CN107612071B - 一种电池组电池故障判定及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池组电池故障判定及处理方法，属于电池技术领域，包括S1、获取动力电池组各电池单体在充、放电末端的电压值；S2、分别将各电池单体在充、放电末端的电压值与充、放电时电压平均值进行比较；S3、根据所述比较结果，判断各电池单体是否存在故障并进行处理。本发明根据电池单体在充、放电末端的电压值进行故障判断，实现动力电池组故障的可靠诊断，减少电池组故障的误判，并提供有效的维修方法，避免电池组不必要的反复维修，节约维修成本。

Description

一种电池组电池故障判定及处理方法

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种电池组电池故障判定及处理方法。

背景技术

在电动汽车运行，需要由电池单体以串并联方式进行连接后形成一个电池组以满足车辆运行过程中动力的需求。由于电池组中电池单体多，其一致性不稳定会严重影响电池组容量、能量、压差、续航里程以及使用寿命，进而影响用户在使用过程的体验。电池组在整车运行过程中充放电电流、使用的SOC状态、环境温度、电池电池单体处于电池组内部位置以及电池自放电等也会影响电池衰减差异，使得电池单体在电池组内的SOC状态不一致，导致电池组的压差增大。

电池单体在串联连接后，每个电池单体电流相等。但是每个电池单体的容量存在一定的差异，在充电时，容量较小的电池首先充满；放电时，容量较小的电池首先放完。所以容量较小的电池在满充满放，而其他容量大的电池在进行浅充浅放，这样就造成容量较小的电池衰减大于容量大的电池衰减，使得电池组的容量出现“短板效应”，严重限制了电池系统的整体寿命。在电池系统的电池单体串联数量多、直流电压高的情况下“短板效应”更为突出。

因此，目前根据电池组的单体压差来判定动力电池组故障。电池管理系统BMS仅根据所采集到的电压不一致而上报电压过低或电压过高故障。但是这种故障判断方式存在的缺陷在于，没有体现出故障的产生原因，不能有效指导后续的均衡工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电池组电池故障判定及处理方法，以对电池故障的原因进行判定。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：提供一种电池组电池故障判定及处理方法，包括：

S1、获取动力电池组各电池单体在充、放电末端的电压值；

S2、分别将各电池单体在充、放电末端的电压值与充、放电时电压平均值进行比较；

S3、根据所述比较结果，判断各电池单体是否存在故障并进行处理。

其中，所述的步骤S3，具体包括：

S31、当电池单体A在充电末端的电压值高于充电平均电压值，且在放电末端的电压值低于放电平均电压值，则判断该电池单体存在故障并对电池单体A进行更换电池处理；

S32、当电池单体B在充、放电末端的电压值均低于充、放电平均电压值，则判断电池单体B存在故障并对该电池单体进行均衡处理；

S33、当电池单体C在充/放电末端的电压值均高于充、放电平均电压值，则判断电池单体C存在故障并对该电池单体进行均衡处理；

S34、当电池单体D在充电末端的电压值低于充电平均电压值，且在放电末端的电压值高于放电平均电压值时，判断充、放电末端的电压值之差是否超过阈值，若是执行步骤S35，若否执行步骤S36；

S35、判断电池单体D存在故障，并对该电池单体进行更换电池处理；

S36、判断电池单体D无故障。

其中，对所述步骤S32中的电池单体B进行充电均衡；

对所述步骤S33中的电池单体C进行放电均衡。

其中，所述步骤S32中的充电均衡，具体为：

记录电池组在充放电末端的各并联电池单体电压值分布曲线；

在放电末端记录所述电池单体B的电压值V_max，并记录下此时各电池单体的电压平均值V；

根据电池单体充放电曲线数据估计V与V_max差值所对应的电池容量；

根据V与V_max差值所对应的电池容量，对所述电池单体B进行充电均衡操作。

其中，所述S33中的放电均衡，具体为：

记录电池组在充放电末端的各并联电池单体电压值分布曲线；

在放电末端记录所述电池单体C的电压值V_min，并记录下此时各电池单体的电压平均值V；

根据电池单体充放电曲线数据估计V与V_min的差值所对应的电池容量；

根据V与V_min的差值所对应的电池容量，对所述电池单体C进行充电均衡操作。

其中，所述的电池单体充放电曲线估算电压差值对应的电池容量，具体包括：

将N个电池单体并联形成一个并联电池单体；

根据N个电池单体充放电曲线来计算V与V_min或V_max的电压差值对应的电池容量；

其中，需进行均衡操作的电池单体需要进行补电/放电的容量为N*电池单体容量。

其中，所述方法还包括：

获取所述动力电池组各电池单体在整车运行充电过程末端的电压为V₁、以及平均电压为V_ave1；

获取所述动力电池组各电池单体在整车运行放电过程末端的电压为V₂、以及平均电压为V_ave2；

若V₁-V_ave1值大于阈值和/或V₂-V_ave2值大于阈值，则判断该电池单体故障。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：本发明将动力电池组中各电池单体在充、放电末端的电压值与电压标准值进行比较，来判断电池单体是否存在故障，若存在故障则对故障进行分析，执行相应的维修操作。故障诊断过程可靠，减少电池组故障的误判，而且提供有效的维修方法，避免电池组不必要的反复维修，节约维修成本。

附图说明

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述：

图1是本发明中一种电池组电池故障判定及处理方法的流程示意图；

图2是本发明中电池单体A在充、放电末端的电压分布示意图；

图3是本发明中电池单体B在充、放电末端的电压分布示意图；

图4是本发明中电池单体C在充、放电末端的电压分布示意图；

图5是本发明中电池单体D在充、放电末端的电压分布示意图；

图6是本发明中的单体电池放电容量-电压曲线示意图。

具体实施方式

为了更进一步说明本发明的特征，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。所附图仅供参考与说明之用，并非用来对本发明的保护范围加以限制。

如图1所示，本实施例公开了一种电池组电池故障判定及处理方法，包括如下步骤S1至S3：

S1、获取动力电池组各电池单体在充、放电末端的电压值；

需要说明的是，本实施例中的动力电池组是由8P48S组成的电池组，获取动力电池组各串联电池单体在充放电末端的电压值；通过整车运行数据在充电末端获取动力电池组各串联电池单体电压值，若电压压差超过阈值时，判定该电池包异常，需要进行放电测试，进而获取各串联电池单体在充放电末端的电压值。

需要说明的是，本实施例中的阈值是本领域技术人员经过大量实验的到的一个可与电池单体电压值进行比较的一个经验值。

S2、分别将各电池单体在充、放电末端的电压值与充、放电时电压平均值进行比较；

S3、根据所述比较结果，判断各电池单体是否存在故障并进行处理。

具体地，上述步骤S3，具体包括：

S31、当电池单体A在充电末端的电压值高于充电平均电压值，且在放电末端的电压值低于放电平均电压值，则判断该电池单体存在故障并对电池单体A进行更换电池处理；

S32、当电池单体B在充、放电末端的电压值均低于充、放电平均电压值，则判断电池单体B存在故障并对该电池单体进行均衡处理；

S33、当电池单体C在充/放电末端的电压值均高于充、放电平均电压值，则判断电池单体C存在故障并对该电池单体进行均衡处理；

S34、当电池单体D在充电末端的电压值低于充电平均电压值，且在放电末端的电压值高于放电平均电压值时，判断充、放电末端的电压值之差是否超过阈值，若是执行步骤S35，若否执行步骤S36；

S35、判断电池单体D存在故障，并对该电池单体进行更换电池处理；

S36、判断电池单体D无故障。

需要说明的是，本实施例中仅考虑电池故障，不考虑其他因素。

进一步地，在判断电池单体A在充电末端电压偏高并在放电末端电压偏低，判断电池单体A存在故障，造成故障的原因主要是容量偏小或者电池单体DCR值偏大，此时需要更换电池单体A。

进一步地，当电池单体B在充电末端电压偏低并在放电末端电压偏低，判断电池单体B存在故障，造成故障的原因电池单体B与其他电池单体的SOC状态不一致，需要根据单体SOC状态进行均衡。其中，电池单体B均衡是指：记录动力电池组在充放电末端的各并联电池单体电压值分布曲线；在放电末端记录电池单体B的电压值V_max，并记录下此时各电池单体的电压平均值V，再根据电池单体充放电曲线数据估计V与V_max的电压差值对应的电池容量，之后再就电池单体B进行均衡操作。

进一步方地，当电池单体C在充电末端偏高并在放电末端偏高，判断电池单体C存在故障，造成故障的原因电池单体C与其他电池单体的SOC状态不一致，需要根据单体SOC状态进行均衡。电池单体C均衡是指：记录电池组在充放电末端的各并联电池单体电压值分布曲线；在放电末端记录电池单体C电压值V_min，并记录下此时各电池单体C的电压平均值V，再根据电池单体C充放电曲线数据估计V与V_min的电压差值对应的电池容量，之后再就电池单体C进行均衡操作。

进一步地，电池单体D在充电末端偏低并在放电末端偏高，若压差值超过阈值则判断电池单体D存在故障需要更换电池单体D，该阈值是根据充放电流确认，电流越大其压差阈值越大；若压差值未超过阈值则判断电池单体无故障，该阈值是根据充放电流确认。

进一步地，如图2所示，电池单体A在充电末端电压为3.65V，平均电压为3.48V；放电末端电压为2.35V，平均电压为2.97V，此时电池单体A在充电末端电压偏高并在放电末端电压偏低，故判断模块存在故障，需要更换模块。

如图3所示，电池单体B在充电末端电压为3.52V，平均电压为3.61V；放电末端电压为2.35V，平均电压为2.97V，此时电池单体B在充电末端电压偏低并在放电末端电压偏低，判断电池单体B存在故障，需要均衡，现根据图6单体电池放电曲线在放电末端压差值2.35V到2.97V电池容量值为0.65Ah，该模块为8并模块，故应补充0.65*8＝5.2Ah的电量以达到均衡效果。

如图4可以看出电池单体C在充电末端电压为3.65V，平均电压为3.48V；放电末端电压为2.97V，平均电压为2.35V，此时电池单体C在充电末端偏高并在放电末端偏高，判断电池单体C存在故障，需要均衡，现根据图6单体电池放电曲线在放电末端压差值2.97V到2.35V电池容量值为0.65Ah,该模块为8并模块，故应放出0.65*8＝5.2Ah的电量以达到均衡效果。

如图5可以看出电池单体D在充电末端电压为3.52V，平均电压为3.61V；放电末端电压为2.97V，平均电压为2.35V，此时电池单体D在充电末端偏高并在放电末端偏高，若压差值超过阈值500mV则判断模块存在故障，需要更换模块。

本发明根据电池单体在充、放电末端的电压值进行故障判断，实现动力电池组故障的可靠诊断，减少电池组故障的误判，并提供有效的维修方法，避免电池组不必要的反复维修，节约维修成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电池组电池故障判定及处理方法，其特征在于，包括：

S1、获取动力电池组各电池单体在充电末端的电压值和在放电末端的电压值；

S2、分别将各电池单体在充电末端的电压值与所有电池单体在充电末端的电压平均值进行比较、将放电末端的电压值与所有电池单体在放电末端的电压平均值进行比较；

S3、根据所述比较结果，判断各电池单体是否存在故障并进行处理，具体包括：

S31、当电池单体在充电末端的电压值高于充电平均电压值，且在放电末端的电压值低于放电平均电压值，则判断该电池单体存在故障并对电池单体进行更换电池处理；

S32、当电池单体在充、放电末端的电压值均低于充、放电平均电压值，则判断电池单体存在故障并对该电池单体进行均衡处理；

S33、当电池单体在充/放电末端的电压值均高于充、放电平均电压值，则判断电池单体存在故障并对该电池单体进行均衡处理；

S34、当电池单体在充电末端的电压值低于充电平均电压值，且在放电末端的电压值高于放电平均电压值时，判断充、放电末端的电压值之差是否超过阈值，若是执行步骤S35，若否执行步骤S36；

S35、判断电池单体存在故障，并对该电池单体进行更换电池处理；

S36、判断电池单体无故障。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述步骤S32中的电池单体进行充电均衡；

对所述步骤S33中的电池单体进行放电均衡。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S32中的充电均衡，具体为：

记录电池组在充放电末端的各并联电池单体电压值分布曲线；

在放电末端记录所述电池单体的电压值V_max，并记录下此时各电池单体的电压平均值V；

根据电池单体充放电曲线数据估计V与V_max差值所对应的电池容量；

根据V与V_max差值所对应的电池容量，对所述电池单体进行充电均衡操作。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S33中的放电均衡，具体为：

记录电池组在充放电末端的各并联电池单体电压值分布曲线；

在放电末端记录所述电池单体的电压值V_min，并记录下此时各电池单体的电压平均值V；

根据电池单体充放电曲线数据估计V与V_min的差值所对应的电池容量；

根据V与V_min的差值所对应的电池容量，对所述电池单体进行充电均衡操作。

5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述的电池单体充放电曲线估算电压差值对应的电池容量，具体包括：

将N个电池单体并联形成一个并联电池单体；

根据N个电池单体充放电曲线来计算V与V_min或V_max的电压差值对应的电池容量；

其中，需进行均衡操作的电池单体需要进行补电/放电的容量为N*电池单体容量。

6.如权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取所述动力电池组各电池单体在整车运行充电过程末端的电压为V₁、以及平均电压为V_ave1；

获取所述动力电池组各电池单体在整车运行放电过程末端的电压为V₂、以及平均电压为V_ave2；

若V₁-V_ave1值大于阈值和/或V₂-V_ave2值大于阈值，则判断该电池单体故障。

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