CN106249099B - 电压采集线开路故障检测设备和方法及电池管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电压采集线开路故障检测设备和方法及电池管理系统。该设备包括：N个电池均衡电路，每一个电池均衡电路与每一电池并联，N个诊断电阻器，分别安装在每一电池均衡电路与对应的电池的阳极之间，电压测量单元，与电压测量单元通信连接的电池管理单元，电池管理单元根据电压测量单元测量的待检测电压采集线对应的电池均衡电路接通或断开时对应的电池电压诊断待检测电压采集线是否发生异常，实现了电压采集线是否出现开路故障的有效诊断，从而提高了电池使用寿命及电池管理系统的工作可靠性。

Description

电压采集线开路故障检测设备和方法及电池管理系统

技术领域

本发明涉及电池管理技术领域，尤其涉及一种电压采集线开路故障检测设备和方法及电池管理系统。

背景技术

面对资源紧缺与环境保护问题，电动汽车作为新一代的交通工具，在节能减排、减少人类对传统化石能源的依赖方面具备传统汽车不可比拟的优势。发展电动汽车成为汽车工业发展的主流趋势。

电池管理系统性能的优劣会严重影响电池安全和整车控制策略的执行，因此必须对电池管理系统进行故障诊断，以便整车控制系统根据当前的电池管理系统的状态优化整车控制策略，提高整车的动力性和行车安全性。电池管理系统一般包括串联连接的多个电池组成的电池组、用于测量每一个电池电压的电压测量单元以及控制单元等，电池之间以及电池与电源之间均通过电压采集线连接，电压采集线开路故障是电池管理系统故障中的一种。

如何对电压采集线开路故障进行诊断，是一个需要解决的问题。

发明内容

本发明提供一种电压采集线开路故障检测设备和方法及电池管理系统，可实现有效地对电压采集线开路故障进行诊断，确定电压采集线是否存在异常，提高电池使用寿命及电池管理系统的工作可靠性。

本发明提供一种电压采集线开路故障检测设备，包括：

N个电池均衡电路，每一个电池均衡电路与每一电池并联，N为正整数；

N个诊断电阻器，分别安装在每一电池均衡电路与对应的电池的阳极之间；

电压测量单元，用于测量电池电压并与电池管理系统通信，接收电池管理单元发送的控制命令，根据接收的控制命令测量待检测电压采集线对应的电池均衡电路接通或断开时对应的电池电压；

与所述电压测量单元通信连接的所述电池管理单元，用于向所述电压测量单元发送接通或断开所述待检测电压采集线对应的电池均衡电路的控制命令，接收所述电压测量单元测量的所述待检测电压采集线对应的电池均衡电路接通和断开时分别对应的电池电压，并根据两次测量的电池电压确定所述待检测电压采集线是否异常。

如上所述的设备，所述电池均衡电路包括：

第一电阻、第二电阻和场效应晶体管，所述第一电阻连接所述场效应晶体管的源级，所述第二电阻连接所述场效应晶体管的栅极。

如上所述的设备，所述待检测电压采集线为第二个电压采集线CV₁时，所述电池管理单元具体用于：

向所述电压测量单元发送Q1导通、Q2截止的控制命令，以使所述电压测量单元测量Q1导通、Q2截止时的第一个电池两端的电压V_cell1-1和第二个电池两端的电压V_cell2-1，其中，Q1为第一个电池均衡电路中的场效应晶体管，Q2为第二个电池均衡电路中的场效应晶体管；向所述电压测量单元发送Q1截止、Q2导通的控制命令，以使所述电压测量单元测量Q1截止、Q2导通时的第一个电池两端的电压V_cell1-2和第二个电池两端的电压V_cell2-2；

计算第一个电池两端的两次电压变化值Rcell1＝(V_{cell1_2}-V_{cell1_1})/V_{cell1_1}，当Rcell1大于第一预设阈值时，判定CV₁开路故障，否则判定CV₁正常。

如上所述的设备，所述待检测电压采集线为第n个电压采集线CV_n时，n＞1，所述电池管理单元具体用于：

确定CV_n-1是否正常，若CV_n-1正常，则采用与检测CV₁相同的方法检测CV_n；若CV_n-1开路，则按照如下方法检测CV_n：

依次检查CV_n-2至CV₀中的电压采集线直到检查到第一个正常的电压采集线CV_n-1-a，向所述电压测量单元发送Qn+1截止、Qn～Qn-a导通的控制命令，以使所述电压测量单元测量Qn+1截止、Qn～Qn-a导通时的第n-a个至第n个电池两端的电压，其中，Qn+1为第n+1个电池均衡电路中的场效应晶体管，Qn为第n个电池均衡电路中的场效应晶体管，Qn-a为第n-a个电池均衡电路中的场效应晶体管；向所述电压测量单元发送Qn+1导通、Qn～Qn-a截止的控制命令，以使所述电压测量单元测量Qn+1导通、Qn～Qn-a截止时的第n-a个至第n个电池两端的电压；

计算两次测量电压变化值：当Rcelln大于第二预设阈值时，判定CV_n开路故障，否则判定CV_n正常。

本发明还提供一种电压采集线开路故障检测方法，用于电压采集线开路故障检测设备中，所述电压采集线开路故障检测设备至少包括N个电池均衡电路、N个诊断电阻器和电压测量单元，所述方法包括：

向所述电压测量单元发送接通或断开待检测电压采集线对应的电池均衡电路的控制命令，以使所述电压测量单元测量所述待检测电压采集线对应的电池均衡电路接通或断开时分别对应的电池电压；

接收所述电压测量单元测量的所述待检测电压采集线对应的电池均衡电路接通和断开时分别对应的电池电压；

根据两次测量的电池电压确定所述待检测电压采集线是否异常。

如上所述的方法，所述电池均衡电路包括：

第一电阻、第二电阻和场效应晶体管，所述第一电阻连接所述场效应晶体管的源级，所述第二电阻连接所述场效应晶体管的栅极。

如上所述的方法，所述待检测电压采集线为第二个电压采集线CV₁时，所述向电压测量单元发送接通或断开待检测电压采集线对应的电池均衡电路的控制命令，包括：

向所述电压测量单元发送Q1导通、Q2截止的控制命令，以使所述电压测量单元测量Q1导通、Q2截止时的第一个电池两端的电压V_cell1-1和第二个电池两端的电压V_cell2-1，其中，Q1为第一个电池均衡电路中的场效应晶体管，Q2为第二个电池均衡电路中的场效应晶体管；向所述电压测量单元发送Q1截止、Q2导通的控制命令，以使所述电压测量单元测量Q1截止、Q2导通时的第一个电池两端的电压V_cell1-2和第二个电池两端的电压V_cell2-2；

所述根据两次测量的电池电压确定所述待检测电压采集线是否异常，包括：

计算第一个电池两端的两次电压变化值Rcell1＝(V_{cell1_2}-V_{cell1_1})/V_{cell1_1}，当Rcell1大于第一预设阈值时，判定CV₁开路故障，否则判定CV₁正常。

如上所述的方法，所述待检测电压采集线为第n个电压采集线线CV_n时，n＞1，所述向电压测量单元发送接通或断开待检测电压采集线对应的电池均衡电路的控制命令之前，还包括：

确定CV_n-1是否正常，若CV_n-1正常，则采用与检测CV₁相同的方法检测CV_n；若CV_n-1开路，则依次检查CV_n-2至CV₀中的电压采集线直到检查到第一个正常的电压采集线CV_n-1-a；

所述向电压测量单元发送接通或断开待检测电压采集线对应的电池均衡电路的控制命令，包括：

向所述电压测量单元发送Qn+1截止、Qn～Qn-a导通的控制命令，以使所述电压测量单元测量Qn+1截止、Qn～Qn-a导通时的第n-a个至第n个电池两端的电压，其中，Qn+1为第n+1个电池均衡电路中的场效应晶体管，Qn为第n个电池均衡电路中的场效应晶体管，Qn-a为第n-a个电池均衡电路中的场效应晶体管；向所述电压测量单元发送Qn+1导通、Qn～Qn-a截止的控制命令，以使所述电压测量单元测量Qn+1导通、Qn～Qn-a截止时的第n-a个至第n个电池两端的电压；

所述根据两次测量的电池电压确定所述待检测电压采集线是否异常，包括：

计算两次测量电压变化值：当Rcelln大于第二预设阈值时，判定CV_n开路故障，否则判定CV_n正常。

本发明还提供一种电池管理系统，包括如上所述的电压采集线开路故障检测设备。

本发明提供的电压采集线开路故障检测设备和方法及电池管理系统，该设备包括N个电池均衡电路，每一个电池均衡电路与每一电池并联，N个诊断电阻器，分别安装在每一电池均衡电路与对应的电池的阳极之间，电压测量单元，与电压测量单元通信连接的电池管理单元，电池管理单元根据电压测量单元测量的待检测电压采集线对应的电池均衡电路接通或断开时对应的电池电压诊断待检测电压采集线是否发生异常，实现了电压采集线是否出现开路故障的有效诊断，从而提高了电池使用寿命及电池管理系统的工作可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的电压采集线开路故障检测设备的结构示意图一；

图2为CV1开路时电压采集线开路故障检测设备示意图二；

图3为当CV1正常、CV2开路时电压采集线开路故障检测设备示意图三；

图4为当CV1开路、CV2开路时电压采集线开路故障检测设备示意图四；

图5为本发明提供的电压采集线开路故障检测方法实施例一的流程图；

图6为本发明提供的电压采集线开路故障检测方法实施例二的流程图；

图7为本发明提供的电压采集线开路故障检测方法实施例三的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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做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。

图1为本发明实施例提供的电压采集线开路故障检测设备的结构示意图一，参见图1，本实施例的电压采集线开路故障检测设备包括：N个电池均衡电路，每一个电池均衡电路与每一电池并联，N为正整数。N个诊断电阻器，分别安装在每一电池均衡电路与对应的电池的阳极之间。电压测量单元11，用于测量电池电压并与电池管理系统通信，接收电池管理单元发送的控制命令，根据接收的控制命令测量待检测电压采集线对应的电池均衡电路接通或断开时对应的电池电压。与电压测量单元通信连接的电池管理单元12，如图1所示中电压测量单元11与电池管理单元12之间通过串行外设接口(Serial Peripheral Interface，简称：SPI)连接，用于向电压测量单元发送接通或断开待检测电压采集线对应的电池均衡电路的控制命令，接收电压测量单元测量的待检测电压采集线对应的电池均衡电路接通和断开时分别对应的电池电压，并根据两次测量的电池电压确定待检测电压采集线是否异常。

具体地，当多个电池串联组成电池组充电时，需要电池均衡电路使得每个电池均衡的被充电，优选的，本实施例中的电池均衡电路包括：第一电阻、第二电阻和场效应晶体管，第一电阻连接场效应晶体管的源级，第二电阻连接场效应晶体管的栅极，具体参见图1，以电池的总数量为6个为例，Q1～Q6为场效应晶体管，Rb1～Rb6为第一电阻，Rg1～Rg6为第二电阻，其中，Q1、Rb1、Rg1组成第一个电池均衡电路，与第一个电池21并联，Q2、Rb2、Rg2组成第二个电池均衡电路，与第二个电池22并联，Q3、Rb3、Rg3组成第三个电池均衡电路，与第三个电池23并联，Q4、Rb4、Rg4组成第四个电池均衡电路，与第四个电池24并联，Q5、Rb5、Rg5组成第六个电池均衡电路，与第五个电池25并联，Q6、Rb6、Rg6组成第六个电池均衡电路，与第六个电池26并联。

在具体的工作过程中，电池管理单元12向电压测量单元11发送接通或断开待检测电压采集线对应的电池均衡电路的控制命令，电压测量单元11接收该控制命令，并根据该控制命令检测电压采集线对应的电池均衡电路接通和断开时分别对应的电池电压，并将上述两次测量得到的电池电压发送至电压管理单元12，电压管理单元12根据上述两次测量的电池电压确定待检测电压采集线是否异常。

下面对检测电压采集线是否异常的具体原理进行详细说明。

为了更好的说明电压采集线开路故障检测原理，本实施例中将测量得到的待检测的电压采集线对应的电池均衡电路接通时对应的电池电压称为第一电压，将测量得到的待检测的电压采集线对应的电池均衡电路断开时对应的测量电池电压称为第二电压。

参见图1，CV0～CV6为电压采集线，CV1为第一个电池21对应的电压采集线，以此类推，CV6为第六个电池26对应的电压采集线，Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6为电压测量单元的等效内阻抗。R1、R2、R3、R4、R5、R6为诊断电阻器，R1安装在第一个电池21对应的第一个均衡电路与第一个电池21的阳极之间，以此类推，R6安装在第六个电池26对应的第一个均衡电路与第六个电池26的阳极之间。在实际应用过程中，电池均衡电路中的第一电阻Rbj的电阻值为诊断电阻器Rj的电阻值的20倍，Rj一般采用电阻值为几欧的诊断电阻器，而Zj远远大于第一电阻Rbj及Rj，其中，j为正整数。

如果待检测的电压采集线工作状态正常，第一电压为第一电阻Rbj和诊断电阻器Rj两端的电压，第二电压为待检测电压采集线对应的电池的实际电压，第一电压与第二电压相差很小。

如果待检测的电压采集线工作状态异常，即为开路状态，第一电压为待检测的电压采集线CVj对应的电池的实际电压与CVj-1至CVj-1-m电压采集线对应的电池的实际电压的和在第一电阻Rbj上的分压，第二电压为待检测的电压采集线CVj对应的电池的实际电压与CVj-1至CVj-1-m电压采集线对应的电池的实际电压的和在Zj上的分压，因为Zj远远大于Rbj，所以第一电压的值远远小于第二电压的值。

其中，CVj-1-m是指从按照CVj、CVj-1的顺序依次寻找的第一个正常工作的电压采集线。

因此，可以根据电压采集线对应的电池均衡电路接通和断开时分别对应的电池电压测量值确定该电压采集线是否异常。

另外，本领域技术人员可以理解的是，在图1所示出的实施例中，当CV0和CV6出现开路时电压测量单元将没有工作电源，因此，本实施例针对电池组内部地电压采集线进行诊断，即针对CV1～CV5进行开路诊断。

本实施例中的电压采集线开路故障检测设备包括N个电池均衡电路，每一个电池均衡电路与每一电池并联，N个诊断电阻器，分别安装在每一电池均衡电路与对应的电池的阳极之间，电压测量单元，与电压测量单元通信连接的电池管理单元，电池管理单元根据电压测量单元测量的待检测电压采集线对应的电池均衡电路接通或断开时对应的电池电压诊断待检测电压采集线是否发生异常，实现了电压采集线是否出现开路故障的有效诊断，从而提高了电池使用寿命及电池管理系统的工作可靠性。

下面对上述实施例中的电池管理单元作进一步的说明。

电池管理单元12周期性的对电压采集线进行开路检测，每个检测周期仅进行一路电压采集线开路的开路检测，且需要对电压采集线按照CV₁、CV₂、CV₃、CV₄、CV₅的顺序进行。

首先对电池管理单元12进行CV1开路检测的工作过程作详细说明。

图2为CV1开路时电压采集线开路故障检测设备示意图二。

参见图2，当待检测电压采集线为第二个电压采集线CV₁时，电池管理单元12具体用于：

向电压测量单元11发送Q₁导通、Q₂截止的控制命令，以使电压测量单元11测量Q₁导通、Q₂截止时的第一个电21两端的电压V_cell1-1和第二个电池22两端的电压V_cell2-1，其中，Q₁为第一个电池均衡电路中的场效应晶体管，Q₂为第二个电池均衡电路中的场效应晶体管；

向电压测量单元发送Q₁截止、Q₂导通的控制命令，以使电压测量单元测量Q₁截止、Q₂导通时的第一个电池21两端的电压V_cell1-2和第二个电池两端的电压V_cell2-2；

计算第一个电池两端的两次电压变化值Rcell1＝(V_{cell1_2}-V_{cell1_1})/V_{cell1_1}，当Rcell1大于第一预设阈值时，判定CV₁开路故障，否则判定CV₁正常。

在本实施例中，第一预设阈值根据Q1、Q2的导通压降及Z1、Z2的值确定。

其中，若CV₁正常，V_cell1-1＝V_R1+V_Rb1，V_cell1-2＝V_cell1，V_R1为R1两端的电压，V_Rb1为Rb1两端的电压，V_cell1为第一电池21的实际电压。

由于V_R1+V_Rb1与V_cell1相差不大，所以Rcell1会比较小。

CV₁开路故障，V_cell1-1＝((V_cell1+V_cell2)/(Rb1+Z2))×Rb1，V_cell1-2＝((V_cell1+V_cell2)/(Rb2+Z1))×Z1，V_cell1为第一电池21的实际电压，V_cell2为第二电池22的实际电压。

由于Rb1与Z1相差很大，所以V_cell1-1与V_cell1-2相差很大，Rcell1会较大。

其次，对电池管理单元12进行CV₂～CV₅开路检测的工作过程作详细说明。

电池管理单元12在诊断完第一个电池对应的电压采集线CV₁是否开路后，接着依次诊断CV₂～CV₅是否开路，即当待检测电压采集线为第n个电压采集线CV_n时，n＞1，具体用于：

确定CV_n-1是否正常，若CV_n-1正常，则采用与检测CV₁相同的方法检测CV_n；若CV_n-1开路，则按照如下方法检测CV_n：

依次检查CV_n-2至CV₀中的电压采集线直到检查到第一个正常的电压采集线CV_n-1-a，向电压测量单元11发送Qn+1截止、Qn～Qn-a导通的控制命令，以使电压测量单元11测量Qn+1截止、Qn～Qn-a导通时的第n-a个至第n个电池两端的电压，其中，Qn+1为第n+1个电池均衡电路中的场效应晶体管，Qn为第n个电池均衡电路中的场效应晶体管，Qn-a为第n-a个电池均衡电路中的场效应晶体管；

向电压测量单元11发送Qn+1导通、Qn～Qn-a截止的控制命令，以使电压测量单元11测量Qn+1导通、Qn～Qn-a截止时的第n-a个至第n个电池两端的电压；

计算两次测量电压变化值：当Rcelln大于第二预设阈值时，判定CV_n开路故障，否则判定CV_n正常。

在本实施例中，第二预设阈值根据Qn至Qn-1-a的导通压降及Zn至Zn-1-a的值确定。

下面以电池管理单元12对CV2的开路诊断为例，对当待检测电压采集线为第n个电压采集线CV_n时，n＞1，电池管理单元12的具体工作过程进行详细说明。

图3为当CV1正常、CV2开路时电压采集线开路故障检测设备示意图三，图4为当CV1开路、CV2开路时电压采集线开路故障检测设备示意图四。

电池管理单元12对CV2的开路诊断分为CV1正常和CV1开路两种情况。参见图3，在CV1正常情况下，CV2开路可以参照CV1开路诊断方法来执行，区别仅在于，电池管理单元12发送电压测量单元11的控制命令为Q₂导通、Q₃截止，以使电压测量单元11测量Q₂导通、Q₃截止时的第二个电22两端的电压V_cell2-1和第三个电池23两端的电压V_cell3-1，及控制命令为Q₂截止、Q₃导通，以使电压测量单元11测量Q₂截止、Q₃导通时的第二个电22两端的电压V_cell2-2和第三个电池23两端的电压V_cell3-2，因此，判断CV2是否开路比较的电压为V_cell2-1与V_cell2-2。

参见图4，在CV1开路、CV0正常情况下，电池管理单元12对CV2的开路检测需要将第一个电池21和第二个电池22作为一个整体来考虑，将Q1和Q2同时动作，具体步骤如下：

电池管理单元12下发控制命令使Q1、Q2导通，Q3截止，此时由于Q1、Q2的导通导致第一个电池21和第二个电池22的电压测量回路阻抗减小，从而使第一个电池21和第二个电池22的测量电压(V_{cell1_1}+Vcell_{2_1})变小，Vcell_{3_1}测量电压变大。

电池管理单元12下发控制命令使Q1、Q2截止，Q3导通，同理此时第三个电池23的测量电压V_{cell3_2}变小，第一个电池21和第二个电池22的电压测量值(V_{cell1_2}+V_{cell2_2})变大。

然后对比V_{cell1_1}+Vcell_{2_1}与V_{cell1_2}+V_{cell2_2}

Rcell2＝((V_{cell1_1}+Vcell_{2_1})－(cell_{1_1}+Vcell_{2_1}))/(V_{cell1_1}+V_{cell2_1})

当Rcell2大于第二阈值时判定为CV2开路，否则为正常。

本实施例中的电压采集线开路故障检测设备采用电池管理单元发送不同的控制命令给电压测量单元，电压测量单元根据不同的命令测量得到同一电池或同一电池组不同控制命令下的电压，对比不同控制命令下的同一电池或同一电池组的电压变化率判断电压采集线是否正常，设备简单易实现，可以有效的对电压采集线是否存在故障进行诊断。

接着，对采用上述实施例中的电压采集线开路故障检测设备对电压采集线开路故障检测方法进行详细说明。

图5为本发明提供的电压采集线开路故障检测方法实施例一的流程图，如图5所示，本实施例的方法可以包括：

S501、向电压测量单元发送接通或断开待检测电压采集线对应的电池均衡电路的控制命令，以使电压测量单元测量待检测电压采集线对应的电池均衡电路接通或断开时分别对应的电池电压；

S502、接收电压测量单元测量的待检测电压采集线对应的电池均衡电路接通和断开时分别对应的电池电压；

S503、根据两次测量的电池电压确定待检测电压采集线是否异常。

本实施例的电压采集线开路故障检测方法的执行主体为上述实施例中电压采集线开路故障检测设备的电池管理单元。

具体地，电池管理单元向电压测量单元发送接通待检测电压采集线对应的电池均衡电路的控制命令，以使电压测量单元测量待检测电压采集线对应的电池均衡电路接通时电池电压，此处称为第一电压；接着电池管理单元向电压测量单元发送待检测电压采集线对应的电池均衡电路断开时的控制命令，以使电压测量单元测量待检测电压采集线对应的电池均衡电路断开时电池电压，此处称为第二电压，然后接收第一电压和第二电压，最后根据第一电压和第二电压确定待检测电压采集线是否异常。

采用第一电压和第二电压判断电压采集线是否开路的原理在上述电压采集线开路故障检测设备的实施例中已经描述，此处不再赘述。

本实施例的电压采集线开路故障检测方法，向电压测量单元发送接通或断开待检测电压采集线对应的电池均衡电路的控制命令，以使电压测量单元测量待检测电压采集线对应的电池均衡电路接通或断开时分别对应的电池电压；接收电压测量单元测量的待检测电压采集线对应的电池均衡电路接通和断开时分别对应的电池电压；根据两次测量的电池电压确定待检测电压采集线是否异常，实现了电压采集线是否出现开路故障的有效诊断，从而提高了电池使用寿命及电池管理系统的工作可靠性。

下面采用二个具体的实施例，对图5所示方法实施例的技术方案进行详细说明。

图6为本发明提供的电压采集线开路故障检测方法实施例一的流程图，如图6所示，本实施例的方法针对电压采集线CV1的开路检测方法，本实施例的方法可以包括：

S601、向电压测量单元发送Q1导通、Q2截止的控制命令，以使电压测量单元测量Q1导通、Q2截止时的第一个电池两端的电压V_cell1-1和第二个电池两端的电压V_cell2-1；

S602、向电压测量单元发送Q1截止、Q2导通的控制命令，以使电压测量单元测量Q1截止、Q2导通时的第一个电池两端的电压V_cell1-2和第二个电池两端的电压V_cell2-2；

S603、计算第一个电池两端的两次电压变化值Rcell1＝(V_{cell1_2}-V_{cell1_1})/V_{cell1_1}；

S604、判断Rcell1是否大于第一预设阈值，若是，判定CV₁开路故障，若否，判定CV₁正常。

在本实施例中，第一预设阈值根据Q1、Q2的导通压降及Z1、Z2的值确定。

本实施例中的电压采集线开路故障检测方法，通过电池管理单元发送不同的控制命令给电压测量单元，电压测量单元根据不同的命令测量得到第一电池不同控制命令下的电压，对比不同控制命令下的第一电池电压的变化率判断电压采集线是否正常，方法简单易实现，可以有效的对电压采集线CV1是否存在故障进行诊断。

图7为本发明提供的电压采集线开路故障检测方法实施例三的流程图，如图7所示，本实施例的方法针对对电压采集线CV2～CV5进行开路检测，即待检测电压采集线为第n个电压采集线线CV_n，n＞1，本实施例的方法可以包括：

S701，确定CV_n-1是否正常，若是，则采用与检测CV₁相同的方法检测CV_n；若否，则依次检查CV_n-2至CV₀中的电压采集线直到检查到第一个正常的电压采集线CV_n-1-a；

S702，向电压测量单元发送Qn+1截止、Qn～Qn-a导通的控制命令，以使电压测量单元测量Qn+1截止、Qn～Qn-a导通时的第n-a个至第n个电池两端的电压；

S703，向电压测量单元发送Qn+1导通、Qn～Qn-a截止的控制命令，以使电压测量单元测量Qn+1导通、Qn～Qn-a截止时的第n-a个至第n个电池两端的电压；

S704，计算两次测量电压变化值：

S705，判断Rcelln是否大于第二预设阈值，若是，判定CV_n开路故障，否则判定CV_n正常。

在本实施例中，第二预设阈值根据Qn至Qn-1-a的导通压降及Zn至Zn-1-a的值确定。

具体地，在本实施例中，根据电压采集线CV_n-1是否正常，进行待检测的电压采集线CV_n的开路检测，若电压采集线CV_n-1正常，则参照图6所示的实施例给出的电压采集线检测方法进行检测，若电压采集线CV_n-1不正常，则依次检查之前检测周期内正常工作的电压采集线，直至找到正常工作的电压采集线CV_n-1-a，然后将CV_n-1至CV_n-1-a多条电压采集线对应的多个电池作为一个电池组整体来考虑，然后再参照图6所示的实施例给出的电压采集线检测方法对本次检测周期内待检测的电压采集线进行检测。

如何具体对CV2～CV5进行检测，与上述电压采集线开路故障设备的实施例中所举的具体实例相同，此处不再赘述。

本实施例中的电压采集线开路故障检测方法，简单易实现，可以有效的对电压采集线CV2～CV5是否存在故障进行诊断。

本发明还提供一种电池管理系统，包括上述实施例中的电压采集线开路故障检测设备。

本实施提供的电池管理系统，包括上述实施例中的电压采集线开路故障检测设备，可以有效的对电压采集线的工作状态进行检测，提高了电池使用寿命及电池管理系统的工作可靠性。

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。

Claims (5)

1.一种电压采集线开路故障检测设备，其特征在于，包括：

N个电池均衡电路，每一个电池均衡电路与每一电池并联，N为正整数；

N个诊断电阻器，分别安装在每一电池均衡电路与对应的电池的阳极之间；

电压测量单元，用于测量电池电压并与电池管理系统通信，接收电池管理单元发送的控制命令，根据接收的控制命令测量待检测电压采集线对应的电池均衡电路接通或断开时对应的电池电压；

与所述电压测量单元通信连接的所述电池管理单元，用于向所述电压测量单元发送接通或断开所述待检测电压采集线对应的电池均衡电路的控制命令，接收所述电压测量单元测量的所述待检测电压采集线对应的电池均衡电路接通和断开时分别对应的电池电压，并根据两次测量的电池电压确定所述待检测电压采集线是否异常；

所述电池均衡电路包括：

第一电阻、第二电阻和场效应晶体管，所述第一电阻连接所述场效应晶体管的源级，所述第二电阻连接所述场效应晶体管的栅极；

所述待检测电压采集线为第二个电压采集线CV₁时，所述电池管理单元具体用于：

向所述电压测量单元发送Q1导通、Q2截止的控制命令，以使所述电压测量单元测量Q1导通、Q2截止时的第一个电池两端的电压V_cell1-1和第二个电池两端的电压V_cell2-1，其中，Q1为第一个电池均衡电路中的场效应晶体管，Q2为第二个电池均衡电路中的场效应晶体管；向所述电压测量单元发送Q1截止、Q2导通的控制命令，以使所述电压测量单元测量Q1截止、Q2导通时的第一个电池两端的电压V_cell1-2和第二个电池两端的电压V_cell2-2；

计算第一个电池两端的两次电压变化值Rcell1＝(V_{cell1_2}-V_{cell1_1})/V_{cell1_1}，当Rcell1大于第一预设阈值时，判定CV₁开路故障，否则判定CV₁正常。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述待检测电压采集线为第n个电压采集线CV_n时，n＞1，所述电池管理单元具体用于：

确定CV_n-1是否正常，若CV_n-1正常，则采用与检测CV₁相同的方法检测CV_n；若CV_n-1开路，则按照如下方法检测CV_n：

依次检查CV_n-2至CV₀中的电压采集线直到检查到第一个正常的电压采集线CV_n-1-a，向所述电压测量单元发送Qn+1截止、Qn～Qn-a导通的控制命令，以使所述电压测量单元测量Qn+1截止、Qn～Qn-a导通时的第n-a个至第n个电池两端的电压，其中，Qn+1为第n+1个电池均衡电路中的场效应晶体管，Qn为第n个电池均衡电路中的场效应晶体管，Qn-a为第n-a个电池均衡电路中的场效应晶体管；向所述电压测量单元发送Qn+1导通、Qn～Qn-a截止的控制命令，以使所述电压测量单元测量Qn+1导通、Qn～Qn-a截止时的第n-a个至第n个电池两端的电压；

计算两次测量电压变化值：当Rcelln大于第二预设阈值时，判定CV_n开路故障，否则判定CV_n正常。

3.一种电压采集线开路故障检测方法，其特征在于，用于电压采集线开路故障检测设备中，所述电压采集线开路故障检测设备至少包括N个电池均衡电路、N个诊断电阻器和电压测量单元，所述方法包括：

向所述电压测量单元发送接通或断开待检测电压采集线对应的电池均衡电路的控制命令，以使所述电压测量单元测量所述待检测电压采集线对应的电池均衡电路接通或断开时分别对应的电池电压；

接收所述电压测量单元测量的所述待检测电压采集线对应的电池均衡电路接通和断开时分别对应的电池电压；

根据两次测量的电池电压确定所述待检测电压采集线是否异常；

所述电池均衡电路包括：

第一电阻、第二电阻和场效应晶体管，所述第一电阻连接所述场效应晶体管的源级，所述第二电阻连接所述场效应晶体管的栅极；

所述待检测电压采集线为第二个电压采集线CV₁时，所述向电压测量单元发送接通或断开待检测电压采集线对应的电池均衡电路的控制命令，包括：

向所述电压测量单元发送Q1导通、Q2截止的控制命令，以使所述电压测量单元测量Q1导通、Q2截止时的第一个电池两端的电压V_cell1-1和第二个电池两端的电压V_cell2-1，其中，Q1为第一个电池均衡电路中的场效应晶体管，Q2为第二个电池均衡电路中的场效应晶体管；向所述电压测量单元发送Q1截止、Q2导通的控制命令，以使所述电压测量单元测量Q1截止、Q2导通时的第一个电池两端的电压V_cell1-2和第二个电池两端的电压V_cell2-2；

所述根据两次测量的电池电压确定所述待检测电压采集线是否异常，包括：

计算第一个电池两端的两次电压变化值Rcell1＝(V_{cell1_2}-V_{cell1_1})/V_{cell1_1}，当Rcell1大于第一预设阈值时，判定CV₁开路故障，否则判定CV₁正常。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述待检测电压采集线为第n个电压采集线线CV_n时，n＞1，所述向电压测量单元发送接通或断开待检测电压采集线对应的电池均衡电路的控制命令之前，还包括：

确定CV_n-1是否正常，若CV_n-1正常，则采用与检测CV₁相同的方法检测CV_n；若CV_n-1开路，则依次检查CV_n-2至CV₀中的电压采集线直到检查到第一个正常的电压采集线CV_n-1-a；

所述向电压测量单元发送接通或断开待检测电压采集线对应的电池均衡电路的控制命令，包括：

向所述电压测量单元发送Qn+1截止、Qn～Qn-a导通的控制命令，以使所述电压测量单元测量Qn+1截止、Qn～Qn-a导通时的第n-a个至第n个电池两端的电压，其中，Qn+1为第n+1个电池均衡电路中的场效应晶体管，Qn为第n个电池均衡电路中的场效应晶体管，Qn-a为第n-a个电池均衡电路中的场效应晶体管；向所述电压测量单元发送Qn+1导通、Qn～Qn-a截止的控制命令，以使所述电压测量单元测量Qn+1导通、Qn～Qn-a截止时的第n-a个至第n个电池两端的电压；

所述根据两次测量的电池电压确定所述待检测电压采集线是否异常，包括：

计算两次测量电压变化值：当Rcelln大于第二预设阈值时，判定CV_n开路故障，否则判定CV_n正常。

5.一种电池管理系统，其特征在于，包括权利要求1或2任一项所述的电压采集线开路故障检测设备。