CN110726936A - 一种电压采样故障和电压极值故障的判定和处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电压采样故障和电压极值故障的判定和处理方法，包括：步骤一：判断单体电压高于ViHref、单体电压低于ViLref和单体电池间压差大于△Viref中至少一种情况发生；步骤二：采集板执行断线检测命令；步骤三：若断线检测结果显示发生断线故障，则判定是单体电压采样故障；否则排除单体电压采样故障；步骤四：在步骤三中排除单体电压采样故障后对单体电压做持续监测：若步骤一中的情况仍然持续发生，则判定是电压极值故障。本发明能够在不影响单体电压上报和电池管理系统其他任何工作的基础上，进行的一种可靠的电压采样故障和电压极值故障的判定和处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种电压采样故障和电压极值故障的判定和处理方法。
背景技术
新能源动力汽车在运行时，需要电池管理系统实时监控电池状态、智能地判断动力电池系统的能力，及时自主的采取措施应对各种实际复杂的工况。在行车过程中，颠簸、冲撞等有可能造成单体电池采样线的断线，从而导致单体电压采样的失真。由于单体电池采样回路在断线检测的同时，不能检测单体电压，所以电池管理系统不能实时检测单体电压采样故障，定时检测也不能满足随时可能突发的单体电压采样故障。而当动力汽车行驶过程中发生电压采样故障时，单体电压采集到的数值会落在失真、正常电压、电压过高、电压过低或压差过大的全范围内，即，很有可能误报出电压极值故障，从而导致紧急停车等非预期的突发事件。
专利号为CN103730700B的中国专利公开了一种动力电池系统对采样线束故障的判定和处理方法。该发明电池管理系统分别判定和处理单体电压采样线束、温度采样线束、电流采样线束和绝缘检测线束；对单体电压采样线束的判定为：首先监控到单体电池间压差大、单体电池电压高或单体电池电压低；接下来判断电池压差是否大于ΔVf且不存在电压小于Vf.2。
发明内容
本发明为了排除由于电压采样断线故障造成的错误单体电压值，实时得到真实有效的单体电压，消除电压采样故障造成的电压极值故障的误报，提供了一种电压采样故障和电压极值故障的判定方法，包括如下步骤：
步骤一：判断单体电压高于ViHref、单体电压低于ViLref和单体电池间压差大于△Viref中至少一种情况发生；
步骤二：电池管理系统触发采集板的单体采样回路执行断线检测命令；
步骤三：若断线检测结果显示发生断线故障，则判定是单体电压采样故障；若断线检测结果显示未发生断线故障，则排除单体电压采样故障；
步骤四：在步骤三中排除单体电压采样故障后对单体电压做持续监测，监测时长为T：判断单体电压高于ViHref、单体电压低于ViLref和单体电池间压差大于△Viref中至少一种情况仍然持续发生，则判定是电压极值故障；
其中，ViHref、ViLref和△Viref为预先设定的单体电压故障报警阈值，ViHref为单体电压过高报警阈值，ViLref为单体电压过低报警阈值，△Viref为单体电池间压差过大报警阈值。
正常工作情况下，在预先设定单体电压故障报警阈值时，需满足ViHref-ViLref≤△Viref，所述单体电池间压差是指实际测得的最高的单体电压和最低的单体电压之间的差值。单体电压出现异常的情况主要包括：(a)单体电压高于ViHref，(b)单体电压低于ViLref和(c)单体电池间压差大于△Viref三种，当出现(a)、(b)、(a)(b)、(a)(c)、(b)(c)或(a)(b)(c)的任一情况，则预示可能发生了电压采样故障或电压极值故障。线路震动、老化、人为都可能造成电压采样回路的断线，从而造成采集数据的失效而丧失参考意义，严重的将导致电压极值故障的误判。由于严重的电压极值故障将触发电池管理系统最高级故障，而最高级故障要求紧急停车，因此需要进一步确认故障的类型和程度，排除采样断线故障对电压极值故障判定的影响。首先通过单体采样回路执行断线检测命令能够确认是否为单体电压采样故障，若是则进行常规处理，若否则对单体电压做持续监测，监测在T时间段内(T≤2s)，(a)、(b)、(a)(b)、(a)(c)、(b)(c)或(a)(b)(c)的任一情况是否持续发生，若持续发生则可判定是电压极值故障。
在本发明的一种实施方式中，所述电压极值故障包括一级电压极值故障和二级电压极值故障，且一级电压极值故障中实测单体电压值超出预先设定的单体电压故障报警阈值的幅度大于二级电压极值故障中实测单体电压值超出预先设定的单体电压故障报警阈值的幅度。即，一级电压极值故障中实测单体电压值高于ViHref、低于ViLref或者单体电池间压差大于△Viref的幅度分别相应地大于二级电压极值故障中实测单体电压值高于ViHref、低于ViLref或者单体电池间压差大于△Viref的幅度。
在本发明的一种实施方式中，所述电池管理系统为主从分体式动力电池管理系统。
所述主从分体式动力电池管理系统包括主机和采集板，采集板采集电池温度、单体电池电压信息并直接上传至主机，主机对各种信息进行综合处理。
在本发明的一种实施方式中，所述步骤二的断线检测命令执行期间，所述采集板仍周期性地向电池管理系统上报执行断线检测命令前的电压采样值。以便填补由于断线检测过程导致的数据缺失或失真，防止新的误判发生。
在本发明的一种实施方式中，所述步骤三中发生断线故障，则通过CAN总线将断线检测结果和故障位置上报给电池管理系统，电池管理系统直接判定为单体电压采样故障。
在本发明的一种实施方式中，所述步骤三中未发生断线故障，则通过CAN总线将断线检测结果和故障位置上报给电池管理系统，电池管理系统对单体电压进行持续监测。
本发明还提供了一种电压采样故障和电压极值故障的处理方法，包括以上的电压采样故障和电压极值故障的判定方法，还包括步骤五：当发生的是单体电压采样故障，电池管理系统对当前允许最大输出电流进行二级限电流处理；当发生的是电压极值故障，电池管理系统对当前允许最大输出电流进行一级限电流处理。
根据判定的结果及故障的严重程度做出及时有效的处理方法，避免不必要的损失。
在本发明的一种实施方式中，当发生一级电压极值故障时，电池管理系统还需控制主回路接触器断开并进行故障存储。
根据电压极值故障的严重程度从高到低可分为一级到多级电压极值故障，每一级电压极值故障对应相应的故障处理方式，其中一级电压极值故障最为严重，将导致电池管理系统最高级故障，触发电池管理系统控制主回路接触器断开，即紧急停车。所述严重程度需根据实测单体电压值超出预先设定的单体电压故障报警阈值的幅度进行判断。由于不同的电池箱采用不同的电芯，因而需根据电芯自身的特性设定不同的单体电压故障阈值。
在本发明的一种实施方式中，所述一级限电流处理和二级限电流处理包括对电池的输入和输出功率进行降低；且一级限电流处理的降低幅度大于二级限电流处理的降低幅度。一级限电流处理降低幅度为50～100％，二级限电流处理降低幅度为10～50％。
根据相应的电压极值故障的分级进行限电流故障处理方式的分级，一级电压极值故障对应一级限电流处理，二级电压极值故障对应二级线电流处理，以此类推，限电流处理的幅度随电压极值故障的严重程度的升高而加大。
本发明所述方案能够排除由于电压采样故障造成的电压极值故障的误判，在不影响单体电压上报和电池管理系统其他任何工作的基础上，进行的一种可靠的电压采样故障和电压极值故障的判定和处理。
附图说明
图1：本发明公开的一种电压采样故障和电压极值故障的判定和处理方法的流程框图；
图2：本发明公开的电压极值故障情况下电池管理系统主机和采集板的工作处理流程图。
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：
如图1-2所示，本实施例提供一种电压采样故障和电压极值故障的判定方法，包括如下步骤：
步骤一：判断单体电压高于ViHref、单体电压低于ViLref和单体电池间压差大于△Viref中至少一种情况发生；
步骤二：电池管理系统触发采集板的单体采样回路执行断线检测命令；
步骤三：若断线检测结果显示发生断线故障，则判定是单体电压采样故障；若断线检测结果显示未发生断线故障，则排除单体电压采样故障；
步骤四：在步骤三中排除单体电压采样故障后对单体电压做持续监测，监测时长为T：判断单体电压高于ViHref、单体电压低于ViLref和单体电池间压差大于△Viref中至少一种情况仍然持续发生，则判定是电压极值故障；
其中，ViHref、ViLref和△Viref为预先设定的单体电压故障报警阈值，ViHref为单体电压过高报警阈值，ViLref为单体电压过低报警阈值，△Viref为单体电池间压差过大报警阈值。
实施例2：
如图1-2所示，本实施例提供一种电压采样故障和电压极值故障的判定方法，包括如下步骤：
步骤一：判断单体电压高于ViHref、单体电压低于ViLref和单体电池间压差大于△Viref中至少一种情况发生；
步骤二：电池管理系统触发采集板的单体采样回路执行断线检测命令；
步骤三：若断线检测结果显示发生断线故障，则判定是单体电压采样故障；若断线检测结果显示未发生断线故障，则排除单体电压采样故障；
步骤四：在步骤三中排除单体电压采样故障后对单体电压做持续监测，监测时长为T：判断单体电压高于ViHref、单体电压低于ViLref和单体电池间压差大于△Viref中至少一种情况仍然持续发生，则判定是电压极值故障；所述电压极值故障包括一级电压极值故障和二级电压极值故障，且一级电压极值故障中实测单体电压值超出预先设定的单体电压故障报警阈值的幅度大于二级电压极值故障中实测单体电压值超出预先设定的单体电压故障报警阈值的幅度；
其中，ViHref、ViLref和△Viref为预先设定的单体电压故障报警阈值，ViHref为单体电压过高报警阈值，ViLref为单体电压过低报警阈值，△Viref为单体电池间压差过大报警阈值。
实施例3：
如图1-2所示，本实施例提供一种电压采样故障和电压极值故障的判定方法，包括如下步骤：
步骤一：判断单体电压高于ViHref、单体电压低于ViLref和单体电池间压差大于△Viref中至少一种情况发生；
步骤二：电池管理系统触发采集板的单体采样回路执行断线检测命令，断线检测命令执行期间，所述采集板仍周期性地向电池管理系统上报执行断线检测命令前的电压采样值；所述电池管理系统为主从分体式动力电池管理系统；
步骤三：若断线检测结果显示发生断线故障，则判定是单体电压采样故障；若断线检测结果显示未发生断线故障，则排除单体电压采样故障；
步骤四：在步骤三中排除单体电压采样故障后对单体电压做持续监测，监测时长为T：判断单体电压高于ViHref、单体电压低于ViLref和单体电池间压差大于△Viref中至少一种情况仍然持续发生，则判定是电压极值故障；
其中，ViHref、ViLref和△Viref为预先设定的单体电压故障报警阈值，ViHref为单体电压过高报警阈值，ViLref为单体电压过低报警阈值，△Viref为单体电池间压差过大报警阈值。
实施例4：
如图1-2所示，本实施例提供一种电压采样故障和电压极值故障的判定方法，包括如下步骤：
步骤一：判断单体电压高于ViHref、单体电压低于ViLref和单体电池间压差大于△Viref中至少一种情况发生；
步骤二：电池管理系统触发采集板的单体采样回路执行断线检测命令；
步骤三：若断线检测结果显示发生断线故障，则通过CAN总线将断线检测结果和故障位置上报给电池管理系统，电池管理系统直接判定为单体电压采样故障；若断线检测结果显示未发生断线故障，则通过CAN总线将断线检测结果和故障位置上报给电池管理系统，电池管理系统排除单体电压采样故障并对单体电压进行持续监测；
步骤四：在步骤三中排除单体电压采样故障后对单体电压做持续监测，监测时长为T：判断单体电压高于ViHref、单体电压低于ViLref和单体电池间压差大于△Viref中至少一种情况仍然持续发生，则判定是电压极值故障；
其中，ViHref、ViLref和△Viref为预先设定的单体电压故障报警阈值，ViHref为单体电压过高报警阈值，ViLref为单体电压过低报警阈值，△Viref为单体电池间压差过大报警阈值。
实施例5：
如图1所示，本实施例提供一种电压采样故障和电压极值故障的处理方法，包括如下步骤：
步骤一：判断单体电压高于ViHref、单体电压低于ViLref和单体电池间压差大于△Viref中至少一种情况发生；
步骤二：电池管理系统触发采集板的单体采样回路执行断线检测命令；
步骤三：若断线检测结果显示发生断线故障，则判定是单体电压采样故障；若断线检测结果显示未发生断线故障，则排除单体电压采样故障；
步骤四：在步骤三中排除单体电压采样故障后对单体电压做持续监测，监测时长为T：判断单体电压高于ViHref、单体电压低于ViLref和单体电池间压差大于△Viref中至少一种情况仍然持续发生，则判定是电压极值故障；
步骤五：当发生的是单体电压采样故障，电池管理系统对当前允许最大输出电流进行二级限电流处理；当发生的是电压极值故障，电池管理系统对当前允许最大输出电流进行一级限电流处理；
其中，ViHref、ViLref和△Viref为预先设定的单体电压故障报警阈值，ViHref为单体电压过高报警阈值，ViLref为单体电压过低报警阈值，△Viref为单体电池间压差过大报警阈值。
实施例6
如图1所示，本实施例提供一种电压采样故障和电压极值故障的处理方法，包括如下步骤：
步骤一：判断单体电压高于ViHref、单体电压低于ViLref和单体电池间压差大于△Viref中至少一种情况发生；
步骤二：电池管理系统触发采集板的单体采样回路执行断线检测命令；
步骤三：若断线检测结果显示发生断线故障，则判定是单体电压采样故障；若断线检测结果显示未发生断线故障，则排除单体电压采样故障；
步骤四：在步骤三中排除单体电压采样故障后对单体电压做持续监测，监测时长为T：判断单体电压高于ViHref、单体电压低于ViLref和单体电池间压差大于△Viref中至少一种情况仍然持续发生，则判定是电压极值故障；所述电压极值故障包括一级电压极值故障和二级电压极值故障，且一级电压极值故障中实测单体电压值超出预先设定的单体电压故障报警阈值的幅度大于二级电压极值故障中实测单体电压值超出预先设定的单体电压故障报警阈值的幅度。
步骤五：当发生的是单体电压采样故障，电池管理系统对当前允许最大输出电流进行二级限电流处理；当发生的是电压极值故障，电池管理系统对当前允许最大输出电流进行一级限电流处理；
当发生一级电压极值故障时，电池管理系统还需控制主回路接触器断开并进行故障存储；
其中，ViHref、ViLref和△Viref为预先设定的单体电压故障报警阈值，ViHref为单体电压过高报警阈值，ViLref为单体电压过低报警阈值，△Viref为单体电池间压差过大报警阈值。
实施例7
如图1所示，本实施例提供一种电压采样故障和电压极值故障的处理方法，包括如下步骤：
步骤一：判断单体电压高于ViHref、单体电压低于ViLref和单体电池间压差大于△Viref中至少一种情况发生；
步骤二：电池管理系统触发采集板的单体采样回路执行断线检测命令；
步骤三：若断线检测结果显示发生断线故障，则判定是单体电压采样故障；若断线检测结果显示未发生断线故障，则排除单体电压采样故障；
步骤四：在步骤三中排除单体电压采样故障后对单体电压做持续监测，监测时长为T：判断单体电压高于ViHref、单体电压低于ViLref和单体电池间压差大于△Viref中至少一种情况仍然持续发生，则判定是电压极值故障；
步骤五：当发生的是单体电压采样故障，电池管理系统对当前允许最大输出电流进行二级限电流处理；当发生的是电压极值故障，电池管理系统对当前允许最大输出电流进行一级限电流处理；所述一级限电流处理和二级限电流处理包括对电池的输入和输出功率进行降低；且一级限电流处理的降低幅度大于二级限电流处理的降低幅度；
其中，ViHref、ViLref和△Viref为预先设定的单体电压故障报警阈值，ViHref为单体电压过高报警阈值，ViLref为单体电压过低报警阈值，△Viref为单体电池间压差过大报警阈值。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (10)
1.一种电压采样故障和电压极值故障的判定方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：判断单体电压高于ViHref、单体电压低于ViLref和单体电池间压差大于△Viref中至少一种情况发生；
步骤二：电池管理系统触发采集板的单体采样回路执行断线检测命令；
步骤三：若断线检测结果显示发生断线故障，则判定是单体电压采样故障；若断线检测结果显示未发生断线故障，则排除单体电压采样故障；
步骤四：在步骤三中排除单体电压采样故障后对单体电压做持续监测，监测时长为T：判断单体电压高于ViHref、单体电压低于ViLref和单体电池间压差大于△Viref中至少一种情况仍然持续发生，则判定是电压极值故障；
其中，ViHref、ViLref和△Viref为预先设定的单体电压故障报警阈值，ViHref为单体电压过高报警阈值，ViLref为单体电压过低报警阈值，△Viref为单体电池间压差过大报警阈值。
2.根据权利要求1所述的电压采样故障和电压极值故障的判定方法，其特征在于：所述电压极值故障包括一级电压极值故障和二级电压极值故障，且一级电压极值故障中实测单体电压值超出预先设定的单体电压故障报警阈值的幅度大于二级电压极值故障中实测单体电压值超出预先设定的单体电压故障报警阈值的幅度。
3.根据权利要求1所述的电压采样故障和电压极值故障的判定方法，其特征在于：所述电池管理系统为主从分体式动力电池管理系统。
4.根据权利要求1所述的电压采样故障和电压极值故障的判定方法，其特征在于：所述步骤二的断线检测命令执行期间，所述采集板仍周期性地向电池管理系统上报执行断线检测命令前的电压采样值。
5.根据权利要求1所述的电压采样故障和电压极值故障的判定方法，其特征在于：所述步骤三中发生断线故障，则通过CAN总线将断线检测结果和故障位置上报给电池管理系统，电池管理系统直接判定为单体电压采样故障。
6.根据权利要求1所述的电压采样故障和电压极值故障的判定方法，其特征在于：所述步骤三中未发生断线故障，则通过CAN总线将断线检测结果和故障位置上报给电池管理系统，电池管理系统对单体电压进行持续监测。
7.一种电压采样故障和电压极值故障的处理方法，包括权利要求1至6任一所述的电压采样故障和电压极值故障的判定方法，其特征在于：还包括步骤五：当发生的是单体电压采样故障，电池管理系统对当前允许最大输出电流进行二级限电流处理；当发生的是电压极值故障，电池管理系统对当前允许最大输出电流进行一级限电流处理。
8.根据权利要求7所述的电压采样故障和电压极值故障的处理方法，其特征在于：所述电压极值故障包括一级电压极值故障和二级电压极值故障，且一级电压极值故障中实测单体电压值超出预先设定的单体电压故障报警阈值的幅度大于二级电压极值故障中实测单体电压值超出预先设定的单体电压故障报警阈值的幅度。
9.根据权利要求8所述的电压采样故障和电压极值故障的处理方法，其特征在于：当发生一级电压极值故障时，电池管理系统还需控制主回路接触器断开并进行故障存储。
10.根据权利要求7所述的电压采样故障和电压极值故障的处理方法，其特征在于：所述一级限电流处理和二级限电流处理包括对电池的输入和输出功率进行降低；且一级限电流处理的降低幅度大于二级限电流处理的降低幅度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20200124 |