CN114184973A - 锂电池包充电过程中潜在不良的诊断方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种锂电池包充电过程中潜在不良的诊断方法及系统，属于锂电池包的充电监测技术领域。所述诊断方法包括：获取单体电压最大的锂电池的序号以及单体电压；获取锂电池包中单体电压最小的锂电池的序号以及单体电压；判断最大的单体电压是否大于第一单体电压阈值；在判断最大的单体电压大于第一单体电压阈值的情况下，计算锂电池包的单体平均差；判断单体平均差是否小于第二单体电压阈值；在判断单体平均差小于第二单体电压阈值的情况下，计算锂电池包的单体极差；在判断单体极差大于第三单体电压阈值的情况下，计算单体序号差；判断单体序号差是否等于1；在判断单体序号差等于1的情况下，确定单体电压最大的锂电池的两端出现断线故障。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池包的充电监测技术领域，具体地涉及一种锂电池包充电过程中潜在不良的诊断方法及系统。
背景技术
随着锂电池在电单车领域的大规模使用，人们对锂电池包的安全特性，电池包内部稳定性越来越关注。电池包对不良品的筛选是把控电池包安全性及稳定性的重要环节。
目前针对电池组不良筛选策略主要是通过在制成过程中通过与电池包通讯方式获取不良信息；该方案需要单独设立工位，获取的信息为电池包静态状态信息，无法筛选动态过程中的故障电池包，同时无法实现精确的故障检测定位。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种锂电池包充电过程中潜在不良的诊断方法及系统，该诊断方法及系统能够在锂电池包处于充电的动态环境下完成对锂电池包潜在不良的监测。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种锂电池包充电过程中潜在不良的诊断方法，
获取锂电池包中单体电压最大的锂电池的序号以及单体电压；
获取锂电池包中单体电压最小的锂电池的序号以及单体电压；
判断最大的单体电压是否大于第一单体电压阈值；
在判断最大的单体电压大于所述第一单体电压阈值的情况下，根据公式(1)计算所述锂电池包的单体平均差，
其中，ΔV1为所述单体平均差，Vmax为最大的单体电压，Vmin为最小的单体电压，n为一个锂电池包所包含的锂电池的数量，Vi表示第i个锂电池；
判断所述单体平均差是否小于第二单体电压阈值；
在判断所述单体平均差小于第二单体电压阈值的情况下，根据公式(2)计算锂电池包的单体极差，
ΔV2＝Vmax-Vmin，(2)
其中，ΔV2为所述单体极差；
判断所述单体极差是否大于第三单体电压阈值；
在判断所述单体极差大于所述第三单体电压阈值的情况下，根据公式(3)计算单体序号差，
ΔV3＝VmaxNO-VminNO，(3)
其中，ΔV3为所述单体序号差，VmaxNO为单体电压最大的所述锂电池，VminNO为单体电压最小的所述锂电池；
判断所述单体序号差是否等于1；
在判断所述单体序号差等于1的情况下，确定单体电压最大的所述锂电池的两端出现断线故障。
可选地，所述第一单体电压阈值的取值范围为3.6V至3.9V，所述第二单体电压阈值的取值范围为45mV至55mV，所述第三单体电压阈值的取值范围为55mV至65mV。
可选地，所述诊断方法还包括：
判断最大的单体电压是否大于第一单体电压阈值的同时，判断最小的单体电压是否小于第四单体电压阈值，并判断所述锂电池包的平均单体电压是否大于第五单体电压阈值；
在判断最大的单体电压大于第一单体电压阈值和/或最小的单体电压小于第四单体电压阈值且所述平均单体电压大于所述第五单体电压阈值的情况下，根据公式(1)计算所述锂电池包的单体平均差。
可选地，所述第四单体电压阈值的取值范围为1.4V至1.6V，所述第五单体电压阈值的取值范围为3.0V至3.4V。
可选地，所述诊断方法还包括：
获取所述锂电池包的温度传感器输出的温度值；
判断所述温度值与实际环境温度的差值是否处于预设的温度阈值范围；
在判断所述温度值与实际环境温度的差值处于预设的温度阈值范围的情况下，确定所述锂电池包出现温度传感器故障。
可选地，所述诊断方法还包括：
每隔一个预定的时间周期向所述锂电池包发送唤醒信号；
判断未接收到所述锂电池包的反馈信号的时间周期数是否大于或等于预定阈值；
在判断未接收到所述锂电池包的反馈信号的时间周期数大于或等于所述预定阈值的情况下，确定所述锂电池包出现通讯故障。
可选地，所述诊断方法还包括：
获取所述锂电池包的充电电流；
判断所述充电电流是否等于0；
在判断所述充电电流等于0的情况下，确定所述锂电池包出现充电故障。
另一方面，本发明还提供一种锂电池包充电过程中潜在不良的诊断系统，所述诊断系统包括：
电压传感器，用于锂电池包的每个锂电池的单体电压；
指示器，用于启动以指示所述锂电池包的故障类型；
控制器，与所述电压传感器、指示器连接，用于执行如上述任一所述的诊断方法。
可选地，所述诊断系统还包括室温温度传感器，所述室温温度传感器用于测量环境温度；
所述控制器进一步与所述锂电池包的温度传感器连接，用于接收所述温度传感器输出的温度值。
再一方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有指令，所述指令用于被机器读取以使得所述机器执行如上述任一所述的诊断方法。
通过上述技术方案，本发明提供的锂电池包充电过程中潜在不良的诊断方法及系统通过在动态工况下获取锂电池包的单体电压，并通过对单体平均差、单体极差以及单体序号差的判断，实现对锂电池包故障的精确定位。该诊断方法及系统相较于现有技术中单一的静态工况判断方法而言，具有更高的通用性，提高了锂电池包检测的效率。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是根据本发明的一个实施方式的锂电池包充电过程中潜在不良的诊断方法的流程图；
图2是根据本发明的一个实施方式的锂电池包充电过程中潜在不良的诊断系统的结构框图；
图3是根据本发明的一个实施方式的锂电池包充电过程中潜在不良的诊断系统的结构框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
在本发明实施方式中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。
另外，若本发明实施方式中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
如图1所示是根据本发明的一个实施方式的锂电池包充电过程中潜在不良的诊断方法的流程图。在该图1中，该诊断方法可以包括：
在步骤S10中，获取锂电池包中单体电压最大的锂电池的序号以及单体电压；
在步骤S11中，获取锂电池包中单体电压最小的锂电池的序号以及单体电压；
在步骤S12中，判断最大的单体电压是否大于第一单体电压阈值；
在步骤S13中，在判断最大的单体电压大于第一单体电压阈值的情况下，根据公式(1)计算锂电池包的单体平均差，
其中，ΔV1为单体平均差，Vmax为最大的单体电压，Vmin为最小的单体电压，n为一个锂电池包所包含的锂电池的数量，Vi表示第i个锂电池；
在步骤S14中，判断单体平均差是否小于第二单体电压阈值；
在步骤S15中，在判断单体平均差小于第二单体电压阈值的情况下，根据公式(2)计算锂电池包的单体极差，
ΔV2＝Vmax-Vmin，(2)
其中，ΔV2为单体极差；
在步骤S16中，判断单体极差是否大于第三单体电压阈值；
在步骤S17中，在判断单体极差大于第三单体电压阈值的情况下，根据公式(3)计算单体序号差，
ΔV3＝VmaxNO-VminNO，(3)
其中，ΔV3为单体序号差，VmaxNO为单体电压最大的锂电池，VminNO为单体电压最小的锂电池；
在步骤S18中，判断单体序号差是否等于1；
在步骤S19中，在判断单体序号差等于1的情况下，确定单体电压最大的锂电池的两端出现断线故障。
可选地，第一单体电压阈值的取值范围为，第二单体电压阈值的取值范围为，第三单体电压阈值的取值范围为。
在如图1所示的诊断方法中，步骤S10和步骤S11可以获取锂电池包的每个单体的锂电池的单体电压。由于锂电池包在充电的过程中，在全部线路完好的情况下，各个单体的锂电池之间的电压能够相互对流，从而使得单体的锂电池的最大单体电压或最小单体电压位于一个稳定的参考值。而如果最大单体电压或最小单体电压发生异常，此时则说明该锂电池包中很可能出现了断线故障，即通过步骤S12判断最大的单体电压是否大于第一单体电压阈值来来确定是否发生断线故障；同理，在该实施方式中，也可以通过判断最小的单体电压是否小于第四单体电压阈值的方式来判断是否发生故障。此外，考虑到在判断最小的单体电压是否小于第四单体电压阈值时，为了避免出现因为锂电池包电量过低而导致的误判情况，在判断最小的单体电压是否小于第四单体电压阈值时，可以同时判断该锂电池包的单体平均电压是否大于第五单体电压阈值。当判断单体平均电压大于第五单体电压阈值时，即可以避免因为锂电池包电量过低而导致的误判情况出现。至于该第一单体电压阈值、第四单体电压阈值以及第五单体电压阈值的具体数值，虽然可以是本领域人员所知的多个数值，就锂电池包而言，该第一单体电压阈值的取值范围可以是例如3.6V至3.9V，而第四单体电压阈值的取值范围则可以是例如1.4V至1.6V，第五单体电压阈值的取值范围则可以是例如3.0V至3.4V。但是，在本发明的一个优选示例中，经过多次的实验证明，该第一单体电压阈值可以是3.8V，该第四单体电压阈值可以是1.5V，该第五单体电压阈值可以是3.2V。
在步骤S12确定该锂电池包出现断线故障的情况下，步骤S13至步骤S19则可以用于进一步确定该锂电池包发生断线故障的故障点。具体地，步骤S13和步骤S14用于判断锂电池包的单体平均差是否小于第二单体电压阈值，步骤S15和步骤S16用于判断锂电池包的单体极差是否大于单体电压阈值，从而确定该锂电池包当前发生的断线故障是否仅为一个断线故障点。至于该第二单体电压阈值和第三单体电压阈值的具体数值，虽然可以是本领域人员所知的多个数值。就锂电池包而言，该第二单体电压阈值的取值范围可以是例如45mV至55mV，该第三单体电压阈值的取值可以是例如55mV至65mV。但是，经过多次的实验验证，在本发明的一个优选示例中，该第二单体电压阈值可以是50mV，第三单体电压阈值可以是60mV。
在本发明的一个实施方式中，为了进一步确定该锂电池包在充电过程中自带的温度传感器是否发生故障，在充电过程中，可以获取该锂电池包的温度传感器输出的温度值；再判断温度值与实际环境温度的差值是否处于预设的温度阈值范围(设置该温度阈值范围主要是考虑到充电过程中锂电池包本身会发热，从而导致锂电池包当前的局部温度和环境温度存在误差)。在判断该差值超出温度阈值的情况下，此时则说明该锂电池包的温度传感器发生故障，因此可以确定该锂电池包的温度传感器发生故障。对于该温度阈值范围，虽然可以是本领域人员所知的多个数值。就锂电池包而言，该温度阈值范围可以是±8摄氏度至±15摄氏度。但是在本发明的一个优选示例中，经过多次的实验验证，该温度阈值范围可以是±10摄氏度。
在本发明的一个实施方式中，为了进一步确定该锂电池包在充电过程中是否发生通讯故障，在充电过程中，可以每隔一个预定的时间周期向锂电池包发送唤醒信号，接着判断未接收到该锂电池包的反馈信号的时间周期数是否大于或等于预定阈值；在判断未接收到锂电池包的反馈信号的时间周期数大于或等于预定阈值的情况下，此时说明该锂电池包已经无法发出反馈信号，因此确定锂电池包出现通讯故障。
在本发明的一个实施方式中，为了进一步判断该锂电池包在充电过程中是否发生充电故障，可以直接实时获取该锂电池包的充电电流，并判断该充电电流是否等于0；如果该充电电流等于0，此时则说明该锂电池包出现充电故障。进一步地，考虑到锂电池包在充电过程中充电电流处于动态变化状态，如果仅仅是判断瞬时的充电电流是否等于0会很容易导致误判，因此在本发明的一个优选示例中，可以首先根据公式(4)计算该锂电池包的充电电流变化值，
其中，ΔI表示该充电电流变化值，T0、T1以及T2表示按照时间先后排序的三个采样时间点，i表示充电电流。再判断充电电流变化值是否小于或等于0，；如果该充电电流变化值小于或等于0，则表示该锂电池包充电发生故障。
另一方面，本发明还提供一种锂电池包充电过程中潜在不良的诊断系统，如图2所示，该诊断系统可以包括电压传感器01、指示器02以及控制器03。其中，电压传感器01可以用于锂电池包的每个锂电池的单体电压；指示器02可以用于启动以指示锂电池包的故障类型；控制器03可以与所述电压传感器01、指示器02连接，用于执行如图1中所示出的诊断方法。
在本发明的一个实施方式中，为了便于测量当前的室温，从而确定该锂电池包是否发生温度传感器故障，如图3所示，该诊断系统还可以包括室温温度传感器04。该室温温度传感器04可以用于测量环境温度；而控制器03则可以进一步与锂电池包的温度传感器连接，用于接收温度传感器输出的温度值，并比对两者的温度差值。
再一方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有指令，所述指令用于被机器读取以使得所述机器执行如上述任一所述的诊断方法。
通过上述技术方案，本发明提供的锂电池包充电过程中潜在不良的诊断方法及系统通过在动态工况下获取锂电池包的单体电压，并通过对单体平均差、单体极差以及单体序号差的判断，实现对锂电池包故障的精确定位。该诊断方法及系统相较于现有技术中单一的静态工况判断方法而言，具有更高的通用性，提高了锂电池包检测的效率。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，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、商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、商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，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种锂电池包充电过程中潜在不良的诊断方法，其特征在于，所述诊断方法包括：
获取锂电池包中单体电压最大的锂电池的序号以及单体电压；
获取锂电池包中单体电压最小的锂电池的序号以及单体电压；
判断最大的单体电压是否大于第一单体电压阈值；
在判断最大的单体电压大于所述第一单体电压阈值的情况下，根据公式(1)计算所述锂电池包的单体平均差，
其中，ΔV1为所述单体平均差，Vmax为最大的单体电压，Vmin为最小的单体电压，n为一个锂电池包所包含的锂电池的数量，Vi表示第i个锂电池；
判断所述单体平均差是否小于第二单体电压阈值；
在判断所述单体平均差小于第二单体电压阈值的情况下，根据公式(2)计算锂电池包的单体极差，
ΔV2＝Vmax-Vmin， (2)
其中，ΔV2为所述单体极差；
判断所述单体极差是否大于第三单体电压阈值；
在判断所述单体极差大于所述第三单体电压阈值的情况下，根据公式(3)计算单体序号差，
ΔV3＝VmaxNO-VminNO， (3)
其中，ΔV3为所述单体序号差，VmaxNO为单体电压最大的所述锂电池，VminNO为单体电压最小的所述锂电池；
判断所述单体序号差是否等于1；
在判断所述单体序号差等于1的情况下，确定单体电压最大的所述锂电池的两端出现断线故障。
2.根据权利要求1所述的诊断方法，其特征在于，所述第一单体电压阈值的取值范围为3.6V至3.9V，所述第二单体电压阈值的取值范围为45mV至55mV，所述第三单体电压阈值的取值范围为55mV至65mV。
3.根据权利要求1所述的诊断方法，其特征在于，所述诊断方法还包括：
判断最大的单体电压是否大于第一单体电压阈值的同时，判断最小的单体电压是否小于第四单体电压阈值，并判断所述锂电池包的平均单体电压是否大于第五单体电压阈值；
在判断最大的单体电压大于第一单体电压阈值和/或最小的单体电压小于第四单体电压阈值且所述平均单体电压大于所述第五单体电压阈值的情况下，根据公式(1)计算所述锂电池包的单体平均差。
4.根据权利要求3所述的诊断方法，其特征在于，所述第四单体电压阈值的取值范围为1.4V至1.6V，所述第五单体电压阈值的取值范围为3.0V至3.4V。
5.根据权利要求1所述的诊断方法，其特征在于，所述诊断方法还包括：
获取所述锂电池包的温度传感器输出的温度值；
判断所述温度值与实际环境温度的差值是否处于预设的温度阈值范围；
在判断所述温度值与实际环境温度的差值处于预设的温度阈值范围的情况下，确定所述锂电池包出现温度传感器故障。
6.根据权利要求1所述的诊断方法，其特征在于，所述诊断方法还包括：
每隔一个预定的时间周期向所述锂电池包发送唤醒信号；
判断未接收到所述锂电池包的反馈信号的时间周期数是否大于或等于预定阈值；
在判断未接收到所述锂电池包的反馈信号的时间周期数大于或等于所述预定阈值的情况下，确定所述锂电池包出现通讯故障。
7.根据权利要求1所述的诊断方法，其特征在于，所述诊断方法还包括：
获取所述锂电池包的充电电流；
判断所述充电电流是否等于0；
在判断所述充电电流等于0的情况下，确定所述锂电池包出现充电故障。
8.一种锂电池包充电过程中潜在不良的诊断系统，其特征在于，所述诊断系统包括：
电压传感器，用于锂电池包的每个锂电池的单体电压；
指示器，用于启动以指示所述锂电池包的故障类型；
控制器，与所述电压传感器、指示器连接，用于执行如权利要求1至7任一所述的诊断方法。
9.根据权利要求8所述的诊断系统，其特征在于，所述诊断系统还包括室温温度传感器，所述室温温度传感器用于测量环境温度；
所述控制器进一步与所述锂电池包的温度传感器连接，用于接收所述温度传感器输出的温度值。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有指令，所述指令用于被机器读取以使得所述机器执行如权利要求1至7任一所述的诊断方法。
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