專利名稱：一種電池管理系統(tǒng)自動測試、自動標定參數(shù)的裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電池管理系統(tǒng)的測試技術領域，更具體的說，涉及一種電池管理系統(tǒng)自動測試和自動標定參數(shù)的裝置及方法。
背景技術：
蓄電池組廣泛應用于各個領域，如電動自行車、電動汽車、風力發(fā)電設備、太陽能發(fā)電設備等用電設備。動力電池組的種類一般有鉛酸電池、鋰離子電池、鎳氫電池等。現(xiàn)有的動力電池組件中，都裝有電池管理系統(tǒng)，如專利號為CN02100307. 6的電池組。電池管理系統(tǒng)的研究過程中，需要不斷地進行軟件編寫、測試、改進、再編寫、…的循環(huán)過程，同時在電池管理系統(tǒng)的生產(chǎn)過程中，也需要對電池管理系統(tǒng)的功能進行驗證，發(fā)現(xiàn)電池管理系統(tǒng)中可能存在的質(zhì)量問題，保障產(chǎn)品質(zhì)量。專利CN201010102766. 2和CN101793944A中公開了電池管理系統(tǒng)開發(fā)、測試、標定的故障模擬系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)電池管理系統(tǒng)的測試和標定，但該發(fā)明的測試過程需要人工逐一地輸入測試指令，沒有提到保證測試的完整性，而且測試速度不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術中存在的技術問題，提供一種電池管理系統(tǒng)自動測試、 自動標定參數(shù)的裝置及方法，本發(fā)明提供的裝置和方法，能夠在電池模型數(shù)據(jù)庫的基礎上， 電池管理系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整算法單元，自動調(diào)節(jié)電池管理系統(tǒng)的參數(shù)，從而使電池管理系統(tǒng)的參數(shù)達到最優(yōu)，具有自動測試和自動標定參數(shù)的優(yōu)點。為達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案如下
一種電池管理系統(tǒng)自動測試、自動標定參數(shù)的裝置，包括一個電池模型數(shù)據(jù)庫單元， 電池模型數(shù)據(jù)庫單元的輸入端與測試人機界面連接，同時與參數(shù)自動調(diào)整單元連接；電池模型數(shù)據(jù)庫單元的輸出端連接一個測試數(shù)據(jù)流生成單元，測試數(shù)據(jù)流生成單元輸出到信號輸出單元，信號輸出單元的輸出信號分為兩路，一路輸出至待測試的電池管理系統(tǒng)；另一路輸出至誤差分析單元；誤差分析單元的輸入有兩路組成，一路是信號輸出單元，另一路是電池管理系統(tǒng)，誤差分析單元的計算結(jié)果輸出到參數(shù)自動調(diào)整單元，參數(shù)自動調(diào)整單元內(nèi)部包含計算模塊，能夠計算調(diào)整量的大小，調(diào)整結(jié)果輸出到電池模型數(shù)據(jù)庫單元，電池模型數(shù)據(jù)庫單元再輸出新的數(shù)據(jù)流，如此循環(huán)，直至參數(shù)精度達到設計要求。所述電池模型數(shù)據(jù)庫單元中存儲的各種電池模型包括鋰離子動力電池、鎳氫電池、鉛酸電池的等效電路模型，數(shù)據(jù)表模型、或其他數(shù)學模型，或類似的電池模型和表格。數(shù)據(jù)庫可以采用關系型數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫、層次數(shù)據(jù)庫等各種形式。所述測試數(shù)據(jù)流生成單元的輸出是根據(jù)電池模型數(shù)據(jù)庫內(nèi)存儲的信息產(chǎn)生的一組時間序列信號。其輸入端連接在電池模型數(shù)據(jù)庫的輸出端，其輸出端連接到信號輸出單元，其數(shù)據(jù)流通過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線輸出到信號輸出單元，同時，這些數(shù)據(jù)流輸出到測試人機界面，進行顯示和分析處理，測試數(shù)據(jù)流生成單元輸出的數(shù)據(jù)流既包括模擬信號，也包括數(shù)字信號，還包括總線信號，其內(nèi)部是由微處理器、運算放大器、DA轉(zhuǎn)換器、CAN (Control Area Network)總線驅(qū)動器電路構成。所述測試人機界面作為使用者與自動測試系統(tǒng)的信息交換界面，主要作用是檢測狀態(tài)和檢測結(jié)果的顯示，以及使用者相自動測試系統(tǒng)中輸入信息，為用戶提供與數(shù)據(jù)庫，參數(shù)自動調(diào)整單元，誤差分析單元，待測試的電池管理系統(tǒng)等進行數(shù)據(jù)交互的方法，測試人機界面是采用Labview等工具編寫，同樣地，也可以采用C語言或其他計算機圖形設計語言編寫，測試人機界面的主界面顯示有6個部分，分別是“用戶指令輸入窗口 301”、“BMS輸出信號窗口 302” “測試結(jié)果與報表生成窗口 303”、“誤差分析顯示窗口 304”、“BMS輸入信號窗口 305”、“測試進程顯示窗口 306”。所述信號輸出單元輸出的數(shù)據(jù)流既包括模擬信號，也包括數(shù)字信號，還包括總線信號，其內(nèi)部是由運算放大器、DA轉(zhuǎn)換器、CAN總線驅(qū)動器電路構成。信號輸出單元根據(jù)測試數(shù)據(jù)流生成單元的信號和指令，通過計算，得到需要輸出的數(shù)據(jù)流的大小、頻率，通過信號調(diào)理電路輸出數(shù)據(jù)流到電池管理系統(tǒng)，信號輸出單元內(nèi)部含有一個16位或32位CPU及其存儲電路，還含有一個信號輸出電路，其中包括DA轉(zhuǎn)換器和數(shù)字IO信號，其中DA轉(zhuǎn)換器用于輸出入電壓、電流、電阻等的模擬量信號，輸出電平在1到1000V之間，數(shù)字IO信號用于輸出能夠用0和1表征的電池狀態(tài)的開關量，同時，信號輸出單元還能夠根據(jù)需要擴展 CAN總線接口，SCI接口、SPI接口或者其他數(shù)據(jù)總線，通過這些數(shù)據(jù)總線向電池管理系統(tǒng)輸出各種數(shù)字控制指令和信息。所述待測試的電池管理系統(tǒng)是一種連接在電池組中，具有電壓采集、電流采集、溫度采集、電池充放電控制、電池SOC計算功能的電子控制器。待測試的電池管理系統(tǒng)具有能夠輸入電池的總電壓(0-1000V)、總電流(-500A-+500A)、溫度等模擬信號的功能，也具有 CAN總線等數(shù)據(jù)總線通訊接口，并且具有數(shù)字IO信號的輸入和輸出功能。所述誤差分析單元按照差值法、加權插值法的誤差計算方法計算待測試的電池管理系統(tǒng)的誤差。誤差分析單元有兩個輸入端和一個輸出端，輸入端分別連接在信號輸出單元的輸出端和待測試的電池管理系統(tǒng)的輸出端，誤差分析單元通過比較兩個輸入端的信號大小，將分析結(jié)果作為輸出信號，輸出到參數(shù)自動調(diào)整單元。所述參數(shù)自動調(diào)整算法單元是根據(jù)誤差分析單元輸出額的誤差，采用中值調(diào)整法、最快速下降算法或遺傳算法來調(diào)整電池管理系統(tǒng)的參數(shù)。參數(shù)自動調(diào)整單元內(nèi)部預先設計了各種參數(shù)調(diào)整計算方法，將誤差分析單元的輸出結(jié)果采用一定的計算方法，得到一組新的數(shù)據(jù)庫參數(shù)和一套新的電池管理系統(tǒng)參數(shù)表，根據(jù)新的參數(shù)表，數(shù)據(jù)庫通知數(shù)據(jù)流生成單元，輸出新的數(shù)據(jù)。這樣重復進行，最終能夠得到最優(yōu)化的電池管理系統(tǒng)參數(shù)，參數(shù)自動調(diào)整的算法包括PID調(diào)整法、插值調(diào)整法、牛頓迭代法等等，在使用過程中，根據(jù)用戶的設置，由用戶決定使用何種算法。一種電池管理系統(tǒng)自動測試參數(shù)的方法，在電池模型數(shù)據(jù)庫單元中預先建立電池的數(shù)學模型信息或者電池的實驗數(shù)據(jù)信息，根據(jù)用戶通過測試人機界面設定的測試指令， 電池模型數(shù)據(jù)庫單元根據(jù)測試指令和預先存儲的數(shù)據(jù)信息輸出一段或若干段測試數(shù)據(jù)到測試數(shù)據(jù)流生成單元，測試數(shù)據(jù)流生成單元根據(jù)預先制定的測試過程生成數(shù)據(jù)的時間序列到信號輸出單元，信號輸出單元根據(jù)該時間序列進行放大或驅(qū)動，輸出直流脈沖、或交流脈沖信號、或數(shù)字IO信號、或CAN通訊信號、或SCI通訊信號到電池管理系統(tǒng)，信號輸出單元和電池管理系統(tǒng)的信號同時輸出到誤差分析單元，誤差分析單元的分析結(jié)果輸出到參數(shù)自動調(diào)整單元，該誤差大小作為計算參數(shù)修正量的依據(jù)輸出到參數(shù)自動調(diào)整單元，在參數(shù)自動調(diào)整單元中，通過一定的計算方法計算參數(shù)調(diào)整量，該參數(shù)調(diào)整的量輸出到電池模型數(shù)據(jù)庫單元，進行下一個電池性能的測試過程，如此循環(huán)往復，直至參數(shù)調(diào)整量足夠小。一種電池管理系統(tǒng)自動標定參數(shù)的方法，在電池模型數(shù)據(jù)庫單元中預先建立電池充電或放電模型曲線，通過測試人機界面輸入待測試的電池管理系統(tǒng)的電壓工作范圍，設置測試步長V0，設置測試持續(xù)時間tl和間隔時間t2 ；啟動后數(shù)據(jù)庫就會自動地每隔t2秒生成一個電壓值，并持續(xù)tl秒的時間，然后將電壓值增加V0，生成第二個電壓測試信號； 所生成的電壓值輸出到信號輸出單元，信號輸出單元內(nèi)部的電路轉(zhuǎn)換器將收到的信號進行濾波處理，然后經(jīng)過微處理器計算，輸出到數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所輸出的模擬信號經(jīng)輸出單元輸出到電池管理系統(tǒng)，所輸出的模擬信號是一個電壓工作范圍的模擬信號，電池管理系統(tǒng)獲取該模擬信號，經(jīng)過一定的比例參數(shù)進行計算，然后通過數(shù)字信號輸出；該數(shù)字信號輸出到誤差分析單元，經(jīng)過與信號輸出單元的輸出信號對比分析，得到電池管理系統(tǒng)的采樣誤差， 根據(jù)采樣誤差的大小，參數(shù)自動調(diào)整單元計算應該修正電池管理系統(tǒng)中電壓計算比例系數(shù)的大小，電池管理系統(tǒng)根據(jù)上述計算修改參數(shù)后，再輸出到誤差分析單元進行比較，如此循環(huán)，直至電池管理系統(tǒng)不需要再修正電壓比例系數(shù)為止，本次自動標定參數(shù)的過程結(jié)束。電池管理系統(tǒng)計算電池模型電壓的方法是首先，用戶在測試人機界面設定電池的信息，在電池模型數(shù)據(jù)庫單元中預先存儲該電池的試驗數(shù)據(jù)，在電池管理系統(tǒng)中設定一組待標定計算參數(shù)
:i(l)、h(2), b(3), b(4), 的初始值，測試人機界面啟動自動標定過程，電池模型數(shù)
據(jù)庫單元發(fā)送一組電池數(shù)據(jù)至測試數(shù)據(jù)流生成單元，測試數(shù)據(jù)流生成單元產(chǎn)生一組信號， 該信號經(jīng)過信號輸出單元的驅(qū)動和放大，生成類似真實電池的信號輸出到電池管理系統(tǒng)， 電池管理系統(tǒng)內(nèi)部的計算單元開始根據(jù)預設的計算參數(shù)初始值計算電池模型電壓，并輸出到誤差分析單元。本發(fā)明所提供的電池管理系統(tǒng)自動測試和自動標定參數(shù)的裝置和方法，能夠在電池模型數(shù)據(jù)庫的基礎上，電池管理系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整算法單元根據(jù)一定的算法，自動調(diào)節(jié)電池管理系統(tǒng)的參數(shù)，從而使電池管理系統(tǒng)的參數(shù)達到最優(yōu)。具有自動測試的優(yōu)點，在電池管理系統(tǒng)設計、生產(chǎn)、測試、檢驗檢測、標定中具有很強的實用價值。本發(fā)明裝置和方法能夠提高電池管理系統(tǒng)的研究速度，保障電池管理系統(tǒng)的質(zhì)量，提高電池管理系統(tǒng)測試系統(tǒng)的工作效率，提高測試的完整性而設計的一套裝置和方法，為進一步提高電池管理系統(tǒng)的性能和可靠性提供智能化的測試和參數(shù)自動標定方法與裝置。


圖1是本發(fā)明電池管理系統(tǒng)自動測試、自動標定參數(shù)的裝置組成結(jié)構框圖； 圖2是自動測試流程圖3是測試人機界面結(jié)構框圖； 圖4是誤差分析單元的線路框圖； 圖5是信號輸出單元線路圖； 圖6是數(shù)據(jù)庫中的電池模型曲線示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明所提供的電池管理系統(tǒng)自動測試、自動標定參數(shù)的裝置和方法，可用于測試電池管理系統(tǒng)的性能，并根據(jù)程序自動標定管理系統(tǒng)的參數(shù)。下面對本發(fā)明的具體實施方式
，結(jié)合附圖進行總體說明。如圖1所示的本發(fā)明裝置107，包括一個電池模型數(shù)據(jù)庫單元100，電池模型數(shù)據(jù)庫單元100的輸入端與測試人機界面102連接，同時與參數(shù)自動調(diào)整單元106連接；電池模型數(shù)據(jù)庫單元100的輸出端連接一個測試數(shù)據(jù)流生成單元101，測試數(shù)據(jù)流生成單元101 輸出到信號輸出單元103，信號輸出單元103的輸出信號分為兩路，一路輸出至待測試的電池管理系統(tǒng)104 ；另一路輸出至誤差分析單元105 ；誤差分析單元105的輸入有兩路組成， 一路是信號輸出單元103，另一路是電池管理系統(tǒng)104，誤差分析單元105的計算結(jié)果輸出到參數(shù)自動調(diào)整單元106，參數(shù)自動調(diào)整單元106內(nèi)部包含計算模塊，能夠計算調(diào)整量的大小，計算結(jié)果輸出到電池模型數(shù)據(jù)庫單元100，電池模型數(shù)據(jù)庫單元100再輸出新的數(shù)據(jù)流，如此循環(huán)，直至參數(shù)精度達到設計要求。圖2是自動測試的流程圖，自動測試的開始是由用戶通過測試人機界面102發(fā)送開始指令作為起始點。電池模型數(shù)據(jù)庫單元100是一種層次式數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡式數(shù)據(jù)庫或關系式數(shù)據(jù)庫，以關系式數(shù)據(jù)庫為例子，解釋本發(fā)明的一種實施方法，其他形式的數(shù)據(jù)庫也可得到類似的實施方法。具體實施方法為，在關系式數(shù)據(jù)庫中，建立電池型號、容量、最大電壓、最小電壓、最大充電電流、最大放電電流、充電最高允許溫度、最低允許溫度等信息，并建立電池在不同倍率下充電的曲線或放電的曲線，當測試人機界面102設定電池信息后， 電池模型數(shù)據(jù)庫單元100通過查表的方法，并結(jié)合插值的方法，自動生成一組數(shù)據(jù)。電池模型數(shù)據(jù)庫單元100的建立方法有兩種，一種是用戶通過測試人機界面102 手工地導入電池的數(shù)據(jù)信息，另一種方法是用戶通過測試人機界面102的指令，將電池數(shù)據(jù)表格文件或文本文件，通過數(shù)據(jù)連接工具自動地導入到電池模型數(shù)據(jù)庫單元100中。待測試的電池管理系統(tǒng)的性能包括電池信號采集功能，如采集電池電壓、電流、溫度等信號。自動測試電池管理系統(tǒng)性能的方法是，在電池模型數(shù)據(jù)庫單元100中預先建立電池的數(shù)學模型信息或者電池的實驗數(shù)據(jù)信息，根據(jù)用戶通過測試人機界面102設定的測試指令，電池模型數(shù)據(jù)庫單元100根據(jù)測試指令和預先存儲的數(shù)據(jù)信息輸出一段或若干段測試數(shù)據(jù)到測試數(shù)據(jù)流生成單元101，測試數(shù)據(jù)流生成單元101根據(jù)預先制定的測試過程生成數(shù)據(jù)的時間序列到信號輸出單元103，信號輸出單元103根據(jù)該時間序列進行放大或驅(qū)動，輸出直流脈沖、或交流脈沖信號、或數(shù)字IO信號、或CAN通訊信號、或SCI通訊信號等信息到電池管理系統(tǒng)104。信號輸出單元103和電池管理系統(tǒng)104的信號同時輸出到誤差分析單元105，誤差分析單元105的分析結(jié)果輸出到參數(shù)自動調(diào)整單元106。作為電池管理系統(tǒng)的性能評價結(jié)果。同時，該誤差大小作為計算參數(shù)修正量的依據(jù)輸出到參數(shù)自動調(diào)整單元106，在參數(shù)自動調(diào)整單元106中，通過一定的計算方法計算參數(shù)調(diào)整量，該參數(shù)調(diào)整的量輸出到電池模型數(shù)據(jù)庫單元100，進行下一個電池性能的測試過程。如此循環(huán)往復，直至參數(shù)調(diào)整量足夠小。圖3是測試人機界面102結(jié)構框圖，測試人機界面的主界面顯示有6個部分，分別是用戶指令輸入窗口 301、BMS輸出信號窗口 302、測試結(jié)果與報表生成窗口 303、誤差分析顯示窗口 304、BMS輸入信號窗口 305、測試進程顯示窗口 306。圖4是誤差分析單元105的線路框圖，當誤差分析單元105收到待測試的電池管理系統(tǒng)信號404后，經(jīng)過濾波器401進行均值或中值濾波，輸入到減法器單元403 ；同時當誤差分析單元105收到信號輸出單元信號405后，經(jīng)過濾波器402進行均值或中值濾波，輸入到減法器單元403。在減法器單元403中進行減法運算。得到電池管理系統(tǒng)的誤差分析結(jié)果。圖5是信號輸出單元103的線路圖，當輸入端口 501收到測試數(shù)據(jù)流生成單元101 的數(shù)據(jù)信號后，經(jīng)過信號處理器502和微處理器503的分析和處理，獲得數(shù)據(jù)信號的格式和大小等信息。如果數(shù)據(jù)是一種數(shù)字信號，則微處理器選擇輸出到總線轉(zhuǎn)換器504，總線轉(zhuǎn)換器504經(jīng)過信號變換和驅(qū)動，輸出總線數(shù)據(jù)流信號，如CAN信號流。如果數(shù)據(jù)是一種模擬信號，則微處理器503輸出到數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器507，經(jīng)過輸出端口 506的驅(qū)動放大后，輸出模擬信號505。圖6是數(shù)據(jù)庫中的電池模型曲線示意圖。在數(shù)據(jù)庫中存儲著各種型號電池的數(shù)據(jù)模型。電池類型包括如鋰電池、鎳氫電池、鉛酸電池等的各種可充電電池。數(shù)據(jù)庫的存儲方式有等效電路模型，數(shù)據(jù)表格模型、或其他數(shù)學模型。例如圖中所示的一種鋰電池的模型曲線，由鋰電池的充電曲線構成，曲線表示電池在IC充電時的電壓變化。在數(shù)據(jù)庫中用一個二維數(shù)據(jù)表的方式存儲。當數(shù)據(jù)規(guī)模擴大，則可以采用多維數(shù)據(jù)表存儲。實施例1
采用本發(fā)明裝置和方法測試一個鋰離子電池管理系統(tǒng)的性能 首先在該裝置中進行設置，建立待測試的電池模型數(shù)據(jù)庫，將待測試的電池管理系統(tǒng)連接到本發(fā)明所提供的裝置上，在測試人機界面102中輸入測試指令和測試參數(shù)(如測試范圍、速度、頻率等技術參數(shù)的最大值和最小值)，輸入開始測試指令。電池模型數(shù)據(jù)庫單元 100開始按照一定的順序生成一個電池信號的時間序列，如電池電流序列、電池電壓序列、 電池溫度序列等，而且，由于這些序列都是數(shù)據(jù)庫中產(chǎn)生的，因此具有相關性和一致性。電池數(shù)據(jù)序列經(jīng)過信號輸出單元103的輸出和驅(qū)動，生成一定電壓或電流值的信號，輸出到電池管理系統(tǒng)104，電池管理系統(tǒng)104收到信號后，就如同在實際的工作環(huán)境中收到電池的信息一樣，進行其功能的執(zhí)行，并最終輸出計算結(jié)果。而這種計算結(jié)果被輸出到誤差分析單元105，誤差分析單元105通過比較電池管理系統(tǒng)104和信號輸出單元103的輸出結(jié)果的差異，分析得到電池管理系統(tǒng)104的性能指標。實施例2
采用本發(fā)明裝置和方法自動標定一個鋰離子電池組的管理系統(tǒng)的電壓比例參數(shù) 在電池模型數(shù)據(jù)庫單元100中預先建立電池充電或放電模型曲線，通過測試人機界面 102輸入待測試的電池管理系統(tǒng)的電壓工作范圍，例如，+20V +1000V ；設置測試步長，例如每隔IOV取一個測試點；設置測試持續(xù)時間tl和間隔時間t2 ；啟動后數(shù)據(jù)庫就會自動地每隔t2秒生成一個電壓值，并持續(xù)tl秒的時間，然后將電壓值增加10V，生成第二個電壓測試信號。所生成的電壓值輸出到信號輸出單元103，信號輸出單元103內(nèi)部的電路轉(zhuǎn)換器將收到的信號進行濾波處理，然后經(jīng)過微處理器計算，輸出到數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所輸出的模擬信號經(jīng)輸出單元輸出到電池管理系統(tǒng)104。所輸出的模擬信號是一個電壓范圍為+20V +1000V的模擬信號，電池管理系統(tǒng)104的功能之一是獲取該模擬信號，經(jīng)過一定的比例參數(shù)進行計算，然后通過數(shù)字信號輸出。在實際的車輛運行過程中，該數(shù)字信號輸出到整車控制器，作為整車的控制信號依據(jù)。而在本發(fā)明中，該數(shù)字信號輸出到誤差分析單元105，經(jīng)過與信號輸出單元103的輸出信號對比分析，得到電池管理系統(tǒng)104的采樣誤差，根據(jù)采樣誤差的大小，參數(shù)自動調(diào)整單元106計算應該修正電池管理系統(tǒng)104中電壓計算比例系數(shù)的大小，電池管理系統(tǒng)104根據(jù)上述計算修改參數(shù)后，在輸出到誤差分析單元105進行比較。 如此循環(huán)，直至電池管理系統(tǒng)104不需要在修正電壓比例系數(shù)為止。本次自動標定參數(shù)的過程結(jié)束。
:h(T), h(2), m、i<5)是待標定計算參數(shù)。本發(fā)明的裝置和方法能夠自動標定這
些參數(shù)的大小。其過程為首先用戶在測試人機界面102設定電池的信息(如電池種類、基本參數(shù)等)，在電池模型數(shù)據(jù)庫單元100中預先存儲該電池的試驗數(shù)據(jù)。在電池管理系統(tǒng)
104中設定一組待標定計算參數(shù)i(2),i(4), A(5)的初始值。測試人機界面
102啟動自動標定過程，電池模型數(shù)據(jù)庫單元100發(fā)送一組電池數(shù)據(jù)至測試數(shù)據(jù)流生成單元101，測試數(shù)據(jù)流生成單元101產(chǎn)生一組信號，該信號經(jīng)過信號輸出單元103的驅(qū)動和放大，生成類似真實電池的信號輸出到電池管理系統(tǒng)104，電池管理系統(tǒng)104內(nèi)部的計算單元開始根據(jù)預設的計算參數(shù)初始值計算電池模型電壓，并輸出到誤差分析單元，該誤差分析單元能夠計算電池管理系統(tǒng)104的計算結(jié)果的誤差的大小，該誤差大小作為計算參數(shù)修正量的依據(jù)輸出到參數(shù)自動調(diào)整單元106，參數(shù)自動調(diào)整單元106計算需要調(diào)整參數(shù)的量。并輸出到電池模型數(shù)據(jù)庫單元100，然后開始下一輪測試，直至參數(shù)修正量小于設定值為止。
權利要求
1.一種電池管理系統(tǒng)自動測試和自動標定參數(shù)的裝置，其特征在于包括一個電池模型數(shù)據(jù)庫單元，電池模型數(shù)據(jù)庫單元的輸入端與測試人機界面連接，同時與參數(shù)自動調(diào)整單元連接；電池模型數(shù)據(jù)庫單元的輸出端連接一個測試數(shù)據(jù)流生成單元，測試數(shù)據(jù)流生成單元輸出到信號輸出單元，信號輸出單元的輸出信號分為兩路，一路輸出至待測試的電池管理系統(tǒng)；另一路輸出至誤差分析單元；誤差分析單元的輸入由兩路組成，一路是信號輸出單元，另一路是電池管理系統(tǒng)，誤差分析單元的計算結(jié)果輸出到參數(shù)自動調(diào)整單元，參數(shù)自動調(diào)整單元內(nèi)部包含計算模塊，能夠計算調(diào)整量的大小，調(diào)整后結(jié)果輸出到電池模型數(shù)據(jù)庫單元，電池模型數(shù)據(jù)庫單元再輸出新的數(shù)據(jù)流，如此循環(huán)，直至參數(shù)精度達到設計要求。
2.如權利要求1所述的電池管理系統(tǒng)自動測試和自動標定參數(shù)的裝置，其特征在于， 所述電池模型數(shù)據(jù)庫單元中存儲的各種可充電二次電池模型，包括鋰離子動力電池、鎳氫電池、鉛酸電池、鈉硫電池、鋅空氣電池的等效電路模型，數(shù)據(jù)表模型。
3.如權利要求1所述的電池管理系統(tǒng)自動測試和自動標定參數(shù)的裝置，其特征在于， 所述測試數(shù)據(jù)流生成單元的輸出是根據(jù)電池模型數(shù)據(jù)庫內(nèi)存儲的信息產(chǎn)生的一組時間序列信號。
4.如權利要求1所述的電池管理系統(tǒng)自動測試和自動標定參數(shù)的裝置，其特征在于， 所述信號輸出單元輸出的數(shù)據(jù)流既包括模擬信號，也包括數(shù)字信號，還包括總線信號，其內(nèi)部是由微處理器、運算放大器、DA轉(zhuǎn)換器、CAN總線驅(qū)動器電路構成。
5.如權利要求1所述的電池管理系統(tǒng)自動測試和自動標定參數(shù)的裝置，其特征在于， 所述誤差分析單元按照差值法、加權插值法的誤差計算方法計算待測試的電池管理系統(tǒng)的誤差。
6.如權利要求1所述的電池管理系統(tǒng)自動測試和自動標定參數(shù)的裝置，其特征在于， 所述待測試的電池管理系統(tǒng)是一種連接在電池組中，具有電壓采集、電流采集、溫度采集、 電池充放電控制、電池SOC計算功能的電子控制器。
7.如權利要求1所述的電池管理系統(tǒng)自動測試和自動標定參數(shù)的裝置，其特征在于， 所述參數(shù)自動調(diào)整算法單元是根據(jù)誤差分析單元輸出額的誤差，采用中值調(diào)整法、最快速下降算法或遺傳算法來調(diào)整電池管理系統(tǒng)的參數(shù)。
8.—種電池管理系統(tǒng)自動測試參數(shù)的方法，采用如權利要求1-7所述的裝置，其特征在于，在電池模型數(shù)據(jù)庫單元中預先建立電池的數(shù)學模型信息或者電池的實驗數(shù)據(jù)信息， 根據(jù)用戶通過測試人機界面設定的測試指令，電池模型數(shù)據(jù)庫單元根據(jù)測試指令和預先存儲的數(shù)據(jù)信息輸出一段或若干段測試數(shù)據(jù)到測試數(shù)據(jù)流生成單元，測試數(shù)據(jù)流生成單元根據(jù)預先制定的測試過程生成數(shù)據(jù)的時間序列到信號輸出單元，信號輸出單元根據(jù)該時間序列進行放大或驅(qū)動，輸出直流脈沖、或交流脈沖信號、或數(shù)字IO信號、或CAN通訊信號、或 SCI通訊信號到電池管理系統(tǒng)，信號輸出單元和電池管理系統(tǒng)的信號同時輸出到誤差分析單元，誤差分析單元的分析結(jié)果輸出到參數(shù)自動調(diào)整單元，該誤差大小作為計算參數(shù)修正量的依據(jù)輸出到參數(shù)自動調(diào)整單元，在參數(shù)自動調(diào)整單元中，通過一定的計算方法計算參數(shù)調(diào)整量，該參數(shù)調(diào)整的量輸出到電池模型數(shù)據(jù)庫單元，進行下一個電池性能的測試過程， 如此循環(huán)往復，直至參數(shù)調(diào)整量足夠小。
9.一種電池管理系統(tǒng)自動標定參數(shù)的方法，采用如權利要求1-7所述的裝置，其特征在于，在電池模型數(shù)據(jù)庫單元中預先建立電池充電或放電模型曲線，通過測試人機界面輸入待測試的電池管理系統(tǒng)的電壓工作范圍，設置測試步長V0，設置測試持續(xù)時間tl秒和間隔時間t2秒；啟動后數(shù)據(jù)庫就會自動地每隔t2秒生成一個電壓值，并持續(xù)tl秒的時間，然后將電壓值增加V0，生成第二個電壓測試信號；所生成的電壓值輸出到信號輸出單元，信號輸出單元內(nèi)部的電路轉(zhuǎn)換器將收到的信號進行濾波處理，然后經(jīng)過微處理器計算，輸出到數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所輸出的模擬信號經(jīng)輸出單元輸出到電池管理系統(tǒng)，所輸出的模擬信號是一個電壓工作范圍的模擬信號，電池管理系統(tǒng)獲取該模擬信號，經(jīng)過一定的比例參數(shù)進行計算，然后通過數(shù)字信號輸出；該數(shù)字信號輸出到誤差分析單元，經(jīng)過與信號輸出單元的輸出信號對比分析，得到電池管理系統(tǒng)的采樣誤差，根據(jù)采樣誤差的大小，參數(shù)自動調(diào)整單元計算應該修正電池管理系統(tǒng)中電壓計算比例系數(shù)的大小，電池管理系統(tǒng)根據(jù)上述計算修改參數(shù)后，再輸出到誤差分析單元進行比較，如此循環(huán)，直至電池管理系統(tǒng)不需要再修正電壓比例系數(shù)為止，本次自動標定參數(shù)的過程結(jié)束。
10.如權利要求9所述的電池管理系統(tǒng)自動標定參數(shù)的方法，其特征在于，電池管理系統(tǒng)計算電池模型電壓的方法是首先，用戶在測試人機界面設定電池的信息，在電池模型數(shù)據(jù)庫單元中預先存儲該電池的試驗數(shù)據(jù)，在電池管理系統(tǒng)中設定一組待標定計算參數(shù)、、、、的初始值，測試人機界面啟動自動標定過程，電池模型數(shù)據(jù)庫單元發(fā)送一組電池數(shù)據(jù)至測試數(shù)據(jù)流生成單元，測試數(shù)據(jù)流生成單元產(chǎn)生一組信號，該信號經(jīng)過信號輸出單元的驅(qū)動和放大，生成類似真實電池的信號輸出到電池管理系統(tǒng)，電池管理系統(tǒng)內(nèi)部的計算單元開始根據(jù)預設的計算參數(shù)初始值計算電池模型電壓，并輸出到誤差分析單元。
全文摘要
一種電池管理系統(tǒng)自動測試、自動標定參數(shù)的裝置和方法，包括電池模型數(shù)據(jù)庫單元，其輸入端與測試人機界面連接，同時與參數(shù)自動調(diào)整單元連接；其輸出端連接測試數(shù)據(jù)流生成單元，測試數(shù)據(jù)流生成單元輸出到信號輸出單元，信號輸出單元的一路輸出至待測試的電池管理系統(tǒng)，另一路輸出至誤差分析單元；誤差分析單元的一路輸入是信號輸出單元，另一路是電池管理系統(tǒng)，其計算結(jié)果輸出到參數(shù)自動調(diào)整單元計算調(diào)整量的大小，調(diào)整后結(jié)果輸出到電池模型數(shù)據(jù)庫單元，再輸出新的數(shù)據(jù)流，如此循環(huán)，直至參數(shù)精度達到設計要求。本發(fā)明裝置和方法能自動調(diào)節(jié)電池管理系統(tǒng)的參數(shù)，使參數(shù)達到最優(yōu)，具有自動測試和自動標定參數(shù)的優(yōu)點。
文檔編號G01R31/36GK102508167SQ201110327130
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月25日 優(yōu)先權日2011年10月25日
發(fā)明者吳紅杰 申請人:上海交通大學