CN117949826A - 故障模拟装置及电芯采样故障模拟系统 - Google Patents

故障模拟装置及电芯采样故障模拟系统 Download PDF

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CN117949826A CN202311853678.XA CN202311853678A CN117949826A CN 117949826 A CN117949826 A CN 117949826A CN 202311853678 A CN202311853678 A CN 202311853678A CN 117949826 A CN117949826 A CN 117949826A
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fault simulation
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王鹏飞
章俊
徐良渡
郭英杰
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Abstract

本申请提供一种故障模拟装置及电芯采样故障模拟系统，通过在每个采样通道上设置有串联连接的模拟开关以及模拟可变电阻，能够基于断线模拟指令控制模拟开关以预设顺序通断，以使电芯采集模块得到断线模拟结果；以及基于阻抗模拟指令将模拟可变电阻设置为预设阻值，以使电芯采集模块得到阻抗故障模拟结果。能够模拟电芯模块与电芯采样模块连接时可能产生的大部分故障状态，能够覆盖更多的工况，提高故障模拟的效率。本申请所得到的故障模拟结果一方面能够高效地确定已发生故障的故障类型；另一方面能够作为后续可能出现故障的参照结果，当后续发生故障时不需要再次进行故障检测，与本申请的模拟故障结果进行比对即可快捷、高效地确定故障类型。

Description

故障模拟装置及电芯采样故障模拟系统
技术领域
本申请涉及电芯技术领域，特别是涉及一种故障模拟装置及电芯采样故障模拟系统。
背景技术
电池管理系统(Battery Management System，BMS)的电芯采集板与电芯，通常是通过连接器、线束或柔性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)互相连接在一起。在实际应用场景中，可能存在生产质量问题或市场端零部件老化等问题，例如连接器焊接偏位虚焊等，导致采集板与电芯的连接存在接触不良或开路等异常状态。
然而在传统技术中，通常只针对电芯引出的单根线的开路工况进行测试，但对于多路通道线故障，或因连接器焊接不良等问题导致的单路、多路通道线路阻抗变大等异常情况则难以测试。因此传统技术中的故障测试覆盖的工况较为单一。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够覆盖更多工况的故障模拟装置及电芯采样故障模拟系统。
第一方面，本申请提供了一种故障模拟装置。所述装置应用于电芯采样系统，所述电芯采样系统包括电芯模块以及电芯采集模块，所述电芯模块包括多个串联连接的电芯，所述装置分别与所述电芯模块以及电芯采集模块连接，其中，
所述装置包括多个采样通道，每个电芯的正极至少连接一个采样通道，每个电芯的负极至少连接一个采样通道，每个采样通道还与所述电芯采集模块的每个采样输入端对应连接，每个采样通道上设置有串联连接的模拟开关以及模拟可变电阻；
所述故障模拟装置，用于接收断线模拟指令，并基于所述断线模拟指令控制所述模拟开关以预设顺序通断，以使所述电芯采集模块得到断线模拟结果；
所述故障模拟装置，还用于接收阻抗模拟指令，并基于所述阻抗模拟指令将所述模拟可变电阻设置为预设阻值，以使所述电芯采集模块得到阻抗故障模拟结果。
在其中一个实施例中，所述多个采样通道包括电芯采样通道和采样电源通道，所述采样输入端包括电芯采样输入端和采样电源输入端，其中，
每个电芯的正极至少连接一个电芯采样通道，每个电芯的负极至少连接一个电芯采样通道，每个电芯采样通道还与每个电芯采样输入端对应连接；
所述多个串联连接的电芯的正极端至少连接一个采样电源通道，所述多个串联连接的电芯的负极端至少连接一个采样电源通道，每个采样电源通道还与每个采样电源输入端对应连接。
在其中一个实施例中，每个采样通道上设置有保险丝，所述保险丝与所述模拟开关以及模拟可变电阻串联连接。
在其中一个实施例中，所述故障模拟装置，还用于基于所述断线模拟指令，以预设顺序控制单个模拟开关断开，以使所述电芯采集模块得到所述单个模拟开关断开时的断线模拟结果。
在其中一个实施例中，所述故障模拟装置，还用于基于所述断线模拟指令，以预设顺序控制多个模拟开关断开，以使所述电芯采集模块得到所述多个模拟开关断开时的断线模拟结果。
在其中一个实施例中，所述故障模拟装置，还用于基于所述阻抗模拟指令，将单个模拟可变电阻设置为预设阻值，以使所述电芯采集模块得到，所述单个模拟可变电阻在所述预设阻值下的阻抗故障模拟结果。
在其中一个实施例中，所述故障模拟装置，还用于将单个模拟可变电阻设置为多个预设阻值，以使所述电芯采集模块得到，所述单个模拟可变电阻在所述多个预设阻值下的阻抗故障模拟结果。
在其中一个实施例中，所述故障模拟装置，还用于基于所述阻抗模拟指令，将多个模拟可变电阻设置为预设阻值，以使所述电芯采集模块得到，所述多个模拟可变电阻在所述预设阻值下的阻抗故障模拟结果。
第二方面，本申请还提供了一种电芯采样故障模拟系统。所述系统包括电芯模块、电芯采集模块、上位机以及如上述第一方面中任一项所述的故障模拟装置，所述故障模拟装置分别与所述电芯模块、电芯采集模块以及上位机连接，所述电芯采集模块还与所述上位机连接，所述电芯模块包括多个串联连接的电芯，其中，
所述电芯采集模块，用于生成断线模拟结果以及阻抗故障模拟结果发送至所述上位机；
所述上位机，用于向所述故障模拟装置发送断线模拟指令以及阻抗模拟指令，以及用于基于所述断线模拟结果以及阻抗故障模拟结果，确定并存储故障模拟结果。
在其中一个实施例中，所述断线模拟结果包括断线模拟采样电压值，所述阻抗故障模拟结果包括阻抗故障模拟采样电压值，所述上位机，还用于基于所述断线模拟采样电压值以及阻抗故障模拟采样电压值，确定故障模拟电压值以及故障模拟电压状态，所述故障模拟电压状态包括自检故障模拟状态以及采样通道模拟状态。
上述故障模拟装置及电芯采样故障模拟系统中，所述装置包括多个采样通道，每个电芯的正极至少连接一个采样通道，每个电芯的负极至少连接一个采样通道，每个采样通道还与电芯采集模块的每个采样输入端对应连接，每个采样通道上设置有串联连接的模拟开关以及模拟可变电阻；故障模拟装置，用于接收断线模拟指令，并基于断线模拟指令控制模拟开关以预设顺序通断，以使电芯采集模块得到断线模拟结果；故障模拟装置，还用于接收阻抗模拟指令，并基于阻抗模拟指令将模拟可变电阻设置为预设阻值，以使电芯采集模块得到阻抗故障模拟结果。
本申请提供的故障模拟装置及电芯采样故障模拟系统，通过在每个采样通道上设置有串联连接的模拟开关以及模拟可变电阻，能够基于断线模拟指令控制模拟开关以预设顺序通断，以使电芯采集模块得到断线模拟结果；以及基于阻抗模拟指令将模拟可变电阻设置为预设阻值，以使电芯采集模块得到阻抗故障模拟结果。能够模拟电芯模块与电芯采样模块连接时可能产生的大部分故障状态，能够覆盖更多的工况，提高故障模拟的效率。本申请所得到的故障模拟结果一方面可以与已发生故障的故障结果进行比对，高效地确定已发生故障的故障类型；另一方面能够作为后续可能出现故障的参照结果，当后续发生故障时不需要再次进行故障检测，与本申请的模拟故障结果进行比对即可快捷、高效地确定故障类型。
本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为一个实施例中故障模拟装置的结构框图；
图2为一个实施例中电芯采样故障模拟系统的结构框图；
图3为一个实施例中单通道故障模拟的流程示意图；
图4为一个实施例中多通道故障模拟的流程示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
除另作定义外，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应具有本申请所属技术领域具备一般技能的人所理解的一般含义。在本申请中的“一”、“一个”、“一种”、“该”、“这些”等类似的词并不表示数量上的限制，它们可以是单数或者复数。在本申请中所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”及其任何变体，其目的是涵盖不排他的包含；例如，包含一系列步骤或模块(单元)的过程、方法和系统、产品或设备并未限定于列出的步骤或模块(单元)，而可包括未列出的步骤或模块(单元)，或者可包括这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或模块(单元)。在本申请中所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并不限定于物理的或机械连接，而可以包括电气连接，无论是直接连接还是间接连接。在本申请中所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。通常情况下，字符“/”表示前后关联的对象是一种“或”的关系。在本申请中所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等，只是对相似对象进行区分，并不代表针对对象的特定排序。
以下所使用的术语“模块”、“单元”等为可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管在以下实施例中所描述的装置较佳地以硬件来实现，但是软件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
在传统技术中，针对电芯采样线故障仅存在故障发生后对故障进行排查的方案，而没有进行故障模拟测试并收集采集板故障模拟结果的方案，因此在推断故障点及故障原因时缺少数据支持，且排查故障的效率较低。BMS电芯采集板产品在实际应用过程中，单体电压数据异常表现形式较为多样，例如某个电芯采样电压为0、相邻单体电压一高一低或相邻单体电压周期性异常跳动等。传统技术中针对这些异常难以判断是电芯自身问题、连接器问题、FPC问题还是采集板电路器件异常，而且也难以判断具体的故障类型，需要拆解进行详细测试分析，故障测试过程较为繁琐。
另一方面，传统技术中通常只针对电芯引出的单根线的开路工况进行测试，但对于多路通道线故障，或因连接器焊接不良等问题导致的单路、多路通道线路阻抗变大等异常情况则难以测试。因此传统技术中的故障测试覆盖的工况较为单一。
再者，传统技术中BMS电芯采集板产品迭代速度较快，开发周期短。而搭建一个完整产品仿真测试电路的周期较长，且采集板上AFE(Analog Front End，模拟前端)芯片的仿真模型因较为复杂而难以搭建，而实际产品使用中的故障表现状态又与软件相关，因此得到的测试结果往往与实际情况不一致。
基于此，本申请提供一种故障模拟装置，如图1所示，所述装置应用于电芯采样系统，所述电芯采样系统包括电芯模块以及电芯采集模块，所述电芯模块包括多个串联连接的电芯U1、U2、U3…Un-1、Un，所述装置分别与所述电芯模块以及电芯采集模块连接，其中，所述装置包括多个采样通道，每个电芯的正极至少连接一个采样通道，每个电芯的负极至少连接一个采样通道，每个采样通道还与所述电芯采集模块的每个采样输入端BAT1-S、BAT1+、BAT2+…BATn-1+、BATn+S对应连接，每个采样通道上设置有串联连接的模拟开关以及模拟可变电阻；所述故障模拟装置，用于接收断线模拟指令，并基于所述断线模拟指令控制所述模拟开关以预设顺序通断，以使所述电芯采集模块得到断线模拟结果；所述故障模拟装置，还用于接收阻抗模拟指令，并基于所述阻抗模拟指令将所述模拟可变电阻设置为预设阻值，以使所述电芯采集模块得到阻抗故障模拟结果。
本申请实施例中，电芯模块包括多个串联连接的电芯，所述串联连接包括每个电芯的正极与相邻电芯的负极连接，且串联后首尾两端电芯未连接的正极和负极作为电芯模块的正极和负极，如图1所示的首端电芯Un的正极作为电芯模块的正极，尾端电芯U1的负极作为电芯模块的负极。在另一些实施例中，电芯模块还可以包括多通道串联可调电源，或电池模拟器。本申请对电芯模块的具体类型不作限制。
本申请实施例中，每个电芯的正极至少连接一个采样通道，每个电芯的负极至少连接一个采样通道。在一些实施例中，每个电芯的正极与负极可以连接一个采样通道，若电芯的数量为n则采样通道的数量为n+1。在其他实施例中，为了适配不同的电芯模块，故障模拟装置的采样通道数量还可以大于n+1，此时还可以设置某些电芯的正极与负极连接两个或两个以上的采样通道，避免因某个采样通道故障而导致电芯采样故障模拟结果不准确。
本申请实施例中，电芯采集模块包括多个采样输入端，电芯采集模块用于采集电芯数据。在一些实施例中，电芯采集模块包括AFE芯片以及存储介质，所述存储介质用于接收并存储AFE采集得到的故障模拟结果。在其他实施例中，电芯采集模块还可以与上位机连接，将采集得到的故障模拟结果发送至上位机并由上位机储存。
本申请实施例中，每个采样通道上设置有串联连接的模拟开关以及模拟可变电阻。如图1所示，每个采样通道上的模拟开关S0与可变电阻R0串联连接、S1与R1串联连接、S2与R2串联连接…Sn-1与R n-1串联连接、Sn与Rn串联连接。需要说明的是，本申请并不限制每个通道上的模拟开关以及模拟可变电阻的先后设置顺序，仅设置二者串联连接即可。在一些实施例中，模拟开关可以包括继电器、三极管或MOS管，也可以包括手动控制的机械开关等。模拟可变电阻包括档位电位器或数字电位器，模拟可变电阻的阻值也可以手动控制调节。
本申请实施例中，故障模拟装置用于接收断线模拟指令，并基于断线模拟指令控制所述模拟开关以预设顺序通断，以使电芯采集模块得到断线模拟结果。在一些实施例中，断线模拟指令可以由故障模拟装置基于预设顺序设置的模拟程序生成，开始测试后自动控制模拟开关以预设顺序通断。在另一些实施例中，断线模拟指令还可以由外部设备生成并发送至故障模拟装置，如由于故障模拟装置连接的上位生成并发送等。在其他实施例中，断线模拟指令还可以手动控制生成，如通过人工控制模拟开关以预设顺序通断等。
本申请实施例中，故障模拟装置还用于接收阻抗模拟指令，并基于阻抗模拟指令将模拟可变电阻设置为预设阻值，以使电芯采集模块得到阻抗故障模拟结果。与上述实施例中断线模拟指令类似的，阻抗模拟指令也可以由基于预设阻值设置的模拟程序、外部设备或手动控制生成。
在电芯采样系统正常的工作环境下，电芯模块和电芯采集模块通常是通过线束或FPC相连接，线束或FPC上的每根线或走线都串有保险丝。若出现保险丝熔断、连接器某pin脱落或电芯上焊接的铝巴脱落等异常情况，则可能导致断线故障。若连接器焊接不良或线束接触不良，则可能导致阻抗故障。本申请通过控制模拟开关以预设顺序通断，模拟每个采样通道或多个采样通道可能出现的断线故障；以及通过将模拟可变电阻设置为预设阻值，模拟每个采样通道或多个采样通道可能出现的阻抗故障，基本覆盖了实际应用场景下采样通道可能出现的各种故障类型。
本申请提供的故障模拟装置，通过在每个采样通道上设置有串联连接的模拟开关以及模拟可变电阻，能够基于断线模拟指令控制模拟开关以预设顺序通断，以使电芯采集模块得到断线模拟结果；以及基于阻抗模拟指令将模拟可变电阻设置为预设阻值，以使电芯采集模块得到阻抗故障模拟结果。能够模拟电芯模块与电芯采样模块连接时可能产生的大部分故障状态，能够覆盖更多的工况，提高故障模拟的效率。本申请所得到的故障模拟结果一方面可以与已发生故障的故障结果进行比对，高效地确定已发生故障的故障类型；另一方面能够作为后续可能出现故障的参照结果，当后续发生故障时不需要再次进行故障检测，与本申请的模拟故障结果进行比对即可快捷、高效地确定故障类型。本申请通过获取模拟故障状态下，电芯采集模块采集到的故障模拟结果，能够高效地将故障现象与故障原因联系起来。
其次，与传统技术中搭建模拟软件进行故障模拟相较而言，本申请提供的故障模拟装置为实际的开发产品，将故障模拟装置与真实的电芯采样系统进行连接，并能够进行故障自动化模拟，模拟过程简洁高效，模拟结果也更加准确。
进一步的，在传统技术中，电芯采集模块可能包括供电引脚和采样引脚，首端电芯Un的正极以及尾端电芯U1的负极还会额外引出两条采样电源线，用于对电芯采集模块供电。而首端电芯Un的正极采样线与负极采样线的作用区别于采样电源线，是用于采集首端电芯Un的电芯单体电压。因此采样电源线通常需要单独引线。若采样线与电源线共用同一根线，则由于电源线上的电流大于采样线上的电流，线阻分压会导致采到的首端电芯Un的电压偏小而失准。在故障工况下，若电源线和采样线中只有一根开路，由于电芯采集模块内电路或芯片内部电路两根线之间存在阻值，芯片虽仍能工作，但电压采样的结果会失准。
基于此，为进一步覆盖更多的故障工况，本申请实施例中，如图2所示，所述多个采样通道包括电芯采样通道和采样电源通道，所述采样输入端包括电芯采样输入端BAT1-S、BAT1+、BAT2+…BATn-1+、BATn+S和采样电源输入端BAT1-P、BAT1+P，其中，每个电芯的正极至少连接一个电芯采样通道，每个电芯的负极至少连接一个电芯采样通道，每个电芯采样通道还与每个电芯采样输入端对应连接；所述多个串联连接的电芯的正极端至少连接一个采样电源通道，所述多个串联连接的电芯的负极端至少连接一个采样电源通道，每个采样电源通道还与每个采样电源输入端对应连接。
本申请实施例中，多个串联连接的电芯的正极端为电芯模块的正极端，为如图2所示的电芯Un的正极端；多个串联连接的电芯的负极端为电芯模块的负极端，为如图2所示的电芯U1的负极端。本申请通过在电芯模块的正极端与负极端，分别额外引出至少一条采样电源通道，能够将电芯采样系统在工作状态下的电源线故障与采样线故障分别进行模拟，进一步覆盖了更多的故障工况。
进一步的，为提高故障模拟装置的工作稳定性，本申请实施例中，每个采样通道上设置有保险丝，所述保险丝与所述模拟开关以及模拟可变电阻串联连接。
本申请实施例中，如图2所示，每个采样通道上设置有保险丝F，每个通道上的保险丝FP0、模拟开关SP0、可变电阻RP0串联连接；保险丝F0、模拟开关S0、可变电阻R0串联连接；F1、S1、R1串联连接；F2、S2、R2串联连接…Fn-1、Sn-1与R n-1串联连接；Fn、Sn与Rn串联连接；FPn、SPn与RPn串联连接。需要说明的是，本申请实施例中并不限制每个通道上的保险丝、模拟开关以及模拟可变电阻的先后设置顺序，仅设置三者串联连接即可。本申请通过在每个采样通道上设置保险丝，能够在电芯采集模块内部故障而造成电芯短路的情况下熔断，保护电芯模块和故障模拟装置，或操作连接到错误采集通道，造成电池短路等危险情况。还能够避免人为手动操作调节模拟可变电阻或模拟开关因ESD可能导致采集器损坏的风险。本申请通过在每个采样通道上设置保险丝，能够提高故障模拟装置的工作稳定性。
下面通过本申请实施例说明模拟各个故障工况的实施方式。
在一些实施例中，所述故障模拟装置，还用于基于所述断线模拟指令，以预设顺序控制单个模拟开关断开，以使所述电芯采集模块得到每一个模拟开关断开时的断线模拟结果。
本申请实施例中，故障模拟装置可以用于模拟单通道断线故障。以图3为例，故障模拟装置可以基于断线模拟指令，以预设顺序分别控制模拟开关SP0、S0、S1、S2…Sn-1、Sn、SPn单独断开，并使电芯采集模块得到上述每一个模拟开关断开时的断线模拟结果。可以理解的，在模拟单通道断线故障控制单个模拟开关断开时，其他通道上的模拟开关保持闭合状态。在另一些实施例中，以预设顺序控制单个模拟开关断开，还可以为控制模拟开关SPn、Sn…S0、SP0依次单独断开。在其他实施例中，还可以以其他预设顺序不重复地控制单个模拟开关断开。当然，本申请并不限制每个采样通道均进行断线故障模拟，也可以针对部分目标采样通道进行断线故障模拟。
在一些实施例中，所述故障模拟装置，还用于基于所述断线模拟指令，以预设顺序控制多个模拟开关断开，以使所述电芯采集模块得到所述多个模拟开关断开时的断线模拟结果。
本申请实施例中，虽然能够检测单通道断线故障，但单通道断线故障可能表示某个电芯的正极或负极开路，而对于两个相邻通道的断线故障而言，电芯的正负极则均开路，二者所对应的故障原因并不相同。且电芯采集模块内部通道连接关系并不固定，因此在一些工况下，有必要对多通道断线故障和多通道阻抗故障进行模拟。
本申请实施例中，以预设顺序控制多个模拟开关断开可以包括，以预设顺序控制相邻的两个模拟开关断开，并使电芯采集模块得到所述每两个相邻模拟开关断开时的断线模拟结果。在另一些实施例中，还可以以预设顺序控制非相邻的两个模拟开关断开，或者以预设顺序控制相邻的多个模拟开关断开，或者以预设顺序控制任意多个目标模拟开关断开，并使电芯采集模块得到相应模拟开关断开时的断线模拟结果。可以理解的，在模拟多通道断线故障控制多个模拟开关断开时，其他通道上的模拟开关保持闭合状态。本申请还可以使电芯采集模块得到所有通道模拟开关均闭合或均断开工况下的故障模拟结果。当然，本申请并不限制每个采样通道均参与断线故障模拟，也可以针对部分目标采样通道进行断线故障模拟。
在一些实施例中，所述故障模拟装置，还用于基于所述阻抗模拟指令，将单个模拟可变电阻设置为预设阻值，以使所述电芯采集模块得到，所述单个模拟可变电阻在所述预设阻值下的阻抗故障模拟结果。
本申请实施例中，故障模拟装置可以用于模拟单通道阻抗故障。基于阻抗模拟指令，将单个采样通道中的模拟可变电阻设置为预设阻值，以使电芯采集模块得到，该单个采样通道中模拟可变电阻在预设阻值下的阻抗故障模拟结果。以图3为例，故障模拟装置可以基于阻抗模拟指令，将模拟可变电阻RP0、R0、R1、R 2…R n-1、R n、R Pn单独设置为预设阻值，并使电芯采集模块得到，上述单个模拟可变电阻在所述预设阻值下的阻抗故障模拟结果。可以理解的，在模拟单通道阻抗故障将单个模拟可变电阻设置为预设阻值时，其他采样通道上的模拟可变电阻的阻值保持不变。本申请并不限制每个采样通道均进行阻抗故障模拟，也可以针对部分目标采样通道进行阻抗故障模拟。
在一些实施例中，所述故障模拟装置，还用于将单个模拟可变电阻设置为多个预设阻值，以使所述电芯采集模块得到，所述单个模拟可变电阻在所述多个预设阻值下的阻抗故障模拟结果。
本申请实施例中，将单个模拟可变电阻设置为多个预设阻值可以包括，将单个模拟可变电阻设置为最小阻值10Ω，并使电芯采集模块得到10Ω下的阻抗故障模拟结果。再将单个模拟可变电阻以预设倍数逐步调节至最大阻值，如分别调节至100Ω、1000Ω直至MΩ级，使电芯采集模块得到每个阻值下的阻抗故障模拟结果。在其他实施例中，单通道阻抗故障模拟时，每次故障模拟的阻值也可以不根据预设倍数设置，如设置为100Ω、200Ω、300Ω…1MΩ，当然也可以不规律设置，如设置为100Ω、300Ω、1000Ω…2MΩ等等。总之，本申请能够模拟单通道在任意阻值情况下的阻抗故障，可以根据实际需求设置相应的模拟阻值。本申请实施例中，可以对每个采样通道均进行阻抗故障模拟，也可以针对部分目标采样通道进行单通道阻抗故障模拟。
在一些实施例中，所述故障模拟装置，还用于基于所述阻抗模拟指令，将多个模拟可变电阻设置为预设阻值，以使所述电芯采集模块得到，所述多个模拟可变电阻在所述预设阻值下的阻抗故障模拟结果。
本申请实施例中，故障模拟装置还可以用于模拟多通道阻抗故障，将多个采样通道的模拟可变电阻设置为预设阻值，以使电芯采集模块得到，该多个采样通道中的多个模拟可变电阻在预设阻值下的阻抗故障模拟结果。在进行多通道阻抗故障模拟时，需进行模拟的多个通道中，每个模拟可变电阻的阻值可以设置为相同，也可以设置为不同。可以理解的，在模拟多通道阻抗故障将多个模拟可变电阻设置为预设阻值时，其他采样通道上的模拟可变电阻的阻值保持不变。本申请能够模拟多通道在任意阻值情况下的阻抗故障，可以根据实际需求设置相应的模拟阻值。本申请实施例中，每个采样通道均可以参与多通道阻抗故障模拟，也可以针对部分目标采样通道进行多通道阻抗故障模拟。
本申请实施例中，还可以进行组合故障模拟。如同时设置一个或多个目标模拟开关的断开状态，以及设置一个或多个目标可变电阻的阻值为预设阻值，并使电芯采集模块得到该工况下的故障模拟结果。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种电芯采样故障模拟系统。该系统所提供的解决问题的实现方案与上述装置中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个电芯采样故障模拟系统实施例中的具体限定可以参见上文中对于故障模拟装置的限定，在此不再赘述。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种电芯采样故障模拟系统，所述系统包括电芯模块、电芯采集模块、上位机以及如上述任一实施例中所述的故障模拟装置，所述故障模拟装置分别与所述电芯模块、电芯采集模块以及上位机连接，所述电芯采集模块还与所述上位机连接，所述电芯模块包括多个串联连接的电芯，其中，所述电芯采集模块，用于生成断线模拟结果以及阻抗故障模拟结果发送至所述上位机；所述上位机，用于向所述故障模拟装置发送断线模拟指令以及阻抗模拟指令，以及用于基于所述断线模拟结果以及阻抗故障模拟结果，确定并存储故障模拟结果。
在一些实施例中，所述断线模拟结果包括断线模拟采样电压值，所述阻抗故障模拟结果包括阻抗故障模拟采样电压值，所述上位机，还用于基于所述断线模拟采样电压值以及阻抗故障模拟采样电压值，确定故障模拟电压值以及故障模拟电压状态，所述故障模拟电压状态包括自检故障模拟状态以及采样通道模拟状态。其中，采样通道模拟状态可以包括采样线开路状态，自检故障模拟状态可以包括软件自检状态、均衡自检状态等。
上述电芯采样故障模拟系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
下面通过一个具体实施例，如图3所示，说明本申请进行单通道断线故障以及单通道阻抗故障模拟的方式。以图2所示的电芯采样故障模拟系统为例，故障模拟装置与电芯采集模块连接后，上位机控制装置内的所有模拟可调电阻(RP0，R0，R1…Rn-1，Rn，RPn)为0Ω，所有模拟开关(SP0，S0，S1…Sn-1，Sn，SPn)闭合，然后将电芯模块与故障模拟装置连接，此为正常连接状态，上位机可读取一次正常连接状态下电芯采样模块得到的采样结果。上位机首次执行断开开关SP0，模拟第一电芯U1与BAT1-P连接的采样电源通道的断线状态，然后上位机记录当前工况下电芯采集模块得到的单体电压数据和状态，记录完成后重新闭合开关SP0恢复正常连接状态。判定上一步控制开关是否为最后一个采样通道，若不是切换到下一个控制开关，循环进行单通道断线故障模拟：第二次执行断开模拟开关S0，模拟并记录第一电芯U1负极连接BAT1-S的电芯采样通道断线状态；第三次执行断开模拟开关S1，模拟并记录第一电芯U1正极连接BAT1+的电芯采样通道断线状态；依次循环直到断开模拟开关SPn，模拟并记录第n电芯Un正极与BATn+P连接的采样电源通道的断线状态。当第n电芯Un正极连接的采样通道SP0断线模拟完成后，进行阻抗故障模拟。
上位机控制首次设置RP0阻值为10Ω，测试记录第一电芯U1负极电源线BAT1-P对应的采样电压通道阻值在10Ω下的模拟结果。判定上一步模拟可调电阻的阻值是否已到最大档位，若不是则调节该电阻阻值放大10倍，循环进行阻抗故障模拟，测试记录该通道在不同阻抗工况下的模拟结果。若该可调电阻已调到最大值，则将上一步调整的模拟可调电阻的阻值调为0，恢复正常连接状态。判定上一步调整的模拟可调电阻是否为最后一个采样通道上的电阻，若不是切换到下一个可调电阻，参照上述阻值调节方式分别进行阻抗故障模拟，并记录所有单通道不同阻抗下的阻抗故障模拟结果。当最后一个采样通道上的模拟可调电阻调到最大值并得到故障模拟结果时，即完成所有单通道故障工况的模拟，模拟结束。
下面通过一个具体实施例，如图4所示，说明本申请进行多通道断线故障以及单通道阻抗故障模拟的方式。根据需要的模拟工况，组合调节故障模拟装置内的可调电阻阻值以及模拟开关的断开。上位机记录当前工况下电芯采集模块得到的电压数据和状态。判断是否继续模拟下一工况，若需要则继续进行模拟，直到模拟完成所需的所有工况模拟结束。
应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
需要说明的是，本申请所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等)，均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种故障模拟装置，其特征在于，所述装置应用于电芯采样系统，所述电芯采样系统包括电芯模块以及电芯采集模块，所述电芯模块包括多个串联连接的电芯，所述装置分别与所述电芯模块以及电芯采集模块连接，其中，
所述装置包括多个采样通道，每个电芯的正极至少连接一个采样通道，每个电芯的负极至少连接一个采样通道，每个采样通道还与所述电芯采集模块的每个采样输入端对应连接，每个采样通道上设置有串联连接的模拟开关以及模拟可变电阻；
所述故障模拟装置，用于接收断线模拟指令，并基于所述断线模拟指令控制所述模拟开关以预设顺序通断，以使所述电芯采集模块得到断线模拟结果；
所述故障模拟装置，还用于接收阻抗模拟指令，并基于所述阻抗模拟指令将所述模拟可变电阻设置为预设阻值，以使所述电芯采集模块得到阻抗故障模拟结果。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多个采样通道包括电芯采样通道和采样电源通道，所述采样输入端包括电芯采样输入端和采样电源输入端，其中，
每个电芯的正极至少连接一个电芯采样通道，每个电芯的负极至少连接一个电芯采样通道，每个电芯采样通道还与每个电芯采样输入端对应连接；
所述多个串联连接的电芯的正极端至少连接一个采样电源通道，所述多个串联连接的电芯的负极端至少连接一个采样电源通道，每个采样电源通道还与每个采样电源输入端对应连接。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，每个采样通道上设置有保险丝，所述保险丝与所述模拟开关以及模拟可变电阻串联连接。
4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的装置，其特征在于，所述故障模拟装置，还用于基于所述断线模拟指令，以预设顺序控制单个模拟开关断开，以使所述电芯采集模块得到所述单个模拟开关断开时的断线模拟结果。
5.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的装置，其特征在于，所述故障模拟装置，还用于基于所述断线模拟指令，以预设顺序控制多个模拟开关断开，以使所述电芯采集模块得到所述多个模拟开关断开时的断线模拟结果。
6.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的装置，其特征在于，所述故障模拟装置，还用于基于所述阻抗模拟指令，将单个模拟可变电阻设置为预设阻值，以使所述电芯采集模块得到，所述单个模拟可变电阻在所述预设阻值下的阻抗故障模拟结果。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述故障模拟装置，还用于将单个模拟可变电阻设置为多个预设阻值，以使所述电芯采集模块得到，所述单个模拟可变电阻在所述多个预设阻值下的阻抗故障模拟结果。
8.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的装置，其特征在于，所述故障模拟装置，还用于基于所述阻抗模拟指令，将多个模拟可变电阻设置为预设阻值，以使所述电芯采集模块得到，所述多个模拟可变电阻在所述预设阻值下的阻抗故障模拟结果。
9.一种电芯采样故障模拟系统，其特征在于，所述系统包括电芯模块、电芯采集模块、上位机以及如权利要求1至权利要求8中任一项所述的故障模拟装置，所述故障模拟装置分别与所述电芯模块、电芯采集模块以及上位机连接，所述电芯采集模块还与所述上位机连接，所述电芯模块包括多个串联连接的电芯，其中，
所述电芯采集模块，用于生成断线模拟结果以及阻抗故障模拟结果发送至所述上位机；
所述上位机，用于向所述故障模拟装置发送断线模拟指令以及阻抗模拟指令，以及用于基于所述断线模拟结果以及阻抗故障模拟结果，确定并存储故障模拟结果。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述断线模拟结果包括断线模拟采样电压值，所述阻抗故障模拟结果包括阻抗故障模拟采样电压值，所述上位机，还用于基于所述断线模拟采样电压值以及阻抗故障模拟采样电压值，确定故障模拟电压值以及故障模拟电压状态，所述故障模拟电压状态包括自检故障模拟状态以及采样通道模拟状态。
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