CN111722116A - 电池管理系统及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池管理系统及其检测方法。该系统包括：控制器、多个串联的主从模组、与控制器连接的电流传感器、多个串联的电池管理模块、多个外部连接器和多个内部连接器，电流传感器用于采集主从模组的电流；相邻的主从模组通过外部连接器连接，每个主从模组中的主模组和从模组通过内部连接器连接；对于每个电池管理模块，该电池管理模块用于管理对应的主从模组以及与该主从模组连接的外部连接器，控制器用于在电流不为零时，基于多个外部连接器的采样数据和电流，判断多个外部连接器是否出现故障，并基于多个主从模组中多个电芯的采样数据和电流，判断多个内部连接器是否出现故障。根据本发明实施例，实现对模组间连接器进行故障检测。

Description

电池管理系统及其检测方法

技术领域

本发明涉及新能源领域，尤其涉及一种电池管理系统及其检测方法。

背景技术

在电池管理系统中，电池模组与电池模组之间的连接方式可以为主从连接方式，称为主从模组。主从模组通常为一主带一从的方式，主控制板位于主模组上，从模组无控制板。主模组和从模组之间通过连接器和级联线束连接。电池管理系统中可以包括多个串联的主从模组，相邻的两个主从模组之间也通过连接器和级联线束连接。

随着电池管理系统使用时间的增加，主模组和从模组之间的连接器以及相邻的主从模组之间的连接器等器件会出现老化、断开和松动等故障。而连接器的故障将会导致电池管理系统采集的电芯电压不精准以及导致整车的安全风险等问题。因此需要对电池管理系统中模组之间的连接器是否出现故障进行检测。

发明内容

本发明实施例提供一种电池管理系统及其检测方法，实现了对电池管理系统中模组之间的连接器故障的检测。

根据本发明实施例的一方面，提供一种电池管理系统，系统包括：控制器、多个串联的主从模组、与控制器连接的电流传感器、多个电池管理模块、多个外部连接器和多个内部连接器，电流传感器用于采集流经主从模组的电流；其中，

相邻的主从模组通过外部连接器连接，在串联的多个主从模组中位于两端的主从模组分别通过一个外部连接器与控制器连接；其中，每个主从模组包括一个主模组和一个从模组，每个主从模组中的主模组和从模组通过内部连接器连接；

多个电池管理模块依次串联形成菊花链，对于每个电池管理模块，该电池管理模块用于管理对应的主从模组以及与该主从模组连接的外部连接器，在串联的多个电池组管理模块中位于端部的电池组管理模块与控制器连接，菊花链用于传输多个主从模组中多个电芯的采样数据和多个外部连接器的采样数据至控制器，以及用于传输控制器的采样指令；

控制器用于在电流为零时，确定在多个外部连接器和多个内部连接器中存在至少一个连接器处于断开状态；

控制器还用于在电流不为零时，基于多个外部连接器的采样数据和电流，判断多个外部连接器是否出现故障，并基于多个主从模组中多个电芯的采样数据和电流，判断多个内部连接器是否出现故障。

在一个实施例中，多个主从模组中多个电芯的采样数据包括每个主从模组中所有电芯的电压，多个外部连接器的采样数据包括每个外部连接器两端的电压；

其中，控制器用于基于每个外部连接器两端的电压和电流确定每个外部连接器的阻抗，对于每个外部连接器，根据该外部连接器的阻抗判断该外部连接器是否出现故障；

控制器还用于基于每个主从模组中所有电芯的电压和电流确定每个内部连接器的阻抗，对于每个内部连接器，根据该内部连接器的阻抗判断该内部连接器是否出现故障。

在一个实施例中，控制器还用于基于第一电压、第二电压和电流得出第一总阻抗，第一总阻抗为每个主从模组的阻抗、每个外部连接器的阻抗和每个内部连接器的阻抗之间的和值，按照第一总阻抗、每个外部连接器的阻抗和每个内部连接器的阻抗计算多个主从模组的第二总阻抗，并根据第二总阻抗确定多个主从模组的寿命是否正常；

其中，第一电压为第一主从模组和控制器之间的第一外部连接器的第二端口的电压，第一主从模组为串联的多个主从模组中位于一端的主从模组，第一外部连接器的第二端口为与控制器连接的端口；

第二电压为第二主从模组和控制器之间的第二外部连接器的第一端口的电压，第二主从模组为串联的多个主从模组中位于另一端的主从模组，第二外部连接器的第一端口为与控制器连接的端口。

在一个实施例中，控制器用于基于多个主从模组中多个电芯的采样数据计算每个主从模组的阻抗，对于每个主从模组，根据该主从模组的阻抗判断该主从模组的寿命是否正常。

在一个实施例中，电流传感器与在串联的多个主从模组中位于端部的主从模组连接。

在一个实施例中，控制器还用于通过菊花链发送检测指令至每个主从模组，以使每个主从模组根据检测指令上报各自的标识信息；

控制器还用于判断接收的所有主从模组的标识信息与存储的模组标识是否匹配，若不匹配，则确定电池管理系统的模组结构发生更改，并根据每个主从模组的标识信息和模组标识确定模组结构的更改信息，以及通过菊花链为每个主从模组分配新的标识信息，以用于更新更改信息。

根据本发明实施例的另一方面，提供一种电池管理系统的检测方法，其特征在于，应用于如本发明实施例提供的电池管理系统，电池管理系统的检测方法，包括：

判断电流是否为零；

若电流为零，确定在多个外部连接器和多个内部连接器中存在至少一个连接器处于断开状态；

若电流不为零，通过菊花链发送采样指令至每个电池管理模块，以使多个电池管理模块利用菊花链传输多个主从模组中多个电芯的采样数据和多个外部连接器的采样数据；

基于多个外部连接器的采样数据和电流，判断多个外部连接器是否出现故障，并基于多个主从模组中多个电芯的采样数据和电流，判断多个内部连接器是否出现故障。

在一个实施例中，若多个主从模组中多个电芯的采样数据包括每个主从模组中所有电芯的电压，多个外部连接器的采样数据包括每个外部连接器两端的电压；

其中，基于多个外部连接器的采样数据和电流，判断多个外部连接器是否出现故障，并基于多个主从模组中多个电芯的采样数据和电流，判断多个内部连接器是否出现故障，包括：

基于每个外部连接器两端的电压和电流确定每个外部连接器的阻抗，对于每个外部连接器，根据该外部连接器的阻抗判断该外部连接器是否出现故障；

基于每个主从模组中所有电芯的电压和电流确定每个内部连接器的阻抗，对于每个内部连接器，根据该内部连接器的阻抗判断该内部连接器是否出现故障。

在一个实施例中，方法还包括：

基于多个主从模组中多个电芯的采样数据计算每个主从模组的阻抗；

对于每个主从模组，根据该主从模组的阻抗判断该主从模组的寿命是否正常。

在一个实施例中，方法还包括：

基于第一电压、第二电压和电流得出第一总阻抗，第一总阻抗为每个主从模组的阻抗、每个外部连接器的阻抗和每个内部连接器的阻抗之间的和值；

按照第一总阻抗、每个外连接器的阻抗和每个内部连接器的阻抗计算多个主从模组的第二总阻抗；

根据第二总阻抗确定多个主从模组的寿命是否正常；

其中，第一电压为第一主从模组和控制器之间的第一外部连接器的第二端口的电压，第一主从模组为串联的多个主从模组中位于一端的主从模组，第一外部连接器的第二端口为与控制器连接的端口；

第二电压为第二主从模组和控制器之间的第二外部连接器的第一端口的电压，第二主从模组为串联的多个主从模组中位于另一端的主从模组，第二外部连接器的第一端口为与控制器连接的端口。

在一个实施例中，在判断电流是否为零之前，方法还包括：

通过菊花链发送检测指令至每个主从模组，以使每个主从模组根据检测指令上报各自的标识信息；

判断接收的所有主从模组的标识信息与存储的模组标识是否匹配；

若不匹配，则确定电池管理系统的模组结构发生更改，并根据每个主从模组的标识信息和模组标识确定模组结构的更改信息；以及

通过菊花链为每个主从模组分配新的标识信息，以用于更新更改信息。

根据本发明实施例中电池管理系统及其检测方法，基于主从模组的电流、电池管理系统中多个电芯的电压以及外部连接器两端的电压，能够准确地诊断模组间的内部连接器的故障和外部连接器的故障。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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为本发明一些实施例提供的电池管理系统的结构示意图；

图2为本发明另一些实施例提供的电池管理系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的主从模组的结构示意图；

图4是示出本发明实施例提供的电池管理系统的检测方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

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。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……”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。

为了更好的理解本发明，下面将结合附图，详细描述根据本发明实施例的电池管理系统及其检测方法，应注意，这些实施例并不是用来限制本发明公开的范围。

本发明实施例提供一种电池管理系统及其检测方法，基于主从模组的电流、电池管理系统中多个电芯的电压以及外部连接器两端的电压，能够准确地诊断模组间的内部连接器的故障和外部连接器的故障。

图1示出本发明实施例中电池管理系统的结构示意图。如图1所示，本发明实施例提供的电池管理系统包括：控制器P、多个串联的主从模组M₁，M₂，……，M_n、与控制器P连接的电流传感器I、多个电池管理模块N₁，N₂，……，N_n、多个外部连接器E₁，E₂，……，E_n+1和多个内部连接器F₁，F₂，……，F_n。其中，n为大于1的整数，n为电池管理系统中主从模组的个数，也为电池管理模块的个数。

在本发明的实施例中，电流传感器I用于采集流经主从模组的电流。在一些示例中，电流传感器I与串联的多个主从模组中位于端部的主从模组连接。也就是说，电流传感器I与串联的多个主从模组中位于任意一端的主从模组连接。作为一个示例，参见图1，电流传感器I通过外部连接器E₁与位于端部的主从模组M₁连接。

在本发明的实施例中，相邻的主从模组通过外部连接器连接，在串联的多个主从模组中位于两端的主从模组分别通过一个外部连接器与控制器P连接。

参见图1，主从模组M₁为串联的多个主从模组中位于一端的主从模组。其中，主从模组M₁通过外部连接器E₁与控制器P连接。控制器P用于采集外部连接器E₁第二端的第一电压。外部连接器E₁的第二端为该连接器与控制器P连接的端口。外部连接器E₁的第一端与主从模组M₁连接。

继续参考图1，主从模组M_n为串联的多个主从模组中位于另一端的主从模组。其中，主从模组M_n通过外部连接器E_n+1与控制器P连接。控制器P用于采集外部连接器E_n+1第一端的第一电压。外部连接器E_n+1的第一端为该连接器与控制器P连接的端口。

在本发明的实施例中，每个主从模组包括一个主模组和一个从模组，每个主从模组中的主模组和从模组通过内部连接器连接。对于主模组中电芯的数量和从模组中电芯的数量，在此不再限定。

对于任意相邻两个主从模组之间的外部连接器，该外部连接器两端可以分别与两个主模组连接、分别与两个从模组连接或分别与一个主模组和一个从模组连接，在此并不限定。在一些示例中，参见图2，每一个主模组中包括6个电芯，每个从模组中也包括6个电芯。

在本发明的实施例中，多个电池管理模块依次串联形成菊花链。多个电池管理模块以及相邻两个电池管理模块之间的线路共同形成菊花链。参见图2，在一些示例中，为了提高数据的抗干扰性，相邻的电池管理模块通过差分线连接。多个电池管理模块以及相邻两个电池管理模块之间的差分线共同形成菊花链。

在本发明的实施例中，对于每个电池管理模块，该电池管理模块分别与对应的主从模组中的主模组和从模组连接，用于管理对应的主从模组。并且，电池管理模块还与对应的外部连接器连接，用于管理与对应的主从模组连接的外部连接器。

参见图1，作为一个示例，电池管理模块N₁用于管理主从模组M₁，以及与主从模组M₁连接的外部连接器E₁和外部连接器E₂。

参见图2，在一些具体示例中，电池管理模块N₁用于采集主从模组M₁的主模组中每个电芯的电压、主从模组M₁的从模组中每个电芯的电压、外部连接器E₁第一端的电压以及外部连接器E₂第一端的电压。其中，外部连接器E₁的第一端为该连接器与主从模组M₁连接的端口。外部连接器E₂的第二端为该连接器与主从模组M₁连接的端口。对于其他的电池管理模块与电池管理模块N₁的管理方式类似，在此不再赘述。

需要说明的是，本发明实施例中采集的电压均是基于同一个基准电压进行采集。作为一个具体示例，基准电压可以为多个主从模组所构成的电池包的负极。

在本发明的实施例中，对于每个电池管理模块，该电池管理模块位于对应的主从模组中的主模组上。参见图2，对于每个从模组，该从模组中的每个电芯通过采样线与对应的主模组中的电池管理模块连接。也就是说，每个从模组中没有对应的电芯管理装置，主模组中的电池管理模块通过与从模组连接的采样线获取该从模组的采样数据。

在本发明的实施例中，在串联的多个电池组管理模块中位于端部的电池组管理模块与控制器P连接。在一些示例中，参见图1，在串联的多个电池组管理模块中位于端部的电池组管理模块N₁与控制器P连接。在另一些示例中，控制器P也可以与位于端部的电池组管理模块N_n连接。

参见图1，多个主从模组和电流传感器I位于主回路中。多个主从模组所在的主回路不仅包括多个主从模组、多个外部连接器、多个内部连接器以及与多个主从模组串联的电流传感器I，还包括负载和开关。其中，主回路中的负载为用电器，例如空调加热设备、逆变器、电机等用电器。当主回路的开关闭合时，即主回路导通时，多个主从模组用于对主回路中的各种负载进行供电。

在本发明的实施例中，当主回路中的开关和负载等其他器件处于正常状态时，若电流传感器I采集的电流为零，则控制器P可以确定在多个外部连接器和多个内部连接器中存在至少一个连接器处于断开状态。也就是说，在电池管理系统中，模组间的连接器至少有一个出现故障。其中，模组间的连接器包括电池管理系统中所有的内部连接器和所有的外部连接器。

在本发明的一些实施例中，若电流传感器I采集的电流不为零，则控制器P通过菊花链中的差分线，将采样指令发送至每个电池管理模块。对于每个电池管理模块，当该电池管理模块接收到采样指令后，则获取该电池管理模块管理的主从模组中多个电芯的采样数据，以及获取与该主从模组连接的外部连接器的采样数据。

作为一个示例，主从模组中多个电芯的采样数据包括该主从模组中每个电芯的电压。与该主从模组连接的外部连接器的采样数据包括该外部连接器与主从模组连接的端口的电压。

在本发明的实施例中，菊花链不仅用于传输控制器P的采样指令，还用于传输多个主从模组中多个电芯的采样数据和多个外部连接器的采样数据至控制器P。

作为一个示例，电池管理模块N_n将主从模组M_n中每个电芯的电压、外部连接器E_n+1第二端的电压以及外部连接器E_n第一端的电压通过差分线传输至电池管理模块N_n-1。电池管理模块N_n-1将自身采集的主从模组M_n-1中每个电芯的电压、外部连接器E_n第二端的电压、外部连接器E_n-1第一端的电压以及电池管理模块N_n传输过来的采样数据通过差分线均传输至电池管理模块N_n-2。其中，外部连接器E_n的第二端为该连接器与主从模组M_n-1连接的端口。外部连接器E_n-1的第一端为该连接器与主从模组M_n-1连接的端口。

作为一个具体示例，参见图3，电池管理模块N_n的主模组包括电芯C₁～电芯C₆，电池管理模块N_n的从模组包括电芯C₇～电芯C12。电池管理模块N_n采集的外部连接器E_n+1第二端的电压、电芯C₁的电压、电芯C₂的电压、…...、电芯C₁₂的电压以及外部连接器E_n第一端的电压以数组的形式依次进行保存。电池管理模块N_n-1将自身采集的数据累加在电池管理模块N_n传输过来的数组之后，然后再传递给电池管理模块N_n-2。

依次类推，电池管理模块N₁将所有电芯的电压、外部连接器E₁第一端的电压、外部连接器E_n+1第二端的电压以及外部连接器E₂、外部连接器E₃……外部连接器E_n中每个外部连接器两端的电压传输至控制器P。需要说明的是，外部连接器的E_n+1的第二端为该连接器与主从模组M_n连接的端口。

在一些示例中，控制器P可以在接收菊花链传输过来的数据之后，再采集外部连接器E₁第二端的电压、外部连接器的E_n+1第一端的电压以及电流传感器I的数据。在另一些示例中，控制器P在接收菊花链传输的数据的同时，采集外部连接器E₁第二端的电压、外部连接器的E_n+1第一端的电压以及电流传感器I的数据。

值得一提的是，在本发明的实施例中，由于每个电压均是基于同一个基准电压采集，因此对于任意一个电芯或任意一个外部连接器等器件，该器件两端的采集电压的差值即为该器件的压降。

也就是说，控制器P接收并存储了多个主从模组中多个电芯的采样数据和多个外部连接器的采样数据。在一些示例中，多个主从模组中多个电芯的采样数据包括每个主从模组中所有电芯的电压，多个外部连接器的采样数据包括每个外部连接器两端的电压。也就是说，控制器P存储了每个电池管理模块采集的数据。

需要说明的是，在一些示例中，控制器P根据采样通道与器件端口的预设对应关系，以及采样通道和电压数据的预设对应关系，即可以确定每个电压数据对应的器件端口。也就是说，控制器P可以确定每个外部连接器两端对应的电压数据，以及每个电芯两端对应的电压。

在另一些示例中，控制器P还可以基于预设的主模组的电芯数量和预设的从模组的电芯数量，确定每个外部连接器两端对应的电压以及每个电芯两端对应的电压。

作为一个示例，参见图3，主从模组M_n中主模组和从模组的数量均为6。则控制器P可以确定数组中第1个数据为外部连接器E_n+1第二端的电压、第2个数据为电芯C₁的电压、……、第12个数据为电芯C₁₂的电压、第13个数据即为外部连接器E_n第一端的电压。依次类推，控制器P可以确定每个电芯两端对应的电压以及每个外部连接器两端对应的电压。

需要说明的是，电池管理模块在采集主从模组中电芯的电压时，由于电池管理模块中采样通道数量的影响，内部连接器以及与该内部连接器连接的电芯被作为一个整体。参见图3，在主从模组M_n中，内部连接器F_n与电芯C₆作为一个整体。其中，采集的电芯C₆的电压即是图1中A端口和B端口之间的电压V_AB。A端口是电芯C₅和电芯C₆之间的公共端，B端口是电芯C₇和内部连接器F_n之间的公共端。也就是说，采集的电芯C₆的电压V_AB是内部连接器F_n上的压降与电芯C₆上的压降的和值。

在本发明的实施例中，控制器P基于多个外部连接器的采样数据和电流，判断多个外部连接器是否出现故障，并基于多个主从模组中多个电芯的采样数据和电流，判断多个内部连接器是否出现故障。

在一些具体示例中，控制器P基于每个外部连接器两端的电压和电流传感器I采集的主从模组的电流确定每个外部连接器的阻抗。具体地，对于每个外部连接器，控制器P将该外部连接器两端的电压相减，得到该外部连接器上的压降。值得一提的是，对于外部连接器E₂、外部连接器E₂、……外部连接器E_n中任意一个外部连接器，该外部连接器两端的电压由与其连接的两个电池管理模块分别采集。另外，对于外部连接器E₁的第二端的电压由控制器P采集，外部连接器E₁的第一端的电压由电池管理模块N₁采集。对于外部连接器E_n+1的第一端的电压由控制器P采集，外部连接器E_n+1的第二端的电压由电池管理模块N_n采集。

对于每个外部连接器，控制器P将该外部连接器上的压降除以电流即可以得到该外部连接器的阻抗。在另一些示例中，为了进一步提高外部连接器的阻抗计算的准确性，可以多次采集每个外部连接器两端的电压，并计算出每个外部连接器的多个阻抗。对于每个外部连接器，根据该外部连接器的多个阻抗的平均值判断该外部连接器是否出现故障。

对于每个外部连接器，控制器P根据该外部连接器的阻抗判断该外部连接器是否出现故障。作为一个具体示例，对于每个外部连接器，若该外部连接器的阻抗不满足第一预设条件，则控制器P可以确定该外部连接器出现故障。作为一个具体示例，第一预设条件可以为预设的第一阻抗范围。比如，对于每个外部连接器，若该外部连接器的阻抗在第一阻抗范围内，则确定该外部连接器无故障。若该外部连接器的阻抗不在第一阻抗范围内，则确定该外部连接器出现松动或老化等故障。

在本发明的实施例中，控制器P还基于每个主从模组中所有电芯的电压和电流确定每个内部连接器的阻抗，对于每个内部连接器，根据该内部连接器的阻抗判断该内部连接器是否出现故障。

下面介绍如何根据电芯的电压计算内部连接器的阻抗。作为一个示例，参见图3，由于电池管理模块N_n在采集电压时，将内部连接器F_n与电芯C₆当做一个整体。因此为了获取内部连接器F_n两端的电压，控制器P对主从模组M_n中除电芯C₆之外的其他所有电芯的电压取平均值V_avg。根据电芯的一致性，则V_AB减去V_avg的差值即为内部连接器F_n上的压降。对于每个内部连接器，控制器P利用计算出的该内部连接器上的压降除以电流即可以得出该内部连接器的阻抗。

在另一些示例中，为了进一步提高内部连接器的阻抗计算的准确性，可以多次采集每个电芯两端的电压，并计算出每个内部连接器的多个阻抗。对于每个内部连接器，根据该内部连接器的多个阻抗的平均值判断内部连接器是否出现故障。

在本发明的实施例中，对于每个内部连接器，若该内部连接器的阻抗不满足第二预设条件，则控制器P可以确定该内部连接器出现故障。作为一个具体示例，第二预设条件可以为预设的第二阻抗范围。比如，对于每个内部连接器，若该内部连接器的阻抗在第二阻抗范围内，则确定该内部连接器无故障。若该内部连接器的阻抗不在第二阻抗范围内，则确定该内部连接器出现松动或老化等故障。

在本发明的一些实施例中，控制器P不仅可以判断内部连接器的故障和外部连接器的故障，还可以判断主从模组的寿命是否正常。

在一些示例中，控制器P基于多个主从模组中多个电芯的采样数据计算每个主从模组的阻抗。参见上述计算内部连接器阻抗的叙述，对于每个主从模组，控制器P基于该主从模组中每个电芯的电压，可以计算出该主从模组中内部连接器两端的电压。则对于每个主从模组，控制器P基于该主从模组两端的两个电芯的采样电压，即可以得到该主从模组的阻抗。例如，参见图3，将电芯C₁₂第二端的采样电压减去电芯C₁第一端的采样电压得到的压差除以电流可得到一个阻抗值，将该阻抗值减去内部连接器F_n的阻抗即可得到主从模组M_n的阻抗。其中，电芯C₁₂的第二端为其自身与外部连接器E_n连接的端口。电芯C₁第一端为其自身与外部连接器E_n+1连接的端口。

对于每个主从模组，控制器P根据该主从模组的阻抗可以判断该主从模组的寿命是否正常。作为一个示例，控制器P判断每个主从模组的阻抗是否满足第三预设条件。比如，第三预设条件为预设的第三阻抗范围。对于每个主从模组，若该主从模组的阻抗在第三阻抗范围内，则确定该主从模组的寿命正常。对于每个主从模组，若该主从模组的阻抗超出第三阻抗范围，则确定该主从模组的寿命不正常。

在另一些示例中，控制器P还用于基于第一电压、第二电压和电流得出第一总阻抗，按照第一总阻抗、每个外部连接器的阻抗和每个内部连接器的阻抗计算多个主从模组的第二总阻抗，并根据第二总阻抗确定多个主从模组的寿命是否正常。

其中，第一总阻抗为每个主从模组的阻抗、每个外部连接器的阻抗和每个内部连接器的阻抗之间的和值。

其中，第一电压为第一主从模组和控制器P之间的第一外部连接器的第二端口的电压，第一主从模组为串联的多个主从模组中位于一端的主从模组，第一外部连接器的第二端口为与控制器P连接的端口。参见图1，第一外部连接器即为外部连接器E₁，第一主从模组为主从模组M₁，第一外部连接器的第二端口即为图1中的端口R。也就是说，第一电压即为端口R处的电压V_R。

其中，第二电压为第二主从模组和控制器P之间的第二外部连接器的第一端口的电压，第二主从模组为串联的多个主从模组中位于另一端的主从模组，第二外部连接器的第一端口为与控制器P连接的端口。参见图1，第二外部连接器即为外部连接器E_n+1，第二主从模组为主从模组M_n，第一外部连接器的第一端口即为图1中的端口Q。也就是说，第二电压即为端口Q处的电压V_Q。

在本发明的实施例中，控制器P将V_R减去V_Q得到的差值V_R-V_Q除以电流即可以得到第一总阻抗。然后，控制器P利用第一总阻抗减去已得到的每个内部连接器的阻抗以及每个外部连接器的阻抗，即可以得到所有主从模组的第二总阻抗。

控制器P判断第二总阻抗是否满足第四预设条件。比如，第四预设条件为预设的第四阻抗范围。若多个主从模组的阻抗在第四阻抗范围内，则确定多个主从模组的寿命正常。若多个主从模组的阻抗不在第四阻抗范围内，则确定多个主从模组的寿命不正常。

在本发明的一些实施例中，在判断外部连接器和内部连接器是否出现故障之前，控制器P还用于检测电池管理系统的模组结构是否发生更改，以对电池管理系统进行全面的检测。控制器P通过菊花链发送检测指令至每个主从模组。每个主从模组接收到检测指令后，根据检测指令上报各自的标识信息。多个主从模组利用主从模组之间的差分线将每个主从模组的标识信息传输至控制器P。

控制器P判断接收的所有主从模组的标识信息与存储的模组标识是否匹配。若控制器P接收的所有主从模组的标识信息与控制器P存储的模组标识完全相同，则代表控制器P接收的所有主从模组的标识信息与存储的模组标识匹配。

作为一个示例，n＝3。其中，主从模组M₁的标识为Z，主从模组M₂的标识为Y，主从模组M₃的标识为X。则控制器P按照主从模组的连接顺序(即主从模组M_n，主从模组M_n-1，……，主从模组M₁)依次存储三个主从模组的标识，即控制器P依次存储了X，Y和Z。若控制器P接收了3个主从模组的标识信息，且3个主从模组的标识信息分别为X，Y和Z，则代表控制器P接收的所有主从模组的标识信息与存储的模组标识匹配。

若控制器P接收的所有主从模组的标识信息与存储的模组标识不完全相同，例如控制器接收的标识信息的个数与控制器P存储的模组标识的个数不同，或者接收的至少一个主从模组的标识信息与存储的模组标识不同，则均认为接收的所有主从模组的标识信息与存储的模组标识不匹配，即确定电池管理系统的模组结构发生更改。

在本发明的实施例中，控制器P根据每个主从模组的标识信息和控制器P存储的模组标识可以确定模组结构的更改信息。作为一个示例，控制器P接收的每个主从模组的标识信息为X，U，V，Y和Z，则确定在主从模组M₃和主从模组M₂之间增加了标识信息为U的主从模组和标识信息为V的主从模组。也就是说，电池管理系统中的模组结构的更改信息为电池管理系统的模组结构由3个主从模组更改成5个主从模组，并且更改位置位于X对应的主从模组和Y对应的主从模组之间。并且电池管理系统中由4个外部连接器更改为6个外部连接器。

为了避免人工更换模组时出现故障，以及为了准确确定每个外部连接器两端的电压和每个电芯两端的电压，当控制器P确定电池管理系统的模组结构的更改信息后，则控制器P判断通过菊花链传输过来的采样数据个数与目标数据个数是否相同。

其中，目标数据个数根据预设主模组的电芯数量i和预设从模组的电芯的数量j进行确定。比如，目标数据个数为(i+j+1)*k，k为更换后的主从模组的总个数。例如，若预设的主模组的电芯数量和预设的从模组的电芯数量均为6，则在上述示例中，当主从模组的个数更改为5个之后，目标电压数据个数应为65。

若控制器P确定通过菊花链传输过来的采样数据个数与目标数据个数相同，则可以基于预设主模组的电芯数量和预设从模组的电芯的数量，确定每个外部连接器两端对应的电压以及每个电芯两端对应的电压。

在上述示例中，若预设主模组的电芯数量和预设从模组的电芯数量均为6，则第1个数据～第13个数据分别为第1个外部连接器第二端的电压、主从模组M₃中第1个电芯第二端的电压、主从模组M₃中第2个电芯第二端的电压…….主从模组M₃中第11个电芯第二端的电压、第2个外部连接器第一端的电压。其中，第1个外部连接器的第二端与主从模组M₃的第1个电芯的第一端连接，第2个外部连接器的第一端与主从模组M₃的第12个电芯的第二端连接。

第14个数据～第26个数据分别为第2个外部连接器第二端的电压、标识信息为U的主从模组中第1个电芯第二端的电压、标识信息为U的主从模组中第2个电芯第二端的电压、……、标识信息为U的主从模组中第11个电芯第二端的电压、第3个外部连接器第一端的电压。其中，第2个外部连接器的第二端与标识信息为U的主从模组中第1个电芯的第一端连接，第3外部连接器的第一端与标识信息为U的主从模组中第12个电芯的第二端连接。

依次类推，第53个数据～第65个数据分别为第5个外部连接器第二端的电压、主从模组M₁中第1个电芯第二端的电压、主从模组M₁的中第2个电芯第二端的电压、……、主从模组M₁中第11个电芯第二端的电压、第6个外部连接器第一端的电压。其中，第5个外部连接器的第二端与主从模组M₁中第1个电芯的第一端连接，第6外部连接器的第一端与主从模组M₁中第12个电芯的第二端连接。另外，对于上述示例中5个主从模组中的任意一个主从模组，该主从模组的第q个电芯的第二端与主从模组的第q+1个电芯的第一端连接，q为大于等于1小于等于11的整数。

若控制器P确定通过菊花链传输过来的采样数据个数与目标数据个数不相同，则上报故障信息，以提醒运维人员模组在更换时出现故障。

在一些示例中，为了便于下一次对电池管理系统的模组结构的更改信息进行检测，控制器P通过菊花链为每个主从模组分配新的标识信息，以用于更新模组结构的更改信息。例如，控制器P为上述示例中5个主从模组重新分配标识信息，并将重新分配的模组标识进行存储，以便于后续重新判断电池管理系统的模组结构是否发生更改。

图4示出本发明实施例提供的电池管理系统的检测方法，用于如图1-图2所示的电池管理系统。参见图4，本发明实施例提供的检测方法包括以下步骤：

S310，判断电流是否为零。

S320，若电流为零，确定在多个外部连接器和多个内部连接器中存在至少一个连接器处于断开状态。

S330，若电流不为零，通过菊花链发送采样指令至每个电池管理模块，以使多个电池管理模块利用菊花链传输多个主从模组中多个电芯的采样数据和多个外部连接器的采样数据。

S340，基于多个外部连接器的采样数据和电流，判断多个外部连接器是否出现故障，并基于多个主从模组中多个电芯的采样数据和电流，判断多个内部连接器是否出现故障。

在本发明的实施例中，若多个主从模组中多个电芯的采样数据包括每个主从模组中所有电芯的电压，多个外部连接器的采样数据包括每个外部连接器两端的电压；

其中，步骤S340包括：

基于每个外部连接器两端的电压和电流确定每个外部连接器的阻抗，对于每个外部连接器，根据该外部连接器的阻抗判断该外部连接器是否出现故障。

基于每个主从模组中所有电芯的电压和电流确定每个内部连接器的阻抗，对于每个内部连接器，根据该内部连接器的阻抗判断该内部连接器是否出现故障。

在本发明的一些实施例中，电池管理系统的检测方法还包括：

基于多个主从模组中多个电芯的采样数据计算每个主从模组的阻抗。

对于每个主从模组，根据该主从模组的阻抗判断该主从模组的寿命是否正常。

在本发明的一些实施例中，电池管理系统的检测方法还包括：

基于第一电压、第二电压和电流得出第一总阻抗，第一总阻抗为每个主从模组的阻抗、每个外部连接器的阻抗和每个内部连接器的阻抗之间的和值。

按照第一总阻抗、每个外连接器的阻抗和每个内部连接器的阻抗计算多个主从模组的第二总阻抗。

根据第二总阻抗确定多个主从模组的寿命是否正常。

其中，第一电压为第一主从模组和控制器P之间的第一外部连接器的第二端口的电压，第一主从模组为串联的多个主从模组中位于一端的主从模组，第一外部连接器的第二端口为与控制器P连接的端口；

第二电压为第二主从模组和控制器P之间的第二外部连接器的第一端口的电压，第二主从模组为串联的多个主从模组中位于另一端的主从模组，第二外部连接器的第一端口为与控制器P连接的端口。

在本发明的一些实施例中，在步骤S310之前，电池管理系统的检测方法还包括：

通过菊花链发送检测指令至每个主从模组，以使每个主从模组根据检测指令上报各自的标识信息。

判断接收的所有主从模组的标识信息与存储的模组标识是否匹配。

若不匹配，则确定电池管理系统的模组结构发生更改，并根据每个主从模组的标识信息和模组标识确定模组结构的更改信息。

通过菊花链为每个主从模组分配新的标识信息，以用于更新更改信息。

本发明实施例提供的电池管理系统的检测方法，不仅能够对模组间的内部连接器和外部连接器进行故障检测，还能够对电池包中主从模组的寿命进行检测，以及对电池管理系统的模组结构的更改信息进行检测，功能全面，实现对电池管理系统的全面检测，提高了整车的安全性。

需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于电池管理系统的检测方法的实施例而言，相关之处可以参见电池管理系统的说明部分。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。本领域的技术人员可以在领会本发明的精神之后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。

本领域技术人员应能理解，上述实施例均是示例性而非限制性的。在不同实施例中出现的不同技术特征可以进行组合，以取得有益效果。本领域技术人员在研究附图、说明书及权利要求书的基础上，应能理解并实现所揭示的实施例的其他变化的实施例。在权利要求书中，术语“包括”并不排除其他装置或步骤；不定冠词“一个”不排除多个；术语“第一”、“第二”用于标示名称而非用于表示任何特定的顺序。权利要求中的任何附图标记均不应被理解为对保护范围的限制。权利要求中出现的多个部分的功能可以由一个单独的硬件或软件模块来实现。某些技术特征出现在不同的从属权利要求中并不意味着不能将这些技术特征进行组合以取得有益效果。

Claims (11)

1.一种电池管理系统，其特征在于，所述系统包括：控制器、多个串联的主从模组、与所述控制器连接的电流传感器、多个电池管理模块、多个外部连接器和多个内部连接器，所述电流传感器用于采集流经主从模组的电流；其中，

相邻的主从模组通过外部连接器连接，在串联的多个主从模组中位于两端的主从模组分别通过一个外部连接器与所述控制器连接；其中，每个主从模组包括一个主模组和一个从模组，每个主从模组中的主模组和从模组通过内部连接器连接；

多个所述电池管理模块依次串联形成菊花链，对于每个电池管理模块，该电池管理模块用于管理对应的主从模组以及与该主从模组连接的外部连接器，在串联的多个电池组管理模块中位于端部的电池组管理模块与所述控制器连接，所述菊花链用于传输所述多个主从模组中多个电芯的采样数据和所述多个外部连接器的采样数据至所述控制器，以及用于传输所述控制器的采样指令；

所述控制器用于在所述电流为零时，确定在所述多个外部连接器和所述多个内部连接器中存在至少一个连接器处于断开状态；

所述控制器还用于在所述电流不为零时，基于所述多个外部连接器的采样数据和所述电流，判断所述多个外部连接器是否出现故障，并基于所述多个主从模组中多个电芯的采样数据和所述电流，判断所述多个内部连接器是否出现故障。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个主从模组中多个电芯的采样数据包括每个主从模组中所有电芯的电压，所述多个外部连接器的采样数据包括每个外部连接器两端的电压；

其中，所述控制器用于基于每个外部连接器两端的电压和所述电流确定每个外部连接器的阻抗，对于每个外部连接器，根据该外部连接器的阻抗判断该外部连接器是否出现故障；

所述控制器还用于基于每个主从模组中所有电芯的电压和所述电流确定每个内部连接器的阻抗，对于每个内部连接器，根据该内部连接器的阻抗判断该内部连接器是否出现故障。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述控制器还用于基于第一电压、第二电压和所述电流得出第一总阻抗，所述第一总阻抗为每个主从模组的阻抗、每个外部连接器的阻抗和每个内部连接器的阻抗之间的和值，按照所述第一总阻抗、每个外部连接器的阻抗和每个内部连接器的阻抗计算所述多个主从模组的第二总阻抗，并根据所述第二总阻抗确定所述多个主从模组的寿命是否正常；

其中，所述第一电压为第一主从模组和所述控制器之间的第一外部连接器的第二端口的电压，所述第一主从模组为串联的多个主从模组中位于一端的主从模组，所述第一外部连接器的第二端口为与所述控制器连接的端口；

所述第二电压为第二主从模组和所述控制器之间的第二外部连接器的第一端口的电压，所述第二主从模组为串联的多个主从模组中位于另一端的主从模组，所述第二外部连接器的第一端口为与所述控制器连接的端口。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器用于基于所述多个主从模组中多个电芯的采样数据计算每个主从模组的阻抗，对于每个主从模组，根据该主从模组的阻抗判断该主从模组的寿命是否正常。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电流传感器与在串联的多个主从模组中位于端部的主从模组连接。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器还用于通过所述菊花链发送检测指令至每个主从模组，以使每个主从模组根据所述检测指令上报各自的标识信息；

所述控制器还用于判断接收的所有主从模组的标识信息与存储的模组标识是否匹配，若不匹配，则确定电池管理系统的模组结构发生更改，并根据每个主从模组的标识信息和所述模组标识确定所述模组结构的更改信息，以及通过所述菊花链为每个主从模组分配新的标识信息，以用于更新所述更改信息。

7.一种电池管理系统的检测方法，其特征在于，应用于如权利要求1至6所述的电池管理系统，所述电池管理系统的检测方法，包括：

判断所述电流是否为零；

若所述电流为零，确定在所述多个外部连接器和所述多个内部连接器中存在至少一个连接器处于断开状态；

若所述电流不为零，通过所述菊花链发送采样指令至所述每个电池管理模块，以使所述多个电池管理模块利用所述菊花链传输所述多个主从模组中多个电芯的采样数据和所述多个外部连接器的采样数据；

基于所述多个外部连接器的采样数据和所述电流，判断所述多个外部连接器是否出现故障，并基于所述多个主从模组中多个电芯的采样数据和所述电流，判断所述多个内部连接器是否出现故障。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，若所述多个主从模组中多个电芯的采样数据包括每个主从模组中所有电芯的电压，所述多个外部连接器的采样数据包括每个外部连接器两端的电压；

其中，所述基于所述多个外部连接器的采样数据和所述电流，判断所述多个外部连接器是否出现故障，并基于所述多个主从模组中多个电芯的采样数据和所述电流，判断所述多个内部连接器是否出现故障，包括：

基于每个外部连接器两端的电压和所述电流确定每个外部连接器的阻抗，对于每个外部连接器，根据该外部连接器的阻抗判断该外部连接器是否出现故障；

基于每个主从模组中所有电芯的电压和所述电流确定每个内部连接器的阻抗，对于每个内部连接器，根据该内部连接器的阻抗判断该内部连接器是否出现故障。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

基于所述多个主从模组中多个电芯的采样数据计算每个主从模组的阻抗；

对于每个主从模组，根据该主从模组的阻抗判断该主从模组的寿命是否正常。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

基于第一电压、第二电压和所述电流得出第一总阻抗，所述第一总阻抗为每个主从模组的阻抗、每个外部连接器的阻抗和每个内部连接器的阻抗之间的和值；

按照所述第一总阻抗、每个外连接器的阻抗和每个内部连接器的阻抗计算所述多个主从模组的第二总阻抗；

根据所述第二总阻抗确定所述多个主从模组的寿命是否正常；

其中，所述第一电压为第一主从模组和所述控制器之间的第一外部连接器的第二端口的电压，所述第一主从模组为串联的多个主从模组中位于一端的主从模组，所述第一外部连接器的第二端口为与所述控制器连接的端口；

所述第二电压为第二主从模组和所述控制器之间的第二外部连接器的第一端口的电压，所述第二主从模组为串联的多个主从模组中位于另一端的主从模组，所述第二外部连接器的第一端口为与所述控制器连接的端口。

11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述判断所述电流是否为零之前，所述方法还包括：

通过所述菊花链发送检测指令至每个主从模组，以使每个主从模组根据所述检测指令上报各自的标识信息；

判断接收的所有主从模组的标识信息与存储的模组标识是否匹配；

若不匹配，则确定电池管理系统的模组结构发生更改，并根据每个主从模组的标识信息和所述模组标识确定所述模组结构的更改信息；以及

通过所述菊花链为每个主从模组分配新的标识信息，以用于更新所述更改信息。

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