CN114509703A - 一种采样线断线判断方法、系统、检测器及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锂电池管理领域，具体涉及一种采样线断线判断方法、系统、检测器及存储介质；所述采样线断线判断方法包括以下步骤：预设电压基准范围；采集所有电芯的电压值，并判断相邻两节电芯是否均存在压差；当相邻两节电芯均存在压差时，将该相邻两节电芯的电压值分别与电压基准范围的两个端值进行比较；当其中一电芯的电压值高于电压基准范围的最高端值，且另一电芯的电压值低于电压基准范围的最低端值时，判定采样线断线；本发明通过设计一种采样线断线判断方法，实现了采样线的断线判断，克服了BMS电池管理系统误认为电池异常，导致电池无法正常工作的缺陷，该设计不需要增加额外的外围电路，不仅有效降低了检测成本，还有效简化了检测流程。

Description

一种采样线断线判断方法、系统、检测器及存储介质

技术领域

本发明涉及锂电池管理领域，具体涉及一种采样线断线判断方法、系统、检测器及存储介质。

背景技术

BMS电池管理系统一般通过采样线采集各单体电芯的电压，以检测电池运行状态。如果在运行状态下出现采样线断开问题，BMS电池管理系统会采集到一个错误的数据，会误认为电池异常，最终导致电池无法正常工作。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种采样线断线判断方法、系统、检测器及存储介质，克服了现有技术中采样线断开时BMS电池管理系统会采集到一个错误的数据，会误认为电池异常，最终导致电池无法正常工作的缺陷。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种采样线断线判断方法，其优选在于，所述断线判断方法通过BMS电池管理系统执行以检测采样线是否存在断线故障，BMS电池管理系统与多节电芯均通过采样线连接，所述断线判断方法包括以下步骤：

预设电压基准范围；

采集所有电芯的电压值，并判断相邻两节电芯是否均存在压差；

当相邻两节电芯均存在压差时，将该相邻两节电芯的电压值分别与电压基准范围的两个端值进行比较；

当其中一电芯的电压值高于电压基准范围的最高端值，且另一电芯的电压值低于电压基准范围的最低端值时，判定采样线断线；

其中，所述电压基准范围的最高端值为电芯的充电截止电压，所述电压基准范围的最低端值为电芯的放电截止电压。

其中，较佳方案为，所述采样线断线判断方法还包括以下步骤：

采集所有电芯的电压值，并判断是否存在压差；

当存在压差时，判断是否为相邻两节电芯均存在压差。

其中，较佳方案为，所述采样线断线判断方法还包括以下步骤：

当存在压差，且相邻两节电芯中仅有一个电芯出现压差时，判定电压异常。

其中，较佳方案为，所述采样线断线判断方法还包括以下步骤：

当相邻两节电芯均存在压差，且其中一电芯电压值高于电压基准范围的最高端值，另一电芯电压值不低于电压基准范围的最低端值时，判定电压异常。

其中，较佳方案为，所述采样线断线判断方法还包括以下步骤：

当相邻两节电芯均存在压差，且其中一电芯电压值低于电压基准范围的最低端值，另一电芯电压值不高于电压基准范围的最高端值时，判定电压异常。

其中，较佳方案为，所述采样线断线判断方法还包括以下步骤：

当相邻两节电芯均存在压差，且其中一电芯电压值不高于电压基准范围的最高端值，另一电芯电压值不低于电压基准范围的最低端值时，判定电压异常。

为解决现有技术存在的问题，本发明还提供一种采样线的断线判断系统，其优选方案在于：所述断线判断系统用于实现如上所述的断线判断方法，包括串联的多节电芯、BMS电池管理系统以及采样线，多节所述电芯均通过所述采样线与所述BMS电池管理系统连接。

其中，较佳方案为：所述BMS电池管理系统内设置有采集单元，所述采集单元与BMS电池管理系统的MCU连接，多节所述电芯均通过所述采样线与所述采集单元连接。

为解决现有技术存在的问题，本发明还提供一种采样线的断线检测器，其优选方案在于：包括存储单元和处理单元，所述存储单元存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理单元执行时，使得所述处理单元执行如上所述方法的步骤。

为解决现有技术存在的问题，本发明还提供一种存储介质，其优选方案在于：存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如上所述方法的步骤。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明基于电芯在正常充放电过程，其电压值将不低于额定的放电截止电压值，且不高于额定的充电截止电压值，并且，当某条采样线处于断开状态时，该条采样线的上下两个电芯会产生分压，其中一个电芯的电压会明显增加并高于充电截止电压值；另外一个电芯的电压会明显下降并低于放电截止电压值，设计了一种采样线断线判断方法，实现了采样线的断线判断，克服了BMS电池管理系统误认为电池异常，最终导致电池无法正常工作的缺陷，并且该设计不需要增加额外的外围电路，不仅有效降低了检测成本，还有效简化了检测流程。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明中的一种采样线断线判断方法的流程图一；

图2是本发明中的一种采样线断线判断方法的流程图二；

图3是本发明中的一种采样线断线判断方法的流程图三；

图4是本发明中的一种采样线断线判断系统的结构示意图。

具体实施方式

现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。

如图1-图3所示，本发明提供一种采样线断线判断方法的最佳实施例。

一种采样线断线判断方法，参考图1，所述断线判断方法通过BMS电池管理系统执行以检测采样线是否存在断线故障，BMS电池管理系统与多节电芯均通过采样线连接，所述断线判断方法包括以下步骤：

S1：预设电压基准范围；

S2：采集所有电芯的电压值，并判断相邻两节电芯是否均存在压差；

S3：当相邻两节电芯均存在压差时，将该相邻两节电芯的电压值分别与电压基准范围的两个端值进行比较；

S4：当其中一电芯的电压值高于电压基准范围的最高端值，且另一电芯的电压值低于电压基准范围的最低端值时，判定采样线断线；

其中，所述电压基准范围的最高端值为电芯的充电截止电压，所述电压基准范围的最低端值为电芯的放电截止电压。

具体的，当某一电芯的电压值明显区别于其他电芯的电压值，则认为该电芯存在压差。当采样线正常且电芯处于正常充放电过程中时，其实时电压均不会低于额定的放电截止电压值，也不会高于额定的充电截止电压。当某条采样线处于断开状态时，该条采样线的上下两个电芯会产生分压，BMS电池管理系统将采集到压差，且将采集到其中一个电芯的电压值明显上升并高于一个电压上升的临界值，也就是高于所述电压基准范围的高数值端点，也就是高于充电截止电压值；另外一个电芯的电压值会明显下降并低于一个电压下降的临界值，也就是低于所述电压基准范围的低数值端点，也就是低于放电截止电压值；并且，其中一电芯的电压增加量会与另一电芯的电压下降量相对应。

当出现相邻两节电芯均存在压差时，有可能是由于各节电芯当前容量不同造成的BMS电池管理系统采集到的电压值有所差异，也有可能是由于用于采集电芯的采样线断开所造成的分压引起，如果是由于采样线断线所造成的压差，则BMS电池管理系统采集到的电压值为“假的”电压值，并非是电芯的真实电压值，BMS电池管理系统将会误认为电池异常，最终导致电池无法正常工作。

因此，可以基于上述逻辑来有效区分各节电芯由于当前容量不同所造成的压差以及由于用于采集电芯的采样线断开所造成的压差。

具体的，先根据电芯处于正常充放电过程中时，其实时电压均不会低于额定的放电截止电压值，也不会高于额定的充电截止电压值这一特性，以电芯的充电截止电压值和电芯的放电截止电压值作为两个极限值，来确认电压基准范围。

其中，需要说明的是，所述电芯的充电截止电压值和放电截止电压值均为电芯出厂设置中的额定值，具体的数值根据具体的电芯自带额定参数确认。

进一步地，通过BMS电池管理系统采集所有电芯的电压值，并根据当某条采样线处于断开状态时，该条采样线的上下两个电芯会产生分压这一特性，判断相邻两节电芯是否均存在压差，当相邻两节电芯均存在压差时，则符合采样线断线所造成压差的条件之一，则说明该相邻两节电芯之间的采样线存在断开的可能。

进一步地，通过BMS电池管理系统对该相邻两节电芯的电压值分别与第一电压基准范围的两个端值进行比较，并根据当采样线断开时，BMS电池管理系统将采集到其中一个电芯的电压值明显上升并高于充电截止电压值；另外一个电芯的电压值会明显下降并低于放电截止电压值这一特性，判断是否为采样线断线。

当该相邻两节电芯均存在压差，且其中一电芯的电压值高于第一电压基准范围的最高端值，即高于充电截止电压值；且另一电芯的电压值低于第一电压基准范围的最低端值，即低于放电截止电压值时，符合采样线断线所造成压差的条件，则判定该相邻两电芯之间的采样线出现断线。

其中，本实施例通过基于电芯在正常充放电过程，其电压值将不低于额定的放电截止电压值，且不高于额定的充电截止电压值，并且，当某条采样线处于断开状态时，该条采样线的上下两个电芯会产生分压，其中一个电芯的电压会明显增加并高于充电截止电压值；另外一个电芯的电压会明显下降并低于放电截止电压值，设计了一种采样线断线判断方法，实现了采样线的断线判断，克服了BMS电池管理系统误认为电池异常，最终导致电池无法正常工作的缺陷，进一步地，该设计不需要增加额外的外围电路，不仅有效降低了检测成本，还有效简化了检测流程。

进一步地，并参考图2，所述断线判断方法还包括以下步骤：

S21：采集所有电芯的电压值，并判断是否存在压差；

S22：当存在压差时，判断是否为相邻两节电芯均存在压差。

具体的，电芯在正常充放电过程中，BMS电池管理系统中采集到的各节电芯的电压值相差不大，在采样线正常且电芯正常的情况下，各电芯之间仅会由于自身当前容量差异造成较小的压差，该状态下的各电芯电压最低将不低于额定的放电截止电压值，最高将不高于额定的充电截止电压值。

通过所述BMS电池管理系统采集所有电芯的电压值，当所述BMS电池管理系统采集到所有电芯电压值后，将判断各电芯电压值是否存在压差，当检测到各电芯之间存在压差时，所述BMS电池管理系统将统计这些存在压差的电芯编号，并判断这些存在压差的电芯中是否存在相邻的两节电芯，如果仅单个电芯存在压差，或者非相邻的两节电芯同时存在压差，则可以排除采样线断线的可能。如果存在相邻的两节电芯的电压值均异常，则该相邻两节电芯之间的采样线存在断线的可能。

进入S3步骤，通过BMS电池管理系统对该相邻两节电芯的电压值分别与第一电压基准范围的两个端值进行比较，并根据当采样线断开时，BMS电池管理系统将采集到其中一个电芯的电压值明显上升并高于充电截止电压值；另外一个电芯的电压值会明显下降并低于放电截止电压值这一特性，判断是否为采样线断线。

当该相邻两节电芯均存在压差，且其中一电芯的电压值高于第一电压基准范围的最高端值，即高于充电截止电压值；且另一电芯的电压值低于第一电压基准范围的最低端值，即低于放电截止电压值时，符合采样线断线所造成压差的条件，则判定该相邻两电芯之间的采样线出现断线。

进一步地，并参考图3，所述断线判断方法还包括以下步骤：

S51：当存在压差，且相邻两节电芯中仅有一个电芯出现压差时，判定电压异常。

具体的，电芯在正常充放电过程中，BMS电池管理系统中采集到的各节电芯的电压值相差不大，在采样线正常且电芯正常的情况下，各电芯之间仅会由于自身当前容量差异造成较小的压差，该状态下的各电芯电压最低将不低于额定的放电截止电压值，最高将不高于额定的充电截止电压值。

当检测到各电芯之间存在压差时，所述BMS电池管理系统将统计这些存在压差的电芯编号，并判断这些存在压差的电芯中是否存在相邻的两节电芯，由于，当某条采样线处于断开状态时，该条采样线的上下两个电芯会产生分压，BMS电池管理系统将采集到压差，且将采集到其中一个电芯的电压值明显上升并高于一个电压上升的临界值，也就是高于所述电压基准范围的高数值端点，也就是高于充电截止电压值；另外一个电芯的电压值会明显下降并低于一个电压下降的临界值，也就是低于所述电压基准范围的低数值端点，也就是低于放电截止电压值。

这样一来，如果所述BMS电池管理系统统计的这些电压异常的电芯不存在相邻的两节电芯，也就是相邻两节电芯中仅其中一个电芯出现了压差，则可以认为不是因为采样线断线引起的，进而判定该压差为电压异常。

进一步地，并参考图3，所述断线判断方法还包括以下步骤：

S52：当相邻两节电芯均存在压差，且其中一电芯电压值高于第一电压基准范围的最高端值，另一电芯电压值不低于第一电压基准范围的最低端值时，判定电压异常。

具体的，当某条采样线处于断开状态时，该条采样线的上下两个电芯会产生分压，BMS电池管理系统将采集到压差，且将采集到其中一个电芯的电压值明显上升并高于一个电压上升的临界值，也就是高于所述电压基准范围的高数值端点，也就是高于充电截止电压值；另外一个电芯的电压值会明显下降并低于一个电压下降的临界值，也就是低于所述电压基准范围的低数值端点，也就是低于放电截止电压值。

如果所述BMS电池管理系统统计的这些出现压差的电芯存在相邻的两节电芯，即相邻的两节电芯均出现了压差，则需要判断该相邻的两节电芯的压差情况是否符合其中一个电芯的电压值明显上升并高于充电截止电压值；另外一个电芯的电压值会明显下降并低于放电截止电压值的情况。

当其中一电芯电压值高于充电截止电压值，另一电芯电压值不低于放电截止电压值时，则与采样线断线所引起的压差情况不符，则判定为该相邻两节电芯的压差并非采样线断线造成，进而判定该压差为电压异常。

进一步地，并参考图3，所述断线判断方法还包括以下步骤：

S53：当相邻两节电芯均存在压差，且其中一电芯电压值低于第一电压基准范围的最低端值，另一电芯电压值不高于第一电压基准范围的最高端值时，判定电压异常。

具体的，当某条采样线处于断开状态时，该条采样线的上下两个电芯会产生分压，BMS电池管理系统将采集到压差，且将采集到其中一个电芯的电压值明显上升并高于一个电压上升的临界值，也就是高于所述电压基准范围的高数值端点，也就是高于充电截止电压值；另外一个电芯的电压值会明显下降并低于一个电压下降的临界值，也就是低于所述电压基准范围的低数值端点，也就是低于放电截止电压值。

如果所述BMS电池管理系统统计的这些出现压差的电芯存在相邻的两节电芯，即相邻的两节电芯均出现了压差，则需要判断该相邻的两节电芯的压差情况是否符合其中一个电芯的电压值明显上升并高于充电截止电压值；另外一个电芯的电压值会明显下降并低于放电截止电压值的情况。

当其中一电芯电压值低于放电截止电压值，另一电芯电压值不高于充电截止电压值时，则与采样线断线所引起的压差情况不符，则判定为该相邻两节电芯的压差并非采样线断线造成，进而判定该压差为电压异常。

进一步地，并参考图3，所述断线判断方法还包括以下步骤：

S54：当相邻两节电芯均存在压差，且其中一电芯电压值不高于第一电压基准范围的最高端值，另一电芯电压值不低于第一电压基准范围的最低端值时，判定电压异常。

具体的，当某条采样线处于断开状态时，该条采样线的上下两个电芯会产生分压，BMS电池管理系统将采集到压差，且将采集到其中一个电芯的电压值明显上升并高于一个电压上升的临界值，也就是高于所述电压基准范围的高数值端点，也就是高于充电截止电压值；另外一个电芯的电压值会明显下降并低于一个电压下降的临界值，也就是低于所述电压基准范围的低数值端点，也就是低于放电截止电压值。

如果所述BMS电池管理系统统计的这些出现压差的电芯存在相邻的两节电芯，即相邻的两节电芯均出现了压差，则需要判断该相邻的两节电芯的压差情况是否符合其中一个电芯的电压值明显上升并高于充电截止电压值；另外一个电芯的电压值会明显下降并低于放电截止电压值的情况。

当其中一电芯电压值不低于放电截止电压值，另一电芯电压值也不高于充电截止电压值时，则与采样线断线所引起的压差情况不符，则判定为该相邻两节电芯的压差并非采样线断线造成，进而判定该压差为电压异常。

为更好的解释该方案，本发明以充电截止电压值为4.5V、放电截止电压值为1V为例作详细说明。

各电芯在充放电过程中，不同电芯将会由于自身当前容量造成较小的压差，当所述BMS电池管理系统在采集时，也有可能采集到由于各电芯当前容量的差异所造成的压差。

为了避免上述情况影响采样线断线的判定，需要先预设由于电芯自身当前容量差异所造成压差范围，即以4.5V和1V为端值预设电压基准范围，则电压基准范围为1V-4.5V。

进一步地，通过所述BMS电池管理系统采集所有电芯的电压值，当所述BMS电池管理系统采集到所有电芯电压值后，将判断各电芯电压值是否相差不大，如果出现采集到的某些电芯电压值明显大于其他电芯电压值，或者明显小于其他电芯电压值时，则判定这些电芯出现压差，所述BMS电池管理系统将统计这些电压异常的电芯编号，并判断这些出现压差的电芯中是否存在相邻的两节电芯。

当这些出现压差的电芯中不存在相邻的两节电芯，则判定这些出现压差的电芯为电压异常。

当这些出现压差的电芯中存在相邻的两节电芯出现压差，则将该相邻两节电芯的电压值分别与与电压基准范围的两个端值进行比较，即将该相邻两节电芯的电压值分别与充电截止电压值、放电截止电压值进行比较。

当其中一个电芯的电压值高于4.5V，且另一个电芯的电压值不低于1V时，则判定该电芯电压异常。

当其中一个电芯的电压值低于1V，且另一个电芯的电压值不高于4.5V时，则判定该电芯异常。

当其中一个电芯的电压值不低于1V，且另一个电芯的电压值不高于4.5V时，则判定该电芯异常。

当其中一个电芯的电压值高于4.5V，且另一个电芯的电压值低于1V，即其中一电芯的电压值上升且高于充电截止电压值，另一电芯的电压值下降且低于放电截止电压时，则可以判定该相邻两节电芯之间的采样线出现断线。

如图4所示，本发明提供一种采样线的断线判断系统的最佳实施例。

一种采样线的断线判断系统，并参考图4，所述断线判断系统用于实现如上所述的断线判断方法，包括串联的多节电芯1、BMS电池管理系统2以及采样线3，多节所述电芯1均通过所述采样线3与所述BMS电池管理系统2连接。

具体的，多节所述电芯通过串联的方式连接，所述采样线主要用于采集电芯的电压。所述断线判断系统包括多个采样线，且每一电芯均对应设置有用于对其进行电压采样的采集线，多节所述电芯均通过采样线连接至所述BMS电池管理系统中。

进一步地，并参考图4，所述BMS电池管理系统2内设置有采集单元21，所述采集单元21与BMS电池管理系统2的MCU连接22，多节所述电芯1均通过所述采样线3与所述采集单元21连接。

具体的，所述采集单元主要采集各节电芯的电压值，所述采集单元包括多个采集接口，每一采集接口对应一根采样线，所述MCU主要用于控制、逻辑处理以及数字计算。所述采集单元通过采样线采集到各节电芯的电压值，并发送至MCU，MCU根据接收到的各电压数据判断各电芯是否出现压差，以及分析对现压差的电芯进行分析，判断该压差是电压异常引起还是采样线断线引起。

进一步地，本发明还提供一种检测器的最佳实施例。

一种检测器，所述检测器包括存储单元和处理单元，所述存储单元存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理单元执行时，使得所述处理单元执行如上所述方法的步骤。

进一步地，本发明还提供一种存储介质的最佳实施例。

一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如上所述方法的步骤。

以上所述者，仅为本发明最佳实施例而已，并非用于限制本发明的范围，凡依本发明申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本发明所涵盖。

Claims (10)

1.一种采样线断线判断方法，其特征在于，所述断线判断方法应用于BMS电池管理系统，所述BMS电池管理系统与多节电芯均通过采样线连接，所述采样线断线判断方法包括以下步骤：

预设电压基准范围；

采集所有电芯的电压值，并根据所述电压值判断相邻两节电芯是否均存在压差；

当相邻两节电芯均存在压差时，将该相邻两节电芯的电压值分别与电压基准范围的两个端值进行比较；

当其中一电芯的电压值高于电压基准范围的最高端值，且另一电芯的电压值低于电压基准范围的最低端值时，判定采样线断线；

其中，所述电压基准范围的最高端值为电芯的充电截止电压，所述电压基准范围的最低端值为电芯的放电截止电压。

2.根据权利要求1所述的采样线断线判定方法，其特征在于，所述采集所有电芯的电压值，判断相邻两节电芯是否均存在压差包括以下步骤：

采集所有电芯的电压值，并判断是否存在压差；

当存在压差时，判断是否为相邻两节电芯均存在压差。

3.根据权利要求2所述的采样线断线判断方法，其特征在于，还包括以下步骤：

当存在压差时，且相邻两节电芯中仅有一个电芯出现压差时，判定电压异常。

4.根据权利要求1所述的采样线断线判断方法，其特征在于，还包括以下步骤：

当相邻两节电芯均存在压差时，且其中一电芯电压值高于电压基准范围的最高端值，另一电芯电压值不低于电压基准范围的最低端值时，判定电压异常。

5.根据权利要求1所述的采样线断线判断方法，其特征在于，还包括以下步骤：

当相邻两节电芯均存在压差时，且其中一电芯电压值低于电压基准范围的最低端值，另一电芯电压值不高于电压基准范围的最高端值时，判定电压异常。

6.根据权利要求1所述的采样线断线判断方法，其特征在于，还包括以下步骤：

当相邻两节电芯均存在压差时，且其中一电芯电压值不高于电压基准范围的最高端值，另一电芯电压值不低于电压基准范围的最低端值时，判定电压异常。

7.一种采样线断线判断系统，其特征在于：所述断线判断系统用于实现如权利要求1-6任一所述的断线判断方法，包括串联的多节电芯、BMS电池管理系统以及采样线，多节所述电芯均通过所述采样线与所述BMS电池管理系统连接。

8.根据权利要求7所述的采样线断线判断系统，其特征在于：所述BMS电池管理系统内设置有采集单元，所述采集单元与BMS电池管理系统的MCU连接，多节所述电芯均通过所述采样线与所述采集单元连接。

9.一种检测器，其特征在于：包括存储单元和处理单元，所述存储单元存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理单元执行时，使得所述处理单元执行如权利要求1-6中任一所述方法的步骤。

10.一种存储介质，其特征在于：存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1-6中任一所述方法的步骤。

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