CN105676136B - 动力电池连接件的故障检测方法、装置和管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种动力电池连接件的故障检测方法、检测装置和动力电池管理系统，所述方法包括：检测动力电池在整车制动情况下的能量回馈电流和整车正常行驶情况下的放电电流；分别判断能量回馈电流和放电电流是否满足第一预设条件和第二预设条件；如果分别满足第一、第二预设条件，则分别获取在整车制动情况下第一组异常单体电芯和在整车正常行驶情况下第二组异常单体电芯；根据第一、第二组异常单体电芯生成目标异常单体电芯组，并确定目标异常单体电芯组中每个单体电芯的故障等级。该方法能够判断出动力电池中出现连接件松动的所有单体电芯，并给出相应故障等级，以便采取相应措施，保证动力电池安全可靠工作，而且方法可靠性高、通用性强。

Description

动力电池连接件的故障检测方法、装置和管理系统

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种动力电池连接件的故障检测方法、装置和管理系统。

背景技术

通常，电动汽车的动力电池由多个单体电芯串联组成，以给整车行驶提供高压电源。由于铜排具有低电阻率和高柔韧性的优点，因此，各厂商多采用铜排对单体电芯进行连接，但是，受限于目前装配工艺技术条件以及复杂多变的路况，铜排存在松动的风险。而铜排一旦松动，两个单体电芯之间的接触电阻就会增大，这将直接影响动力电池管理系统对单体电芯电压的测量。

例如，在动力电池充电时，如果铜排松动，则测量的单体电芯的电压将高于实际电压；在动力电池放电时，如果铜排松动，则测量的单体电芯的电压将低于实际电压。由于充电时，动力电池管理系统是根据最高单体电芯的电压来判断动力电池是否充满，因此将导致动力电池管理系统误判动力电池已经充满(实际未充满)；放电时，动力电池管理系统是根据最低单体电芯的电压作为修正动力电池的SOC(state of charge，荷电状态)的条件，因此将导致动力电池管理系统迅速对SOC向低值修正，从而出现掉SOC和掉续驶里程的现象。而且，由于铜排松动导致两个单体电芯之间的接触电阻增大，当电流过大时，将存在安全隐患。

上述这些现象都将直接影响电动汽车的正常行驶功能，为此，相关技术中，在动力电池充电时，计算最高单体电芯的电压与次高单体电芯的电压之间的差值，并在动力电池放电时，计算最低单体电芯的电压与次低单体电芯的电压之间的差值，并判断两个差值是否均超过设定值。如果两个差值均超过设定值，并且动力电池充电时最高电压的单体电芯与放电时最低电压的单体电芯相同，则判断该单体电芯的铜排松动。

但从实际效果来看，当动力电池中出现一处铜排松动时，通过上述方法能够快速找出铜排松动的单体电芯，而当动力电池中有两处甚至更多处的铜排松动时，上述方法便失效了，可靠性比较低。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种动力电池连接件的故障检测方法，能够有效判断出动力电池中出现连接件松动的所有单体电芯，并给出相应的故障等级，以便采取相应措施，可靠性高、通用性强。

本发明的第二个目的在于提出一种动力电池连接件的故障检测装置。

本发明的第三个目的在于提出一种动力电池管理系统。

为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种动力电池连接件的故障检测方法，包括以下步骤：检测动力电池在整车制动情况下的能量回馈电流，并检测所述动力电池在整车正常行驶情况下的放电电流；分别判断所述能量回馈电流和所述放电电流是否满足第一预设条件和第二预设条件；如果所述能量回馈电流和所述放电电流分别满足所述第一预设条件和第二预设条件，则分别获取在整车制动情况下第一组异常单体电芯和在整车正常行驶情况下第二组异常单体电芯；以及根据所述第一组异常单体电芯和所述第二组异常单体电芯生成目标异常单体电芯组，并确定所述目标异常单体电芯组中每个单体电芯的故障等级。

本发明实施例的动力电池连接件的故障检测方法，当整车制动情况下的能量回馈电流满足一定条件时，获取在整车制动情况下异常的所有单体电芯，记为第一组异常单体电芯，当整车正常行驶情况下的放电电流满足一定条件时，获取在整车正常行驶情况下异常的所有单体电芯，记为第二组异常单体电芯，然后根据第一组异常单体电芯和第二组异常单体电芯生成目标异常单体电芯组，并确定目标异常单体电芯组中每个单体电芯的故障等级，从而有效判断出动力电池中出现连接件松动的所有单体电芯，并给出相应的故障等级，以便采取相应措施，避免出现动力电池的SOC与实际荷电状态严重不符的现象，提高了动力电池的安全性和可靠性，而且方法的可靠性高、通用性强。

根据本发明的一个实施例，所述第一预设条件为所述能量回馈电流大于第一预设值，且所述第二预设条件为所述放电电流大于第二预设值。

其中，所述第二预设值大于所述第一预设值。

根据本发明的一个实施例，所述分别获取在整车制动情况下第一组异常单体电芯和在整车正常行驶情况下第二组异常单体电芯包括：在整车制动情况下获取所述动力电池的第一平均电压及所述动力电池中每个单体电芯的第一单体电压；如果所述第一单体电压和所述第一平均电压的第一差值大于第一电压阈值，则将所述动力电池中对应的单体电芯加入所述第一组异常单体电芯；在整车正常行驶情况下获取所述动力电池的第二平均电压及所述动力电池中每个单体电芯的第二单体电压；如果所述第二单体电压和所述第二平均电压的第二差值大于第二电压阈值，则将所述动力电池中对应的单体电芯加入所述第二组异常单体电芯。

根据本发明的一个实施例，所述根据所述第一组异常单体电芯和所述第二组异常单体电芯生成目标异常单体电芯组包括：将在所述第一组异常单体电芯和所述第二组异常单体电芯中均出现的单体电芯加入所述目标异常单体电芯组。

进一步地，所述确定所述目标异常单体电芯组中每个单体电芯的故障等级包括：根据所述目标异常单体电芯组中每个单体电芯的第一差值或第二差值确定相应的故障等级。

进一步地，如果所述单体电芯的第一差值大于或等于第三电压阈值，则判断为一级故障；如果所述单体电芯的第一差值小于所述第三电压阈值且大于或等于第四电压阈值，则判断为二级故障；如果所述单体电芯的第一差值小于所述第四电压阈值且大于或等于第五电压阈值，则判断为三级故障；或者，如果所述单体电芯的第二差值大于或等于所述第三电压阈值，则判断为所述一级故障；如果所述单体电芯的第二差值小于所述第三电压阈值且大于或等于所述第四电压阈值，则判断为所述二级故障；如果所述单体电芯的第二差值小于所述第四电压阈值且大于或等于所述第五电压阈值，则判断为所述三级故障。

为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种动力电池连接件的故障检测装置，包括：检测模块，用于检测动力电池在整车制动情况下的能量回馈电流，并检测所述动力电池在整车正常行驶情况下的放电电流；判断模块，用于分别判断所述能量回馈电流和所述放电电流是否满足第一预设条件和第二预设条件；生成模块，用于在所述能量回馈电流和所述放电电流分别满足所述第一预设条件和第二预设条件时，分别获取在整车制动情况下第一组异常单体电芯和在整车正常行驶情况下第二组异常单体电芯，并根据所述第一组异常单体电芯和所述第二组异常单体电芯生成目标异常单体电芯组，以及确定所述目标异常单体电芯组中每个单体电芯的故障等级。

本发明实施例的动力电池连接件的故障检测装置，当整车制动情况下的能量回馈电流满足一定条件时，获取在整车制动情况下异常的所有单体电芯，记为第一组异常单体电芯，当整车正常行驶情况下的放电电流满足一定条件时，获取在整车正常行驶情况下异常的所有单体电芯，记为第二组异常单体电芯，然后根据第一组异常单体电芯和第二组异常单体电芯生成目标异常单体电芯组，并确定目标异常单体电芯组中每个单体电芯的故障等级，从而有效判断出动力电池中出现连接件松动的所有单体电芯，并给出相应的故障等级，以便采取相应措施，避免出现动力电池的SOC与实际荷电状态严重不符的现象，提高了动力电池的安全性和可靠性，而且可靠性高、通用性强。

根据本发明的一个实施例，所述第一预设条件为所述能量回馈电流大于第一预设值，且所述第二预设条件为所述放电电流大于第二预设值。

其中，所述第二预设值大于所述第一预设值。

根据本发明的一个实施例，所述生成模块在分别获取在整车制动情况下第一组异常单体电芯和在整车正常行驶情况下第二组异常单体电芯时，其中，在整车制动情况下，所述生成模块获取所述动力电芯的第一平均电压及所述动力电池中每个单体电芯的第一单体电压，并在所述第一单体电压和所述第一平均电压的第一差值大于第一电压阈值时，将所述动力电池中对应的单体电芯加入所述第一组异常单体电芯；在整车正常行驶情况下，所述生成模块获取所述动力电池的第二平均电压及所述动力电池中每个单体电芯的第二单体电压，并在所述第二单体电压和所述第二平均电压的第二差值大于第二电压阈值时，将所述动力电池中对应的单体电芯加入所述第二组异常单体电芯。

根据本发明的一个实施例，所述生成模块在根据所述第一组异常单体电芯和所述第二组异常单体电芯生成目标异常单体电芯组时，所述生成模块将在所述第一组异常单体电芯和所述第二组异常单体电芯中均出现的单体电芯加入所述目标异常单体电芯组。

进一步地，所述生成模块在确定所述目标异常单体电芯组中每个单体电芯的故障等级时，所述生成模块根据所述目标异常单体电芯组中每个单体电芯的第一差值或第二差值确定相应的故障等级。

进一步地，如果所述单体电芯的第一差值大于或等于第三电压阈值，则所述生成模块判断为一级故障；如果所述单体电芯的第一差值小于所述第三电压阈值且大于或等于第四电压阈值，则所述生成模块判断为二级故障；如果所述单体电芯的第一差值小于所述第四电压阈值且大于或等于第五电压阈值，则所述生成模块判断为三级故障；或者，如果所述单体电芯的第二差值大于或等于所述第三电压阈值，则所述生成模块判断为所述一级故障；如果所述单体电芯的第二差值小于所述第三电压阈值且大于或等于所述第四电压阈值，则所述生成模块判断为所述二级故障；如果所述单体电芯的第二差值小于所述第四电压阈值且大于或等于所述第五电压阈值，则所述生成模块判断为所述三级故障。

为达上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种动力电池管理系统，其包括上述的动力电池连接件的故障检测装置。

本发明实施例的动力电池管理系统，通过上述的动力电池连接件的故障检测装置，能够有效判断出动力电池中出现连接件松动的所有单体电芯，并给出相应的故障等级，以便采取相应措施，避免出现动力电池的SOC与实际荷电状态严重不符的现象，提高了动力电池的安全性和可靠性，有效避免了因连接件松动而出现电动汽车停止运行的情况，保证了电动汽车的正常行驶功能，而且可靠性高、通用性强。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的单体电芯的电压检测原理图。

图2是根据本发明一个实施例的当单体电芯连接件松动时的原理图。

图3是本发明一个实施例的动力电池连接件的故障检测方法的流程图。

图4是本发明一个具体示例的动力电池连接件的故障检测方法的流程图。

图5是本发明一个实施例的动力电池连接件的故障检测装置的方框示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在详细描述发明实施例的动力电池连接件的故障检测方法、装置和管理系统之前，首先对动力电池连接件松动对单体电压测量产生的影响进行说明。

相关技术中，动力电池的单体电压测量原理如图1所示，一个动力电池由多个单体电芯串联组成，其单体电压测量原理是：检测每一个单体电芯的正极电势和负极电势，通过计算正极电势和负极电势之间的电势差值以获得每个单体电芯的电压。如果两个单体电芯之间的连接件如铜排松动，则相当于在这两个单体电芯之间串入一个接触电阻R，原理图如图2所示。从图2可以看出，串入接触电阻R后，测量出来的电压不再等于单体电芯的实际电压。假设测量所得的电压为U1，单体电芯的实际电压为E＝U2。当给动力电池充电时，电流方向从右向左，U1＝U2+IR，测量所得的电压U1大于单体电芯的实际电压U2；当动力电池放电时，电流方向从左向右，U1＝U2-IR，测量所得的电压U1小于单体电芯的实际电压U2。并且，测量所得的电压U1与单体电芯的实际电压U2之间的差值随着电流I和接触电阻R的增大而增大，也就是说，连接件松动现象越严重，接触电阻R越大，测量的单体电芯的电压与实际电压的偏差也就越大。

图3是本发明一个实施例的动力电池连接件的故障检测方法的流程图。

如图3所示，动力电池连接件的故障检测方法包括以下步骤：

S1，检测动力电池在整车制动情况下的能量回馈电流，并检测动力电池在整车正常行驶情况下的放电电流。

S2，分别判断能量回馈电流和放电电流是否满足第一预设条件和第二预设条件。

在本发明的一个实施例中，第一预设条件为能量回馈电流大于第一预设值，且第二预设条件为放电电流大于第二预设值。其中，第二预设值大于第一预设值，第二预设值和第一预设值可以根据实际情况进行标定。

S3，如果能量回馈电流和放电电流分别满足第一预设条件和第二预设条件，则分别获取在整车制动情况下第一组异常单体电芯和在整车正常行驶情况下第二组异常单体电芯。

其中，分别获取在整车制动情况下第一组异常单体电芯和在整车正常行驶情况下第二组异常单体电芯包括：在整车制动情况下获取动力电池的第一平均电压及动力电池中每个单体电芯的第一单体电压；如果第一单体电压和第一平均电压的第一差值大于第一电压阈值，则将动力电池中对应的单体电芯加入第一组异常单体电芯；在整车正常行驶情况下获取动力电池的第二平均电压及动力电池中每个单体电芯的第二单体电压；如果第二单体电压和第二平均电压的第二差值大于第二电压阈值，则将动力电池中对应的单体电芯加入第二组异常单体电芯。

具体地，当电动汽车进行能量回馈制动时，如果能量回馈电流大于第一预设值如40A，则计算所有单体电芯的电压平均值，即第一平均电压Uaver1，并计算所有单体电芯的电压与第一平均电压之间的差值：U11-Uaver1、U12-Uaver1、…、U1k-Uaver1，然后将这些差值逐个与第一电压阈值a进行比较，如果差值大于第一电压阈值a，则记录对应的单体电芯的编号：N1、N2、…、Nm，即构成第一组异常单体电芯。当整车正常行驶时，如整车处于加速状态，如果放电电流大于第二预设值如100A，则计算所有单体电芯的电压平均值，即第二平均电压Uaver2，并计算第二平均电压与所有单体电芯的电压之间的差值：Uaver2-U21、Uaver2-U22、…、Uaver2-U2k，然后将这些差值逐个与第二电压阈值b进行比较，如果差值大于第二电压阈值b，则记录对应的单体电芯的编号：N1'、N2'、…、Nn'，即构成第二组异常单体电芯。其中，第一电压阈值和第二电压阈值可以根据实际情况进行标定。

S4，根据第一组异常单体电芯和第二组异常单体电芯生成目标异常单体电芯组，并确定目标异常单体电芯组中每个单体电芯的故障等级。

在本发明的一个实施例中，将在第一组异常单体电芯和第二组异常单体电芯中均出现的单体电芯加入目标异常单体电芯组。具体而言，在对动力电池充电时，如果单体电芯的电压与第一平均电压之间的差值大于第一电压阈值，则可能是单体电芯连接件出现松动，或者是动力电池充电时的一致性变差；在动力电池放电时，如果第二平均电压与单体电芯的电压之间的差值大于第二电压阈值，则可能是单体电芯连接件出现松动，或者是动力电池出现过放。因此，当整车制动以对动力电池充电时的单体电芯的电压与第一平均电压之间的差值大于第一电压阈值，并且当整车加速以使动力电池放电时的第二平均电压与单体电芯的电压之间的差值大于第二电压阈值时，可以判定该单体电芯连接件发生松动。故，在本发明的实施例中，通过对比第一组异常单体电芯和第二组异常单体电芯，并记录第一组异常单体电芯和第二组异常单体电芯中均出现的编号：N1、N2、…、Nx，即可获得目标异常单体电芯组。

因此，本发明实施例的动力电池连接件的故障检测方法，通过引入平均值，并通过筛选整车制动时所有电压高出平均值一定值的单体电芯和整车正常行驶时所有低于平均值一定值的单体电芯，以获得动力电池中出现连接件松动的所有单体电芯，以使动力电池管理系统选择性过滤掉所有异常单体电芯的电压值，避免出现动力电池的SOC与实际荷电状态严重不符的现象，提高了动力电池的安全性和可靠性，并且该方法的可靠性和通用性比较强。

根据本发明的一个实施例，在生成目标异常单体电芯组后，还确定目标异常单体电芯组中每个单体电芯的故障等级，包括：根据目标异常单体电芯组中每个单体电芯的第一差值或第二差值确定相应的故障等级。其中，根据目标异常单体电芯组中每个单体电芯的第一差值确定相应的故障等级与根据每个单体电芯的第二差值确定相应的故障等级的原理是相同的。

在本发明的一个实施例中，根据目标异常单体电芯组中每个单体电芯的第一差值确定对应的故障等级包括：如果单体电芯的第一差值大于或等于第三电压阈值，则判断为一级故障；如果单体电芯的第一差值小于第三电压阈值且大于或等于第四电压阈值，则判断为二级故障；如果单体电芯的第一差值小于第四电压阈值且大于或等于第五电压阈值，则判断为三级故障。

在本发明的另一个实施例中，根据目标异常单体电芯组中每个单体电芯的第二差值确定对应的故障等级包括：如果单体电芯的第二差值大于或等于第三电压阈值，则判断为一级故障；如果单体电芯的第二差值小于第三电压阈值且大于或等于第四电压阈值，则判断为二级故障；如果单体电芯的第二差值小于第四电压阈值且大于或等于第五电压阈值，则判断为三级故障。第三电压阈值、第四电压阈值和第五电压阈值可以根据实际情况进行标定。

具体而言，由于连接件松动的严重程度表现为单体电芯中串入接触电阻的大小，并且连接件松动越严重，接触电阻越大。而接触电阻越大，测量计算的单体电芯的电压与实际电压的偏差也就越大，因此，单体电芯的电压与平均值之间的差值越大，表明该单体电芯连接连接件松动越严重。根据经验判断，可以将单体电芯的故障分为三个等级，如表1所示。

表1

故障等级	单体电芯的电压与平均值之间的差值ΔU
		一级	ΔU≥500mv
二级	200mv≤ΔU＜500mv
		三级	100mv≤ΔU＜200mv

在判断出单体电芯的故障等级之后，还可以在原有降电流和屏蔽故障单体电芯的电压的处理策略基础上，根据单体电芯的故障等级对相应的单体电芯进行处理，如表2所示。

表2

因此，本发明实施例的动力电池连接件的故障检测方法，不仅可以判断出动力电池中出现连接件松动的所有单体电芯，而且给出了出现故障的单体电芯的故障等级，同时给出每个故障等级的相应处理方法，不仅提高了连接件松动故障检测的可靠性和准确性，而且能够保证电动汽车不会因为动力电池连接件松动而发生停止运行等。

进一步地，根据本发明的一个具体示例，如图4所示，动力电池连接件的故障检测方法包括以下步骤：

S101，整车处于行车状态且高压上电。

S102，判断是否有能量回馈电流且大于40A。如果是，执行步骤S103；如果否，执行步骤S112。例如，当电动汽车处于能量回馈制动状态，并且能量回馈电流大于40A时，执行步骤S103。

S103，计算第一平均电压Uaver1，并计算每个单体电芯的电压与第一平均电压之间的差值U1m-Uaver1，其中m＝1,2,…,k。

S104，判断第一个单体电芯的电压与第一平均电压之间的差值U11-Uaver1是否大于或等于第一电压阈值a，如果是，执行步骤S105；如果否，执行步骤S106。

重复步骤S104的方法，逐个判断单体电芯的电压与第一平均电压之间的差值U1m-Uaver1是否大于或等于第一电压阈值a，如果是，则记录单体电芯的电压与第一平均电压之间的差值ΔU1m＝U1m-Uaver1及单体电芯的编号Nm，然后再执行下一步骤，否则，直接执行下一步骤，直至完成对所有单体电芯的判断(步骤S105-S109)。

S110，判读记录的数据是否为空。如果是，返回步骤S101；如果否，执行步骤S111。

S111，保存记录的单体电芯的编号N1、N2、…、Nm及对应的ΔU11、ΔU12、…、ΔU1m，m≤k。

S112，判断是否有放电电流且大于100A。如果是，执行步骤S113；如果否，返回步骤S101。例如，当电动汽车加速时，并且放电电流大于100A时，执行步骤S113。

S113，计算第二平均电压Uaver2，并计算第二平均电压与每个单体电芯的电压之间的差值Uaver2-U2n，其中n＝1,2,…,k。

S114，判断第二平均电压与第一个单体电芯的电压之间的差值Uaver2-U21是否大于或等于第二电压阈值b。如果是，执行步骤S115；如果否，执行步骤S116。

重复步骤S114的方法，逐个判断第二平均电压与单体电芯的电压之间的差值Uaver2-U2n是否大于或等于第二电压阈值b，如果是，则记录第二平均电压与单体电芯的电压之间的差值ΔU2n＝Uaver2-U2n及单体电芯的编号Nn'，然后再执行下一步骤，否则，直接执行下一步骤，直至完成对所有单体电芯的判断(步骤S115-S119)。

S120，判读记录的数据是否为空。如果是，返回步骤S101；如果否，执行步骤S121。

S121，保存记录的单体电芯的编号N1'、N2'、…、Nn'及对应的ΔU11、ΔU12、…、ΔU1n，n≤k。

将步骤S111中保存的单体电芯的编号N1、N2、…、Nm与步骤S121中保存的单体电芯的编号N1'、N2'、…、Nn'逐一对比，判断Nm是否等于Nn'。如果Nm等于Nn'，则记录单体电芯的编号Nm以及对应的单体电芯的电压与第一平均电压之间的差值U1m-Uaver1，否则直接执行下一步骤，直至完成对保存的所有编号的判断(步骤S122-S129)。

S130，判读记录的数据是否为空。如果是，判断无连接件出现松动，返回步骤S101；如果否，执行步骤S131。

S131，保存记录的单体电芯的编号N1、N2、…、Nx及对应的ΔU11、ΔU12、…、ΔU1x。

S132，判断ΔU11是否大于或等于500mv。如果是，执行步骤S133；如果否，执行步骤S134。

S133，上报连接件松动一级故障以及故障单体电芯的编号。

S134，判断ΔU11是否大于或等于200mv且小于500mv。如果是，执行步骤S135；如果否，执行步骤S136。

S135，上报连接件松动二级故障以及故障单体电芯的编号。

S136，判断ΔU11是否大于或等于100mv且小于200mv。如果是，执行步骤S137；如果否，对下一故障的单体电芯进行判断。

S137，上报连接件松动三级故障以及故障单体电芯的编号。

重复步骤S132-S137的方法，逐个判断故障的单体电芯的故障等级，直至完成对所有故障的单体电芯的故障等级判断和处理(步骤S138-S143)。

综上所述，本发明实施例的动力电池连接件的故障检测方法，通过引入平均值，并通过筛选整车制动时所有电压高出平均值一定值的单体电芯和整车正常行驶时所有低于平均值一定值的单体电芯，以获得动力电池中出现连接件松动的所有单体电芯的编号，并对出现松动的连接件进行故障等级评定，同时给出每个故障等级的处理方法，不仅提高了连接件松动故障诊断的可靠性和准确性，而且有效避免了因连接件松动而出现电动汽车停止运行的情况，提高了用户的体验。

图5是本发明一个实施例的动力电池连接件的故障检测装置的方框示意图。如图5所示，动力电池连接件的故障检测装置包括：检测模块10、判断模块20和生成模块30。

其中，检测模块10用于检测动力电池在整车制动情况下的能量回馈电流，并检测动力电池在整车正常行驶情况下的放电电流。判断模块20用于分别判断能量回馈电流和放电电流是否满足第一预设条件和第二预设条件。生成模块30用于在能量回馈电流和放电电流分别满足第一预设条件和第二预设条件时，分别获取在整车制动情况下第一组异常单体电芯和在整车正常行驶情况下第二组异常单体电芯，并根据第一组异常单体电芯和第二组异常单体电芯生成目标异常单体电芯组，以及确定目标异常单体电芯组中每个单体电芯的故障等级。

在本发明的一个实施例中，第一预设条件为能量回馈电流大于第一预设值，且第二预设条件为放电电流大于第二预设值，其中，第二预设值大于第一预设值。

根据本发明的一个实施例，生成模块30在分别获取在整车制动情况下第一组异常单体电芯和在整车正常行驶情况下第二组异常单体电芯时，其中，在整车制动情况下，生成模块30获取动力电池的第一平均电压及动力电池中每个单体电芯的第一单体电压，并在第一单体电压和第一平均电压的第一差值大于第一电压阈值时，将动力电池中对应的单体电芯加入第一组异常单体电芯；在整车正常行驶情况下，生成模块30获取动力电池的第二平均电压及动力电池中每个单体电芯的第二单体电压，并在第二单体电压和第二平均电压的第二差值大于第二电压阈值时，将动力电池中对应的单体电芯加入第二组异常单体电芯。

具体地，当电动汽车进行能量回馈制动时，如果判断模块20判断检测模块10检测到的能量回馈电流大于第一预设值如40A，则生成模块30计算所有单体电芯的电压平均值，即第一平均电压Uaver1，并计算所有单体电芯的电压与第一平均电压之间的差值：U11-Uaver1、U12-Uaver1、…、U1k-Uaver1，然后将这些差值逐个与第一电压阈值a进行比较，如果差值大于第一电压阈值a，则记录对应的单体电芯的编号：N1、N2、…、Nm，即构成第一组异常单体电芯。当整车正常行驶时，如整车处于加速状态，如果判断模块20判断检测模块10检测到的放电电流大于第二预设值如100A，则生成模块30计算所有单体电芯的电压平均值，即第二平均电压Uaver2，并计算第二平均电压与所有单体电芯的电压之间的差值：Uaver2-U21、Uaver2-U22、…、Uaver2-U2k，然后将这些差值逐个与第二电压阈值b进行比较，如果差值大于第二电压阈值b，则记录对应的单体电芯的编号：N1'、N2'、…、Nn'，即构成第二组异常单体电芯。

根据本发明的一个实施例，生成模块30在根据第一组异常单体电芯和第二组异常单体电芯生成目标异常单体电芯组时，生成模块30将在第一组异常单体电芯和第二组异常单体电芯中均出现的单体电芯加入目标异常单体电芯组。

具体而言，在对动力电池充电时，如果单体电芯的电压与第一平均电压之间的差值大于第一电压阈值，则可能是单体电芯连接件出现松动，或者是动力电池充电时的一致性变差；在动力电池放电时，如果第二平均电压与单体电芯的电压之间的差值大于第二电压阈值，则可能是单体电芯连接件出现松动，或者是动力电池出现过放。因此，当整车制动以对动力电池充电时的单体电芯的电压与第一平均电压之间的差值大于第一电压阈值，并且当整车加速以使动力电池放电时的第二平均电压与单体电芯的电压之间的差值大于第二电压阈值时，可以判定单体电芯连接件发生松动。故，在本发明的实施例中，通过对比第一组异常单体电芯和第二组异常单体电芯，并记录第一组异常单体电芯和第二组异常单体电芯中均出现的编号：N1、N2、…、Nx，即可获得目标异常单体电芯组。

因此，本发明实施例的动力电池连接件的故障检测装置，通过引入平均值，并通过筛选整车制动时所有电压高出平均值一定值的单体电芯和整车正常行驶时所有低于平均值一定值的单体电芯，以获得动力电池中出现连接件松动的所有单体电芯，以使动力电池管理系统选择性过滤掉所有异常单体电芯的电压值，避免出现动力电池的SOC与实际荷电状态严重不符的现象，提高了动力电池的安全性和可靠性，并且该装置的可靠性和通用性比较强。

根据本发明的一个实施例，在生成目标异常单体电芯组后，生成模块30还确定目标异常单体电芯组中每个单体电芯的故障等级，并在确定每个单体电芯的故障等级时，生成模块30根据目标异常单体电芯中每个单体电芯的第一差值或第二差值确定相应的故障等级。其中，根据目标异常单体电芯组中每个单体电芯的第一差值确定相应的故障等级与根据每个单体电芯的第二差值确定相应的故障等级的原理是相同的。

在本发明的一个实施例中，生成模块30在根据单体电芯的第一差值确定对应的故障等级时，如果单体电芯池的第一差值大于或等于第三电压阈值，则生成模块30判断为一级故障；如果单体电芯的第一差值小于第三电压阈值且大于或等于第四电压阈值，则生成模块30判断为二级故障；如果单体电芯的第一差值小于第四电压阈值且大于或等于第五电压阈值，则生成模块30判断为三级故障。

在本发明的另一个实施例中，生成模块30在根据单体电芯的第二差值确定对应的故障等级时，如果单体电芯池的第二差值大于或等于第三电压阈值，则生成模块30判断为一级故障；如果单体电芯的第二差值小于第三电压阈值且大于或等于第四电压阈值，则生成模块30判断为二级故障；如果单体电芯的第二差值小于第四电压阈值且大于或等于第五电压阈值，则生成模块30判断为三级故障。

具体而言，由于连接件松动的严重程度表现为单体电芯中串入接触电阻的大小，并且连接件松动越严重，接触电阻越大。而接触电阻越大，测量计算的单体电芯的电压与实际电压的偏差也就越大，因此，单体电芯的电压与平均值之间的差值越大，表明该单体电芯连接连接件松动越严重。通过经验判断，可以将单体电芯的故障分为三个等级，如表1所示。在判断出单体电芯的故障等级之后，还可以在原有降电流和屏蔽故障单体电芯的电压的处理策略基础上，根据单体电芯的故障等级对相应的单体电芯进行处理，如表2所示。

因此，本发明实施例的动力电池连接件的故障检测装置，不仅可以判断出动力电池中出现连接件松动的所有单体电芯，而且给出了出现故障的单体电芯的故障等级，同时给出每个故障等级的相应处理方法，不仅提高了连接件松动故障检测的可靠性和准确性，而且能够保证电动汽车不会因为动力电池连接件松动而发生停止运行等。

为达上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种动力电池管理系统，其包括上述的动力电池连接件的故障检测装置。

本发明实施例的动力电池管理系统，通过上述的动力电池连接件的故障检测装置，能够有效判断出动力电池中出现连接件松动的所有单体电芯，并给出相应的故障等级，以便采取相应措施，避免出现动力电池的SOC与实际荷电状态严重不符的现象，提高了动力电池的安全性和可靠性，有效避免了因连接件松动而出现电动汽车停止运行的情况，保证了电动汽车的正常行驶功能，而且可靠性高、通用性强。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (13)

1.一种动力电池连接件的故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测动力电池在整车制动情况下的能量回馈电流，并检测所述动力电池在整车正常行驶情况下的放电电流；

分别判断所述能量回馈电流和所述放电电流是否满足第一预设条件和第二预设条件，其中，所述第一预设条件为所述能量回馈电流大于第一预设值，且所述第二预设条件为所述放电电流大于第二预设值；

如果所述能量回馈电流和所述放电电流分别满足所述第一预设条件和第二预设条件，则分别获取在整车制动情况下的第一组异常单体电芯和在整车正常行驶情况下的第二组异常单体电芯；以及

根据所述第一组异常单体电芯和所述第二组异常单体电芯生成目标异常单体电芯组，并确定所述目标异常单体电芯组中每个单体电芯的故障等级，其中，当在对动力电池充电时单体电芯的电压与所述动力电池的第一平均电压之间的差值大于第一电压阈值，且在动力电池放电时所述动力电池的第二平均电压与所述单体电芯的电压之间的差值大于第二电压阈值时，判定所述单体电芯连接件发生松动。

2.如权利要求1所述的动力电池连接件的故障检测方法，其特征在于，所述第二预设值大于所述第一预设值。

3.如权利要求1所述的动力电池连接件的故障检测方法，其特征在于，所述分别获取在整车制动情况下的第一组异常单体电芯和在整车正常行驶情况下的第二组异常单体电芯包括：

在整车制动情况下获取所述动力电池的第一平均电压及所述动力电池中每个单体电芯的第一单体电压；

如果所述第一单体电压和所述第一平均电压的第一差值大于第一电压阈值，则将所述动力电池中对应的单体电芯加入所述第一组异常单体电芯；

在整车正常行驶情况下获取所述动力电池的第二平均电压及所述动力电池中每个单体电芯的第二单体电压；

如果所述第二单体电压和所述第二平均电压的第二差值大于第二电压阈值，则将所述动力电池中对应的单体电芯加入所述第二组异常单体电芯。

4.如权利要求1所述的动力电池连接件的故障检测方法，其特征在于，所述根据所述第一组异常单体电芯和所述第二组异常单体电芯生成目标异常单体电芯组包括：

将在所述第一组异常单体电芯和所述第二组异常单体电芯中均出现的单体电芯加入所述目标异常单体电芯组。

5.如权利要求3所述的动力电池连接件的故障检测方法，其特征在于，所述确定所述目标异常单体电芯组中每个单体电芯的故障等级包括：

根据所述目标异常单体电芯组中每个单体电芯的第一差值或第二差值确定相应的故障等级。

6.如权利要求5所述的动力电池连接件的故障检测方法，其特征在于，

如果所述单体电芯的第一差值大于或等于第三电压阈值，则判断为一级故障；

如果所述单体电芯的第一差值小于所述第三电压阈值且大于或等于第四电压阈值，则判断为二级故障；

如果所述单体电芯的第一差值小于所述第四电压阈值且大于或等于第五电压阈值，则判断为三级故障；

或者，

如果所述单体电芯的第二差值大于或等于所述第三电压阈值，则判断为所述一级故障；

如果所述单体电芯的第二差值小于所述第三电压阈值且大于或等于所述第四电压阈值，则判断为所述二级故障；

如果所述单体电芯的第二差值小于所述第四电压阈值且大于或等于所述第五电压阈值，则判断为所述三级故障。

7.一种动力电池连接件的故障检测装置，其特征在于，包括：

检测模块，用于检测动力电池在整车制动情况下的能量回馈电流，并检测所述动力电池在整车正常行驶情况下的放电电流；

判断模块，用于分别判断所述能量回馈电流和所述放电电流是否满足第一预设条件和第二预设条件，其中，所述第一预设条件为所述能量回馈电流大于第一预设值，且所述第二预设条件为所述放电电流大于第二预设值；

生成模块，用于在所述能量回馈电流和所述放电电流分别满足所述第一预设条件和第二预设条件时，分别获取在整车制动情况下的第一组异常单体电芯和在整车正常行驶情况下的第二组异常单体电芯，并根据所述第一组异常单体电芯和所述第二组异常单体电芯生成目标异常单体电芯组，以及确定所述目标异常单体电芯组中每个单体电芯的故障等级，其中，当在对动力电池充电时单体电芯的电压与所述动力电池的第一平均电压之间的差值大于第一电压阈值，且在动力电池放电时所述动力电池的第二平均电压与所述单体电芯的电压之间的差值大于第二电压阈值时，判定所述单体电芯连接件发生松动。

8.如权利要求7所述的动力电池连接件的故障检测装置，其特征在于，所述第二预设值大于所述第一预设值。

9.如权利要求7所述的动力电池连接件的故障检测装置，其特征在于，所述生成模块在分别获取在整车制动情况下的第一组异常单体电芯和在整车正常行驶情况下的第二组异常单体电芯时，其中，

在整车制动情况下，所述生成模块获取所述动力电池的第一平均电压及所述动力电池中每个单体电芯的第一单体电压，并在所述第一单体电压和所述第一平均电压的第一差值大于第一电压阈值时，将所述动力电池中对应的单体电芯加入所述第一组异常单体电芯；

在整车正常行驶情况下，所述生成模块获取所述动力电池的第二平均电压及所述动力电池中每个单体电芯的第二单体电压，并在所述第二单体电压和所述第二平均电压的第二差值大于第二电压阈值时，将所述动力电池中对应的单体电芯加入所述第二组异常单体电芯。

10.如权利要求7所述的动力电池连接件的故障检测装置，其特征在于，所述生成模块在根据所述第一组异常单体电芯和所述第二组异常单体电芯生成目标异常单体电芯组时，

所述生成模块将在所述第一组异常单体电芯和所述第二组异常单体电芯中均出现的单体电芯加入所述目标异常单体电芯组。

11.如权利要求10所述的动力电池连接件的故障检测装置，其特征在于，所述生成模块在确定所述目标异常单体电芯组中每个单体电芯的故障等级时，

所述生成模块根据所述目标异常单体电芯组中每个单体电芯的第一差值或第二差值确定相应的故障等级。

12.如权利要求11所述的动力电池连接件的故障检测装置，其特征在于，

如果所述单体电芯的第一差值大于或等于第三电压阈值，则所述生成模块判断为一级故障；

如果所述单体电芯的第一差值小于所述第三电压阈值且大于或等于第四电压阈值，则所述生成模块判断为二级故障；

如果所述单体电芯的第一差值小于所述第四电压阈值且大于或等于第五电压阈值，则所述生成模块判断为三级故障；

或者，

如果所述单体电芯的第二差值大于或等于所述第三电压阈值，则所述生成模块判断为所述一级故障；

如果所述单体电芯的第二差值小于所述第三电压阈值且大于或等于所述第四电压阈值，则所述生成模块判断为所述二级故障；

如果所述单体电芯的第二差值小于所述第四电压阈值且大于或等于所述第五电压阈值，则所述生成模块判断为所述三级故障。

13.一种动力电池管理系统，其特征在于，包括如权利要求7-12中任一项所述的动力电池连接件的故障检测装置。