基于ＯＢＤ—Ⅱ的电池系统监测方法及装置制造方法及图纸

基于ＯＢＤ－ＩＩ的电池系统监测方法及装置涉及车用电池监测技术领域。其方法的特征在于，含有：数据采集模块、ＯＢＤ－ＩＩ故障诊断模块、安全监测模块、热监测模块、通讯模块、ＳＯＣ估计模块和交互式显示模块；其中：ＯＢＤ－ＩＩ故障诊断模块含有：信号采集单元，故障识别单元和故障处理单元。本发明专利技术的装置含有：数据采集接口，信号调理电路，微处理器，数据存储器，程序存储器试验证明，本发明专利技术能够实施监测电池系统的各项参数，进行故障诊断，提高了系统的安全性，便于日常维护和故障修复，对于当前整车分布式控制网络的发展具有重要的作用。

【技术实现步骤摘要】

基于OBD-II的电池系统监测方法及装置涉及车用电池监测
，特别是应用于混合动力车辆以及纯电动车辆的电池监测系统。
技术介绍
由于能源、环境等问题的日益突出，包括混合动力车辆在内的电动汽车得到快速发展。动力电池作为电动汽车的动力源，其性能和寿命至关重要。在人们努力发展电池技术的同时，电池管理技术已成为提高电池性能和寿命的重要手段。 当前的电池管理系统主要包括一下几个功能数据采集，安全管理，热管理，S0C估计，单体均衡，通讯显示等，基本上实现了保证电池正常使用，通过控制优化电池性能，延长电池寿命，防止危险发生等目的。但是随着系统结构和控制算法的日益复杂，其自身缺乏一个安全保护机制，因此还存在一定的安全隐患。 OBD-II系统在发动机控制系统的应用则提供了一个解决思路。OBD-II对系统的输入输出进行实时监测，一旦发现故障就会进行故障处理和报警，提高了系统的安全性和车辆的排放性能；同时根据标准的通讯接口 ，维修人员可以根据记录的故障码识别和定位故障，从而方便维修。 因此，将OBD-II功能嵌入到电池监测系统中，在提高系统的安全性和稳定性的同时可进一步改善电池的运行状况。另一方面，随着电动车辆上电控系统的日益复杂和数目增多，分布式的控制网络也得到广泛应用，其结果是分布式的OBD-II体系的产生。带有OBD-II功能的电池监测系统可直接接入整车诊断网络而无需再进行额外的硬件设计。 目前国内的电池监测系统和OBD-II系统尚处于发展阶段，经检索，为发现与本专利技术相关的
技术实现思路
，本专利技术具有良好的发展前景。
技术实现思路
本专利技术为电动车辆提供了带有OBD-II功能的电池监测系统，目的是提高系统的安全性和可靠性，同时还提供了分布式车载控制网络和诊断网络的接口，具有良好的实用性。 本专利技术提出的基于OBD-II的电池监测方法，其特征在于，含有数据采集模块、OBD-II故障诊断模块、安全监测模块、热监测模块、通讯模块、SOC估计模块和交互式显示模块；其中: 数据采集模块，对电池系统的参量进行巡检，并根据不同参量的重要程度和变化率决定各参量的巡检周期，将检测到的数据输出到所述OBD-II故障诊断模块； OBD-II故障诊断模块，实时检测电池系统所有的输入输出信号，如出现故障，则记录故障码， 通过CAN网络与所述交互式显示单元实时通讯，并将诊断信息上传给安全监测模块和热监测模块； 安全监测模块，接收OBD-II故障诊断模块上传的故障诊断信息，若出现安全故障，则通过执行机构进行相应的降低风险的动作； 热监测模块，接收到所述OBD-II故障诊断模块传来的温度故障数据，通过相应的温度调节装置进行温度调节，保证电池单体间温度均匀及保持合适的工作温度范围； SOC估计模块，以采集的实时信号为基础，估计电池组当前的荷电状态，并将荷电状态信息传给所述交互式显示单元； 通讯模块，将所述OBD-II故障诊断模块、安全监测模块、热监测模块以及SOC估计模块的发出的监测信息以及故障信息通过CAN网络发送至交互显示模块，同时将交互显示模块接收到的外部控制信号发送到相应的目标地址。 交互显示模块，带有CAN接口 ，接收所述OBD-II故障诊断模块、安全监测模块、热监测模块以及SOC估计模块的发出的监测信息以及故障信息，并实时显示，同时接收外部输入的控制信息，将控制信息下传到相应的执行机构。 所述OBD-II故障诊断模块含有 信号采集单元，对电池系统的传感器和执行器进行信号采集，采集的信号包括模拟信号、数字信号和脉冲信号；将采集到的信号输出给故障识别单元； 故障识别单元，含有条件滤波单元、异常确认单元、防抖处理单元和故障确认单元；所述条件滤波单元根据设定条件判断是否对采集的信号进行处理，若需要处理则将采集的信号传给异常确认单元；所述异常确认单元根据设定的条件判断采集到的信号是否异常，若判断为异常，则将异常信号传给防抖处理单元；所述防抖处理单元利用计数器对在设定的时间内发生异常的次数进行记录，若异常地次数超过设定的限值，则将该异常确定为故障，并将相应的故障码和停帧传给故障处理单元；所述故障码是对每一种故障设定的唯一对应的故障码，所述停帧是在故障发生后，将当前的电池系统参数和环境参数进行记录； 故障处理单元，由故障码存储子单元记录故障码和更新故障码状态；由报警及功能限值单元对故障类型和故障严重程度进行判断，并故障类型和故障严重程度通过CAN网络向显示单元和整车控制单元发送故障信息；容错处理单元对可以忽略的故障，采取可替代的方式运行，使整车具有跛行能力。 基于OBD-II的电池检测方法而设计的装置，其特征在，含有 数据采集接口 ，采集电池系统中的传感器和执行器的参数，将采集到的参数输入信号调理电路；所述传感器含有绝缘电阻检测电路、单体电压检测电路、母线电压传感器，母线电流传感器和温度传感器；所述执行器含有选通电路开关、冷却风扇、主接触器和副接触器； 信号调理电路，含有模拟信号调理电路和数字信号调理电路；所述数字信号调理电路采用光耦电路；模拟信号调理电路含有包含两个运算放大器的低通滤波电路，在第一个运算放大器的输入端连接数据采集接口传来的模拟信号，输出端连接第二个运算放大器的输入端，第二个运算放大器的输出端连接单片机的模拟信号输入端，在所述第二个运算放大器的输出端还连接一个TVS瞬态电压抑制管； 微处理器，接收数字信号调理电路传来的模拟信号和数字信号，对信号进行故障判断，将确认为故障的信息通过CAN通讯电路输出到显示单元；同时接收外部输入的控制信号，将控制信号输出到执行器，执行相应的动作； 数据存储器，与微处理器连接，用于存储微处理器接收的数据信息； 程序存储器，与微处理器连接，用于存储微处理器运行的程序； 所述微处理器的型号为英飞凌的16位单片机XC167。 试验证明，本专利技术能够实时监测电池系统的各项参数，并准确地进行故障诊断，达到了预期的目的。附图说明 图1为一个电池系统的结构示意图； 图2为电池管理系统功能结构示意图； 图3为故障诊断模块软件结构示意图； 图4为故障诊断模块硬件结构示意图； 图5为单片机及外扩FLASH电路原理图； 图6为电源电路原理图； 图7为数字信号调理电路原理图； 图8为模拟信号调理电路原理图； 图9为CAN通讯电路原理图。具体实施例方式所述电池管理系统包括以下功能模块数据采集模块(3) ， OBD-II故障诊断模块(4)，安全管理模块(5)，热管理模块(6)，通讯模块(8) ， SOC估计模块(7)，交互式显示模块 (9)。 所述的OBD-II故障诊断模块的软件部分由信号采集单元(IO)，故障识别单元(11) ，故障处理单元(12)，标准通讯接口单元组成。 其中信号采集单元(10)对所有电池监测系统故障诊断相关的信号进行采集，为系统执行提供基本信息。所述的信号包括但不限于数字量、模拟量以及脉冲量。 故障识别单元(11)又包含四个子单元条件滤波单元(13)、异常确认单元(14)、防抖处理单元(15)以及故障确认单元(16)。系统通过故障识别单元(ll)，可以对所有采集的信号进行处理，有效地识别并确认故障。 故障处理单元(12)也分为三个子单元故障码存储单元(17)、报警及功能限制单元(18)以及容错处理单元(1本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于ＯＢＤ－Ⅱ的电池监测方法，其特征在于，含有：数据采集模块、ＯＢＤ－Ⅱ故障诊断模块、安全监测模块、热监测模块、通讯模块、ＳＯＣ估计模块和交互式显示模块；其中：数据采集模块，对电池系统的参量进行巡检，并根据不同参量的重要程度和变化率决定各参量的巡检周期，将检测到的数据输出到所述ＯＢＤ－Ⅱ故障诊断模块；ＯＢＤ－Ⅱ故障诊断模块，实时检测电池系统所有的输入输出信号，如出现故障，则记录故障码，通过ＣＡＮ网络与所述交互式显示单元实时通讯，并将诊断信息上传给安全监测模块和热监测模块；安全监测模块，接收ＯＢＤ－Ⅱ故障诊断模块上传的故障诊断信息，若出现安全故障，则通过执行机构进行相应的降低风险的动作；热监测模块，接收到所述ＯＢＤ－Ⅱ故障诊断模块传来的温度故障数据，通过相应的温度调节装置进行温度调节，保证电池单体间温度均匀及保持合适的工作温度范围；ＳＯＣ估计模块，以采集的实时信号为基础，估计电池组当前的荷电状态，并将荷电状态信息传给所述交互式显示单元；通讯模块，将所述ＯＢＤ－Ⅱ故障诊断模块、安全监测模块、热监测模块以及ＳＯＣ估计模块的发出的监测信息以及故障信息通过ＣＡＮ网络发送至交互显示模块，同时将交互显示模块接收到的外部控制信号发送到相应的目标地址。交互显示模块，带有ＣＡＮ接口，接收所述ＯＢＤ－Ⅱ故障诊断模块、安全监测模块、热监测模块以及ＳＯＣ估计模块的发出的监测信息以及故障信息，并实时显示，同时接收外部输入的控制信息，将控制信息下传到相应的执行机构。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：田光宇，高明，陈全世，黄勇，林成涛，白鹏，傅洪，陈红旭，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]