基于Modbus-ZigBee技术的无线多点阵列式动力电池温度场测试系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于Modbus‑ZigBee技术的无线多点阵列式动力电池温度场测试系统，用于测量电动汽车动力电池组箱内温度场，并将嵌有Modbus协议的温度场数据信号传输于电池管理系统进行分析，继而向温度调节执行器发出相应的调节动作信号，包括：无线测温终端阵列，安装在电池组箱内的电池单体、电池组表面、电极连接片及各热流通道内外壁，用于测量温度并发出温度场数据信号；协调器，与无线测温终端阵列通过ZigBee网络通信连接，用于接收温度场数据信号并嵌入Modbus协议后进行传输；WIFI模块，用于转发嵌有Modbus协议的温度场数据信号；无线路由器，用于接收和转发嵌有Modbus协议的温度场数据信号；以及上位机，通过WIFI与无线路由器通信连接，用于接收嵌有Modbus协议的温度场数据信号。

Wireless Multi-Point Array Power Battery Temperature Field Test System Based on Modbus-ZigBee Technology

The invention provides a wireless multi-point array power battery temperature field testing system based on Modbus ZigBee technology, which is used to measure the temperature field in the power battery pack box of an electric vehicle, and transmits the temperature field data signal embedded with Modbus protocol to the battery management system for analysis, and then sends the corresponding adjustment action signal to the temperature regulating actuator, including a wireless temperature measuring terminal. Array, which is installed in the battery pack box, the cell surface, the electrode connector and the inner and outer walls of each heat flow channel, is used to measure temperature and send out temperature field data signals; Coordinator, which is connected with wireless temperature measurement terminal array through ZigBee network communication, is used to receive temperature field data signals and transmit them after embedding Modbus protocol; WIFI module is used to transmit the data signals embedded with Modbus synergy. The temperature field data signal discussed in this paper, the wireless router used to receive and forward the temperature field data signal embedded with Modbus protocol, and the upper computer used to receive the temperature field data signal embedded with Modbus protocol through WIFI and wireless router communication connection.

【技术实现步骤摘要】
基于Modbus-ZigBee技术的无线多点阵列式动力电池温度场测试系统
本专利技术属于温度场测量
，具体涉及一种基于Modbus-ZigBee技术的无线多点阵列式动力电池温度场测试系统。
技术介绍
由于化石能源紧缺和环境保护问题，电动汽车的发展得到了广泛认同。作为电动汽车核心部件之一的大容量储能电池组，其安全、稳定运行需要合适的工作环境和温度区间，因此电池管理系统必须对其运行状态进行实时监控。但现阶段对动力电池组温度的监控仍存在以下问题：1.电池箱内空间结构紧凑，使用有线传感器进行布线测温时，难以布置较多的温度采集点，且布置方式比较繁琐。有线温度传感器布置，还会影响电池箱内实际热流通道等结构的运行工况，从而影响实际动力电池运行工况下的温度场情况。2.动力电池管理系统中对于温度的采集点数十分有限，没有多点温度场数据的支撑，则其温度控制策略可能会存在缺陷，影响动力电池单体之间工作的均匀性及其寿命。3.由于动力电池箱内各种部件的材料辐射特性不同，若采用红外等非接触式辐射测温方式进行测温时，测温准确度和精度较低，而且很难做到三维空间的温度场测量。因此，需要设计一种能够解决上述问题的测试系统。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种基于Modbus-ZigBee技术的无线多点阵列式动力电池温度场测试系统。本专利技术提供了一种基于Modbus-ZigBee技术的无线多点阵列式动力电池温度场测试系统，用于测量电动汽车动力电池组箱内温度场，并将嵌有Modbus协议的温度场数据信号传输于电池管理系统进行分析，继而向与电池管理系统连接的温度调节执行器发出相应的调节动作信号，具有这样的特征，包括：无线测温终端阵列，安装在电池组箱内的电池单体、电池组表面、电极连接片及各热流通道的内外壁处，用于实时测量电池单体、电池组表面、电极连接片及各热流通道的内外壁处的温度，并发出温度场数据信号；协调器，与无线测温终端阵列通过ZigBee网络通信连接，用于接收温度场数据信号，并将Modbus协议嵌入温度场数据信号后进行传输；WIFI模块，通过串口与协调器连接，用于以WIFI信号传输模式转发嵌有Modbus协议的温度场数据信号；无线路由器，通过WIFI与WIFI模块通信连接，用于接收和转发WIFI模块转发的嵌有Modbus协议的温度场数据信号；上位机，通过WIFI与无线路由器通信连接，用于接收嵌有Modbus协议的温度场数据信号，具有用于将实时温度场数据以及各测温点历史温度场数值曲线显示在软件界面中的温度采集单元，其中，无线测温终端阵列具有多个以几何线性或圆周阵列方式排列镶嵌在软绝缘载体膜上的无线测温终端单体，无线测温终端单体具有用于提供电量的电源、用于通讯的ZigBee无线通讯单元、用于测量温度的温度传感器以及用于控制无线测温终端单体进行工作的控制电路，协调器还与电池管理系统通过串口连接，用于将嵌有Modbus协议的温度场数据信号传输于电池管理系统进行分析。在本专利技术提供的基于Modbus-ZigBee技术的无线多点阵列式动力电池温度场测试系统中，还可以具有这样的特征：其中，协调器、WIFI模块以及无线路由器均设置于电池组箱外部。在本专利技术提供的基于Modbus-ZigBee技术的无线多点阵列式动力电池温度场测试系统中，还可以具有这样的特征：其中，无线测温终端单体的外表面封装为刚性陶瓷绝缘体。在本专利技术提供的基于Modbus-ZigBee技术的无线多点阵列式动力电池温度场测试系统中，还可以具有这样的特征：其中，无线测温终端单体为底面积不超过300mm2，厚度不超过7mm的长方体形的高度集成模块或圆柱体形的高度集成模块。在本专利技术提供的基于Modbus-ZigBee技术的无线多点阵列式动力电池温度场测试系统中，还可以具有这样的特征：其中，相邻两个无线测温终端单体之间的距离不小于15mm。在本专利技术提供的基于Modbus-ZigBee技术的无线多点阵列式动力电池温度场测试系统中，还可以具有这样的特征：其中，软绝缘载体膜与电池单体、电池组表面、电极连接片及各热流通道的内外壁之间还通过导热硅胶粘结。在本专利技术提供的基于Modbus-ZigBee技术的无线多点阵列式动力电池温度场测试系统中，还可以具有这样的特征：其中，软绝缘载体膜的边侧设置有用于将固定无线测温终端单体的锁扣。专利技术的作用与效果根据本专利技术所涉及的基于Modbus-ZigBee技术的无线多点阵列式动力电池温度场测试系统，因为采用的无线测温终端阵列中各无线测温终端单体尺寸小，所以，可以实现在电池单体、电池组表面、电极连接片及热流管道内外壁处进行高密度布置测温点。因为温度场数据信号的传输采用无线传输方式，数据传输格式为Modbus协议，所以，大大简化了数据传输，并且数据传输协议格式在工程使用上被广泛接受。因为测温点的布置采用阵列式的高密度布置方式，所以，能够使得测温数据能更加真实地反映电池表面和热流空间的温度场特征。因为采用的无线测温终端单体具有内置的电源单元使得数据信号的传输功率高，所以，增强了数据传输的穿透能力，能够适用于在强电磁干扰环境下使用。因此，本专利技术的基于Modbus-ZigBee技术的无线多点阵列式动力电池温度场测试系统结构简单，所需设备少，且设备之间采用无线连接使得进行测温操作时步骤简明快捷，并保证了动力电池组的各单体均匀性，延长了工作寿命，还可以更加方便、快捷地布置测温点，可以根据需要柔性、有针对性地布置测温点，同时，可在不改变动力电池箱体内部和外部结构的前提下，对动力电池箱体内单体电池表面及热流通道温度场进行精确的测量，从而准确得知温度场的变化。另外，对车用动力电池组的温度场的实时、准确测量是保证各储能装置安全、稳定、高效运行的必要措施，并可作为动力电池热管理中的电池箱体结构设计的依据。附图说明图1是本专利技术的实施例中的温度场测试系统整体结构示意图；图2是本专利技术的实施例中的温度场测试系统测温布置流程树形图；图3(a)是本专利技术实施例中的温度场测量系统的测量圆柱形单体电池温度场时无线测温终端阵列布置示意图；图3(b)是本专利技术实施例中的温度场测量系统的测量方形单体电池温度场时无线测温终端阵列布置示意图；图3(c)是本专利技术实施例中的温度场测量系统的测量电池组温度场时无线测温终端阵列布置示意图；图4是本专利技术的实施例中的温度场测试系统中无线测温单体组成结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本专利技术作具体阐述。实施例：图1是本专利技术的实施例中的温度场测试系统整体结构示意图，图2是本专利技术的实施例中的温度场测试系统测温布置流程树形图。如图1和图2所示，本实施例的一种基于Modbus-ZigBee技术的无线多点阵列式动力电池温度场测试系统100，用于测量电动汽车动力电池组箱内温度场，并将嵌有Modbus协议的温度场数据信号传输于电池管理系统200进行分析，继而向与电池管理系统连接的温度调节执行器发出相应的调节动作信号。包括：无线测温终端阵列10、协调器20、WIFI模块30、无线路由器40以及上位机50。无线测温终端阵列10，安装在电池组箱内的电池单体、电池组表面、电极连接片及各热流通道的内外壁处，用于实时测量电池单体、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Modbus‑ZigBee技术的无线多点阵列式动力电池温度场测试系统，用于测量电动汽车动力电池组箱内温度场，并将嵌有Modbus协议的温度场数据信号传输于电池管理系统进行分析，继而向与所述电池管理系统连接的温度调节执行器发出相应的调节动作信号，其特征在于，包括：无线测温终端阵列，安装在所述电池组箱内的电池单体、电池组表面、电极连接片及各热流通道的内外壁处，用于实时测量所述电池单体、所述电池组表面、所述电极连接片及所述各热流通道的所述内外壁处的温度场，并发出温度场数据信号；协调器，与所述无线测温终端阵列通过ZigBee网络通信连接，用于接收所述温度场数据信号，并将Modbus协议嵌入所述温度场数据信号后进行传输；WIFI模块，通过串口与所述协调器连接，用于以WIFI信号传输模式转发嵌有Modbus协议的所述温度场数据信号；无线路由器，通过WIFI与所述WIFI模块通信连接，用于接收和转发所述WIFI模块转发的嵌有Modbus协议的所述温度场数据信号；以及上位机，通过WIFI与所述无线路由器通信连接，用于接收嵌有Modbus协议的所述温度场数据信号，具有用于将实时温度场数据以及各测温点历史温度场数值曲线显示在软件界面中的温度采集单元，其中，所述无线测温终端阵列具有多个以几何线性或圆周阵列方式排列镶嵌在软绝缘载体膜上的无线测温终端单体，所述无线测温终端单体具有用于提供电量的电源、用于通讯的ZigBee无线通讯单元、用于测量温度的温度传感器以及用于控制所述无线测温终端单体进行工作的控制电路，所述协调器还与所述电池管理系统通过所述串口连接，用于将嵌有Modbus协议的所述温度场数据信号传输于所述电池管理系统进行分析。...

【技术特征摘要】
1.一种基于Modbus-ZigBee技术的无线多点阵列式动力电池温度场测试系统，用于测量电动汽车动力电池组箱内温度场，并将嵌有Modbus协议的温度场数据信号传输于电池管理系统进行分析，继而向与所述电池管理系统连接的温度调节执行器发出相应的调节动作信号，其特征在于，包括：无线测温终端阵列，安装在所述电池组箱内的电池单体、电池组表面、电极连接片及各热流通道的内外壁处，用于实时测量所述电池单体、所述电池组表面、所述电极连接片及所述各热流通道的所述内外壁处的温度场，并发出温度场数据信号；协调器，与所述无线测温终端阵列通过ZigBee网络通信连接，用于接收所述温度场数据信号，并将Modbus协议嵌入所述温度场数据信号后进行传输；WIFI模块，通过串口与所述协调器连接，用于以WIFI信号传输模式转发嵌有Modbus协议的所述温度场数据信号；无线路由器，通过WIFI与所述WIFI模块通信连接，用于接收和转发所述WIFI模块转发的嵌有Modbus协议的所述温度场数据信号；以及上位机，通过WIFI与所述无线路由器通信连接，用于接收嵌有Modbus协议的所述温度场数据信号，具有用于将实时温度场数据以及各测温点历史温度场数值曲线显示在软件界面中的温度采集单元，其中，所述无线测温终端阵列具有多个以几何线性或圆周阵列方式排列镶嵌在软绝缘载体膜上的无线测温终端单体，所述无线测温终端单体具有用于提供电量的电源、用于通讯的ZigBee无线通讯单元、用于测量温度的温度传感器以及用于控制所述无线测温终端单体进行工作的控...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海民，胡峰，陈思，赵越，高涌东，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31