专利名称：一种锂电池均衡系统的诊断方法
技术领域：
本发明电子产品的故障诊断领域，特别涉及一种利用计算机通过新能源汽车的 CAN总线对安装在汽车上的锂电池的均衡系统的故障情况进行诊断的方法。
背景技术：
在新能源体系中，电池均衡系统是其中不可或缺的重要组成部分，但是制约电动 汽车发展的问题依然是储能电池和应用技术。如何提高电池的能量效率和运行可靠性，是 电动汽车产业化必需解决的问题，因此研究电池均衡技术及均衡系统的诊断具有十分重大 的意义。电池均衡方案，采用放电均衡和充电均衡相结合的方式，在充电的时候，对少数电 压偏高单体进行放电，保证电池包得到最大能量补充，在行驶一段里程停车时，对电压偏低 的单体进行充电，补充能量，提高电池包的放电能力和续航里程，该方案能够真正解决电池 一致性带来的问题。目前，电池均衡方案一般采用放电均衡和充电均衡相结合的方式，如图1所示的 锂电池均衡系统就是一种典型的锂电池均衡系统，该系统把电池包内的所有单体分成11 组，每组用一个DC-DC模块进行充电，用一个电阻进行放电。为了更好的推动和支持电动车电池均衡技术的综合研究测试工作，提高生产效 率，发明一种锂电池均衡系统的诊断方法，设计一套锂电池均衡系统的诊断测试代码十分必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种锂电池均衡系统的诊断方法，该方法采用上位机通过汽 车的CAN总线对安装在汽车上的锂电池均衡系统进行故障诊断。本发明为实现其目的而采用的技术方案是一种锂电池均衡系统的诊断方法，采 用上位计算机通过CAN总线与锂电池均衡系统中的均衡器、电压采样模块和充放电回路检 测模块进行通信，向所述的均衡器、电压采样模块和充放电回路检测模块发送诊断命令，接 收所述的均衡器、电压采样模块和充放电回路检测模块的诊断结果；并对结果进行处理，包 括以下步骤A、在进行故障诊断之前，整个系统进行如下检测Al、所述的锂电池均衡系统的驱动模块上电自检；A2、CAN通讯异常诊断；A3、电池包异常保护；B、上位计算机通过CAN总线发送命令进入诊断模式，依次循环进行如下故障诊 断；并将诊断结果通过CAN发送上位计算机机系统提示诊断进程、显示诊断结果；Bi、采样通道故障诊断；B2、充电回路故障诊断；B3、放电回路故障诊断。
进一步的，上述的一种锂电池均衡系统诊断方法中所述的步骤Al中，锂电池均 衡系统的驱动模块上电自检中，包括以下分步骤All、给锂电池均衡系统上电；A12、锂电池均衡系统运行自检程序，所述的自检程序的内容包括模数转换芯片 自检、移位寄存器芯片自检、开关芯片自检；A13、锂电池均衡系统将自检结果上报上位计算机，上位计算机提示报警信息。进一步的，上述的一种锂电池均衡系统诊断方法中所述的步骤A2中CAN通讯模 块异常诊断包括CAN接收异常诊断和CAN发送异常诊断。更进一步的，上述的一种锂电池均衡系统诊断方法中所述的CAN接收异常诊断 和CAN发送异常诊断是通过锂电池均衡系统与电池管理系统通过CAN总线通讯，通过接收、 发送计数器诊断，如果检测到计数器在3S-5S之内没有变化，则CAN通讯故障，故障信息通 过CAN发送给上位计算机显示。进一步的，上述的一种锂电池均衡系统诊断方法中所述的步骤Bl中采样通道 故障诊断是打开采样通道并根据采集电压值按预定标准判断采样通道是否存在故障。进一步的，上述的一种锂电池均衡系统诊断方法中所述的电池包异常保护是根 据电池管理系统发送的电池包异常情况，均衡系统做相应的保护或关断均衡系统的点火信号。本发明具有的有益效果本方法通过上位机控制整个诊断的过程，并且将诊断结 果通过上位机显示并记录报警信息。减少人工的干预，加快检测和生产的速度，实现生产、 测试一体化。下面通过结合具体实施例与附图对本发明的技术方案进行较为详细的描述。
附图1是目前典型的锂电池均衡系统框图。附图2是本发明实施例1所采用的系统框图。
具体实施例方式实施例1 本实施例是一种锂电池均衡系统的诊断方法，采用如图2所示的系统对 锂电池均衡系统进行故障检测，如图2所示上位计算机通过CAN总线与锂电池均衡系统中 的均衡器、电压采样模块和充放电回路检测模块进行通信，向所述的均衡器、电压采样模块 和充放电回路检测模块发送诊断命令，接收所述的均衡器、电压采样模块和充放电回路检 测模块的诊断结果；并对结果进行处理，包括以下步骤A、在进行故障诊断之前，整个系统进行如下检测Al、所述的锂电池均衡系统的驱动模块上电自检；上电自检按下列分步骤进行Al 1、给锂电池均衡系统上电；A12、锂电池均衡系统运行自检程序，所述的自检程序的内容包括模数转换芯片 自检、移位寄存器芯片自检、开关芯片自检；A13、锂电池均衡系统将自检结果上报上位计算机，上位计算机提示报警信息。A2、CAN通讯异常诊断；CAN通讯模块异常诊断包括CAN接收异常诊断和CAN发送异常诊断。通过锂电池均衡系统与电池管理系统通过CAN总线通讯，通过接收、发送计数器 诊断，如果检测到计数器在3秒-5秒之内没有变化，则CAN通讯故障，故障信息通过CAN发 送给上位计算机显示。A3、电池包异常保护；电池包异常保护是根据电池管理系统发送的电池包异常情 况，均衡系统做相应的保护或关断均衡系统的点火信号。B、上位计算机通过CAN总线发送命令进入诊断模式，依次循环进行如下故障诊 断；并将诊断结果通过CAN发送上位计算机机系统提示诊断进程、显示诊断结果；Bi、采样通道故障诊断；打开采样通道并根据采集电压值按预定标准判断采样通 道是否存在故障。B2、充电回路故障诊断；B3、放电回路故障诊断。本实施例中，对于自检报故障，则重新上电自检，如果连续三次都报同样的故障， 则确认相应的驱动模块故障，需要更换驱动模块芯片；CAN通讯异常和电池包异常均衡系 统会做相应的保护即关闭均衡系统点火信号。对于B1、B2、B3诊断故障，则通过上位机重新 发送进入诊断模式命令，如果三次报同样的故障，则故障确认，需要关闭均衡系统进行检修 或更换。下面是一次如图1所示的锂电池均衡系统的详细诊断步骤1、上电自检1)、驱动模块自检包括开关元器件、模数转换器件等的自检。2)、欠压保护检测，实时监测单片机供电电压，若欠压保护标志位为1，则应关断所 有均衡模块。2、CAN通讯诊断通过CAN收发计数诊断，如果一段时间计数没有变化，则CAN通讯故障。3、电池包异常保护针对电池包的一些异常情况，电池均衡系统没有直接去做检测，需要根据电池管 理系统的检测结果来做保护，根据电池管理系统的漏电检测，以及电压、电流、温度等的严 重报警，电池管理系统给均衡系统发送点火信号关断命令即关断均衡系统的点火信号。4、采样通道故障诊断1)、根据不同厂家不同电池单体的正常电压范围是不同的2)、如果电池采样值超过电压采集范围(根据实际情况制定)，并且持续一段时 间，可判定为采样通道故障。5、均充回路故障诊断当进入均充回路诊断时，打开均衡系统11个模块均充回路的第一个通道，打开均 衡器检测工装系统的11个模块均放回路的第一个通道做负载，均衡器检测工装系统采集 相应的电压值判断11个模块的第一个通道是否故障即第一模块第一通道、第二模块第一 通道、第三模块第一通道、、、第11模块第一通道是否故障。同样的方法依次进行均充回路 11个模块10个通道的诊断，共诊断110 (11个模块X 10通道/每个模块)个均充回路故障 fn息ο6、均放回路诊断
当进入均放回路诊断时，打开均衡系统11个模块均放回路的第一个通道，打开均 衡器检测工装系统的11个模块均充回路的第一个通道做负载，检测均衡器工装系统采集 相应的电压值判断11个模块的第一个通道是否故障即第一模块第一通道、第二模块第一 通道、第三模块第一通道、、、第11模块第一通道是否故障。同样的方法依次进行均放回路 11个模块10个通道的诊断，共诊断110 (11个模块X 10通道/每个模块)个均充回路故障 fn 息 ο ο下面介绍本实施例的诊断方法的实现情况，如何实现本实施例所涉及的诊断项首先介绍锂电池均衡系统的均衡方案，采用放电均衡和充电均衡相结合的方式， 在充电的时候，对少数电压偏高单体进行放电，保证电池包得到最大能量补充，在行驶一段 里程停车时，对电压偏低的单体进行充电，补充能量，提高电池包的放电能力和续航里程， 该方案能够真正解决电池一致性带来的问题。系统把110节电池分成11组，每组用一个电 源模块进行充电，用一个电阻进行放电。通过电池管理系统采集电池包内每节单体电池电 压，列出当前需要均衡的电池号(最多为11节)，通过CAN报文发送给均衡系统。均衡系统 通过所解析出的模块号、单体号切换继电器、开关对电池单体进行充、放电均衡。本发明涉及的是对锂电池均衡系统进行故障诊断的方法，首先上电时要对重要元 器件进行自检，包括驱动模块自检、欠压保护自检、主要元器件自检。其次通过上位机发送 诊断命令，进入诊断模式，通过均衡器检测工装系统对锂电池均衡系统进行诊断，包括采样 通道诊断、均充回路诊断、均放回路诊断。另外，电池包异常诊断是电池管理系统根据其电 压、电流、温度等的严重报警信息发送关闭均衡系统点火信号命令；CAN接收发送异常根据 计数若一段时间没有收到数据或没有数据发送则CAN故障报警。
权利要求
1.一种锂电池均衡系统的诊断方法，采用上位计算机通过CAN总线与锂电池均衡系统 中的均衡器、电压采样模块和充放电回路检测模块进行通信，向所述的均衡器、电压采样模 块和充放电回路检测模块发送诊断命令，接收所述的均衡器、电压采样模块和充放电回路 检测模块的诊断结果；并对结果进行处理，其特征在于包括以下步骤A、在进行故障诊断之前，整个系统进行如下检测Al、所述的锂电池均衡系统的驱动模块上电自检；A2、CAN通讯异常诊断；A3、电池包异常保护；B、上位计算机通过CAN总线发送命令进入诊断模式，依次循环进行如下故障诊断；并 将诊断结果通过CAN发送上位计算机机系统提示诊断进程、显示诊断结果；Bi、采样通道故障诊断；B2、充电回路故障诊断；B3、放电回路故障诊断。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池均衡系统诊断方法，其特征在于所述的步骤Al 中，锂电池均衡系统的驱动模块上电自检中，包括以下分步骤All、给锂电池均衡系统上电；A12、锂电池均衡系统运行自检程序，所述的自检程序的内容包括模数转换芯片自检、 移位寄存器芯片自检、开关芯片自检；A13、锂电池均衡系统将自检结果上报上位计算机，上位计算机提示报警信息。
3.根据权利要求1所述的一种锂电池均衡系统诊断方法，其特征在于所述的步骤A2 中CAN通讯模块异常诊断包括CAN接收异常诊断和CAN发送异常诊断。
4.根据权利要求3所述的一种锂电池均衡系统诊断方法，其特征在于所述的CAN接 收异常诊断和CAN发送异常诊断是通过锂电池均衡系统与电池管理系统通过CAN总线通 讯，通过接收、发送计数器诊断，如果检测到计数器在3秒-5秒之内没有变化，则CAN通讯 故障，故障信息通过CAN发送给上位计算机显示。
5.根据权利要求1所述的一种锂电池均衡系统诊断方法，其特征在于所述的步骤Bl 中采样通道故障诊断是打开采样通道并根据采集电压值按预定标准判断采样通道是否存 在故障。
6.根据权利要求1所述的一种锂电池均衡系统诊断方法，其特征在于所述的电池包 异常保护是根据电池管理系统发送的电池包异常情况，均衡系统做相应的保护或关断均衡 系统的点火信号。
全文摘要
本发明公开了一种锂电池均衡系统的诊断方法，采用上位计算机通过CAN总线与锂电池均衡系统中的均衡器、电压采样模块和充放电回路检测模块进行通信，向所述的均衡器、电压采样模块和充放电回路检测模块进行通信发送诊断命令，接收所述的均衡器、电压采样模块和充放电回路检测模块的诊断结果，并对结果进行处理。本方法通过上位机控制整个诊断的过程，并且将诊断结果通过上位机显示并记录报警信息。减少人工的干预，加快检测和生产的速度，实现生产、测试一体化。
文档编号G01R31/36GK102097834SQ20101058110
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月9日 优先权日2010年12月9日
发明者桂海勇 申请人:奇瑞汽车股份有限公司