一种用于电池系统的智能低功耗故障监测方法及系统与流程

1.本发明属于叉车电池领域，具体涉及一种用于电池系统的智能低功耗故障监测方法及系统。


背景技术：

2.在叉车进入待机状态后会关闭所有功能，在这个期间，设备就无法监测到异常情况并做出及时反应，后果会非常严重；如果保持设备或者设备的检测系统常开，确实能够有效地监测到异常，但是功耗就会非常大，影响设备的续航能力。本发明通过设计新型的监测系统，运用智能低功耗的监测方法，使得设备在待机过程中也能及时监测到异常情况，并且降低设备功耗。


技术实现要素：

3.为了弥补现有技术的不足，本发明提供一种用于电池系统的智能低功耗故障监测方法及系统的技术方案。
4.一种用于电池系统的智能低功耗故障监测方法，其特征在于，包括：
5.s1电池管理系统进入待机休眠状态，电压输出开关k1断开，切断主控模块的供电使之进入休眠；
6.s2当主控模块达到休眠时长t1时，电压输出开关k1闭合，使得主控模块开始工作，主控模块实时采集、处理和监测电池指标数据，当监测到异常数据时，主控模块会报警模块产生报警信号，提示操作人员处理异常情况；
7.s3当主控模块的工作时长达到唤醒时长t2，期间没有检测到异常情况时，主控模块给电源管理模块发送关闭电压输出的指令，回到s1。
8.进一步地，唤醒时长t2设定为τ+k，其中，τ表示触发故障前异常数据的最大持续时间，k表示延时时长。
9.进一步地，休眠时长t1根据以下关系式计算并实时更新：
[0010][0011][0012]
其中，p
avg
表示系统平均功耗，p1表示电源管理模块的功耗，p2表示主控模块的功耗，τ表示触发故障前异常数据的最大持续时间，n表示受监测的指标数据的种类数；ti表示根据公式(1)计算得到的第i项电池指标数据所需的休眠时长；t
0,i
表示针对第i项电池指标设置的起始休眠时长；a
th,i
表示第i项电池指标的故障触发阈值；ai表示当前监测到的第i项电池指标数据；a
0,i
表示针对第i项电池指标设置的理想安全值。
[0013]
上述故障监测方法能够根据监测到的数据动态调整休眠周期，既满足设备监测异常情况的需求，保证设备安全平稳运行，又降低了监测系统的功耗。
[0014]
本发明还提供一种智能低功耗故障监测系统，包括依次电连接的供电电源、电源管理模块、主控模块和报警模块，电源管理模块包括降压功能模块、通信功能模块、电压输出开关k1、计时功能模块和唤醒信号检测模块，降压功能模块与供电电源电连接，降压功能模块、通信功能模块、计时功能模块和唤醒信号检测模块均与电压输出开关k1电连接，电压输出开关k1与主控模块电连接，主控模块还与通信功能模块电连接。
[0015]
上述故障监测系统通过设计新型的监测系统，运用智能低功耗的监测方法，使得设备在待机过程中也能及时监测到异常情况，并且降低设备功耗。
附图说明
[0016]
图1为本发明的一种用于电池系统的智能低功耗故障监测方法流程图；
[0017]
图2为本发明的一种智能低功耗故障监测系统电路关系示意图。
具体实施方式
[0018]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“一端”、“另一端”、“外侧”、“上”、“内侧”、“水平”、“同轴”、“中央”、“端部”、“长度”、“外端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0019]
下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0020]
请参阅图1，一种用于电池系统的智能低功耗故障监测方法，在设备待机进入休眠之后，关闭功耗较大的主控模块3，保留低功耗的电源管理模块2运行，当计时达到配置的休眠时长后，重新输出电压唤醒主控模块3，主控模块3被唤醒之后计算最优休眠时长t1，并通过通信链路将最优休眠时长t1传递给电源管理模块。其具体包括：
[0021]
s1当唤醒信号(key_on信号和chg_a+信号)消失，电池管理系统进入待机休眠状态，电压输出开关k1断开，切断主控模块的供电使之进入休眠，此时电源管理模块的计时功能被激活。
[0022]
s2当计时达到休眠时长t1时，计时功能模块控制电压输出开关k1闭合，使得主控模块重新开始工作。主控模块开始工作后将实时采集、处理和监测电池指标数据，例如电池温度、电池电压、电池电流等。当监测到异常数据时，例如电池温度过高或过低、电池电压过高或过低、soc过低等情况，主控模块会控制蜂鸣器、声光报警器等器件产生报警信号，提示操作人员处理异常情况。主控模块3被唤醒之后计算最优休眠时长t1，并通过通信链路将最优休眠时长t1传递给电源管理模块2。
[0023]
s3主控模块本身具有计时功能，当主控模块的工作时长达到预先设定的唤醒时长t2，期间也没有检测到异常情况时，主控模块通过通信链路给电源管理模块发送关闭电压输出的指令，电压输出开关k1断开之后主控模块再次进入休眠。
[0024]
重复上述步骤，其中，休眠时长t1会根据参数的变化而实时更新。
[0025]
进一步地，唤醒时长t2设定为τ+k，其中，τ表示触发故障前异常数据的最大持续时间，举例：规定故障1阈值为a1，持续时间为t1，规定故障2阈值为a2，持续时间为t2，规定故
障3阈值为a3，持续时间为t3
……
(“持续时间”指超过故障阈值，并且持续了t的时间，系统才认为触发了故障)，则“触发故障前异常数据的最大持续时间”指max(t1,t2,t3
……
)。k表示延时时长，k优选为3秒。
[0026]
影响监测系统总功耗的因素如下：1、电源管理模块的功耗p1；2、主控模块的功耗p2；3、休眠时长t1和唤醒时长t2。其中，p1和p2在测定之后为定值，则系统平均功耗与主控模块的休眠时长t1相关，其表达式为：
[0027][0028]
当t1满足公式(2)的条件时，系统休眠时长将达到最优值，同时系统平均功耗也会得到降低：
[0029][0030]
休眠时长t1根据上述关系式计算并实时更新。
[0031]
上式中，n表示受监测的指标数据的种类数；ti表示根据公式(1)计算得到的第i项电池指标数据所需的休眠时长；t
0,i
表示针对第i项电池指标设置的起始休眠时长；a
th,i
表示第i项电池指标的故障触发阈值；ai表示当前监测到的第i项电池指标数据；a
0,i
表示针对第i项电池指标设置的理想安全值。公式(2)中，当监测到数据超过故障阈值时，休眠时长t1取0，此时系统不再进入休眠，同时触发报警提醒操作人员排除故障。
[0032]
请参阅图2，一种智能低功耗故障监测系统，用于实现上述监测方法，其包括依次电连接的供电电源1、电源管理模块2、主控模块3和报警模块4，电源管理模块2包括降压功能模块20、通信功能模块21、电压输出开关k1、计时功能模块22和唤醒信号检测模块23，降压功能模块20与供电电源1电连接，降压功能模块20、通信功能模块21、计时功能模块22和唤醒信号检测模块23均与电压输出开关k1电连接，电压输出开关k1与主控模块3电连接，主控模块3还与通信功能模块21电连接。
[0033]
其中，电源管理模块2位于供电电源1与主控模块3之间，其通信功能模块21能够接收主控模块3输出的最优休眠周期，并将其配置给计时功能模块22，实现休眠周期的动态调整作用，其还具备以下作用：
[0034]
1、将供电电压转化到适合主控模块3工作的电压水平；
[0035]
2、根据唤醒信号、设定的休眠自唤醒周期和主控模块3的控制指令开启和关闭电压输出。
[0036]
其中，主控模块3的功能有：
[0037]
1、负责采集、处理和监测指标数据；
[0038]
2、当监测到异常情况时，控制报警模块报警；
[0039]
3、根据采集的数据计算最优休眠周期，并通过通信链路发送给电源管理模块2。
[0040]
当检测到唤醒信号时，电源管理模块2直接闭合电压输出开关k1，唤醒主控模块3工作，同时，计时功能模块22的计时功能被屏蔽；当唤醒信号消失，计时功能模块22被重新开启；或者主控模块3检测到需要进入休眠的情况时，主控模块3会通过通信链路将断开电
压输出开关k1的指令发送给电源管理模块2，停止输出电压后，计时功能被重新开启。
[0041]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。