡座；
所述故障诊断模块是安装有相应数据格式转换软件及故障诊断软件的笔记本电脑，其中设置有相匹配的内存插槽来安装存储有电池监测数据的所述SD卡。所述终端显示模块是以串口方式与所述接收模块连接的液晶触控屏。与现有技术相比，本发明所述电池组故障无线诊断系统，具有以下显著优势本发明将电池管理系统采集的电池数据通过无线收发装置传送到远程显示终端，实现车用电池的远程实时监控和对新能源汽车的质量进行跟踪，改变了以往有线方式监控电池工作状态的复杂性。此外，本发明具有数据存储功能和故障诊断功能，只要配置一个SD卡即可以实时存储监测数据，对于发生率较低的故障，可以在无人值守情况下记录几个小时，然后通过数据回放，根据系统的诊断数据库找到故障点，为数据的静态分析提供方便。本发明界面直观易于操作，带有中英文切换功能，也可应用于广告宣传场合，具有广泛的应用前景。


图1为本发明提供的电池组故障无线诊断系统的结构图； 图2为本发明所采用的电池管理模块的结构图3为本发明所采用的发送模块的原理图； 图4为本发明所采用的接收模块的原理5图5A-图5B为本发明提供的电池组故障无线诊断系统的电气连接图。
具体实施例方式以下结合

本发明的具体实施方式
。配合参见图1、图5A 5B所示，本发明提供一种电池组故障无线诊断系统，主要包括位于电池组处的电池管理模块1、发送模块2，以及位于远端用户处的接收模块3、故障诊断模块4和终端显示模块5 ；所述发送模块2通过无线方式向所述接收模块3发送数据。配合参见图2、图5A所示，本发明所述的电池管理模块1中，采用了分布式的拓扑结构，将电池管理单元需要完成的复杂的功能进行合理的划分，从而减轻控制单元在算法上的负担。具体的，电池管理模块1的控制单元包含一个主控制单元6和多个子控制单元 7，子控制单元7的数量依电池组的数量而定。每个子控制单元7通过电气接口连接对应的一个电池组，由子控制单元7负责对其中单体电池的信息进行采集，并对单箱电池进行故障诊断、安全管理和温度控制等。主控制单元6负责采集电池组整体的状态信息，比如需要采集总线电压、总线电流和绝缘电阻等参数，并且要对SOC (荷电状态)进行估计；还要在安全方面实现一些被动安全功能，比如通过加速度传感器判断是否发生了撞车，来决定是否立即切断电池箱的高压回路，以保证整车的安全等。电池管理模块1还有两套通讯网络，子通讯网络9用于控制单元内部的数据通讯， 主通讯网络8用于主控制单元6与整车控制器、电机控制器以及发送模块2的通讯。即是说，所述主控制单元6和子控制单元7通过子通讯网络9的CAN总线进行实时通讯，子控制单元7执行数据采集和故障诊断的算法后，将结果传送给主控制单元6 ；主控制单元6将收到的信息统一处理后，对系统的整体状况进行评估，将必要的信息通过主通讯网络8的外部CAN节点发送出去。配合参见图3、图5A所示，本发明采用的发送模块2中，包含CAN收发器10、 Freescale公司的单片机11和CCM30型的无线收发芯片12。所述的CAN收发器10接收来自电池管理模块1主通讯网络8外部CAN节点的信息，并把数据传至单片机11，单片机11 对数据进行处理后以SPI方式与无线收发芯片12通信，由该芯片以无线方式将数据发送至远程终端，实现电池管理模块1采集信息的输出。发送模块2工作时需连接5V直流电源。
配合参见图4、图5B所示，本发明所采用的接收模块3中，包含CCM30型的无线收发芯片12、Freescale公司的单片机11和外部存储器13。无线收发芯片12接收发送模块 2发来的电池数据，并以SPI方式传给单片机11，单片机11处理数据信息后，一方面以串口方式将信息送至终端显示模块5，通过液晶显示器实时地显示；另一方面以SPI方式送至外部存储器13实时存储监测数据。可以配置一个SD卡作为所述的外部存储器13。在断电状态下将SD卡安装入接收模块3的内侧卡座；安装完之后即可加电使用，外部存储器13在工作时切不可带电插拔。接收模块3工作时需连接5V直流电源。 所述的故障诊断模块4应当是能够读取所述外部存储器13中的监控数据，并安装有相应的软件对监控数据进行分析等后续处理的装置。例如是设置一台安装有CANalyzer 软件的笔记本电脑作为故障诊断模块4，将存储有监测数据的SD卡安装入笔记本电脑上的内存插槽，用格式转换软件将SD卡格式化为FAT32文件系统，之后由CANalyzer软件进行数据回放和故障分析，通过查询系统的诊断数据库找到故障点，实现电池故障和隐患的早期预报。所述的终端显示模块5以串口方式与接收模块3连接，实时显示来自电池管理模块1的电池监测数据，如单体电池的电压、温度，单箱电池的最高温度、最低温度、平均温度、最大电压、最小电压和平均电压，以及总线电流和绝缘电阻等参数。该终端显示模块5 可以采用12寸的液晶触控屏，液晶显示屏工作电压为918V，额定功率为8W ；采用的是串口工作模式，波特率1200-115200bps ；有32M字库空间、96M图片空间；支持实时时钟显示，界面直观易于操作，带有中英文切换功能，可将其应用于广告宣传场合。本发明所述电池组故障无线诊断系统，采用无线通信技术将故障诊断功能嵌入到电池管理系统中，实现了车用电池的远程实时监控和对新能源汽车的质量进行跟踪，改变了以往有线方式监控电池工作状态的复杂性。此外，本发明具有数据存储功能和故障诊断功能，实时存储监测数据，根据系统的诊断数据库找到故障点，为数据的静态分析提供方便。本发明界面直观易于操作，带有中英文切换功能，也可应用于广告宣传场合，具有广泛的应用前景。尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
权利要求
1.一种电池组故障无线诊断系统，其特征在于，包含电池管理模块(1)，其与若干个电池组连接对电池数据进行监测采集； 发送模块(2)，其与所述电池管理模块(1)连接，将采集到的电池监测数据通过无线方式向远程终端发送；接收模块(3)，其位于远端终端处，通过无线方式接收由所述发送模块(2)传送的电池监测数据，并将电池监测数据传送至其设置的外部存储器(13)中保存；故障诊断模块(4)，其对所述外部存储器(13)中存储的电池监测数据进行读取、格式转换、数据回放和故障分析；终端显示模块(5)，其与所述接收模块(3)连接，对电池监测数据进行实时显示。
2.如权利要求1所述电池组故障无线诊断系统，其特征在于，所述电池管理模块(1)的控制单元采用分布式的拓扑结构，包含一个主控制单元(6) 和多个子控制单元(7)，所述子控制单元(7)的数量与待监测的电池组的数量相匹配；每个所述子控制单元(7)通过设置的电气接口，连接对应的电池组并对其中的单体电池进行数据采集，还对单箱电池进行故障诊断、安全管理和状态控制；多个所述子控制单元(7)，通过电池管理模块(1)设置的子通讯网络9，与所述主控制单元(6)进行实时通信，由各个所述子控制单元(7)将其执行数据采集和故障诊断算法后的结果传送给所述主控制单元(6)；所述主控制单元(6)采集所有电池组的整体状态信息，并对荷电状态进行估计；所述主控制单元(6 )还通过电池管理模块(1)设置的主通讯网络8，与所述发送模块(2 )及该无线诊断系统外部的节点设备进行通讯。
3.如权利要求2所述电池组故障无线诊断系统，其特征在于，所述电池管理模块(1)的子通讯网络9和主通讯网络8，分别是基于CAN总线构建的通讯网络。
4.如权利要求3所述电池组故障无线诊断系统，其特征在于，所述发送模块(2)中，进一步包含CAN收发器(10)，单片机(11)和无线收发芯片(12); 其中，所述CAN收发器(10)接收来自所述电池管理模块(1)的电池监测数据，并以SPI 方式将该数据传送至所述单片机(11)；所述单片机(11)对其接收数据进行处理后，通过SPI方式与所述无线收发芯片(12)通信，再由所述无线收发芯片(12)以无线方式将其接收的数据发送至远程终端。
5.如权利要求1所述电池组故障无线诊断系统，其特征在于， 所述接收模块(3)中，还包含无线收发芯片(12)和单片机(11)；其中，所述无线收发芯片(12)接收发送模块(2)以无线方式发来的电池监测数据，并以SPI方式传给所述单片机(11)；所述单片机(11)以SPI方式将该数据传送至所述外部存储器(13)进行保存，并且，还以串口方式将该数据传送至所述终端显示模块(5 )输出显示。
6.如权利要求1所述电池组故障无线诊断系统，其特征在于，所述外部存储器(13)是SD卡，在所述接收模块(3)中设置有与该SD卡相匹配的卡座； 所述故障诊断模块(4)是安装有相应数据格式转换软件及故障诊断软件的笔记本电脑，其中设置有相匹配的内存插槽来安装存储有电池监测数据的所述SD卡。
7.如权利要求1所述电池组故障无线诊断系统，其特征在于，所述终端显示模块(5)是以串口方式与所述接收模块(3)连接的液晶触控屏。
全文摘要
本发明涉及一种电池组故障无线诊断系统，由电池管理模块将其采集到的电池监测数据，通过发送模块以无线方式向远程终端发送；在终端位置通过接收模块接收，并且一方面将数据传到终端显示模块进行实时显示，另一方面将数据传到外部存储器中实时保存；再通过故障诊断模块读取存储的电池监测数据进行数据回放和故障分析，从而实现了车用电池的远程实时监控和对新能源汽车的质量进行跟踪，改变了以往有线方式监控电池工作状态的复杂性。此外，本发明可以根据系统的诊断数据库找到故障点，为数据的静态分析提供方便。
文档编号G01R31/36GK102565719SQ20121003901
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月21日 优先权日2012年2月21日
发明者那伟 申请人:上海航天电源技术有限责任公司