專利名稱：一種電池管理系統(tǒng)智能檢測平臺及檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于混合動力汽車的動力電池領(lǐng)域，尤其涉及一種電池管理系統(tǒng)的檢測手 段。
背景技術(shù)：
隨著全球?qū)?jié)能和環(huán)保意識的增強(qiáng)，混合動力汽車的發(fā)展趨勢越來越大。動力電 池組是混合動力汽車的關(guān)鍵部件，需要電池管理系統(tǒng)對其進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。針對電池管理系 統(tǒng)的功能是否符合實(shí)際要求，必須對其進(jìn)行驗(yàn)證，從而及時發(fā)現(xiàn)電池管理系統(tǒng)的缺陷，避免 整車運(yùn)行時發(fā)生事故。因此，在混合動力汽車的研究中，設(shè)計(jì)出一種經(jīng)濟(jì)、有效的電池管理 系統(tǒng)功能驗(yàn)證平臺具有重要的意義。在已有的專利中有對電池管理系統(tǒng)功能驗(yàn)證平臺的相關(guān)描述，如實(shí)用新型名稱為 一種動力電池管理系統(tǒng)的檢測裝置的專利(專利號ZL200520121096. 3)該專利公開了一種 動力電池組管理系統(tǒng)的檢測裝置，包括電源管理模塊、電壓控制模塊、電流控制模塊、溫度 輸出控制模塊、處理器控制模塊、輸入/輸出控制模塊、通信模塊和上位機(jī)模塊，所述電源 管理模塊、電壓控制模塊、電流控制模塊、溫度輸出控制模塊、輸入/輸出控制模塊和通信 模塊分別與處理器控制模塊相連接，同時上位機(jī)模塊通過通信模塊與處理器模塊進(jìn)行各種 數(shù)據(jù)通信。該實(shí)用新型能夠模擬產(chǎn)生動力電池管理系統(tǒng)所有的輸入信號，方便檢測人員對 動力電池管理系統(tǒng)進(jìn)行檢測，實(shí)現(xiàn)對動力電池組管理系統(tǒng)進(jìn)行診斷的功能；如實(shí)用新型名 稱為電池管理器測試平臺的專利(專利號ZL200720121933. 1)，該專利中是通過IO數(shù)字信 號輸入檢測單元、CAN網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)輸入分析單元、CAN網(wǎng)絡(luò)指令輸入分析單元接受檢測數(shù)據(jù)及 指令數(shù)據(jù)并傳輸給MCU控制單元，通過MCU控制單元處理后將其發(fā)送給模擬信號輸出單元 和CAN網(wǎng)絡(luò)信息輸出單元，用以模擬各種信號到電池管理系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)管理系統(tǒng)功能驗(yàn)證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種電池管理系統(tǒng)智能檢測平 臺及方法，使其能夠真實(shí)模擬動力電池，準(zhǔn)確的檢驗(yàn)電池管理系統(tǒng)的功能及精度，能夠模擬 環(huán)境影響，對電池管理系統(tǒng)進(jìn)行極限條件試驗(yàn)，使平臺的測試過程簡單化、快速化。讓測試 平臺成為電池管理系統(tǒng)量產(chǎn)的基礎(chǔ)和保障。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明根據(jù)電池管理系統(tǒng)的技術(shù)條件和工作原理，設(shè)計(jì)優(yōu)化了 智能測試平臺的多種模塊方案
1、電源管理模塊中的對電池管理系統(tǒng)的電源適應(yīng)性檢測的方案；
2、電壓控制模塊中的動力電池單節(jié)電壓的信號產(chǎn)生及對電池管理系統(tǒng)的單節(jié)電壓檢 測模塊的監(jiān)測方案、動力電池總電壓信號產(chǎn)生及對電池管理系統(tǒng)的總電壓檢測模塊的監(jiān)測 方案；
3、電流控制模塊中的動力電池總電流信號產(chǎn)生及對電池管理系統(tǒng)的總電流檢測模塊 的監(jiān)測方案、動力電池充電電流信號產(chǎn)生及對電池管理系統(tǒng)的充電電流檢測模塊的監(jiān)測方案；
4、溫度輸出控制模塊中的對電池管理系統(tǒng)的溫度模塊的檢測方案；
5、輸入輸出模塊中的對電池管理系統(tǒng)的實(shí)時時鐘模塊的檢測方案和對電池管理系統(tǒng) 的繼電器控制模塊的監(jiān)測方案；
6、通信模塊中的CAN通信接口及通信協(xié)議方案；
7、上位機(jī)模塊中的PC上位機(jī)監(jiān)控及界面方案。分析各個模塊的特點(diǎn)，考慮它們的共性與區(qū)別，對它們進(jìn)行合理的組合，減少系統(tǒng) 的冗余，提高集成度，最后形成完整的系統(tǒng)平臺。本發(fā)明所述的智能檢測平臺包括電源管理模塊、電壓控制模塊、電流控制模塊、溫 度輸出控制模塊、處理器控制模塊、輸入/輸出控制模塊、通信模塊和上位機(jī)模塊；所述電 源管理模塊、電壓控制模塊、電流控制模塊、輸入/輸出控制模塊和通信模塊分別與處理器 控制模塊相連接，同時上位機(jī)模塊通過通信模塊與處理器模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。所述電源管理模塊除對上位機(jī)模塊以外的其他所有模塊進(jìn)行直接供電，同時該模 塊還對被測試設(shè)備(即電池管理系統(tǒng))進(jìn)行直接供電；該模塊提供其他模塊和被測試設(shè)備需 要的各種直流電源和信號，其中提供給被測試設(shè)備的電源可以在6V-18V之間自動循環(huán)調(diào) 整，用以檢測被測試設(shè)備的電源電壓適應(yīng)性。所述電壓控制模塊與處理器模塊連接，接收處理器的控制命令，然后根據(jù)命令內(nèi) 容通過數(shù)模轉(zhuǎn)換電路向被測設(shè)備輸出相應(yīng)的電壓信號，然后再通過通信模塊將被測設(shè)備的 測得電壓信號的數(shù)據(jù)傳回處理器，通過分析該數(shù)據(jù)即能得到被測設(shè)備的電壓采集模塊是否 正常，進(jìn)而完成被測設(shè)備電壓模塊的檢測；另外電壓控制模塊輸出的電壓信號在一定的電 壓值范圍之內(nèi)可通過PC監(jiān)控界面進(jìn)行任意配置，電壓控制模塊自身也對此電壓信號進(jìn)行 采集，以確定其實(shí)際精度。所述電流控制模塊與處理器模塊連接，接收處理器的控制命令，然后根據(jù)命令內(nèi) 容通過數(shù)模轉(zhuǎn)換電路向被測設(shè)備輸出相應(yīng)的電流信號，然后再通過通信模塊將被測設(shè)備的 測得電流信號的數(shù)據(jù)傳回處理器，通過分析該數(shù)據(jù)即能得到被測設(shè)備的電流采集模塊是否 正常，進(jìn)而完成被測設(shè)備電流模塊的檢測；另外電流控制模塊輸出的電流信號在一定的電 流值范圍之內(nèi)可通過PC監(jiān)控界面進(jìn)行任意配置，電流控制模塊自身也對此電流信號進(jìn)行 采集，以確定其實(shí)際精度。所述溫度輸出控制模塊直接與被測設(shè)備連接，無需接收處理器的控制命令，由被 測設(shè)備直接對其進(jìn)行控制，所述檢測平臺通過通信模塊將被測設(shè)備的測得溫度信號的數(shù)據(jù) 傳回處理器，通過分析該數(shù)據(jù)即能得到被測設(shè)備的溫度采集模塊是否正常，進(jìn)而完成被測 設(shè)備溫度采集模塊的檢測。所述處理器模塊除與上位機(jī)模塊直接相連外，還對其他模塊進(jìn)行綜合管理和控 制，讀取各個模塊的工作狀態(tài)和數(shù)據(jù)，同時控制相應(yīng)的模塊進(jìn)行指定的操作；此外，處理器 模塊還進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，解析上位機(jī)通過通信模塊下發(fā)的命令，并將運(yùn)算結(jié)果通過通信模塊 上傳到上位機(jī)顯示界面。所述輸入/輸出控制模塊與處理器模塊連接，接收被測設(shè)備的I/O信號并傳送給 處理器，同時接收處理器的命令，向被測設(shè)備發(fā)送I/O信號；該模塊完成一些簡單的開關(guān)信 號通信或者開關(guān)的打開與關(guān)閉。
所述通信模塊由CAN通信與串口通信組成，CAN通信連接于處理器模塊和被測設(shè) 備之間，串口通信連接于處理器模塊與上位機(jī)模塊之間，該模塊負(fù)責(zé)所有的數(shù)據(jù)傳遞。所述上位機(jī)模塊通過通信模塊的串口與處理器模塊相連，用于顯示處理器模塊上 傳的所有信號數(shù)據(jù)，以及下發(fā)用戶對測試平臺的控制命令和數(shù)據(jù)。利用以上電池管理系統(tǒng)智能檢測平臺進(jìn)行檢測的方法，其是利用6V-18V的循環(huán) 供電檢驗(yàn)電源模塊的電壓適應(yīng)能力，向電池管理系統(tǒng)提供多路單個電池電壓信號、一路總 電壓信號和電流信號以檢驗(yàn)電壓采集模塊和電流采集模塊，通過輪流切換電路的絕緣性來 檢驗(yàn)電池管理系統(tǒng)的絕緣檢測模塊，最后通過與電池管理系統(tǒng)的CAN網(wǎng)絡(luò)通信發(fā)送繼電器 和HANDSHAKE(握手信號)控制命令并接收電池管理系統(tǒng)各個模塊的檢測數(shù)據(jù)以分析電池 管理系統(tǒng)的整體工作狀態(tài)，完成電池管理系統(tǒng)的檢驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)真實(shí)模擬動力電池，準(zhǔn)確的檢驗(yàn) 電池管理系統(tǒng)的功能及精度。所述檢測方法中檢測項(xiàng)目包括對以下功能模塊的檢測電池電壓控制模塊，檢測 電池的總電壓；電流控制模塊，檢測電池總電流；溫度輸出控制模塊，檢測電池的溫度；各 功能模塊將檢測到的信號通過通信模塊傳輸?shù)教幚砥?，處理器得到的信號量與上位機(jī)發(fā)送 的信號進(jìn)行對比，以確定實(shí)際精度。與已有技術(shù)相比較，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
1、本發(fā)明為集中式檢驗(yàn)平臺，即本系統(tǒng)將電池管理系統(tǒng)的所有功能都完全覆蓋，能夠 迅速全面準(zhǔn)確的檢驗(yàn)一個產(chǎn)品的各項(xiàng)功能指標(biāo)，提高了電池管理系統(tǒng)在生產(chǎn)階段的質(zhì)量檢 驗(yàn)效率。2、本發(fā)明能夠模擬電池管理系統(tǒng)真實(shí)的電氣工作環(huán)境，并且供電方便，安全無人 員觸電和電池故障等危險(xiǎn)，方便對電池管理系統(tǒng)進(jìn)行各種環(huán)境試驗(yàn)和電磁試驗(yàn)。3、本發(fā)明可以通過平臺與PC機(jī)的鏈接，通過PC上的監(jiān)控界面，全面方便的對電池 管理系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視和控制，以及保存記錄測試數(shù)據(jù)，以供追溯參考。綜上，該檢測平臺能夠真實(shí)模擬動力電池，準(zhǔn)確的檢驗(yàn)電池管理系統(tǒng)的功能及精 度，能夠模擬環(huán)境影響，對電池管理系統(tǒng)進(jìn)行極限條件試驗(yàn)，使平臺的測試過程簡單化、快 速化，讓測試平臺成為電池管理系統(tǒng)量產(chǎn)的基礎(chǔ)和保障。


圖1為本發(fā)明提出的電池管理系統(tǒng)智能檢測平臺檢測策略總體結(jié)構(gòu)框圖； 圖2為本發(fā)明提出的電池管理系統(tǒng)智能檢測平臺模塊電壓采集原理示意圖； 圖3為本發(fā)明提出的電池管理系統(tǒng)智能檢測平臺電壓輸出模塊原理示意圖； 圖4為本發(fā)明提出的電池管理系統(tǒng)智能檢測平臺總電流采集原理示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1為電池管理系統(tǒng)智能檢測平臺檢測方法總體結(jié)構(gòu)框圖。平臺首先向電池管理 系統(tǒng)輸出持續(xù)穩(wěn)定的電池模擬信號，包括多路電壓信號、電流信號和溫度信號，然后根據(jù)PC (上位機(jī))監(jiān)控界面下發(fā)的命令決定是否向電池管理系統(tǒng)寫入時間數(shù)據(jù)，之后周期性的通過 CAN網(wǎng)絡(luò)向電池管理系統(tǒng)發(fā)送控制命令，使電池管理系統(tǒng)周期性的向檢測平臺傳送各模塊 的數(shù)據(jù)，包括電壓電流溫度和時鐘數(shù)據(jù)以及絕緣握手繼電器狀態(tài)數(shù)據(jù)，以供分析電池管理系統(tǒng)的整體狀態(tài)。最后再將分析得到所有數(shù)據(jù)上傳到PC監(jiān)控界面。以下結(jié)合附圖對本系統(tǒng)主要信號模塊作進(jìn)一步說明。圖2和圖3為電壓控制模塊原理示意圖，電壓控制模塊由電壓采集模塊、電壓輸出 模塊等組成。圖2為模塊電壓采集原理示意圖，模塊電壓信號由檢測平臺產(chǎn)生，通過DSP檢測到 該信號，經(jīng)過模數(shù)DAC、運(yùn)算放大電路、數(shù)模ADC電路后發(fā)送到電壓輸出模塊。圖3模塊電壓輸出原理示意圖，該模塊通過HV/12V來控制繼電器的吸合與斷開， 進(jìn)而產(chǎn)生電路輪流切換，將各模塊電壓輸出，并通過通信模塊將各電壓信號發(fā)送給處理器 控制模塊，在設(shè)定電壓之間可通過PC監(jiān)控界面進(jìn)行任意配置，此外系統(tǒng)自身也對此電壓信 號進(jìn)行采集，以確定其實(shí)際精度。圖4為電流控制模塊原理示意圖，總電流信號由檢測平臺產(chǎn)生，通過DSP檢測到該 信號，經(jīng)過模數(shù)DAC、電阻分壓、運(yùn)算放大電路、數(shù)模ADC電路后發(fā)送到處理器控制模塊，并 且在設(shè)定電流之間可通過PC監(jiān)控界面進(jìn)行任意配置，此外系統(tǒng)自身也對此電流信號進(jìn)行 采集，以確定其實(shí)際精度。同時，電池管理系統(tǒng)智能檢測平臺還對電池管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)存儲進(jìn)行 檢驗(yàn)。以確保電池管理系統(tǒng)的核心器件和軟件的正確運(yùn)作。
權(quán)利要求
1.一種電池管理系統(tǒng)智能檢測平臺，其特征在于所述智能檢測平臺包括電源管理模 塊、電壓控制模塊、電流控制模塊、溫度輸出控制模塊、處理器控制模塊、輸入/輸出控制模 塊、通信模塊和上位機(jī)模塊；所述電源管理模塊、電壓控制模塊、電流控制模塊、輸入/輸出 控制模塊和通信模塊分別與處理器控制模塊相連接，同時上位機(jī)模塊通過通信模塊與處理 器模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；所述電源管理模塊除對上位機(jī)模塊以外的其他所有模塊進(jìn)行直接供電，同時該模塊還 對被測試設(shè)備，即電池管理系統(tǒng)進(jìn)行直接供電；該模塊提供其他模塊和被測試設(shè)備需要的 各種直流電源和信號，其中提供給被測試設(shè)備的電源在6V-18V之間自動循環(huán)調(diào)整，用以檢 測被測試設(shè)備的電源電壓適應(yīng)性；所述電壓控制模塊與處理器模塊連接，接收處理器的控制命令，然后根據(jù)命令內(nèi)容通 過數(shù)模轉(zhuǎn)換電路向被測設(shè)備輸出相應(yīng)的電壓信號，然后再通過通信模塊將被測設(shè)備的測得 電壓信號的數(shù)據(jù)傳回處理器，通過分析該數(shù)據(jù)即能得到被測設(shè)備的電壓采集模塊是否正 常，進(jìn)而完成被測設(shè)備電壓模塊的檢測；另外電壓控制模塊輸出的電壓信號在一定的電壓 值范圍之內(nèi)可通過PC監(jiān)控界面進(jìn)行任意配置，電壓控制模塊自身也對此電壓信號進(jìn)行采 集，以確定其實(shí)際精度；所述電流控制模塊與處理器模塊連接，接收處理器的控制命令，然后根據(jù)命令內(nèi)容通 過數(shù)模轉(zhuǎn)換電路向被測設(shè)備輸出相應(yīng)的電流信號，然后再通過通信模塊將被測設(shè)備的測得 電流信號的數(shù)據(jù)傳回處理器，通過分析該數(shù)據(jù)即能得到被測設(shè)備的電流采集模塊是否正 常，進(jìn)而完成被測設(shè)備電流模塊的檢測；另外電流控制模塊輸出的電流信號在一定的電流 值范圍之內(nèi)可通過PC監(jiān)控界面進(jìn)行任意配置，電流控制模塊自身也對此電流信號進(jìn)行采 集，以確定其實(shí)際精度；所述溫度輸出控制模塊直接與被測設(shè)備連接，無需接收處理器的控制命令，由被測設(shè) 備直接對其進(jìn)行控制，所述檢測平臺通過通信模塊將被測設(shè)備的測得溫度信號的數(shù)據(jù)傳回 處理器，通過分析該數(shù)據(jù)即能得到被測設(shè)備的溫度采集模塊是否正常，進(jìn)而完成被測設(shè)備 溫度采集模塊的檢測；所述處理器模塊除與上位機(jī)模塊直接相連外，還對其他模塊進(jìn)行綜合管理和控制，讀 取各個模塊的工作狀態(tài)和數(shù)據(jù)，同時控制相應(yīng)的模塊進(jìn)行指定的操作；此外，處理器模塊還 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，解析上位機(jī)通過通信模塊下發(fā)的命令，并將運(yùn)算結(jié)果通過通信模塊上傳到 上位機(jī)顯示界面；所述輸入/輸出控制模塊與處理器模塊連接，接收被測設(shè)備的I/O信號并傳送給處理 器，同時接收處理器的命令，向被測設(shè)備發(fā)送I/O信號；該模塊完成一些簡單的開關(guān)信號通 信或者開關(guān)的打開與關(guān)閉；所述通信模塊由CAN通信與串口通信組成，CAN通信連接于處理器模塊和被測設(shè)備之 間，串口通信連接于處理器模塊與上位機(jī)模塊之間，該模塊負(fù)責(zé)所有的數(shù)據(jù)傳遞；所述上位機(jī)模塊通過通信模塊的串口與處理器模塊相連，用于顯示處理器模塊上傳的 所有信號數(shù)據(jù)，以及下發(fā)用戶對測試平臺的控制命令和數(shù)據(jù)。
2.利用權(quán)利要求1所述的電池管理系統(tǒng)智能檢測平臺進(jìn)行檢測的方法，其特征在于， 檢測平臺首先向電池管理系統(tǒng)輸出持續(xù)穩(wěn)定的電池模擬信號，包括多路電壓信號、電流信 號和溫度信號，然后根據(jù)上位機(jī)監(jiān)控界面下發(fā)的命令決定是否向電池管理系統(tǒng)寫入時間數(shù)據(jù)，之后周期性的通過CAN網(wǎng)絡(luò)向電池管理系統(tǒng)發(fā)送控制命令，使電池管理系統(tǒng)周期性的 向檢測平臺傳送各模塊的數(shù)據(jù)，包括電壓電流溫度和時鐘數(shù)據(jù)以及絕緣握手繼電器狀態(tài)數(shù) 據(jù)，以供分析電池管理系統(tǒng)的整體狀態(tài)，最后再將分析得到所有數(shù)據(jù)上傳到上位機(jī)監(jiān)控界 面，完成電池管理系統(tǒng)的檢驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)真實(shí)模擬動力電池，準(zhǔn)確的檢驗(yàn)電池管理系統(tǒng)的功能及 精度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池管理系統(tǒng)智能檢測平臺進(jìn)行檢測的方法，其特征在于 所述檢測方法中檢測項(xiàng)目包括對以下功能模塊的檢測電池電壓控制模塊，檢測電池的總 電壓；電流控制模塊，檢測電池總電流；溫度輸出控制模塊，檢測電池的溫度；各功能模塊 將檢測到的信號通過通信模塊傳輸?shù)教幚砥?，處理器得到的信號量與上位機(jī)發(fā)送的信號進(jìn) 行對比，以確定實(shí)際精度。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種電池管理系統(tǒng)智能檢測平臺及檢測方法，所述平臺包括電源管理模塊、電壓控制模塊、電流控制模塊、溫度輸出控制模塊、處理器控制模塊、輸入/輸出控制模塊、通信模塊和上位機(jī)模塊；所述電源管理模塊、電壓控制模塊、電流控制模塊、輸入/輸出控制模塊和通信模塊分別與處理器控制模塊相連接，同時上位機(jī)模塊通過通信模塊與處理器模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。該檢測平臺能夠真實(shí)模擬動力電池，準(zhǔn)確的檢驗(yàn)電池管理系統(tǒng)的功能及精度，能夠模擬環(huán)境影響，對電池管理系統(tǒng)進(jìn)行極限條件試驗(yàn)，使平臺的測試過程簡單化、快速化，讓測試平臺成為電池管理系統(tǒng)量產(chǎn)的基礎(chǔ)和保障。
文檔編號G01R31/36GK102073017SQ20101059418
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月18日
發(fā)明者萬禮華, 姚振輝, 張后亮, 樸昌浩, 楊輝前, 蘇嶺, 趙立波, 陳星燦 申請人:重慶金美通信有限責(zé)任公司, 重慶長安新能源汽車有限公司, 重慶長安汽車股份有限公司