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一種用于電池組及電池管理系統(tǒng)匹配測(cè)試中心系統(tǒng)的制作方法

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一種用于電池組及電池管理系統(tǒng)匹配測(cè)試中心系統(tǒng)的制造方法與工藝

本發(fā)明涉及一種測(cè)試系統(tǒng),具體涉及一種用于電池組及電池管理系統(tǒng)匹配測(cè)試中心系統(tǒng)。



背景技術(shù):

能源危機(jī)和環(huán)境污染的加劇,具有節(jié)能與環(huán)保雙重優(yōu)勢(shì)的電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)受到了國(guó)家和企業(yè)的高度重視。動(dòng)力電池作為電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)核心部件之一,對(duì)電動(dòng)汽車整體性能有著直接的影響。目前,關(guān)于鋰離子電池電極材料改性和新材料體系探索等關(guān)鍵技術(shù)的研究已取得了顯著成就,電池比能量及比功率均有一定提升,循環(huán)壽命高達(dá)上千次,同時(shí),更新一代的富鋰、鋰硫、鋰空氣等電池體系也受到了國(guó)內(nèi)學(xué)者的廣泛關(guān)注。電池生產(chǎn)主要廠家有日本三洋電機(jī)株式會(huì)社、日本索尼公司、日本電氣株式會(huì)社、韓國(guó)三星sdi公司、韓國(guó)lg公司、比亞迪股份有限公司、天津力神電池股份有限公司、atl香港新能源科技有限公司、bak深圳市比克電池有限公司、臺(tái)灣能元科技股份有限公司、美國(guó)a123公司等。

實(shí)際應(yīng)用中,動(dòng)力電池一般都配備有電池管理系統(tǒng),電池管理系統(tǒng)通過(guò)對(duì)電池電壓、電流及溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)來(lái)估算其內(nèi)部狀態(tài),以進(jìn)行電池能量管理、均衡管理、熱管理等降低電池差異,提高電池組使用性能,延長(zhǎng)電池組循環(huán)壽命。國(guó)外對(duì)電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)的研究起步較早,如今已經(jīng)形成了較為完善的技術(shù)體系。美國(guó)通用汽車公司設(shè)計(jì)了智能電池管理模塊系統(tǒng),該智能系統(tǒng)采用分布式方式采集電池狀態(tài)參數(shù),具有自動(dòng)過(guò)充電監(jiān)控等功能。德國(guó)西門子公司開(kāi)發(fā)的電池管理系統(tǒng)把電池組的充電管理作為系統(tǒng)的研究核心;日本本田公司開(kāi)發(fā)的電池管理系統(tǒng)主要以使用安全作為研究重點(diǎn),設(shè)計(jì)了慣性控制開(kāi)關(guān)和高壓電系統(tǒng)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)電池管理系統(tǒng)生產(chǎn)廠家主要有億能、力高、冠拓及墨工等公司,這些產(chǎn)品主要實(shí)現(xiàn)了電池組狀態(tài)參數(shù)的監(jiān)測(cè)、充放電管理、soc/soh估算及與外部通訊等功能。

縱觀目前有關(guān)電池及管理系統(tǒng)的研究工作,電池及其管理系統(tǒng)的生產(chǎn)及研發(fā)廠家不同,國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車企業(yè)或電池企業(yè)重點(diǎn)在于通過(guò)外購(gòu)及改進(jìn)等完成電池包的設(shè)計(jì)及與電池管理系統(tǒng)的集成,并未深入開(kāi)展電池與電池管理系統(tǒng)特性研究,同時(shí)也未針對(duì)不同電池組結(jié)構(gòu)展開(kāi)電池管理系統(tǒng)的匹配研究,這也是隨著電動(dòng)汽車的廣泛使用,各種故障和事故卻為其推廣蒙上陰影的原因之一。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

針對(duì)上述問(wèn)題,本發(fā)明提出了一種用于電池組及電池管理系統(tǒng)匹配測(cè)試中心系統(tǒng),該中心系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池組及電池管理系統(tǒng)的特性測(cè)試,為電池組及電池管理系統(tǒng)匹配提供指導(dǎo)。采用如下技術(shù)方案:

一種用于電池組及電池管理系統(tǒng)匹配測(cè)試中心系統(tǒng),包括:

電池性能測(cè)試模塊:參考國(guó)標(biāo)制定電池恒流/脈沖/hppc測(cè)試方案,中心系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信將測(cè)試方案中電流數(shù)據(jù)傳輸給電池性能測(cè)試臺(tái),電池性能測(cè)試臺(tái)依據(jù)接受的電流數(shù)據(jù)完成相關(guān)測(cè)試,并采集不同工況下的電壓、電流及溫度數(shù)據(jù),基于采集的相關(guān)數(shù)據(jù)建立模型參數(shù)容量、內(nèi)阻、電容、開(kāi)路電壓等與溫度、荷電狀態(tài)及循環(huán)系數(shù)間曲面函數(shù)。

電壓、電流及溫度精度測(cè)試模塊:硬件在環(huán)測(cè)試平臺(tái)及電池管理系統(tǒng)主控板接受中心系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信傳輸?shù)碾姵毓芾硐到y(tǒng)測(cè)量參數(shù)電壓、電流及溫度的設(shè)定量,硬件在環(huán)測(cè)試平臺(tái)中的可程式電源和模擬輸出板卡參考設(shè)定量分別輸出電池電壓、電流及溫度;電池管理系統(tǒng)中電壓板與電流板分別采集電壓、溫度及電流等模擬輸出量,并通過(guò)can通信將采樣值傳輸給主控板以分析采集量與設(shè)定量間差異。

荷電狀態(tài)及壽命狀態(tài)精度測(cè)試模塊:基于電池性能測(cè)試模塊中建立模型參數(shù)曲面函數(shù)參考一階rc等效電路模型構(gòu)建單體電池仿真模型,依據(jù)實(shí)際電池組拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立電池組仿真模型;以恒流及脈沖測(cè)試方案中電流數(shù)據(jù)作為模型輸入?yún)?shù),仿真得到不同工況下電池電壓及溫度數(shù)據(jù),計(jì)算得到相應(yīng)的荷電狀態(tài)和壽命狀態(tài),并將其通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信傳輸給電池管理系統(tǒng)主控板;硬件在環(huán)測(cè)試平臺(tái)接受網(wǎng)絡(luò)通信上傳輸仿真得到的電池電壓、電流及溫度數(shù)據(jù),可程式電源和模擬輸出板卡分別輸出電壓、電流及溫度;電池管理系統(tǒng)中電壓板與電流板分別采集相應(yīng)模擬輸出量以估算電池荷電狀態(tài)和壽命狀態(tài),并通過(guò)can通信將估算量傳輸給主控板以對(duì)比分析估算量與仿真值間差異。

故障診斷準(zhǔn)確率及響應(yīng)時(shí)間測(cè)試模塊:基于電池性能測(cè)試模塊中建立模型參數(shù)曲面函數(shù)參考一階rc等效電路模型構(gòu)建單體電池仿真模型,依據(jù)實(shí)際電池組拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立電池組仿真模型;設(shè)定仿真電池組模型中單體電池短路、斷路等故障信號(hào)狀態(tài),得到不同故障狀態(tài)下的電壓及電流數(shù)據(jù);硬件在環(huán)測(cè)試平臺(tái)接受網(wǎng)絡(luò)通信上傳輸?shù)姆抡骐妷杭半娏鲾?shù)據(jù),可程式電源和模擬輸出板卡分別輸出不同故障狀態(tài)下的電壓及電流;電池管理系統(tǒng)中電壓板與電流板分別采集相應(yīng)模擬量,通過(guò)仿真數(shù)據(jù)與采集數(shù)據(jù)的對(duì)比得到故障診斷準(zhǔn)確率及響應(yīng)時(shí)間。

本發(fā)明的有益效果:

本發(fā)明提出了一種用于電池組及電池管理系統(tǒng)匹配測(cè)試中心系統(tǒng),該系統(tǒng)可對(duì)電池管理系統(tǒng)中電池電壓、電流及溫度采集精度進(jìn)行分析、可完成電池荷電狀態(tài)及壽命狀態(tài)估算精度的分析、也可實(shí)現(xiàn)電池管理系統(tǒng)中故障診斷準(zhǔn)確率及響應(yīng)時(shí)間的判定;另外,該系統(tǒng)還可對(duì)不同構(gòu)型電池組性能進(jìn)行測(cè)試分析,以完成動(dòng)力電池及電池管理系統(tǒng)的匹配研究,延長(zhǎng)電池組使用壽命,為提高電動(dòng)汽車安全性及可靠性提供可能性。

附圖說(shuō)明

圖1為中心系統(tǒng)示意圖。

圖2為系統(tǒng)通信邏輯圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的闡述,但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。

如圖1所示,中心系統(tǒng)包括四大模塊,分別為電池性能測(cè)試模塊,電壓、電流及溫度精度測(cè)試模塊,荷電狀態(tài)及壽命狀態(tài)精度測(cè)試模塊與故障診斷準(zhǔn)確率及響應(yīng)時(shí)間測(cè)試模塊。

處于電池性能測(cè)試狀態(tài)時(shí),中心系統(tǒng)通過(guò)tcp/ip通信,如圖2所示,將制定的電池恒流/脈沖/hppc測(cè)試方案電流數(shù)據(jù)傳輸給電池性能測(cè)試臺(tái),電池性能測(cè)試臺(tái)依據(jù)接受的電流數(shù)據(jù)對(duì)電池進(jìn)行相關(guān)測(cè)試,并同步采集電池電壓、電流及溫度數(shù)據(jù);參考一階rc等效電路模型對(duì)不同工況下的模型參數(shù)進(jìn)行辨識(shí),建立模型參數(shù)容量、內(nèi)阻、電容、開(kāi)路電壓等與溫度、荷電狀態(tài)及循環(huán)系數(shù)間曲面函數(shù),曲面函數(shù)擬合基于最小二乘曲面函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

處于對(duì)電壓、電流及溫度精度進(jìn)行分析時(shí),中心系統(tǒng)通過(guò)tcp/ip通信,如圖2所示,將測(cè)量參數(shù)電壓、電流及溫度的設(shè)定量傳輸給硬件在環(huán)測(cè)試平臺(tái)ni實(shí)時(shí)仿真機(jī)及電池管理系統(tǒng)主控板,ni實(shí)時(shí)仿真機(jī)參考設(shè)定值控制可程式電源和模擬輸出板卡分別輸出相應(yīng)電池電壓、電流及溫度模擬量;電池管理系統(tǒng)中電壓板與電流板分別采集電壓、溫度及電流等模擬輸出量,并通過(guò)can通信將采樣值傳輸給主控板,主控板對(duì)設(shè)定量及采樣值的對(duì)比分析得到電池管理系統(tǒng)電壓、電流及溫度采樣精度。

中心系統(tǒng)運(yùn)行荷電狀態(tài)及壽命狀態(tài)精度測(cè)試模塊時(shí),基于電池性能測(cè)試模塊中建立模型參數(shù)曲面函數(shù)參考一階rc等效電路模型構(gòu)建單體電池仿真模型,依據(jù)實(shí)際電池組拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立電池組仿真模型;以恒流及脈沖測(cè)試方案中電流數(shù)據(jù)作為模型輸入?yún)?shù),仿真得到不同工況下電池電壓及溫度數(shù)據(jù),計(jì)算得到相應(yīng)的荷電狀態(tài)和壽命狀態(tài),并將其通過(guò)tcp/ip通信傳輸給電池管理系統(tǒng)主控板,具體傳輸流程參見(jiàn)圖2;硬件在環(huán)測(cè)試平臺(tái)接受tcp/ip通信傳輸來(lái)的仿真得到的電池電壓、電流及溫度數(shù)據(jù),可程式電源和模擬輸出板卡分別相應(yīng)電壓、電流及溫度模擬量;電池管理系統(tǒng)中電壓板與電流板分別采集相應(yīng)模擬輸出量并同時(shí)估算電池荷電狀態(tài)和壽命狀態(tài),然后通過(guò)can通信將估算量傳輸給主控板以對(duì)比分析估算量與仿真值間差異。

處于對(duì)故障診斷準(zhǔn)確率及響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行測(cè)試時(shí),基于電池性能測(cè)試模塊中建立模型參數(shù)曲面函數(shù)參考一階rc等效電路模型構(gòu)建單體電池仿真模型,依據(jù)實(shí)際電池組拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立電池組仿真模型;中心系統(tǒng)通過(guò)設(shè)定仿真模型中單體電池短路、斷路等故障信號(hào)狀態(tài),得到不同故障狀態(tài)下的電壓及電流數(shù)據(jù);中心系統(tǒng)通過(guò)tcp/ip通信,參見(jiàn)圖2,將相應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸給硬件在環(huán)測(cè)試平臺(tái)ni實(shí)時(shí)仿真機(jī),可程式電源和模擬輸出板卡基于此輸出不同故障狀態(tài)下的電壓及電流;電池管理系統(tǒng)中電壓板與電流板采集相應(yīng)模擬量,并通過(guò)can通信將采集數(shù)據(jù)傳輸給主控板,主控板對(duì)仿真數(shù)據(jù)與采集數(shù)據(jù)的對(duì)比得到電池管理系統(tǒng)對(duì)故障判定的準(zhǔn)確率及響應(yīng)時(shí)間。

上文所列出的一系列的詳細(xì)說(shuō)明僅僅是針對(duì)本發(fā)明的可行性實(shí)施方式的具體說(shuō)明,它們并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍,凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實(shí)施方式或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

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