CN109557468A - Bms被动均衡失效检测方法、装置及均衡电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种BMS被动均衡失效检测方法、装置及均衡电路，涉及电池检测技术领域，该方法包括：采集各个电池单元的均衡前电压；单独开启奇数电池单元或偶数电池单元的均衡功能；采集奇数电池单元或偶数电池单元的均衡时电压；计算均衡前电压和均衡时电压的差值，并判断差值是否小于预设电压差阈值；如果是，确定电池单元的被动均衡功能失效。本发明实施例提供的BMS被动均衡失效检测方法、装置及均衡电路，可以单独开启奇数电池单元或偶数电池单元的均衡功能，通过比较均衡前电压和均衡时电压的差值，来判断均衡是否正常起作用，可以及时有效地诊断均衡失效的情况，确定失效位置。

Description

BMS被动均衡失效检测方法、装置及均衡电路

技术领域

本发明涉及电池检测技术领域，尤其是涉及一种BMS被动均衡失效检测方法、装置及均衡电路。

背景技术

电池在串联使用时，电池单体间的不一致性会导致成组后的电池组可用容量变小。在充电时，电压偏高的电池单体会导致充电过程提前终止，充电容量变小；放电时，电压偏低的电池单体会导致放电过程提前终止，放电容量减小。为了改善电池的一致性，目前比较有效的方法是对电池单体进行均衡，将电压高的单体进行放电，对电压低的单体进行充电。现阶段主要的有两种均衡技术：被动均衡和主动均衡。其中，被动均衡电路一般包括串联的均衡电阻和均衡开关，被动均衡电路再与单体电池并联，采用电池控制芯片控制均衡开关的通断，由均衡电阻产热，消耗掉多余的电量，实现电池一致性的均衡。

当均衡开关或者均衡电阻损坏时，无法进行均衡功能，控制芯片却无从得知此故障，会导致控制均衡开关持续进行均衡，电压无法满足要求等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种BMS被动均衡失效检测方法、装置及均衡电路，可以有效判断均衡功能是否有效。

第一方面，本发明实施例提供了一种BMS被动均衡失效检测方法，应用于BMS，BMS用于管理多个电池单元，多个电池单元预先按排列顺序划分为奇数电池单元和偶数电池单元，该方法包括：采集各个电池单元的均衡前电压；单独开启奇数电池单元或偶数电池单元的均衡功能；采集奇数电池单元或偶数电池单元的均衡时电压；计算均衡前电压和均衡时电压的差值，并判断差值是否小于预设电压差阈值；如果是，确定电池单元的被动均衡功能失效。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，在采集各个电池单元的均衡前电压的步骤之后，还包括：判断均衡前电压是否大于电池单元的正常放电电压；如果是，执行单独开启奇数电池单元或偶数电池单元的均衡功能的步骤。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，还包括：预先根据均衡电流和均衡电阻的乘积确定预设电压差阈值。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，在单独开启奇数电池单元或偶数电池单元的均衡功能的步骤之后，还包括：确定获取均衡诊断状态是否成功；如果是，执行采集奇数电池单元或偶数电池单元的均衡时电压的步骤；如果否，记录获取均衡诊断状态失败的次数。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，还包括：当次数大于告警次数阈值时，退出检测过程并进行异常告警。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，还包括：记录被动均衡功能失效的电池单元。

第二方面，本发明实施例还提供一种BMS被动均衡电路，包括电压采集与均衡控制芯片、均衡开关、均衡电阻、保险丝和限流电阻；均衡开关、均衡电阻、保险丝和限流电阻串联，并与一个电池单元并联形成一个并联回路；均衡开关的控制端与电压采集与均衡控制芯片连接。

第三方面，本发明实施例还提供一种BMS被动均衡失效检测装置，应用于BMS，BMS用于管理多个电池单元，多个电池单元预先按排列顺序划分为奇数电池单元和偶数电池单元，该装置包括：第一采集模块，用于采集各个电池单元的均衡前电压；启动模块，用于单独开启奇数电池单元或偶数电池单元的均衡功能；第二采集模块，用于采集奇数电池单元或偶数电池单元的均衡时电压；第一判断模块，用于计算均衡前电压和均衡时电压的差值，并判断差值是否小于预设电压差阈值；确定模块，用于如果是，确定电池单元的被动均衡功能失效。

结合第三方面，本发明实施例提供了第三方面的第一种可能的实施方式，还包括第二判断模块；第二判断模块用于判断均衡前电压是否大于电池单元的正常放电电压；如果是，触发第二采集模块执行单独开启奇数电池单元或偶数电池单元的均衡功能的步骤。

结合第三方面，本发明实施例提供了第三方面的第二种可能的实施方式，还包括：计算模块，用于预先根据均衡电流和均衡电阻的乘积确定预设电压差阈值。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供的BMS被动均衡失效检测方法、装置及均衡电路，可以单独开启奇数电池单元或偶数电池单元的均衡功能，通过比较均衡前电压和均衡时电压的差值，来判断均衡是否正常起作用，可以及时有效地诊断均衡失效的情况，确定失效位置。

本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。

为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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方式，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为本发明实施例提供的均衡电路的示意图；

图2为本发明实施例提供的一种BMS被动均衡电路的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种BMS被动均衡失效检测方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的另一种BMS被动均衡失效检测方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的一种BMS被动均衡失效检测装置的结构框图；

图6为本发明实施例提供的另一种BMS被动均衡失效检测装置的结构框图；

图7为本发明实施例提供的另一种BMS被动均衡失效检测装置的结构框图。

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，下面将结合附图对本发明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。

被动均衡电路与单体电池并联，采用电池控制芯片控制均衡开关的通断，由均衡电阻产热，消耗掉多余的电量，实现电池一致性的均衡。但是当出现大电流时，均衡开关和均衡电阻容易被击穿或者损坏；当均衡开关损坏或者均衡电阻烧断时，无法进行均衡功能，芯片却无从得知此不良，让均衡芯片以为此电芯电压过高，均衡开关持续使用，电压无法满足要求，占用芯片资源，甚至产生误判。

参见图1所示的均衡电路的示意图，其中示出了多个单体电芯BAT1-BATn、多个均衡开关S1-Sn、多个均衡电阻R1-Rn，每个单体电芯均与一个均衡开关、均衡电阻相并联，其中均衡开关S1-Sn由单体电压采集与均衡控制系统来控制。该单体电压采集与均衡控制系统还可以采集单体电芯CELL端的电压，采集方法应各家芯片而异，最终得到各个单体电芯两端电压；实时监测电池电压，当某Cell达到均衡开启条件时，闭合相应均衡开关S，给电芯均衡放电；实时监控CELL电压，依均衡条件均衡相应电芯，使电芯的电压差小于预设值时停止放电。

基于此，本发明实施例提供的一种BMS被动均衡失效检测方法、装置及均衡电路，可以有效判断均衡功能是否有效。为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种BMS被动均衡失效检测方法进行详细介绍。

实施例1

本发明实施例提供了一种BMS被动均衡电路，包括电压采集与均衡控制芯片、均衡开关、均衡电阻、保险丝和限流电阻。

参见图2所示的BMS被动均衡电路的示意图，多个单体电芯BAT1-BATn、多个均衡开关S1-Sn、多个均衡电阻R1-Rn、多个限流电阻Rs1-Rsn、多个保险丝F1-Fn。在电路结构上每一路检测端输入口增加了保险丝和电阻。其中，对应的均衡开关、均衡电阻、保险丝和限流电阻串联，并与一个电池单元并联形成一个并联回路。各个均衡开关的控制端与电压采集与均衡控制芯片连接。

图2中开关S可以根据被动均衡的需要选择P型MOS或者N型MOS作为开关，或者内置开关。保险丝Rs与限流电阻F的顺序可替换。保险丝用于限制长时间过流，限流电阻用于限制尖峰电流。该限流电阻为小值电阻。

本发明实施例提供的BMS被动均衡电路，包括保险丝和限流电阻，有效的控制冲击电流，保证芯片和开关器件不会损坏，提高均衡回路的可靠性和安全性。

实施例2

本发明实施例提供了一种BMS被动均衡失效检测方法，应用于BMS(BATTERYMANAGEMENT SYSTEM，电池管理系统)，该BMS用于管理多个电池单元，多个电池单元预先按排列顺序划分为奇数电池单元和偶数电池单元。其中电池单元可以是单独的电芯等可以串联使用的单体电池。

参见图3所示的BMS被动均衡失效检测方法的流程图，该方法包括如下步骤：

步骤S302，采集各个电池单元的均衡前电压。

通过BMS的采样芯片采集电池单元端的电压，采集方法应各类型芯片而异，可以得到各个电池单元的两端电压。此处在开启均衡功能前先采集各个电池单元的均衡前电压，用于与后续采集的均衡时的电压进行比较。

步骤S304，单独开启奇数电池单元或偶数电池单元的均衡功能。

参见图2所示的BMS被动均衡电路的示意图，相邻的电池单元共用部分均衡电路，为了避免检测时相邻电池单元互相影响，可以将多个电池单元按排列顺序划分为奇数电池单元和偶数电池单元，在检测时单独开启奇数电池单元或偶数电池单元的均衡功能。

步骤S306，采集奇数电池单元或偶数电池单元的均衡时电压。

分别在奇数电池单元或偶数电池单元的均衡功能达到预定放电时长后，采集各个电池单元的均衡时电压。

步骤S308，计算均衡前电压和均衡时电压的差值，并判断差值是否小于预设电压差阈值。如果是，执行步骤S310，如果否，执行步骤S312。

在进行预定放电时长的放电过程后，比较均衡前电压和均衡时电压。如果均衡功能正常，即均衡电路可以正常消耗电池单元的电能，则电压差应当大于或等于预设电压差阈值。如果均衡电路出现故障，例如均衡电阻短路或均衡开关短路，无法起到放电作用，则电压差应当小于预设电压差阈值。可以预先根据均衡电流和均衡电阻的乘积确定预设电压差阈值，有该乘积按比例换算得出。

步骤S310，确定电池单元的被动均衡功能失效。

在差值小于预设电压差阈值时，确定该电压对应的电池单元的被动均衡功能失效。此时应当记录被动均衡功能失效的电池单元，例如记录其电芯序号，以方便检修维护。

步骤S312，确定电池单元的被动均衡功能有效。

本发明实施例提供的BMS被动均衡失效检测方法，可以单独开启奇数电池单元或偶数电池单元的均衡功能，通过比较均衡前电压和均衡时电压的差值，来判断均衡是否正常起作用，可以及时有效地诊断均衡失效的情况，确定失效位置。

考虑到均衡回路存在中断的情况，此时均衡回路中无电流，不需再进行均衡功能的检测，因此在上述采集各个电池单元的均衡前电压的步骤之后，还包括：判断均衡前电压是否大于电池单元的正常放电电压；如果是，执行单独开启奇数电池单元或偶数电池单元的均衡功能的步骤。该正常放电电压基于每个电池单元的输出电压确定。可以通过检测限流电阻上是否存在电流，判断均衡是否正常开启。

实施例3

本发明实施例提供了一种BMS被动均衡失效检测方法，应用于BMS，该BMS用于管理多个电池单元，多个电池单元预先按排列顺序划分为奇数电池单元和偶数电池单元。

参见图4所示的BMS被动均衡失效检测方法的流程图，该方法包括如下步骤：

步骤S402，判断上次均衡是否出现诊断错误。如果是，执行步骤S404；如果否，执行步骤S406。

在进行均衡功能是否失效的判断前，先确定上次均衡是否出现诊断错误，当出席那错误时需要先继续开启上次cell均衡。

步骤S404，继续开启上次cell均衡。

步骤S406，判断上次开启均衡电芯是否为奇数。如果是，执行步骤S408；如果否，执行步骤S410。

由于需要单独开启奇数电池单元或偶数电池单元的均衡功能，需要判断是否已经进行过其中一种电池单元的检测，如果已经进行过一种，则执行另一种的检测。

步骤S408，开启偶数cell均衡。

步骤S410，开启奇数cell均衡。

步骤S412，确定获取均衡诊断状态是否成功。如果是，执行步骤S414；如果否，执行步骤S416。

步骤S414，判断均衡前电压和均衡时电压的差值是否大于等于设定值。如果是，执行步骤S422；如果否，执行步骤S416。

若均衡诊断状态成功，如果电压差大于阈值，则均衡功能正常。如果电压差小于阈值，则均衡电流过小，可能均衡电阻短路或均衡开关短路

步骤S416，记录获取均衡诊断状态失败的次数。

步骤S418，判断上述次数是否达到阈值。如果是，执行步骤S420；如果否，结束。

若均衡诊断状态失败，则错误计数，如果错误计数小于一定阈值，则继续诊断当前均衡电芯，否则异常告警退出。

步骤S420，置位均衡诊断错误告警。

步骤S422，判断所有均衡是否全部诊断完成。如果是，执行步骤S424；如果否，结束。

步骤S424，置位均衡诊断完成。

异常告警或所有均衡全诊断完成，则均衡诊断结束，并上报均衡诊断结果。

本发明实施例提供的BMS被动均衡失效检测方法，可以单独开启奇数电池单元或偶数电池单元的均衡功能，通过比较均衡前电压和均衡时电压的差值，来判断均衡是否正常起作用，可以及时有效地诊断均衡失效的情况，确定失效位置。

实施例4

本发明实施例提供了一种BMS被动均衡失效检测装置，参见图5所示的BMS被动均衡失效检测装置的结构框图，应用于BMS，BMS用于管理多个电池单元，多个电池单元预先按排列顺序划分为奇数电池单元和偶数电池单元，该装置包括：

第一采集模块51，用于采集各个电池单元的均衡前电压；

启动模块52，用于单独开启奇数电池单元或偶数电池单元的均衡功能；

第二采集模块53，用于采集奇数电池单元或偶数电池单元的均衡时电压；

第一判断模块54，用于计算均衡前电压和均衡时电压的差值，并判断差值是否小于预设电压差阈值；

确定模块55，用于如果是，确定电池单元的被动均衡功能失效。

参见图6所示的BMS被动均衡失效检测装置的结构框图，还包括第二判断模块61；该第二判断模块61用于判断均衡前电压是否大于电池单元的正常放电电压；如果是，触发第二采集模块53执行单独开启奇数电池单元或偶数电池单元的均衡功能的步骤。

参见图7所示的BMS被动均衡失效检测装置的结构框图，还包括：计算模块71，用于预先根据均衡电流和均衡电阻的乘积确定预设电压差阈值。

本发明实施例提供的BMS被动均衡失效检测装置，与上述实施例提供的BMS被动均衡失效检测方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

本发明实施例还提供一种BMS被动均衡失效检测系统，包括处理器和机器可读存储介质，机器可读存储介质存储有能够被处理器执行的机器可执行指令，处理器执行机器可执行指令以上述方法。

本实施例还提供了一种计算机存储介质，用于储存为上述实施例提供的装置所用的计算机软件指令。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。本发明实施例所提供的控制器，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

上述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种BMS被动均衡失效检测方法，其特征在于，应用于BMS，所述BMS用于管理多个电池单元，所述多个电池单元预先按排列顺序划分为奇数电池单元和偶数电池单元，该方法包括：

采集各个所述电池单元的均衡前电压；

单独开启奇数电池单元或偶数电池单元的均衡功能；

采集所述奇数电池单元或所述偶数电池单元的均衡时电压；

计算所述均衡前电压和所述均衡时电压的差值，并判断所述差值是否小于预设电压差阈值；

如果是，确定所述电池单元的被动均衡功能失效。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述采集各个所述电池单元的均衡前电压的步骤之后，还包括：

判断所述均衡前电压是否大于所述电池单元的正常放电电压；

如果是，执行所述单独开启奇数电池单元或偶数电池单元的均衡功能的步骤。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

预先根据均衡电流和均衡电阻的乘积确定所述预设电压差阈值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述单独开启奇数电池单元或偶数电池单元的均衡功能的步骤之后，还包括：

确定获取均衡诊断状态是否成功；

如果是，执行所述采集所述奇数电池单元或所述偶数电池单元的均衡时电压的步骤；

如果否，记录获取均衡诊断状态失败的次数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

当所述次数大于告警次数阈值时，退出检测过程并进行异常告警。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

记录被动均衡功能失效的所述电池单元。

7.一种BMS被动均衡电路，其特征在于，包括电压采集与均衡控制芯片、均衡开关、均衡电阻、保险丝和限流电阻；

所述均衡开关、均衡电阻、保险丝和限流电阻串联，并与一个电池单元并联形成一个并联回路；

所述均衡开关的控制端与所述电压采集与均衡控制芯片连接。

8.一种BMS被动均衡失效检测装置，其特征在于，应用于BMS，所述BMS用于管理多个电池单元，所述多个电池单元预先按排列顺序划分为奇数电池单元和偶数电池单元，该装置包括：

第一采集模块，用于采集各个所述电池单元的均衡前电压；

启动模块，用于单独开启奇数电池单元或偶数电池单元的均衡功能；

第二采集模块，用于采集所述奇数电池单元或所述偶数电池单元的均衡时电压；

第一判断模块，用于计算所述均衡前电压和所述均衡时电压的差值，并判断所述差值是否小于预设电压差阈值；

确定模块，用于如果是，确定所述电池单元的被动均衡功能失效。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括第二判断模块；

所述第二判断模块用于判断所述均衡前电压是否大于所述电池单元的正常放电电压；如果是，触发所述第二采集模块执行所述单独开启奇数电池单元或偶数电池单元的均衡功能的步骤。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括：

计算模块，用于预先根据均衡电流和均衡电阻的乘积确定所述预设电压差阈值。