一种新型铅酸改锂电池故障排查装置及方法
技术领域
本发明属于锂电池
技术领域
,具体是一种新型铅酸改锂电池故障排查装置及方法。背景技术
由于锂电池系统有循环寿命长,重量轻等优点,故越来越多的非道路车辆使用锂电池系统,在研发过程中会难免出现各种各样的问题,例如在整车行驶过程中断电等情况,需要对故障进行排查,为上电过程中出现断电或其他异常情况提供解决方案。传统的排查方法比较繁琐,排查效率低,不利于对锂电池进行快速诊断维修,且在排查过程中,可能会导致电池电路中的其他电路发生新的故障。
发明内容
为了弥补现有技术的不足,本发明提供了一种新型铅酸改锂电池故障排查装置及方法。
所述的一种新型铅酸改锂电池故障排查装置,其特征在于包括锂电池热管理模块、锂电池组、锂电池电源管理模块、锂电池对外输出及充电控制模块、锂电池故障信息采集及显示模块、锂电池上电控制模块、锂电池通讯调试接口和锂电池信息显示及故障提醒模块,所述锂电池组分别与锂电池热管理模块、锂电池对外输出及充电控制模块、锂电池电源管理模块电连接,所述锂电池电源管理模块分别与锂电池对外输出及充电控制模块、锂电池故障信息采集及显示模块、锂电池上电控制模块、锂电池通讯调试接口和锂电池信息显示及故障提醒模块电连接,所述锂电池对外输出及充电控制模块与所述锂电池故障信息采集及显示模块电连接。
所述的新型铅酸改锂电池故障排查装置,其特征在于所述锂电池对外输出及充电控制模块包括预充电路、充放电继电器K4、放电正接口DC+和放电负接口DC-。
所述的新型铅酸改锂电池故障排查装置,其特征在于所述预充电路包括预充电阻R1和预充继电器K3。
所述的新型铅酸改锂电池故障排查装置,其特征在于所述锂电池上电控制模块包括启动继电器K1、启动开关K7、停止开关K8和可控电压转换电源DCDC1。
所述的新型铅酸改锂电池故障排查装置,其特征在于锂电池故障信息采集及显示模块包括若干采集通道、高精度电压采集设备及上位机、所述高精度电压采集设备通过同轴数据传输与所述上位机信号连接,所述采集通道连接在所述高精度电压采集设备上。
所述的新型铅酸改锂电池故障排查装置,其特征在于所述锂电池信息显示及故障提醒模块包括显示屏、声光蜂鸣器和通讯显示器。
所述的新型铅酸改锂电池故障排查装置,其特征在于所述锂电池通讯调试接口包括整车调试接口及内网调试接口。
所述的新型铅酸改锂电池故障排查装置,其特征在于所述锂电池热管理模块包括加热膜H1、加热膜H2、加热正继电器K2、加热负继电器K5。
所述的新型铅酸改锂电池故障排查装置,其特征在于所述锂电池电源管理模块包括加热膜H1、加热膜H2、加热正继电器K2、加热负继电器K5。
一种新型铅酸改锂电池故障排查方法,其特征在于
使用高精度电压采集设备,对A,B,C,D,E,F,G,H点的电压进行采集,分别采集并记录AB,CD,EF,CH点之间的电压,该采集设备采集周期可到达微秒级别,小于BMS运行的晶振周期;
其中AB两点之间电压为启动继电器K1的驱动端电压,CD两端的电压为启动继电器负载端的电压,EF为放电继电器K4驱动端的电压,GH为放电继电器负载端电压;
Uab和Uef为BMS通过内部通讯驱动内部开关后产生的继电器驱动电压,一般为12V或24V,在运行时K1处于闭合状态,故D点电压与电池正电压相同,故Ucd为电池端总电压高压,又由于K4处于闭合状态,H点电压与电池正的电压相同,故Uch为电池端总电压;
在运行过程中如果出现故障,根据对应显示的电压进行判断故障点;
如果其他电压正常,而Uch之间电压先消失,则故障是由于放电继电器K4由于震动等原因造成的机械失效造成的;
如果Ucd的电压先变为0,接着Uch的电压再变为0,则是由于K1启动继电器由于震动等原因的机械失效造成的;
如果是Uab电压先消失,再Ucd,Uch电压消失,则掉电原因由BMS关闭输出或线束硬件造成,又由于线束可靠性较高,可分析出其由于BMS驱动的原因造成故障。
与现有技术相比,本发明有以下优点:
1.通过高精度采集记录设备用来排查故障,增加数据准确定,增加问题定位的可能性;
2.通过采集低压供电继电器和主继电器的线圈和负载端电压直接用时间的先后定位问题,增加定位问题的可能性;
3.为一些由于继电器驱动原因造成的掉电等问题提供参考性,只需要将采样点布置于相应的工作原理的位置即可,增加解决问题手段;
4.将数据进行存储,增加问题分析便捷性;
5.采集设备与上位机之间选择同轴数据传输,增加数据准确性;
6.各电压点通过线束硬件引出箱外,并连接在高精度采集设备上,增加设备采集便捷性;
7.分析各外部设备数据,例如显示屏等,为分析问题提供可能性;
8.在引出采样线时,各采样线之间做绝缘防护,避免出线短路其他故障,增加系统安全性。
附图说明
图1为本发明中各模块连接示意图;
图2为本发明装置的电路原理图;
图3为本发明中锂电池故障信息采集及显示模块的原理示意图。
具体实施方式
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。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1-3所示,一种新型铅酸改锂电池故障排查装置,包括锂电池热管理模块1、锂电池组2、锂电池电源管理模块3、锂电池对外输出及充电控制模块4、锂电池故障信息采集及显示模块5、锂电池上电控制模块6、锂电池通讯调试接口7和锂电池信息显示及故障提醒模块8,所述锂电池组分别与锂电池热管理模块、锂电池对外输出及充电控制模块、锂电池电源管理模块电连接,所述锂电池电源管理模块分别与锂电池对外输出及充电控制模块、锂电池故障信息采集及显示模块、锂电池上电控制模块、锂电池通讯调试接口和锂电池信息显示及故障提醒模块电连接,所述锂电池对外输出及充电控制模块与所述锂电池故障信息采集及显示模块电连接。
所述锂电池对外输出及充电控制模块包括预充电路、充放电继电器K4、放电正接口DC+和放电负接口DC-。
所述预充电路包括预充电阻R1和预充继电器K3。
所述锂电池上电控制模块包括启动继电器K1、启动开关K7、停止开关K8和可控电压转换电源DCDC1。
锂电池故障信息采集及显示模块包括若干采集通道、高精度电压采集设备及上位机、所述高精度电压采集设备通过同轴数据传输与所述上位机信号连接,所述采集通道连接在所述高精度电压采集设备上。高精度电压采集设备为高精度示波器。
所述锂电池信息显示及故障提醒模块包括显示屏、声光蜂鸣器和通讯显示器。
所述锂电池通讯调试接口包括整车调试接口CANH/CANL及内网调试接口CANH/CANL及充电调试CANH/CANL。
所述锂电池热管理模块包括加热膜H1、加热膜H2、加热正继电器K2、加热负继电器K5。
所述锂电池电源管理模块包括加热膜H1、加热膜H2、加热正继电器K2、加热负继电器K5。
本发明铅酸电池故障排查装置进一步说明,B1,B2为电池,目前我们以磷酸铁锂的2并25串电池组成的模组为例,并数和容量可以增加或减小,H1,H2为加热膜,其为阻性负载,运用特殊材料的电阻可以产热的原理可以生成热量,用来给模组进行加热,以便此项目可以适用于更宽的温度范围,K2.K5为加热正和加热负继电器,用来控制加热膜负载的开启和关断,同时K4为充放电继电器,在放电时用来控制电池对外输出的开启和关断,在充电时用来控制充电支路的开启和关断,K3和R1组成预充支路,在放电上电时对主继电器进行相应保护,K7为一自复位启动开关,K1为启动继电器,两开关并连共同控制DC的开启和关断,K8为一停止开关在上电完成后,关断此开关可使DC控制端市电,BMS停止对外输出,在开启锂电池时DC/DC1为一可控备用电源,用来给BMS供电,其充电及放电过程如下。
放电上电:通过点动K7这个自复位开关控制DCDC1上电,给一体机bms供电,一体机供电后BMS驱动输出引脚将K1启动继电器闭合,自复位开关断开后K1保持闭合,保持给一体机供电,此供电通过BMS激活的KEYON引脚给BMS供电,虽然为自复位开关,但是内部的保持继电器可一保持电池处于上电状态,注意,要想上电K8停止开关必须处于导通状态,否则DCDC1的输入正无电源输入,则不能实现上电,当其想要下电时,则通过关断K8来实现,K8可通过一两档旋钮开关来实现,此方法为应急方案,根据用户习惯不经常使用。主要的下电形式为持续5A,30MIN后自动下点,因为整车钥匙与电池钥匙分开,根据铅酸电池的习惯不需要对电池进行关断,所以此功能经常使用,显示屏通过485通讯将电池的信息传至显示屏中,显示电流,电量,单体,温度等信息。
一种新型铅酸改锂电池故障排查方法,具体来说,BMS作为整个电池的分析和采集计算中枢,其运行的周期和处理能力关系如果出现了整车断电等故障,可通过下述方法来排查,使用高精度电压采集设备,对图示的A,B,C,D,E,F,G,H点的电压进行采集。
分别采集并记录AB,CD,EF,CH点之间的电压,该采集设备采集周期可到达微秒级别,小于BMS运行的晶振周期,AB两点之间电压为启动继电器K1的驱动端电压,CD两端的电压为启动继电器负载端的电压,EF为放电继电器K4驱动端的电压,GH为放电继电器负载端电压,这四个电压有一定的关系,Uab和Uef为BMS通过内部通讯驱动内部开关后产生的继电器驱动电压,一般为12V或24V,在运行时K1处于闭合状态,故D点电压与电池正电压相同,故Ucd为电池端总电压高压,又由于K4处于闭合状态,H点电压与电池正的电压相同,故Uch为电池端总电压,在运行过程中如果出现故障,有多种情况,如果其他电压正常,而Uch之间电压先消失,则故障是由于放电继电器K4由于震动等原因造成的机械失效造成的,如果Ucd的电压先变为0,接着Uch的电压再变为0,则是由于K1启动继电器由于震动等原因的机械失效造成的,如果是Uab电压先消失,再Ucd,Uch电压消失,则掉电原因由BMS关闭输出或线束硬件造成,又由于线束可靠性较高,可分析出其由于BMS驱动的原因造成。
故通过此种方法可直接分析出故障出线的原因,再可查看其他外部器件的报文数据分析出是否受到其他外界设备的数据影响,可准确定位问题。
本发明具有以下优点:
1.通过高精度采集记录设备用来排查故障,增加数据准确定,增加问题定位的可能性。
2.通过采集低压供电继电器和主继电器的线圈和负载端电压直接用时间的先后定位问题,增加定位问题的可能性。
3.此种方法为一些由于继电器驱动原因造成的掉电等问题提供参考性,只需要将采样点布置于相应的工作原理的位置即可,增加解决问题手段。
4.将数据进行存储,增加问题分析便捷性。
5.采集设备与上位机之间选择同轴数据传输,增加数据准确性。
6.各电压点通过线束硬件引出箱外,并连接在高精度采集设备上,增加设备采集便捷性。
7.分析各外部设备数据,例如显示屏等,为分析问题提供可能。
8.在引出采样线时,各采样线之间做绝缘防护,避免出线短路其他故障,增加系统安全性。
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。
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