CN103730700A - 一种动力电池系统对采样线束故障的判定和处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种动力电池系统对采样线束故障的判定和处理方法。本发明电池管理系统分别判定和处理单体电压采样线束、温度采样线束、电流采样线束和绝缘检测线束；对单体电压采样线束的判定为：首先监控到单体电池间压差大、单体电池电压高或单体电池电压低；接下来判断电池压差是否大于ΔVf且不存在电压小于Vf.2，对温度采样线束的判定步骤为：首先监控到单体电池间温差大、局部温度高或温度低；对电流采样线束的判定步骤为：首先监控到电池系统的电流极高或极低，对绝缘检测线束的判定步骤为：首先监测到不能获取完整的绝缘检测电压。本发明能够保证在各个阶段均能及时发现和处理动力电池系统对采样线束故障的判断和处理方法。

Description

一种动力电池系统对采样线束故障的判定和处理方法
技术领域
本发明涉及动力电池系统中的电池管理系统，更具体的说，是涉及在使用中出现的由于电池单体电压、温度、系统电流、绝缘检测等采样线束故障导致的数值异常的判定和处理方法。 
背景技术
现今社会，随着工业发展和社会需求的增加，环境污染、能源短缺等问题日益突出，而锂离子电池由于其绿色无污染、电压高、容量大、体积小、质量轻、工作温度范围宽、循环性能优越等特点，已被广泛应用在各个领域，尤其是电动车辆和储能。 
为了保证电池的安全，对于每个单体电池的电压、电池模块和高压连接等处的温度、电池系统的工作电流和绝缘性，都需要由电池管理系统(BMS)进行实时监控。然而，产品在使用过程中，由于安装可靠性、振动、磨损、老化等，会造成线束故障，不仅不易被及时发现，电池系统的相关部分也可能处于失控，还会引发BMS的误动作，影响产品使用，甚至造成安全隐患。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种保证在各个阶段均能及时发现和处理动力电池系统对采样线束故障的判断和处理方法。 
本发明动力电池系统对采样线束故障的判定和处理方法，电池管理系统分别判定和处理单体电压采样线束、温度采样线束、电流采样线束和绝缘检测线束； 
对单体电压采样线束的判定和处理步骤为：首先监控到单体电池间压差大、单体电池电压高或单体电池电压低；接下来判断电池压差是否大于ΔVf且不存在电压小于Vf.2，如果是，则对包含该两串电池在内的中间串联的各电池进行均衡，然后判断电压是否骤降到Vf.1，如果骤降到Vf.1则处理为：电压线束故障报警；电池当前剩余容量比例(SOC)参考滤掉相应电池电压；在SOC到达充电或放电使用的各限值时，逐步限功率，直至切断高压；如果 电压没有骤降到Vf.1则处理为进行通常操作；如果存在电池电压小于Vf.2，则判断是否为突变，如果是，则处理为：电压线束故障报警；SOC参考滤掉相应电池电压；在SOC到达充电或放电使用的各限值时，逐步限功率，直至切断高压；如果电池电压没有小于Vf.2或不是突变，则处理为进行通常操作； 
对温度采样线束的判定和处理步骤为：首先监控到单体电池间温差大、局部温度高或温度低；接下来判断是否存在温度大于Tf.1或小于Tf.2，如果是，则处理为：温度线束故障报警，同时SOC参考滤掉相应电池温度；如果不是则处理为进行通常操作； 
对电流采样线束的判定和处理步骤为：首先监控到电池系统的电流极高或极低，接下来判断电流是否持续大于If.1、或持续小于If.2，同时电压有变化，如果是，则处理为：电流线束故障报警；SOC缩小电流参考比例，如果不是则处理为进行通常操作； 
对绝缘检测线束的判定和处理步骤为：首先监测到不能获取完整的绝缘检测电压，接下来判断相应绝缘检测电压是否小于VISOf，如果是，则处理为：绝缘检测线束故障报警，如果不是则处理为进行通常操作。 
ΔVf表示电压采样线束故障引起的单体电池压差异常判定值，Vf.1表示电压采样线束故障引起的均衡后单体电压异常判定值，Vf.2表示电压采样线束故障引起的单体电压异常判定值，Tf.1表示温度采样线束故障引起的温度高异常判定值，Tf.2表示温度采样线束故障引起的温度低异常判定值，If.1表示电流采样线束故障引起的电流大异常判定值，If.2表示电流采样线束故障引起的电流小异常判定值，VISOf表示绝缘检测线束故障引起的绝缘检测电压异常判定值。 
本发明一种BMS对于采样线束故障的判定和处理方法，不但能够方便地对动力电池系统产品进行初期的成品检验、以及投入使用后的现场维护，而且能够指导形成完善合理的在线故障诊断协议，准确反应产品状况，从而保证在各个阶段均能及时发现和处理线束故障，保证产品性能。 
附图说明
图1是本发明BMS判定和处理流程图。 
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此 处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 
BMS判定和处理流程请参见图1，具体按照下述步骤进行：电池管理系统分别判定和处理单体电压采样线束、温度采样线束、电流采样线束和绝缘检测线束故障。 
对单体电压采样线束的判定和处理步骤为：首先监控到单体电池间压差大、单体电池电压高或单体电池电压低；接下来判断电池压差是否大于ΔVf且不存在电压小于Vf.2，如果是，则对包含该两串电池在内的中间串联的各电池进行均衡，然后判断电压是否骤降到Vf.1，如果骤降到Vf.1则处理为：电压线束故障报警；电池当前剩余容量比例(SOC)参考滤掉相应电池电压；在SOC到达充电或放电使用的各限值时，逐步限功率，直至切断高压；如果电压没有骤降到Vf.1则处理为进行通常操作；如果存在电池电压小于Vf.2，则判断是否为突变，如果是，则处理为：电压线束故障报警；SOC参考滤掉相应电池电压；在SOC到达充电或放电使用的各限值时，逐步限功率，直至切断高压；如果电池电压没有小于Vf.2或不是突变，则处理为进行通常操作； 
对温度采样线束的判定和处理步骤为：首先监控到单体电池间温差大、局部温度高或温度低；接下来判断是否存在温度大于Tf.1或小于Tf.2，如果是，则处理为：温度线束故障报警，同时SOC参考滤掉相应电池温度；如果不是则处理为进行通常操作； 
对电流采样线束的判定和处理步骤为：首先监控到电池系统的电流极高或极低，接下来判断电流是否持续大于If.1、或持续小于If.2（同时电压有变化），如果是，则处理为：电流线束故障报警；SOC缩小电流参考比例，如果不是则处理为进行通常操作； 
对绝缘检测线束的判定和处理步骤为：首先监测到不能获取完整的绝缘检测电压，接下来判断相应绝缘检测电压是否小于VISOf，如果是，则处理为：绝缘检测线束故障报警，如果不是则处理为进行通常操作。 
其中如果以力神动力电池系统有限公司生产的国家电网换电大巴为例，ΔVf取0.5伏特、Vf.1取1伏特、Vf.2取0.1伏特、Tf.1取200摄氏度、Tf.2取-40摄氏度、If.1取600安培、If.2取2安培、VISOf取0.1伏特。 
注意：线束故障处理方法，仅为临时方案，不可长时间使用，线束故障需要及时检修。 
单体电压采样线束，用于各单体电池两端的连接和电压采样；温度采样线束，用于各模块、高压连接、系统内部环境温度的采样（如NTC、PTC接线使用、测温芯片连接）；电流采样线束，用于电池系统高压电流的采样（如霍尔器件、SHUNT连接）；绝缘检测线束，用于电池高压与壳体间电压的采样。 
由上述可知，采样线束故障，采样到的数值必然显示出异常，BMS可根据特定现象判断线束是否故障和故障的类型，从而进行报警，并采用相对应的方法，在保证产品安全的前提下，进行临时处理，维持产品在规定时间内的正常使用或限功率使用。此点对电动车辆运行的意义在于，可避免不必要的抛锚，使其正常或跛行回程，至少可转移到不影响交通和他人、且方便操作的地带等待救援；而对于需要电池系统储能后紧急供电的情况，也可避免不必要的断电，降低安全风险和经济损失。 
采样线束故障的具体内容参见下表1，包括多根线束故障的情况。为形成对比，表中列出了在不进行线束故障判断和处理情况下，对于异常采样数值的通常操作。考虑到不同动力电池系统（包括BMS）的差异，以及应用产品和环境的不同，图中不进行具体数值定义，而使用符号代替：V表示单体电压，T表示温度，I表示电流，VISO表示绝缘检测电压，后缀的字母f表示fault，即线束故障引起的异常。 
Figure BDA0000410695250000051
。

Claims (1)

1.一种动力电池系统对采样线束故障的判定和处理方法，其特征是，电池管理系统分别判定和处理单体电压采样线束、温度采样线束、电流采样线束和绝缘检测线束，
对单体电压采样线束的判定和处理步骤为：首先监控到单体电池间压差大、单体电池电压高或单体电池电压低；接下来判断电池压差是否大于ΔVf且不存在电压小于Vf.2，如果是，则对包含该两串电池在内的中间串联的各电池进行均衡，然后判断电压是否骤降到Vf.1，如果骤降到Vf.1则处理为：电压线束故障报警；电池当前剩余容量比例SOC参考滤掉相应电池电压；在SOC到达充电或放电使用的各限值时，逐步限功率，直至切断高压；如果电压没有骤降到Vf.1则处理为进行通常操作；如果存在电池电压小于Vf.2，则判断是否为突变，如果是，则处理为：电压线束故障报警；SOC参考滤掉相应电池电压；在SOC到达充电或放电使用的各限值时，逐步限功率，直至切断高压；如果电池电压没有小于Vf.2或不是突变，则处理为进行通常操作；
对温度采样线束的判定和处理步骤为：首先监控到单体电池间温差大、局部温度高或温度低；接下来判断是否存在温度大于Tf.1或小于Tf.2，如果是，则处理为：温度线束故障报警，同时SOC参考滤掉相应电池温度；如果不是则处理为进行通常操作；
对电流采样线束的判定和处理步骤为：首先监控到电池系统的电流极高或极低，接下来判断电流是否持续大于If.1、或持续小于If.2，同时电压有变化，如果是，则处理为：电流线束故障报警；SOC缩小电流参考比例，如果不是则处理为进行通常操作；
对绝缘检测线束的判定和处理步骤为：首先监测到不能获取完整的绝缘检测电压，接下来判断相应绝缘检测电压是否小于VISOf，如果是，则处理为：绝缘检测线束故障报警，如果不是则处理为进行通常操作；
上述ΔVf表示电压采样线束故障引起的单体电池压差异常判定值，Vf.1表示电压采样线束故障引起的均衡后单体电压异常判定值，Vf.2表示电压采样线束故障引起的单体电压异常判定值，Tf.1表示温度采样线束故障引起的温度高异常判定值，Tf.2表示温度采样线束故障引起的温度低异常判定值，If.1表示电流采样线束故障引起的电流大异常判定值，If.2表示电流采样线束故障引起的电流小异常判定值，VISOf表示绝缘检测线束故障引起的绝缘检测电压异常判定值。
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