CN109698528B - 电池组均衡电路检测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池组均衡电路检测系统，包括待测的均衡电路、检测电路和分析模块，所述均衡电路包括均衡模块和采样模块，所述均衡模块与采样模块连接，所述检测电路包括模拟电池终端，所述模拟电池终端包括分压电路和设置在所述分压电路两端的恒压电源，所述分压电路包括至少两个串联的分压电阻，所述分析模块内预设均衡模块开启后相应的分压电阻的理论电压值；所述均衡模块与分压电阻并联，均衡模块开启后采样模块采集相应的分压电阻的实际电压值，所述分析模块与采样模块连接，所述分析模块将预设的该分压电阻的理论电压值与采样模块采集的实际电压值对比分析，采用上述检测系统的检测方法能够实现均衡模块的大批量生产测试。

Description

电池组均衡电路检测系统及方法
技术领域
本发明涉及一种电池组均衡电路检测系统，及使用该系统的电池组均衡电路检测方法。
背景技术
目前，由于能源和环境的压力，具有绿色环保、可快速充电且能量密度高等优点的锂电池得到了迅猛的发展。特别是在动力电池领域，作为动力来源的锂电池组需要具备优良的性能和循环寿命，为了防止电池由于过充或者过放导致使用寿命降低，锂电池BMS管理系统中的电池组均衡电路需要保证各个单片电池电压的一致性，因此上述均衡电路能够正常工作是保证电池组能量充分使用和其使用寿命的关键。
专利申请CN103840520A公开了一种主动均衡BMS均衡失效检测电路及方法，通过在均衡回路中串入采样电阻，通过判断采样电阻的压降实现均衡失效检测。该方法主要用于电池组实际研发或使用过程中对均衡BMS均衡失效进行检测，不适合批量生产测试，而且该方法用电池作为负载可能因电池电压在使用过程中产生变化而影响判断均衡电路的准确性，且成本较高。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种电池组均衡电路检测系统，包括待测的均衡电路、检测电路和分析模块，所述均衡电路包括均衡模块和采样模块，所述均衡模块与采样模块连接，所述检测电路包括模拟电池终端，所述模拟电池终端包括分压电路和设置在所述分压电路两端的恒压电源，所述分压电路包括至少两个串联的分压电阻，所述分析模块内预设均衡模块开启后相应的分压电阻的理论电压值；所述均衡模块与分压电阻并联，均衡模块开启后采样模块采集相应的分压电阻的实际电压值，所述分析模块与采样模块连接，所述分析模块将预设的该分压电阻的理论电压值与采样模块采集的实际电压值对比分析。
所述数个串联的分压电阻分担所述恒压电源的电压，模拟电池组中数个电池单体，进而构成模拟电池终端，与待测的均衡模块连接。相比于现有技术中采用电池组直接与待测均衡模块连接的方式，本发明所采用的模拟电池终端能够提供稳定的电压源，无需担心模拟电池终端在检测过程中由于电池单体不断充放电导致的单体差异、输出电压不稳定以及需要经常充电等可能影响均衡模块功能检测结果的问题。当待测的均衡模块关闭时，所述均衡模块与相应的分压电阻未有效并联，即并联电路未导通，当待测的均衡模块开启时，所述均衡模块与相应的分压电阻构成导通的并联回路，所述相应的分压电阻的理论电压值可以根据所述均衡模块的内部电阻理论阻值、分压电阻阻值和恒压电源的大小计算得出并预设入所述分析模块，所述采样模块采集相应的分压电阻的实际电压值，所述分析模块将预设的该分压电阻的理论电压值与采样模块采集的实际电压值对比分析，若两者相等，则该均衡模块正常，否则，该均衡模块存在故障。但在实际操作过程中，采集到的实际电压值相比于计算得出的理论电压之存在一定的误差，但只要在±0.5％的允许范围内，则该均衡模块正常。
在本发明的一种实施方式中，所述均衡模块的个数与所述分压电阻的个数相同，所述数个均衡模块分别依次与所述数个分压电阻并联。
将所述均衡模块通过接插件一对一地与所述分压电阻并联，仅需依次开启每个所述均衡模块，实现对所述均衡模块的整体检测，方便快捷，尤其适用于生产过程中的大批量生产测试环节。
在本发明的一种实施方式中，还包括控制模块，所述控制模块与所有均衡模块连接，分别控制每个均衡模块的开启或关闭。
所述控制模块分别与每一个所述均衡模块连接，实现独立控制每一个所述均衡模块的开启或关闭，以便实现任意单个或多个所述均衡模块的检测。
在本发明的一种实施方式中，所述控制模块同时仅控制一个均衡模块开启。
在本发明的一种实施方式中，所述分压电阻阻值相等。
所述分压电阻阻值相等使得数个分压电阻均分所述恒压电源电压，进而模拟电池组中数个电池单体具有一致电压的状态，排除现有技术中由于电池单体本身或者不断充放电形成的差异带来的检测误差；此外，在每次仅开启一个均衡模块的检测状态下，仅需预设同一个分压电阻的理论电压值，使检测过程更方便快捷。
本发明的另一个目的是提供一种电池组均衡电路检测方法，采用上述任一电池组均衡电路检测系统，包括以下步骤：
分析模块内预设分压电阻的理论电压值的步骤，第n个均衡模块开启后，该均衡模块的内部电阻与相应的分压电阻有效并联，根据均衡模块内部电阻理论值、分压电阻和恒压电源计算该相应的分压电阻的理论电压值Un并输入所述分析模块：
Figure BDA0001441840970000031
其中，rn表示第n个均衡模块的内部电阻理论值，即生产过程中要求设置的内部电阻阻值，R系列表示分压电阻的阻值，其中Rn表示与第n个均衡模块并联的相应的分压电阻的阻值，U表示恒压电源的电压；
采集分压电阻的实际电压值的步骤，第n个均衡模块开启均衡后，所述采样模块采集相应的分压电阻的实际电压值U′n并传输给所述分析模块；
判断均衡模块是否正常工作的步骤，所述分析模块将预设的该分压电阻的理论电压值Un与采样模块采集的实际电压值U′n对比分析：若Un等于U′n，则均衡模块正常；否则，均衡模块存在故障。均衡模块可能存在的故障包括断开、漏焊、虚焊、均衡电阻阻值过大或过小、短路等问题。
在生产测试过程中，采用本发明所述的电池组均衡电路检测系统及方法，无需增加任何外围设计，大大降低了成本，利用均衡模块本身的采样模块数据即可判断均衡模块是否正常。此外，本发明可以用于均衡模块精度的采样测试，同时所述电阻分压电路可以作为均衡模块的负载使用。
附图说明
图1所示为电池组均衡电路检测系统的一种实施方式的电路示意图；
图2所示为电池组均衡电路检测系统的另一种实施方式的电路示意图；
图3所示为电池组均衡电路检测方法的一种实施方式的流程框图。
具体实施方式
以下的具体实施例对本发明进行了详细的描述，然而本发明并不限制于以下实施例。
实施例1
本发明提供一种电池组均衡电路检测系统，包括待测的均衡电路、检测电路和分析模块，所述均衡电路包括均衡模块和采样模块，所述均衡模块与采样模块连接，所述检测电路包括模拟电池终端，所述模拟电池终端包括分压电路和设置在所述分压电路两端的恒压电源，所述分压电路包括至少两个串联的分压电阻，所述分析模块内预设均衡模块开启后相应的分压电阻的理论电压值；所述均衡模块与分压电阻并联，均衡模块开启后采样模块采集相应的分压电阻的实际电压值，所述分析模块与采样模块连接，所述分析模块将预设的该分压电阻的理论电压值与采样模块采集的实际电压值对比分析。
实施例2
如附图1所示，本发明提供一种电池组均衡电路检测系统，包括待测的均衡电路、检测电路和分析模块，所述均衡电路包括均衡模块和采样模块，所述均衡模块与采样模块连接，所述检测电路包括模拟电池终端，所述模拟电池终端包括分压电路和设置在所述分压电路两端的恒压电源，所述分压电路包括至少两个串联的等值分压电阻，所述分析模块内预设均衡模块开启后相应的分压电阻的理论电压值；所述均衡模块的个数与所述分压电阻的个数相同，所述数个均衡模块分别依次与所述数个分压电阻并联，均衡模块开启后采样模块采集相应的分压电阻的实际电压值，所述分析模块与采样模块连接，所述分析模块将预设的该分压电阻的理论电压值与采样模块采集的实际电压值对比分析。
实施例3
如附图2所示，本发明提供一种电池组均衡电路检测系统，包括待测的均衡电路、检测电路、分析模块和控制模块，所述均衡电路包括均衡模块和采样模块，所述均衡模块与采样模块连接，所述控制模块与所有的均衡模块连接，对每一个均衡模块进行单独的控制，所述检测电路包括模拟电池终端，所述模拟电池终端包括分压电路和设置在所述分压电路两端的恒压电源，所述分压电路包括至少两个串联的分压电阻，所述分析模块内预设均衡模块开启后相应的分压电阻的理论电压值；所述均衡模块的个数与所述分压电阻的个数相同，所述数个均衡模块分别依次与所述数个分压电阻并联，所述控制模块同时仅控制一个均衡模块开启，该均衡模块开启后采样模块采集相应的分压电阻的实际电压值，所述分析模块与采样模块连接，所述分析模块将预设的该分压电阻的理论电压值与采样模块采集的实际电压值对比分析。
实施例4
如图3所示，本发明提供一种采用实施例1～3任一所述电池组均衡电路检测系统的电池组均衡电路检测方法，包括以下步骤：
分析模块内预设分压电阻的理论电压值的步骤，第n个均衡模块开启后，该均衡模块的内部电阻与相应的分压电阻有效并联，根据均衡模块内部电阻理论值、分压电阻和恒压电源计算该相应的分压电阻的理论电压值Un并输入所述分析模块：
Figure BDA0001441840970000051
其中，rn表示第n个均衡模块的内部电阻理论值，即生产过程中要求设置的内部电阻阻值，R系列表示分压电阻的阻值，其中Rn表示与第n个均衡模块并联的相应的分压电阻的阻值，U表示恒压电源的电压；
采集分压电阻的实际电压值的步骤，第n个均衡模块开启均衡后，所述采样模块采集相应的分压电阻的实际电压值U′n并传输给所述分析模块；
判断均衡模块是否正常工作的步骤，所述分析模块将预设的该分压电阻的理论电压值Un与采样模块采集的实际电压值U′n对比分析：若Un等于U′n，则均衡模块正常；否则，均衡模块存在故障。

Claims (6)

1.一种电池组均衡电路检测系统，包括待测的均衡电路、检测电路和分析模块，所述均衡电路包括均衡模块和采样模块，所述均衡模块与采样模块连接，其特征在于：所述检测电路包括模拟电池终端，所述模拟电池终端包括分压电路和设置在所述分压电路两端的恒压电源，所述分压电路包括至少两个串联的分压电阻，所述分析模块内预设均衡模块开启后相应的分压电阻的理论电压值；所述均衡模块与分压电阻并联，均衡模块开启后采样模块采集相应的分压电阻的实际电压值，所述分析模块与采样模块连接，所述分析模块将预设的该分压电阻的理论电压值与采样模块采集的实际电压值对比分析；其中，理论电压值为Un，
Figure FDA0003897551240000011
其中，rn表示第n个均衡模块的内部电阻理论值，即生产过程中要求设置的内部电阻阻值，R系列表示分压电阻的阻值，其中Rn表示与第n个均衡模块并联的相应的分压电阻的阻值，U表示恒压电源的电压。
2.根据权利要求1所述的电池组均衡电路检测系统，其特征在于：均衡模块的个数与分压电阻的个数相同，数个所述均衡模块分别依次与数个所述分压电阻并联。
3.根据权利要求1所述的电池组均衡电路检测系统，其特征在于：还包括控制模块，所述控制模块与所有均衡模块连接，分别控制每个均衡模块的开启或关闭。
4.根据权利要求3所述的电池组均衡电路检测系统，其特征在于：所述控制模块同时仅控制一个均衡模块开启。
5.根据权利要求1所述的电池组均衡电路检测系统，其特征在于：所述分压电阻阻值相等。
6.一种采用权利要求1～5任一所述电池组均衡电路检测系统的电池组均衡电路检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
分析模块内预设分压电阻的理论电压值的步骤，第n个均衡模块开启后，该均衡模块的内部电阻与相应的分压电阻有效并联，根据均衡模块内部电阻理论值、分压电阻和恒压电源计算该相应的分压电阻的理论电压值Un并输入所述分析模块：
Figure FDA0003897551240000021
其中，rn表示第n个均衡模块的内部电阻理论值，即生产过程中要求设置的内部电阻阻值，R系列表示分压电阻的阻值，其中Rn表示与第n个均衡模块并联的相应的分压电阻的阻值，U表示恒压电源的电压；
采集分压电阻的实际电压值的步骤，第n个均衡模块开启均衡后，所述采样模块采集相应的分压电阻的实际电压值U′n并传输给所述分析模块；
判断均衡模块是否正常工作的步骤，所述分析模块将预设的该分压电阻的理论电压值Un与采样模块采集的实际电压值U′n对比分析：若Un等于U′n，则均衡模块正常；否则，均衡模块存在故障。
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