CN105652211A - 一种均衡电路的故障诊断系统及诊断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种均衡电路的故障诊断系统及诊断方法。系统包括：电池系统，包括多个串联连接的单体电池；均衡模块，包括多个分别与电池系统的单体电池一一对应连接、用于对相应的单体电池进行均衡的均衡单元；检测及控制模块，控制均衡模块的工作状态，检测并比较均衡模块不同工作状态下单体电池的单体电压判断均衡模块的故障状态。通过控制均衡模块的工作状态，检测并比较均衡模块不同工作状态下单体电池的单体电压判断均衡模块的故障状态，增加电池管理系统的功能，并提高电池管理系统的性能。
Description
技术领域
本发明涉及电池管理系统技术领域，更具体地说，是涉及一种均衡电路的故障诊断系统及诊断方法。
背景技术
在大型储能电池系统和动力电池系统领域，大型储能电池系统及动力电池系统是由多个单体电芯通过一定的串并联方式组合成高电压输出的供电设备。而各单体电芯的一致性直接影响了整个储能电池系统或动力电池系统的性能。现有技术中，为了提高电池系统中各单体电池的单体电压的一致性，通常采样主动均衡方式或被动均衡方式对电池系统中的某些输出电压异常的单体电芯进行均衡。但现有技术中还未有对均衡电路的故障进行诊断的方案，因此现有的电池管理系统功能和性能均有待提高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种均衡电路的故障诊断系统。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
本发明提供了一种均衡电路的故障诊断系统，包括：
电池系统，包括多个串联连接的单体电池；
均衡模块，包括多个分别与电池系统的单体电池一一对应连接、用于对相应的单体电池进行均衡的均衡单元；及
检测及控制模块，控制均衡模块的工作状态，检测并比较均衡模块不同工作状态下单体电池的单体电压判断均衡模块的故障状态。
作为优选方式，所述均衡模块还包括通过充电均衡开关及信号线与检测及控制模块连接的充电均衡电源，所述均衡单元为包括选通开关及充电均衡电路，所述检测及控制模块通过信号线发送控制指令控制选通开关选择相应的单体电池进行充电均衡。
作为优选方式，所述均衡模块还包括通过放电均衡开关及信号线与检测及控制模块连接的放电负载，所述均衡单元为包括选通开关的放电均衡电路，所述检测及控制模块通过信号线发送控制指令控制选通开关选择相应的单体电池进行放电均衡。
作为优选方式，还包括与检测及控制模块通信连接的上位机，用于向检测及控制模块发送诊断控制指令、接收检测及控制模块发送的诊断结果。
本发明的另一目的在于提供一种均衡电路的故障诊断方法，包括以下步骤：
(1)均衡模块下电，检测此时电池系统中各单体电池的单体电压；
(2)均衡模块上电工作，且不开启均衡，检测此时电池系统中各单体电池的单体电压；
(3)逐一比较步骤(1)检测的单体电压和步骤(2)检测的单体电压，若某节单体电池的单体电压两次检测结果不一致，则诊断该单体电池对应的均衡单元发生粘连。
作为优选方式，均衡模块上电工作后，还包括步骤(4)：
(41)依次对各单体电池开启均衡，并检测当前均衡的单体电池的单体电压；
(42)比较当前单体电池开启均衡后的单体电压及开启均衡前的单体电压，若当前单体电池开启均衡前后的单体电压不变，则诊断该单体电池对应的均衡单元失效。
作为优选方式，还包括将诊断结果上报至上位机进行输出显示的步骤。
作为优选方式，还包括所述上位机将判定结果进行解析，并在存在故障时进行报警输出步骤。
作为优选方式，还包括所述上位机将判定结果进行解析，并显示均衡模块故障位置的步骤。
作为优选方式，还包括所述上位机将判定结果进行解析，并显示均衡模块故障类型的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明通过控制均衡模块的工作状态，检测并比较均衡模块不同工作状态下单体电池的单体电压判断均衡模块的故障状态，增加电池管理系统的功能，并提高电池管理系统的性能。
(2)本发明可精确诊断出均衡电路中具体故障位置及故障类型，提高电池管理系统的性能，且实现的硬件电路简单、实现成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1中均衡电路的故障诊断系统的原理框图；
图2为实施例2中均衡电路的故障诊断系统的原理图；
图3为实施例3中均衡电路的故障诊断系统的原理图；
图4为实施例4中均衡电路的故障诊断方法的流程图；
图5为实施例5中均衡电路的故障诊断方法的流程图；
图6为实施例6中均衡电路的故障诊断方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明的实施例1提供了一种均衡电路的故障诊断系统。参考图1，所述均衡电路的故障诊断系统，包括：
电池系统，包括多个串联连接的单体电池；
均衡模块，包括多个分别与电池系统的单体电池一一对应连接、用于对相应的单体电池进行均衡的均衡单元；及
检测及控制模块，控制均衡模块的工作状态，检测并比较均衡模块不同工作状态下单体电池的单体电压判断均衡模块的故障状态。
工作原理为：
在均衡模块下电时，检测此时电池系统中各单体电池的单体电压；
均衡模块上电工作，且不开启均衡，检测此时电池系统中各单体电池的单体电压；
逐一比较均衡模块上电工作前后、且不开启均衡条件下检测的单体电压，若某节单体电池的单体电压两次检测结果不一致，则诊断该单体电池对应的均衡单元发生粘连。
本发明通过控制均衡模块的工作状态，检测并比较均衡模块不同工作状态下单体电池的单体电压判断均衡模块的故障状态，增加电池管理系统的功能，并提高电池管理系统的性能。
实施例2
本发明的实施例2提供了一种均衡电路的故障诊断系统，是在实施例1的基础之上进行的改进。参考图2，所述均衡电路的故障诊断系统，包括：
电池系统，包括多个串联连接的单体电池。
均衡模块，包括一一通过充电均衡开关及信号线与检测及控制模块连接的充电均衡电源及多个分别与电池系统的单体电池一一对应连接、用于对相应的单体电池进行均衡的均衡单元。所述均衡单元为包括选通开关及充电均衡电路，所述检测及控制模块通过信号线发送控制指令控制选通开关选择相应的单体电池进行充电均衡。
检测及控制模块，控制均衡模块的工作状态，检测并比较均衡模块不同工作状态下单体电池的单体电压判断均衡模块的故障状态。
上位机，与检测及控制模块通信连接，用于向检测及控制模块发送诊断控制指令、接收检测及控制模块发送的诊断结果。
工作原理为：
在均衡模块下电时，检测此时电池系统中各单体电池的单体电压；
均衡模块上电工作，且不开启均衡，检测此时电池系统中各单体电池的单体电压；
逐一比较均衡模块上电工作前后、且不开启均衡条件下检测的单体电压，若某节单体电池在均衡模块上电工作后的单体电压高于均衡模块上电工作前的单体电压，则诊断该单体电池对应的均衡单元发生粘连；
在完成上述粘连诊断后，对不粘连的均衡单元进行失效诊断，过程如下：
在均衡模块上电工作时，依次对各单体电池开启均衡，并检测当前均衡的单体电池的单体电压；
逐一比较开启均衡前后同一单体电池的单体电压，若某一单体电池的单体电压在开启均衡前后保持不变，则诊断该单体电池对应的均衡单元失效；
将诊断结果上报至上位机进行输出显示，所述上位机将判定结果进行解析，并在存在故障时进行报警输出，并显示均衡模块的故障类型及故障位置。
实施例3
本发明的实施例3提供了一种均衡电路的故障诊断系统，是在实施例1的基础之上进行的改进。参考图3，该实施例与实施例2的区别技术特征在于：
均衡模块，包括一通过放电均衡开关及信号线与检测及控制模块连接的放电负载及多个分别与电池系统的单体电池一一对应连接、用于对相应的单体电池进行均衡的均衡单元。所述均衡单元为包括选通开关的放电均衡电路。所述检测及控制模块通过信号线发送控制指令控制选通开关选择相应的单体电池进行放电均衡。
工作原理为：
在均衡模块下电时，检测此时电池系统中各单体电池的单体电压；
均衡模块上电工作，且不开启均衡，检测此时电池系统中各单体电池的单体电压；
逐一比较均衡模块上电工作前后、且不开启均衡条件下检测的单体电压，若某节单体电低于均衡模块上电工作后的单体电压低于均衡模块上电工作前的单体电压，则诊断该单体电池对应的均衡单元发生粘连；
在完成上述粘连诊断后，对不粘连的均衡单元进行失效诊断，过程如下：
在均衡模块上电工作时，依次对各单体电池开启均衡，并检测当前均衡的单体电池的单体电压；
逐一比较开启均衡前后同一单体电池的单体电压，若某一单体电池的单体电压在开启均衡前后保持不变，则诊断该单体电池对应的均衡单元失效；
将诊断结果上报至上位机进行输出显示，所述上位机将判定结果进行解析，并在存在故障时进行报警输出，并显示均衡模块的故障类型及故障位置。
实施例4
本发明的实施例4提供了一种均衡电路的故障诊断方法。参考图4，所述均衡电路的故障诊断方法包括以下步骤：
(11)均衡模块下电，检测此时电池系统中各单体电池的单体电压；
(12)均衡模块上电工作，且不开启均衡，检测此时电池系统中各单体电池的单体电压；
(13)逐一比较步骤(11)检测的单体电压和步骤(12)检测的单体电压，若某节单体电池的单体电压两次检测结果不一致，则诊断该单体电池对应的均衡单元发生粘连。
本发明检测并比较均衡模块不同工作状态下单体电池的单体电压判断均衡模块的故障状态，增加电池管理系统的功能，并提高电池管理系统的性能。
实施例5
本发明的实施例5提供了一种均衡电路的故障诊断方法，参考图5，所述均衡电路的故障诊断方法，以基于实施例2中的充电均衡方式的均衡电路的故障诊断系统为例进行描述，该诊断方法包括以下步骤：
(21)断开充电均衡开关K，充电均衡电源不输出，使均衡模块下电，检测此时电池系统中各单体电池的单体电压。
(22)闭合充电均衡开关K，充电均衡电源输出，均衡模块上电工作，且不开启均衡，检测此时电池系统中各单体电池的单体电压。
(23)逐一比较步骤(21)检测的单体电压和步骤(22)检测的单体电压，若某节单体电池的单体电压在均衡模块上电前后上升了，则诊断该单体电池对应的均衡单元发生粘连。该步骤执行至将电池系统中的每一单体电池对应的均衡单元均诊断完毕。
(24)均衡模块上电工作，依次对各单体电池开启充电均衡，并检测当前均衡的单体电池的单体电压。
(25)比较均衡模块上电工作时，开启均衡前后检测的单体电压，若开启均衡前后检测的当前单体电池的单体电压不变，则诊断该单体电池对应的均衡单元失效。
(26)将诊断结果上报至上位机进行输出显示。具体为：所述上位机将判定结果进行解析，并在存在故障时进行报警输出，并显示均衡模块的故障类型及故障位置。
实施例6
本发明的实施例6提供了一种均衡电路的故障诊断方法，参考图6，所述均衡电路的故障诊断方法，以基于实施例3中的放电均衡方式的均衡电路的故障诊断系统为例进行描述，该诊断方法包括以下步骤：
(31)断开放电均衡开关K’，使均衡模块下电，检测此时电池系统中各单体电池的单体电压。
(32)闭合放电均衡开关K’，均衡模块上电工作，且不开启均衡，检测此时电池系统中各单体电池的单体电压。
(33)逐一比较步骤(31)检测的单体电压和步骤(32)检测的单体电压，若某节单体电池的单体电压在均衡模块上电前后下降了，则诊断该单体电池对应的均衡单元发生粘连。该步骤执行至将电池系统中的每一单体电池对应的均衡单元均诊断完毕。
(34)均衡模块上电工作，依次对各单体电池开启放电均衡，并检测当前均衡的单体电池的单体电压。
(35)比较均衡模块上电工作时，开启均衡前后检测的单体电压，若开启均衡前后检测的当前单体电池的单体电压不变，则诊断该单体电池对应的均衡单元失效。
(36)将诊断结果上报至上位机进行输出显示。具体为：所述上位机将判定结果进行解析，并在存在故障时进行报警输出，并显示均衡模块的故障类型及故障位置。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以在存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种均衡电路的故障诊断系统，其特征在于，包括：
电池系统，包括多个串联连接的单体电池；
均衡模块，包括多个分别与电池系统的单体电池一一对应连接、用于对相应的单体电池进行均衡的均衡单元；及
检测及控制模块，控制均衡模块的工作状态，检测并比较均衡模块不同工作状态下单体电池的单体电压判断均衡模块的故障状态。
2.根据权利要求1所述的均衡电路的故障诊断系统，其特征在于，所述均衡模块还包括通过充电均衡开关及信号线与检测及控制模块连接的充电均衡电源，所述均衡单元为包括选通开关及充电均衡电路，所述检测及控制模块通过信号线发送控制指令控制选通开关选择相应的单体电池进行充电均衡。
3.根据权利要求1所述的均衡电路的故障诊断系统，其特征在于，所述均衡模块还包括通过放电均衡开关及信号线与检测及控制模块连接的放电负载，所述均衡单元为包括选通开关的放电均衡电路，所述检测及控制模块通过信号线发送控制指令控制选通开关选择相应的单体电池进行放电均衡。
4.根据权利要求1所述的均衡电路的故障诊断系统，其特征在于，还包括与检测及控制模块通信连接的上位机，用于向检测及控制模块发送诊断控制指令、接收检测及控制模块发送的诊断结果。
5.一种基于权利要求1-4任一项所述均衡电路的故障诊断系统的故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)均衡模块下电，检测此时电池系统中各单体电池的单体电压；
(2)均衡模块上电工作，且不开启均衡，检测此时电池系统中各单体电池的单体电压；
(3)逐一比较步骤(1)检测的单体电压和步骤(2)检测的单体电压，若某节单体电池的单体电压两次检测结果不一致，则诊断该单体电池对应的均衡单元发生粘连。
6.根据权利要求5所述的均衡电路的故障诊断方法，其特征在于，均衡模块上电工作后，还包括步骤(4)：
(41)依次对各单体电池开启均衡，并检测当前均衡的单体电池的单体电压；
(42)比较当前单体电池开启均衡后的单体电压及开启均衡前的单体电压，若当前单体电池开启均衡前后的单体电压不变，则诊断该单体电池对应的均衡单元失效。
7.根据权利要求5所述的均衡电路的故障诊断方法，其特征在于，还包括将诊断结果上报至上位机进行输出显示的步骤。
8.根据权利要求7所述的均衡电路的故障诊断方法，其特征在于，还包括所述上位机将判定结果进行解析，并在存在故障时进行报警输出步骤。
9.根据权利要求7所述的均衡电路的故障诊断方法，其特征在于，还包括所述上位机将判定结果进行解析，并显示均衡模块故障位置的步骤。
10.根据权利要求7所述的均衡电路的故障诊断方法，其特征在于，还包括所述上位机将判定结果进行解析，并显示均衡模块故障类型的步骤。
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2016
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