CN114633664A - 一种充电预警方法、电池管理系统以及车辆 - Google Patents

一种充电预警方法、电池管理系统以及车辆 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电池管理技术领域，公开了一种充电预警方法、电池管理系统以及车辆，包括：在电池组的每次充电过程中，记录电池组的最大电压与最小电压，并计算所述最大电压减去所述最小电压的充电电压差值；若N次充电过程中的所述充电电压差值依次增大，设置所述电池组禁止充电；N为大于或等于2的整数。本发明相对于现有技术而言，在电池组每次充电的过程中，记录电池组的最大电压与最小电压，并计算最大电压与最小电压的充电电压差值，在充电电压差值在充电过程中依次增加的情况下，即表示电池组内部发生微(内)短路等异常情况，设置该电池组禁止充电，从而防止在电池组的热失控的发生。

Description

一种充电预警方法、电池管理系统以及车辆
技术领域
本发明实施例涉及电池管理技术领域，特别涉及一种充电预警方法、电池管理系统以及车辆。
背景技术
随着电池技术的发展，电动汽车替代燃油汽车已经成为了汽车行业的发展趋势。在电动汽车中，电动汽车的动力电池是电动汽车的核心部件，若动力电池出现热失控(例如内短路或外短路)，则会产生严重的安全问题，因此动力电池的安全管理对于整车的安全运行来说十分重要。
现有的电池管理系统中仅有基本的电池的安全管理功能，例如过压保护、欠压保护、过流保护和过温保护等，能够在电池出现过压、过流、过温等情况时，计时进行预警。然而，若电池未出现过压、过流、过温等情况，但是若电池存在热失控(例如内短路或外短路)诱因时，无法进行安全预警监控，存在较大的安全隐患。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种充电预警方法、电池管理系统以及车辆，使得电池存在热失控(例如内短路或外短路)诱因时，能够进行安全预警监控，提高电池的安全性能。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种充电预警方法，包括以下步骤：在电池组的每次充电过程中，记录电池组的最大电压与最小电压，并计算所述最大电压减去所述最小电压的充电电压差值；若N次充电过程中的所述充电电压差值依次增大，设置所述电池组禁止充电；N为大于或等于2的整数。
本发明的实施方式还提供了一种电池管理系统，包括：控制器，所述控制器用于执行上述的充电预警方法。
本发明的实施方式还提供了一种车辆，包括：电池组与上述的电池管理系统。
本发明的发明人发现在发生电池组失效之前，电池Pack系统电池组的压差呈现一些规律性的变化，即，随着整车投入运营，如果电池组内部发生微(内)短路等异常情况，在充电过程中电池系统的充电电压差值就会越来越大。因此，本发明实施方式相对于现有技术而言，在电池组每次充电的过程中，记录电池组的最大电压与最小电压，并计算最大电压与最小电压的充电电压差值，在充电电压差值在充电过程中依次增加的情况下，即表示电池组内部发生微(内)短路等异常情况，设置该电池组禁止充电，从而防止在电池组的热失控的发生。
另外，在所述若N次充电过程中的所述充电电压差值依次增大，设置所述电池组禁止充电之前，包括：判断本次充电过程中的所述充电电压差值是否大于第一预设阈值；若本次充电过程中的所述充电电压差值大于第一预设阈值，则进入所述若N次充电过程中的所述充电电压差值依次增大，设置所述电池组禁止充电的步骤。
另外，在所述若N次充电过程中的所述充电电压差值依次增大，设置所述电池组禁止充电之前，包括：在本次充电过程中，获取所述电池组的压差增长参数，并判断所述压差增长参数是否满足预设条件；若所述压差增长参数满足预设条件，则进入所述若N次充电过程中的所述充电电压差值依次增大，设置所述电池组禁止充电的步骤。通过压差增长参数和充电电压差值两个参数的共同判断是否禁止电池组充电，从而提高整个检测过程的准确性。
另外，在本次充电过程中，获取所述电池组的压差增长参数，包括：在本次充电过程中，获取第一充电阶段中的第一最大电压差值与第一最小电压差值，并计算从所述第一最小电压差值对应的第一SOC值充电至所述第一最大电压差值对应的第二SOC值的第一压差增长率；所述压差增长参数包括所述第一压差增长率；所述预设条件为：所述第一压差增长率大于第二预设阈值。限定获取压差增长参数的方式。
另外，在所述计算从所述第一最小电压差值对应的第一SOC值充电至所述第一最大电压差值对应的第二SOC值的第一压差增长率之后，还包括：获取第二充电阶段中的第二最大电压差值与第二最小电压差值，并计算从所述第二最小电压差值对应的第三SOC值充电至所述第二最大电压差值对应的第四SOC值的第二压差增长率；所述第一充电阶段的最大SOC值小于或等于所述第二充电节点的最小SOC值；所述压差增长参数还包括所述第二压差增长率，所述预设条件为：所述第一压差增长率大于第二预设阈值，且所述第二压差增大率大于第三预设阈值；所述第二预设阈值大于所述第三预设阈值。
另外，所述第一充电阶段对应的SOC范围为[0，70％]，所述第二充电阶段对应的SOC范围为[70％，100％]。
另外，在所述设置所述电池组禁止充电之后，还包括：发出预设的报警信号。
另外，若N次充电过程中的所述充电电压差值依次增大，设置所述电池组禁止充电，包括：计算本次充电过程中的所述充电电压差值减去前一次充电过程中的所述充电电压差值的目标电压差值；若N次充电过程中的所述目标电压差值大于0，设置所述电池组禁止充电。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是根据本发明第一实施方式的充电预警方法的流程示意图；
图2是根据本发明第二实施方式的充电预警方法的流程示意图；
图3是根据本发明第三实施方式的充电预警方法的流程示意图；
图4为出现内短路等异常情况的电池组在充电过程中的充电电压差值的变化波形图；
图5是根据本发明第三实施方式中步骤302的子流程示意图；
图6是根据本发明第三实施方式中步骤302的子流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本发明的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。
本发明的第一实施方式涉及一种充电预警方法。具体流程如图1所示。
步骤101，在电池组的每次充电过程中，记录电池组的最大电压与最小电压，并计算最大电压减去最小电压的充电电压差值。
具体地说，本实施方式的执行主体为电池管理系统中的控制器。
具体地说，在电池组的充电过程中，电池组的电压会不断地变化，存在电池组的最大电压与最小电压，而最大电压与最小电压之间的差值在电池组出现异常时，会呈现规律性的变化；因此，本实施方式中，将最大电压减去最小电压减得到充电电压差值，从而根据充电电压差值判断电池组是否存在异常情况。
步骤102，若N次充电过程中的充电电压差值依次增大，设置电池组禁止充电；N为大于或等于2的整数。
具体地说，在每次充电过程中，获取充电电压差值之后，需要判断充电电压差值是否是依次增大的，若N次充电过程中的充电电压差值依次增大，则表示即表示电池组内部发生微(内)短路等异常情况，此时，若该电池组继续充电，则该电池组会发生热失控，从而导致电池组损坏；因此，本实施方式在N次充电过程中的充电电压差值依次增大的情况下，设置该电池组禁止充电，从而防止在电池组的热失控的发生。
本发明的发明人发现：目前电池Pack系统的实验(将实验制作的内短路电芯装入Pack系统)数据发现，在发生电池组失效之前，电池Pack系统电池组的充电电压差值呈现一些规律性的变化，即，随着整车投入运营，如果电池组内部发生微(内)短路等异常情况，在充电过程中电池系统的充电电压差值就会越来越大。此种现象产生的原因如下：电池组内部如果发生内短路，首先是从微短路开始演变的，最后发展到严重短路，导致电池组热失控失效。在电池组发生微短路时，该电池组将会出现自放电，随着微短路程度的加重，异常电池组自放电会越来越大，因此，在充电过程中，微短路的电池组因为自放电的存在，电压增长缓慢，从而导致电池组的充电电压差值越来越大。随着充电的持续进行，充电电压差值会逐渐扩大；而随着电池组一次又一次的充电，电池组在充电过程中充电电压差值则会更大。
因此，本发明通过电池Pack系统的充电电压差值变化规律来预防电池系统的热失控，相对于现有技术而言，在电池组每次充电的过程中，记录电池组的最大电压与最小电压，并计算最大电压与最小电压的充电电压差值，在充电电压差值在充电过程中依次增加的情况下，即表示电池组内部发生微(内)短路等异常情况，设置该电池组禁止充电，从而防止在电池组的热失控的发生。
在一个例子中，在设置电池组禁止充电之后，还包括：发出预设的报警信号。当设置电池组禁止充电，表示此时电池组出现微(内)短路等异常情况，因此，本实施方式在设置电池组禁止充电之后发出报警信息，提醒用户及时对异常情况进行处理，例如提醒用户停止充电或停止行车。
在实际应用中，本发明能够达到显著降低因电芯内短路等异常导致的电动汽车热失控的概率，预警成功率超过85％。
在一个例子中，若N次充电过程中的充电电压差值依次增大，设置电池组禁止充电，包括：计算本次充电过程中的充电电压差值减去前一次充电过程中的充电电压差值的目标电压差值；若N次充电过程中的目标电压差值大于0，设置电池组禁止充电。具体限定了如何判断N次充电过程中的充电电压差值依次增大的步骤。
在一个例子中，在若N次充电过程中的充电电压差值依次增大，设置电池组禁止充电之前，包括：判断最后三次充电过程的充电电压差值是否均大于0，即第N次、第N-1次、N-2次充电过程中的充电电压差值是否均大于0；若最后三次充电过程的充电电压差值均大于0，则进入若N次充电过程中的充电电压差值依次增大，设置电池组禁止充电的步骤。
在一个例子中，在若N次充电过程中的充电电压差值依次增大，设置电池组禁止充电之前，包括：充电过程中的最大的充电电压差值是否大于一个预设值；若最大的充电电压差值是否大于该预设值，则进入若N次充电过程中的充电电压差值依次增大，设置电池组禁止充电的步骤。在实际应用中，该预设值可以设置为90mV。
本发明的第二实施方式涉及一种充电预警方法。第二实施方式是对第一实施方式进一步改进，具体改进之处为：在若N次充电过程中的充电电压差值依次增大，设置电池组禁止充电之前，包括：判断本次充电过程中的充电电压差值是否大于第一预设阈值。
步骤201，在电池组的每次充电过程中，记录电池组的最大电压与最小电压，并计算最大电压减去最小电压的充电电压差值。
步骤202，判断本次充电过程中的充电电压差值是否大于第一预设阈值。
具体地说，若本次充电过程中的充电电压差值大于第一预设阈值，进入步骤203；若本次充电过程中的充电电压差值小于第一预设阈值，则结束。
具体地说，在电池管理系统的控制器中预存有第一预设阈值；在正常情况下，电池组的最大电压与最小电压的充电电压差值应当在第一预设阈值范围之内，若充电电压差值大于第一预设阈值，表示电池组有可能出现异常状况，此时需要进一步检测充电电压差值，从而判断电池组是否出现异常。
步骤203，若N次充电过程中的充电电压差值依次增大，设置电池组禁止充电；N为大于或等于2的整数。
不难发现，本实施方式的步骤201、步骤203与第一实施方式的步骤101、步骤102相同，为避免重复，在此不再赘述。
本实施方式中，通过充电电压差值与第一预设阈值的关系、以及充电电压差值的变化情况来判断是否禁止电池组充电，从而进一步提高检测过程的准确度。
本发明的第三实施方式涉及一种充电预警方法。第三实施方式是对第一实施方式进一步改进，具体改进之处为：在若N次充电过程中的充电电压差值依次增大，设置电池组禁止充电之前，包括：在本次充电过程中，获取电池组的压差增长参数，并判断压差增长参数是否满足预设条件；若压差增长参数满足预设条件，则进入若N次充电过程中的充电电压差值依次增大，设置电池组禁止充电的步骤。
步骤301，在电池组的每次充电过程中，记录电池组的最大电压与最小电压，并计算最大电压减去最小电压的充电电压差值。
步骤302，在本次充电过程中，获取电池组的压差增长参数。
步骤303，判断压差增长参数是否满足预设条件。
具体地说，若压差增长参数满足预设条件，则进入步骤303；若压差增长参数不满足预设条件，则结束。
步骤304，若N次充电过程中的充电电压差值依次增大，设置电池组禁止充电；N为大于或等于2的整数。
不难发现，本实施方式的步骤301、步骤303与第一实施方式的步骤101、步骤102相同，为避免重复，在此不再赘述。
本实施方式中，通过压差增长参数和充电电压差值两个参数的共同判断是否禁止电池组充电，从而提高整个检测过程的准确性。
具体地说，如图4所示，为出现内短路等异常情况的电池组在充电过程中的充电电压差值的变化波形图；可以看出，在第一充电阶段，充电电压差值逐渐上升，且上升速度较快，呈现指数上升的趋势；在第二充电阶段，充电电压差值也是逐渐上升，但相比较第一充电阶段而言上升速度较慢。因此，本发明的发明人基于图4的充电电压差值、以及压差增长参数的变化规律，不仅通过充电电压差值判断电池组的异常情况，也根据压差增长参数判断电池组的异常情况，从而提高整个检测过程的准确性。
在一个例子中，在本次充电过程中，步骤302中的获取电池组的压差增长参数的步骤，包括：
步骤3021，在本次充电过程中，获取第一充电阶段中的第一最大电压差值与第一最小电压差值。
步骤3022，计算从第一最小电压差值对应的第一SOC值充电至第一最大电压差值对应的第二SOC值的第一压差增长率。
具体地说，第一压差增长率＝(第一最大电压差值-第一最小电压差值)/(第二SOC值-第一SOC值)。
具体地说，压差增长参数包括第一压差增长率；步骤302中的预设条件为：第一压差增长率大于第二预设阈值。在实际应用中，第二预设阈值为1.5mV/SOC。
本实施方式中，通过获取第一充电阶段的第一压差增长率，并判断第一压差增长率是否大于第二预设阈值，提供了一种具体实现方式来判断压差增长参数是否满足预设条件。
在一个例子中，在计算从第一最小电压差值对应的第一SOC值充电至第一最大电压差值对应的第二SOC值的第一压差增长率之后，即步骤2022之后，还包括：
步骤3023，获取第二充电阶段中的第二最大电压差值与第二最小电压差值。
步骤3024，计算从第二最小电压差值对应的第三SOC值充电至第二最大电压差值对应的第四SOC值的第二压差增长率。
具体地说，第二压差增长率＝(第二最大电压差值-第二最小电压差值)/(第四SOC值-第三SOC值)。
具体地说，第一充电阶段的最大SOC值小于或等于第二充电节点的最小SOC值。压差增长参数还包括第二压差增长率，步骤302中的预设条件为：第一压差增长率大于第二预设阈值，且第二压差增大率大于第三预设阈值；第二预设阈值大于第三预设阈值。在实际应用中，第三预设阈值为0.6mV/SOC。
本实施方式中，分别获取第一充电阶段的第一压差增长率、获取第二充电节点的第二压差增长率，并判断第一压差增长率是否大于第二预设阈值、第二压差增长率是否大于第三预设阈值，从而判断压差增长参数是否满足预设条件，进一步提高检测的准确性。
在一个例子中，第一充电阶段对应的SOC范围为[0，70％]，第二充电阶段对应的SOC范围为[70％，100％]。
上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。
本发明第四实施方式涉及一种电池管理系统，包括：控制器，控制器用于执行上述第一至三实施方式的充电预警方法。
本发明实施方式相对于现有技术而言，控制器在电池组每次充电的过程中，记录电池组的最大电压与最小电压，并计算最大电压与最小电压的充电电压差值，在充电电压差值在充电过程中依次增加的情况下，即表示电池组内部发生微(内)短路等异常情况，设置该电池组禁止充电，从而防止在电池组的热失控的发生，提高电池管理系统的安全性能。
本发明第五实施方式涉及一种车辆，包括电池组与上述第四实施方式的电池管理系统。
本发明实施方式相对于现有技术而言，电池管理系统的控制器在电池组每次充电的过程中，记录电池组的最大电压与最小电压，并计算最大电压与最小电压的充电电压差值，在充电电压差值在充电过程中依次增加的情况下，即表示电池组内部发生微(内)短路等异常情况，设置该电池组禁止充电，从而防止在电池组的热失控的发生，提高车辆的安全性能。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施方式，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种充电预警方法，其特征在于，包括：
在电池组的每次充电过程中，记录电池组的最大电压与最小电压，并计算所述最大电压减去所述最小电压的充电电压差值；
若N次充电过程中的所述充电电压差值依次增大，设置所述电池组禁止充电；N为大于或等于2的整数。
2.根据权利要求1所述的充电预警方法，其特征在于，在所述若N次充电过程中的所述充电电压差值依次增大，设置所述电池组禁止充电之前，包括：
判断本次充电过程中的所述充电电压差值是否大于第一预设阈值；
若本次充电过程中的所述充电电压差值大于第一预设阈值，则进入所述若N次充电过程中的所述充电电压差值依次增大，设置所述电池组禁止充电的步骤。
3.根据权利要求1所述的充电预警方法，其特征在于，在所述若N次充电过程中的所述充电电压差值依次增大，设置所述电池组禁止充电之前，包括：
在本次充电过程中，获取所述电池组的压差增长参数，并判断所述压差增长参数是否满足预设条件；
若所述压差增长参数满足预设条件，则进入所述若N次充电过程中的所述充电电压差值依次增大，设置所述电池组禁止充电的步骤。
4.根据权利要求3所述的充电预警方法，其特征在于，在本次充电过程中，获取所述电池组的压差增长参数，包括：
在本次充电过程中，获取第一充电阶段中的第一最大电压差值与第一最小电压差值，并计算从所述第一最小电压差值对应的第一SOC值充电至所述第一最大电压差值对应的第二SOC值的第一压差增长率；
所述压差增长参数包括所述第一压差增长率；所述预设条件为：所述第一压差增长率大于第二预设阈值。
5.根据权利要求4所述的充电预警方法，其特征在于，在所述计算从所述第一最小电压差值对应的第一SOC值充电至所述第一最大电压差值对应的第二SOC值的第一压差增长率之后，还包括：
获取第二充电阶段中的第二最大电压差值与第二最小电压差值，并计算从所述第二最小电压差值对应的第三SOC值充电至所述第二最大电压差值对应的第四SOC值的第二压差增长率；所述第一充电阶段的最大SOC值小于或等于所述第二充电节点的最小SOC值；
所述压差增长参数还包括所述第二压差增长率，所述预设条件为：所述第一压差增长率大于第二预设阈值，且所述第二压差增大率大于第三预设阈值；所述第二预设阈值大于所述第三预设阈值。
6.根据权利要求5所述的充电预警方法，其特征在于，所述第一充电阶段对应的SOC范围为[0，70％]，所述第二充电阶段对应的SOC范围为[70％，100％]。
7.根据权利要求1所述的充电预警方法，其特征在于，在所述设置所述电池组禁止充电之后，还包括：发出预设的报警信号。
8.根据权利要求1所述的充电预警方法，其特征在于，若N次充电过程中的所述充电电压差值依次增大，设置所述电池组禁止充电，包括：
计算本次充电过程中的所述充电电压差值减去前一次充电过程中的所述充电电压差值的目标电压差值；
若N次充电过程中的所述目标电压差值大于0，设置所述电池组禁止充电。
9.一种电池管理系统，其特征在于，包括：控制器，所述控制器用于执行权利要求1至8中任一项所述的充电预警方法。
10.一种车辆，其特征在于，包括：电池组与权利要求9中所述的电池管理系统。
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