CN111257767B - 电池集成检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池集成检测系统，包括：主控模块、电压霍尔传感器、电流霍尔传感器、直流电源模块、功率模块，所述电压霍尔传感器、所述电流霍尔传感器和所述直流电源模块分别连接所述主控模块，所述功率模块连接所述主控模块，所述功率模块还连接所述电压霍尔传感器和所述电流霍尔传感器。本发明还公开了一种电池集成检测方法。本发明能够精确检测出当功率模块给电池充电时的电压和电流。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车安全领域，尤其是涉及一种电池集成检测系统及方法。
背景技术
汽车在全球保有量的不断增加使人类生活面临能源短缺、全球变暖、空气质量水平下降等诸多挑战，同时也推动汽车自身技术的发展，为此汽车工程师正在不断努力研究降低油耗的方法，寻求各种代用燃料以及开发不用或少用汽油的新型车辆；越来越多的人士已经认识到各种类型电动汽车和燃料电池汽车是实现清洁汽车的解决方案，全世界的汽车业界也正在为此努力并投入了巨大的资金和人。
电动汽车是集机楲、电子、电机、智能控制、化学能源、计算机、新材料等科学领域和工程技术中最新成果于一体，是多种高新技术凝聚的成果。
目前，随着电动汽车使用，一方面，动力电池会逐渐老化，容量、内阻等性能均会产生衰退，有可能不再满足系统的性能需求，安全隐患增加。另一方面，动力电池持有时间越来越长，电动汽车动力电池的安全和性能受到更多消费者的关心，所以，关于电动汽车动力电池的安全和性能的检测越来越必要。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种电池集成检测系统，能够实现检测系统集成，节省检测设备占用空间，节省成本投入。
本发明还提出一种电池集成检测方法。
第一方面，本发明的一个实施例提供了一种电池集成检测系统：包括：
主控模块、电压霍尔传感器、电流霍尔传感器、直流电源模块，所述电压霍尔传感器、所述电流霍尔传感器和所述直流电源模块分别连接所述主控模块。
本发明实施例的一种电池集成检测系统至少具有如下有益效果：能够精确检测出当功率模块给电池充电时的电压和电流。
根据本发明的另一些实施例的一种电池集成检测系统，所述直流电源模块包括压降单元和整流单元，所述压降单元的输出端连接所述的整流单元输入端，所述直流电源模块用于将交流电降压后转换成直流电。
根据本发明的另一些实施例的一种电池集成检测系统，还包括高压发生器、切换模块，所述高压发生器输入端分别连接所述主控模块和所述直流电源模块，所述高压发生器输出端连接所述切换模块。
根据本发明的另一些实施例的一种电池集成检测系统，还包括电压和/或电流采样模块，所述电压和/或电流采样模块分别连接所述主控模块和所述高压发生器。
根据本发明的另一些实施例的一种电池集成检测系统，还包括电池模块和通信模块，所述电池模块连接所述通信模块，所述通信模块连接所述主控模块。
第二方面，本发明的一个实施例提供了一种电池集成检测方法:包括绝缘电阻值检测方法，所述绝缘电阻值检测方法包括以下步骤：
直流电源模块供电给高压发生器；
主控模块设定所述高压发生器的输入电压；
所述高压发生器通过切换模块分别与电池模块的正负极连接，形成第一回路；
电压和/或电流采样模块采集所述第一回路中的第一电压和第一电流，根据欧姆定律获得绝缘电阻值；
所述绝缘电阻值与系统绝缘性能成正比例。
本发明实施例的一种电池集成检测方法至少具有如下有益效果：能够检测出系统的绝缘电阻值，从而能够获得电池检测系统的绝缘性能。
根据本发明的另一些实施例的一种电池集成检测方法，还包括电压和/或电流精度检测方法，所述电压和/或电流精度检测方法包括以下步骤：
电压霍尔传感器和电流霍尔传感器检测出第二回路的第二电压和第二电流值，上传到所述主控模块；所述第二回路为功率模块与电池模块正极、负极形成的电路回路。
电池模块的第三电压值和第三电流值通过通信模块上传到所述主控模块；
所述主控模块将上述第二电压值与上述第三电压值比较；上述第二电流值与上述第三电流值比较，分别获得误差值。
所述误差值与精度值成反比例。
根据本发明的另一些实施例的一种电池集成检测方法，还包括电气连接检测方法，所述电气连接检测方法包括以下步骤：
所述主控模块设定功率模块输出的至少一个充电电流和充电时间；
所述功率模块对所述电池模块进行充电；
所述电压霍尔传感器和所述电流霍尔传感器测量放电结束时刻的至少一个电压差值和至少一个电流差值；
根据所述的至少一个电压差值和至少一个电流差值，利用欧姆定律，获得系统内阻值；
所述内阻值大于设定内阻值时，判断为电气连接不合格；
所述内阻值小于设定内阻值时，判断为电气连接合格。
附图说明
图1是本发明实施例中电池集成检测系统的一具体实施例电路框图；
图2是本发明实施例中电池集成检测方法的一具体实施例流程示意图；
图3是本发明实施例中电池集成检测方法的另一具体实施例流程示意图；
图4是本发明实施例中电池集成检测方法的另一具体实施例流程示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，如果涉及到方位描述，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。如果某一特征被称为“设置”、“固定”、“连接”、“安装”在另一个特征，它可以直接设置、固定、连接在另一个特征上，也可以间接地设置、固定、连接、安装在另一个特征上。
在本发明实施例的描述中，如果涉及到“若干”，其含义是一个以上，如果涉及到“多个”，其含义是两个以上，如果涉及到“大于”、“小于”、“超过”，均应理解为不包括本数，如果涉及到“以上”、“以下”、“以内”，均应理解为包括本数。如果涉及到“第一”、“第二”，应当理解为用于区分技术特征，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的一个实施例中，本发明实施例中电池集成检测系统的一具体实施例电路框图。具体的，包括主控模块、电压霍尔传感器、电流霍尔传感器、直流电源模块、功率模块，上述电压霍尔传感器、电流霍尔传感器和直流电源模块分别连接上述主控模块，上述功率模块连接上述主控模块，上述功率模块还连接所述电压霍尔传感器和电流霍尔传感器。
具体的，参照图1，电压霍尔传感器和电流霍尔传感器，安装在总正极和总负极线路上，能够精确的检测出功率模块提供给电池充电时的电压和电流，然后传输给主控模块；
具体的，主控模块是整个电路的核心，接收和存储各个模块的数据信息，并向各个模块发送指令，控制其做出相应的动作。
上述直流电源模块包括压降单元和整流单元，上述压降单元的输出端连接上述的整流单元输入端，直流电源模块用于将交流电转换成直流电。
具体的，其中压降单元可以对图1中220VAC，即220V交流电进行减压，然后传输到整流单元，整流单元的作用是把降压单元传输过来的交流电转化成本实施例中所需要的直流电。
在本发明的另一实施例中，参照图1，该电池集成检测系统还包括高压发生器、切换模块，其中高压发生器输入端分别连接主控模块和直流电源模块，高压发生器的输出端连接上述切换模块。
具体的，切换模块内包含三条线路，其中，高压发生器正极线接入切换模块内，分开成两条线，分别接在电池模块的正负极上，分别以K1、K2进行通断，其中K1、K2受主控模块的控制。高压发生器输出端负极线直接通过切换模块连接在电池模块的壳体上，其中K1和K2为直流接触器，也可以是其他能够起到开关作用的器件。
具体的，其中的高压发生器是一种升压装置，将直流电源模块提供的低压直流进行升压，通过脉冲宽度调制，产生高电压，该高电压为后续进行绝缘电阻检测提供所需的对应的高电压。但是升压装置不限于此发明中的高压发生器，也可以是其他的高压发生电路或者高压发生装置。
在本发明的另一实施例中，参照图1，该电池集成检测系统还包括电压和/或电流采样模块，其中电压和/或电流采样模块分别连接上述主控模块和上述高压发生器。
具体的，电压和/或电流采样模块包含电压采样单元、电流采样单元和A/D转换电路，通过电压采样单元采集的电压和/或通过电流采样单元采集的电流，通过A/D转换电路后传输到主控模块，为后续的绝缘电阻检测提供所需要的电压和电流。
在本发明的另一实施例中，参照图1，该电池集成检测系统还包括电池模块和通信模块，上述电池模块连接上述通信模块，上述通信模块连接上述主控模块。
具体的，在上述实施例的基础上，本实施例增加了电池模块和通信模块，其中通信模块可以看作电池集成检测系统对外通信的中转站，能在电池模块充电过程中把电池管理系统所发送的报文数据传输到主控模块中。
具体的，电池管理系统的报文数据通过通信模块上传到主控模块中，可以通过主控模块接收报文的情况判断出管理电池模块的电池管理系统和本实施例中的电池集成检测系统是否通信正常，可以为下一步其他方面的测试提供前提条件。
其中通信模块可以选用CAN总线，但是不限于选用上述CAN总线，也可以选用其他能够起到通信作用并且应用到本检测系统的其他通信线。
在本发明的一个实施例中，参照图2，为电池集成检测方法的一具体实施例流程示意图，具体的，为绝缘电阻值检测方法，包括以下步骤：
直流电源模块供电给高压发生器；
主控模块设定高压发生器的输入电压；
高压发生器通过切换模块分别与电池模块的正负极连接，形成第一回路；
电压和/或电流采样模块采集上述第一回路中的第一电压和第一电流，根据欧姆定律获得绝缘电阻值；
上述绝缘电阻值与系统绝缘性能成正比例，其中，系统具体是本发明中的电池集成检测系统。
具体的，直流电源模块产生低压直流电供给高压发生器，高压发生器在主控模块的控制下，产生设定时长和设定电压的直流电，通过切换模块实现高压发生器的正极对电池模块的壳体和高压发生器的负极对电池模块壳体的电路回路连接，电压/电流采样电路采集回路中的电压和电流并上传给主控模块，然后在主控模块中计算得出绝缘电阻值。
其中，设定电压一般选用500V，也可以根据实际实施情况选用其他幅值电压。
其中，高压发生器的正极对电池模块的壳体形成的回路是通过K1闭合，K2断开实现；高压发生器的负极对电池模块壳体的电路回路是通过K2闭合，K1断开实现。
在本发明的另一具体实施例中，参照图3，为本实施例流程示意图，具体的，电池集成检测系统还包括电压和/或电流精度检测方法，其具体包括以下步骤：
电压霍尔传感器和电流霍尔传感器检测出第二回路的第二电压和第二电流值，上传到上述主控模块；上述第二回路为功率模块与电池模块正极、负极形成的电路回路；
电池模块的第三电压值和第三电流值通过通信模块上传到上述主控模块；
主控模块将上述第二电压值与上述第三电压值比较；上述第二电流值与上述第三电流值比较，分别获得误差值；
其中第三电压值和第三电流值分别为电池模块中BMS上传的电压值和电流值。
上述误差值与精度值成反比例。
具体的，在电池充电过程中，电压霍尔传感器和电流霍尔传感器会实时检测电池的电压和电流，并且上传到主控模块，与此同时，管理电池模块电池管理系统会通过通信模块把电池模块的相关电压和电流数据上传到主控模块中，主控模块对两组数据进行比较，两者误差越大，证明电池模块的精度越差，误差越小，电池模块的电压电流精度越好。
在本发明的另一具体实施例中，参照图4，电池集成检测方法还包括电气连接检测方法，具体包括以下步骤：
主控模块设定功率模块输出的至少一个充电电流和充电时间；
功率模块对电池模块进行充电；
电压霍尔传感器和电流霍尔传感器测量放电结束时刻的至少一个电压差值和至少一个电流差值；
根据的至少一个电压值之间的差值和至少一个电流值之间的差值，利用欧姆定律，获得系统内阻值；
上述内阻值大于设定内阻值时，判断为电气连接不合格；
上述内阻值小于设定内阻值时，判断为电气连接合格。
具体的，电气连接检测是通过测量电池模块内阻来判断的，功率模块以不同的小电流给电池充电，电压霍尔传感器和电流霍尔传感器测出放电结束时刻的电压和电流值，传输给主控模块，然后主控模块中计算出电压差值△U和电流差值△I，然后根据欧姆定律得出电池系统的内阻值，判断内阻值是否大于设定的范围，如果是，则证明电池模块与检测系统的电气连接出现故障，如果否，则证明电池模块与检测系统的电气连接正常。
其中的小电流可以选择5A～20A的小电流，每段电流的放电时间为10s。
上述实施例中涉及到的电池或者电池模块均为电动汽车电池或者其他类型能够起到相同作用的电池类型。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
Claims (2)
1.一种电池集成检测系统，其特征在于，包括：
主控模块、电压霍尔传感器、电流霍尔传感器、直流电源模块、功率模块，所述电压霍尔传感器、所述电流霍尔传感器和所述直流电源模块分别连接所述主控模块，所述功率模块连接所述主控模块，所述功率模块还连接所述电压霍尔传感器和所述电流霍尔传感器；
所述直流电源模块包括压降单元和整流单元，所述压降单元的输出端连接所述的整流单元输入端，所述直流电源模块用于将交流电降压后转换成直流电；
还包括：高压发生器、切换模块、电压/电流采样模块、电池模块，所述高压发生器输入端分别连接所述主控模块和所述直流电源模块，所述高压发生器输出端连接所述切换模块，所述电压/电流采样模块分别连接所述主控模块和所述高压发生器；
所述高压发生器通过所述切换模块分别与所述电池模块的正负极连接，形成第一回路，所述电压/电流采样模块采集所述第一回路中的第一电压和第一电流，根据欧姆定律获得绝缘电阻值，其中，高压发生器正极线接入切换模块内，分开成两条线，分别接在电池模块的正负极上，分别以K1、K2进行通断，其中K1、K2受主控模块的控制，高压发生器输出端负极线直接通过切换模块连接在电池模块的壳体上；
还包括通信模块，所述电池模块连接所述通信模块，所述通信模块连接所述主控模块；
电压霍尔传感器和电流霍尔传感器检测出第二回路的第二电压值和第二电流值，上传到所述主控模块，所述第二回路为功率模块与电池模块正极、负极形成的电路回路，电池模块的第三电压值和第三电流值通过通信模块上传到所述主控模块，所述主控模块将上述第二电压值与上述第三电压值比较，上述第二电流值与上述第三电流值比较，分别获得误差值；其中，第三电压值和第三电流值分别为电池模块中BMS上传的电压值和电流值。
2.一种电池集成检测方法，其特征在于，应用于权利要求1所述的电池集成检测系统，所述方法包括绝缘电阻值检测方法，所述绝缘电阻值检测方法包括以下步骤：
直流电源模块供电给高压发生器；
主控模块设定所述高压发生器的输出电压；
所述高压发生器通过切换模块分别与电池模块的正负极连接，形成第一回路；
电压/电流采样模块采集所述第一回路中的第一电压和第一电流，根据欧姆定律获得绝缘电阻值；
所述方法还包括电压/电流精度检测方法，所述电压/电流精度检测方法包括以下步骤：
电压霍尔传感器和电流霍尔传感器检测出第二回路的第二电压值和第二电流值，上传到所述主控模块；所述第二回路为功率模块与电池模块正极、负极形成的电路回路；
电池模块的第三电压值和第三电流值通过通信模块上传到所述主控模块；
所述主控模块将上述第二电压值与上述第三电压值比较；上述第二电流值与上述第三电流值比较，分别获得误差值；其中，第三电压值和第三电流值分别为电池模块中BMS上传的电压值和电流值。
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