CN107478946B - 动力电池的单体电压采集线束的诊断方法、系统及车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种动力电池的单体电压采集线束的诊断方法、系统及车辆，动力电池包括多个单体电池，该方法包括：获取采集到的多个单体电池电压的平均电压、最大电压和最小电压；判断最大电压和最小电压之间的电压差是否大于预设的开路连接电压差阈值；如果是，则判断对应于最大电压的第一单体电池和对应于最小电压的第二单体电池是否相邻；如果相邻，则判断最大电压、最小电压和平均电压是否满足预定关系；如果满足预定关系，则判定第一和第二单体电池之间的电压采集线束连接点存在异常。本发明能够及时、准确地诊断出动力电池的单体电压采集线束和单体电极之间的开路连接状态，进而可确定出采集到的动力电池的电压是否准确可靠。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种动力电池的单体电压采集线束的诊断方法、系统及车辆。
背景技术
动力电池组是由几十个甚至几百个电池单体串并联而成，为了监视电池单体电压变化，每个单体正负电极通过电压信号采集线束和电池管理系统中的采集单元连接，采集单元中的电池监视IC(Integrated Circuit即：集成电路)负责实时监视单体电压变化。电压信号采集线束和单体电极一般通过螺栓连接，几十个甚至数百个螺栓连接点在汽车长期行驶颠簸中，可能出现螺栓连接松动，甚至发生连接开路。
相关技术中，当电压信号采集线束和单体电极之间发生连接问题时，可以通过带有开路连接诊断功能电池监视IC的电池管理系统进行检测，但是需要电池管理系统启动专门的开路检测流程，为了避免检测流程对动力电池正常的电压采集造成影响，需要在电池管理系统每次上电初期进行检测。然而，车辆在运行过程中如果电压信号采集线束和单体电极之间发生连接问题，并不能够及时地检测出，进而影响动力电池的电压检测精度。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种动力电池的单体电压采集线束的诊断方法。该动力电池的单体电压采集线束的诊断方法能够及时、准确地诊断出动力电池的单体电压采集线束和单体电极之间的开路连接状态，进而得知采集到的动力电池的电压是否准确可靠。
本发明的另一个目的在于提出一种动力电池的单体电压采集线束的诊断系统。
本发明的再一个目的在于提出一种车辆。
为了实现上述目的，本发明的一方面公开了一种动力电池的单体电压采集线束的诊断方法，所述动力电池包括多个单体电池，所述方法包括：获取采集到的多个单体电池电压的平均电压、最大电压和最小电压；判断所述最大电压和所述最小电压之间的电压差是否大于预设的开路连接电压差阈值；如果是，则进一步判断对应于所述最大电压的第一单体电池和对应于所述最小电压的第二单体电池是否相邻；如果相邻，则进一步判断所述最大电压、所述最小电压和所述平均电压是否满足预定关系；如果满足所述预定关系，则判定所述第一单体电池和所述第二单体电池之间的电压采集线束连接点存在异常。
根据本发明的动力电池的单体电压采集线束的诊断方法，能够及时、准确地诊断出动力电池的单体电压采集线束和单体电极之间的开路连接状态，进而能够确定出采集到的动力电池的电压是否准确可靠。
另外，根据本发明上述实施例的动力电池的单体电压采集线束的诊断方法还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，所述预设的开路连接电压差阈值为1.5V至2.5V。
进一步地，所述判断所述最大电压、所述最小电压和所述平均电压是否满足预定关系，进一步包括：计算所述最大电压和所述最小电压之和是否等于2*所述平均电压；如果是，则判定所述最大电压、所述最小电压和所述平均电压满足所述预定关系。
进一步地，在判定所述第一单体电池和所述第二单体电池之间的电压采集线束连接点存在异常之后，还包括：进行报警提示。
本发明的另一方面公开了一种动力电池的单体电压采集线束的诊断系统，所述动力电池包括多个单体电池，所述系统包括：获取模块，用于获取采集到的多个单体电池电压的平均电压、最大电压和最小电压；诊断模块，用于判断所述最大电压和所述最小电压之间的电压差是否大于预设的开路连接电压差阈值，并在所述最大电压和所述最小电压之间的电压差大于预设的开路连接电压差阈值时，进一步判断对应于所述最大电压的第一单体电池和对应于所述最小电压的第二单体电池是否相邻，以及在所述第一单体电池和所述第二单体电池相邻时，进一步判断所述最大电压、所述最小电压和所述平均电压是否满足预定关系，并在满足所述预定关系时，判定所述第一单体电池和所述第二单体电池之间的电压采集线束连接点存在异常。
根据本发明的动力电池的单体电压采集线束的诊断系统，能够及时、准确地诊断出动力电池的单体电压采集线束和单体电极之间的开路连接状态，进而能够确定出采集到的动力电池的电压是否准确可靠。
另外，根据本发明上述实施例的动力电池的单体电压采集线束的诊断系统还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，所述预设的开路连接电压差阈值为1.5V至2.5V。
进一步地，所述诊断模块用于计算所述最大电压和所述最小电压之和是否等于2*所述平均电压，并在所述最大电压和所述最小电压之和等于2*所述平均电压时判定所述最大电压、所述最小电压和所述平均电压满足所述预定关系。
进一步地，还包括：报警模块，用于在所述诊断模块判定所述第一单体电池和所述第二单体电池之间的电压采集线束连接点存在异常之后，进行报警提示。
本发明的第三方面公开了一种车辆，包括根据上述任意一个实施例所述的动力电池的单体电压采集线束的诊断系统。该车辆能够及时、准确地诊断出动力电池的单体电压采集线束和单体电极之间的开路连接状态，进而能够确定出采集到的动力电池的电压是否准确可靠。
本发明的附加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
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面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动力电池的单体电压采集线束的诊断方法的流程图；
图2是电池模组和电池系统采集板的连接等效电路图；
图3是动力电池的单体电压采集线束正常连接时单体电池的单体电压/电流信号波形图；
图4是动力电池的单体电压采集线束开路连接时单体电池的单体电压/电流信号波形图；
图5是根据本发明另一个实施例的动力电池的单体电压采集线束的诊断方法的流程图；
图6是根据本发明一个实施例的动力电池的单体电压采集线束的诊断系统的结构图；以及
图7是根据本发明另一个实施例的动力电池的单体电压采集线束的诊断系统的结构图。
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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
以下结合附图描述根据本发明实施例的动力电池的单体电压采集线束的诊断方法、系统及车辆。
在描述根据本发明实施例的动力电池的单体电压采集线束的诊断方法之前，首先对动力电池进行描述，动力电池通常有多个电池模块(也称电池模组)组成，每个电池模块由多个单体电池组成。
图1是根据本发明一个实施例的动力电池的单体电压采集线束的诊断方法的流程图。
如图1所示，根据本发明一个实施例的动力电池的单体电压采集线束的诊断方法，包括：
S101：获取采集到的多个单体电池电压的平均电压、最大电压和最小电压。即：通过采集动力电池组中的多个单体电池的电压，找出其中的最大电压和最小电压，并计算采集到的多个电体电池的平均电压。
作为一个具体的示例，如图2所示，示出了由5个单体电池串联而成的电池模组。电池模组和电池管理系统采集板相连接，用于采集多个电体电池的电压值。从图2中可以看出单体电池N(简称：单体N)的正极和单体电池N+1的负极相连(N为1、2、3、4)，单体电池1的负极是整个电池模组的负极，单体电池5的正极是整个电池模组的正极。电压采样点共6个，即A0、A1、A2、A3、A4、A5，6个采样点的采样电压标记为VA0、VA1、VA2、VA3、VA4、VA5，单体N的电压VN等于VAN-VAN-1。从V1、V2、V3、V4、V5中选取最大的电压和最小的电压作为最大电压和最小电压，并计算V1、V2、V3、V4、V5的平均值，作为平均电压。
S102：判断最大电压和最小电压之间的电压差是否大于预设的开路连接电压差阈值。
具体而言，当动力电池的单体电压采集线束为正常连接时，采集到的任一单体电池的单体电压/电流信号波形如图3所示，其中，IPTd_i_ShuntCur\CCP:1是采集到的流经单体电池的电流信号波形曲线；IPTd_v_CellVolt_[0]\CCP:1是采集到的单体电池的电压信号波形曲线。图3中横轴为时间，单位为秒，对于电压信号，纵轴为电压值，单位为V，对于电流信号，纵轴为电流值，单位为A。其中301波形为流经单体电池的电流信号波形，其中0～750s电流值为0，表示电池在静置状态，750～1050s电流值大于0，表示电池在放电状，1050～1350s电流值小于0，表示电池在充电状态。302波形为单体电池的电压。
从图3中可以看出，当动力电池的单体电压采集线束为正常连接时，最大电压和最小电压之间的电压差小于预设的开路连接电压差阈值。
当动力电池的单体电压采集线束为开路连接时，采集到的单体电压信号将失真，以电压信号采集线连接点B3为例，动力电池的单体电压采集线束采集到的单体电压信号波形如图4所示。其中，单体电池3的电压为VA3-VA2，单体电池4的电压为VA4-VA3，若出现B3点连接完全断开，或时断时连的现象，此时由于RC滤波电路，A3点的电压不为零，而是一个不确定的电压值，这时单体电池3的电压V3(该数值为VA3-VA2)和单体电池4的电压V4(该数值为VA4-VA3)将失真。如图4中，401波形为电流信号的波形，402波形为单体3的电压V3信号波形，403波形为单体4的电压V4信号的波形，404波形为单体1、2、5的电压信号波形。
当出现采集到的单体电压异常时，从图4中可以看出，最大电压和最小电压之间的电压差大于预设的开路连接电压差阈值，其中，预设的开路连接电压差阈值可以为1.5V至2.5V。
S103：如果是，则进一步判断对应于所述最大电压的第一单体电池和对应于所述最小电压的第二单体电池是否相邻。
具体而言，如图4所示，可知单体电池3和单体电池4的连接点B3为开路连接，B4 和B2连接点正常，电压V3、电压V4会同时出现异常。因此，判断连接点可能为开路连接状态时，对应于最大电压的第一单体电池和对应于最小电压的第二单体电池需要满足像单体电池3和单体电池4这种相邻关系。
S104：如果相邻，则进一步判断所述最大电压、所述最小电压和所述平均电压是否满足预定关系。
根据图4，单体电池3和单体电池4之间连接开路时，V3增大则V4减小，V3减小则V4增大，呈镜像对称关系，而VA4-VA2保持不变，即，单体电池3的电压和单体电池4的电压之和不会变化，与当前单体平均电压值Vavq的两倍相当，其中示出预设关系：计算最大电压和最小电压之和是否等于2*平均电压；如果是，则判定最大电压、最小电压和平均电压满足预定关系。
S105:如果满足所述预定关系，则判定所述第一单体电池和所述第二单体电池之间的电压采集线束连接点存在异常。进一步地，在判定第一单体电池和第二单体电池之间的电压采集线束连接点存在异常之后，进行报警提示。
根据本发明的动力电池的单体电压采集线束的诊断系统，能够及时、准确地诊断出动力电池的单体电压采集线束和单体电极之间的开路连接状态，进而能够确定出采集到的动力电池的电压是否准确可靠。
图5是根据本发明另一个实施例的动力电池的单体电压采集线束的诊断方法的流程图。
本发明的实施方案如图5所示，以一个94AH三元锂的方形单体为例，该单体额定工作电压为3.68V，最大正常工作电压Vmax为4.15V，最小正常工作Vmin为2.7V，均衡电压差阈值Vbal(可标定)初始值设定为50mV，开路连接电压差阈值Vopen(可标定)初始值设定为2000mV。
结合图1和图5，作为一个具体的示例，工作原理如下：在开启电池管理系统监视电压后，获取采集到的多个单体电池电压的平均电压Vavq、最大电压Vmax和最小电压Vmin，判断Vmax和Vmin的电压差是否大于50mV，判断Vmax和Vmin的电压差是否大于2000mV，如果是，则进一步判断对应于所述最大电压的第一单体电池Cellno_max和对应于最小电压的第二单体电池Cellno_min是否相邻，如果相邻，则进一步判断Vmax和Vmin的电压和与Vavq是否数值相当，如果满足数值相当，则判定第一单体电池Cellno_max和第二单体电池Cellno_min之间的电压采集线束连接点存在异常。
其中单体电压异常情况下，也可能是性能差异导致，由电池管理系统进行的相应处理。这些方法对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，在此不做赘述。
根据本发明的动力电池的单体电压采集线束的诊断系统，能够及时、准确地诊断出动力电池的单体电压采集线束和单体电极之间的开路连接状态，进而能够确定出采集到的动力电池的电压是否准确可靠。
图6是根据本发明一个实施例的动力电池的单体电压采集线束的诊断系统的结构图。
如图6所示，动力电池的单体电压采集线束的诊断系统100，其中动力电池包括多个单体电池，系统100包括：获取模块110和诊断模块120。
其中，获取模块110用于获取采集到的多个单体电池电压的平均电压、最大电压和最小电压；诊断模块120用于判断最大电压和最小电压之间的电压差是否大于预设的开路连接电压差阈值，并在最大电压和最小电压之间的电压差大于预设的开路连接电压差阈值时，进一步判断对应于最大电压的第一单体电池和对应于最小电压的第二单体电池是否相邻，以及在第一单体电池和第二单体电池相邻时，进一步判断最大电压、最小电压和平均电压是否满足预定关系，并在满足所述预定关系时，判定第一单体电池和第二单体电池之间的电压采集线束连接点存在异常。
根据本发明的动力电池的单体电压采集线束的诊断系统，能够及时、准确地诊断出动力电池的单体电压采集线束和单体电极之间的开路连接状态，进而能够确定出采集到的动力电池的电压是否准确可靠。
诊断模块120还包括预设的开路连接电压差阈值为1.5V至2.5V，用于计算最大电压和最小电压之和是否等于2*平均电压，并在最大电压和最小电压之和等于2*平均电压时判定最大电压、最小电压和平均电压满足预定关系。
作为一个实施例，如图7所示，动力电池的单体电压采集线束的诊断系统100还包括报警模块130，用于在诊断模块判定第一单体电池和第二单体电池之间的电压采集线束连接点存在异常之后，进行报警提示。
需要说明的是，本发明实施例的动力电池的单体电压采集线束的诊断系统的具体实现方式与本发明实施例的动力电池的单体电压采集线束的诊断方法的具体实现方式类似，具体请参见方法部分的描述，为了减少冗余，此处不做赘述。
进一步地，本发明的实施例公开了一种车辆，该车辆设置有上述任意一个实施例所述的动力电池的单体电压采集线束的诊断系统。该车辆能够及时、准确地诊断出动力电池的单体电压采集线束和单体电极之间的开路连接状态，进而能够确定出采集到的动力电池的电压是否准确可靠。
另外，根据本发明实施例的车辆的其它构成以及作用对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，不做赘述。
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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
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”、“固定”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 (5)
1.一种动力电池的单体电压采集线束的诊断方法，其特征在于，所述动力电池包括多个单体电池，所述方法包括：
获取采集到的多个单体电池电压的平均电压、最大电压和最小电压；
判断所述最大电压和所述最小电压之间的电压差是否大于预设的开路连接电压差阈值，其中，所述开路连接电压差阈值是电压采集线束开路连接时所述最大电压和所述最小电压之间的电压差阈值，所述开路连接电压差阈值为1.5V至2.5V；
如果是，则进一步判断对应于所述最大电压的第一单体电池和对应于所述最小电压的第二单体电池是否相邻；
如果相邻，则进一步判断所述最大电压、所述最小电压和所述平均电压是否满足预定关系，其中，所述判断所述最大电压、所述最小电压和所述平均电压是否满足预定关系进一步包括：计算所述最大电压和所述最小电压之和是否等于2*所述平均电压；
如果是，则判定所述最大电压、所述最小电压和所述平均电压满足所述预定关系；
如果满足所述预定关系，则判定所述第一单体电池和所述第二单体电池之间的电压采集线束连接点存在异常。
2.根据权利要求1所述的动力电池的单体电压采集线束的诊断方法，其特征在于，在判定所述第一单体电池和所述第二单体电池之间的电压采集线束连接点存在异常之后，还包括：进行报警提示。
3.一种动力电池的单体电压采集线束的诊断系统，其特征在于，所述动力电池包括多个单体电池，所述系统包括：
获取模块，用于获取采集到的多个单体电池电压的平均电压、最大电压和最小电压；
诊断模块，用于判断所述最大电压和所述最小电压之间的电压差是否大于预设的开路连接电压差阈值，其中，所述开路连接电压差阈值是电压采集线束开路连接时所述最大电压和所述最小电压之间的电压差阈值，所述开路连接电压差阈值为1.5V至2.5V，并在所述最大电压和所述最小电压之间的电压差大于预设的开路连接电压差阈值时，进一步判断对应于所述最大电压的第一单体电池和对应于所述最小电压的第二单体电池是否相邻，以及在所述第一单体电池和所述第二单体电池相邻时，进一步判断所述最大电压、所述最小电压和所述平均电压是否满足预定关系，并在满足所述预定关系时，判定所述第一单体电池和所述第二单体电池之间的电压采集线束连接点存在异常，其中，在所述进一步判断所述最大电压、所述最小电压和所述平均电压是否满足预定关系时，所述诊断模块具体用于：
计算所述最大电压和所述最小电压之和是否等于2*所述平均电压，并在所述最大电压和所述最小电压之和等于2*所述平均电压时判定所述最大电压、所述最小电压和所述平均电压满足所述预定关系。
4.根据权利要求3所述的动力电池的单体电压采集线束的诊断系统，其特征在于，还包括：
报警模块，用于在所述诊断模块判定所述第一单体电池和所述第二单体电池之间的电压采集线束连接点存在异常之后，进行报警提示。
5.一种车辆，其特征在于，包括：根据权利要求3-4任一项所述的动力电池的单体电压采集线束的诊断系统。
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Denomination of invention: Diagnosis method, system and vehicle of single voltage acquisition harness of power battery Effective date of registration: 20211213 Granted publication date: 20200918 Pledgee: BEIJING AUTOMOTIVE GROUP Co.,Ltd. Pledgor: Borgward Automotive (China) Co., Ltd. Registration number: Y2021990001167 |
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