一種電池短路的故障診斷系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種電池短路的故障診斷系統(tǒng)，用于檢測電池模塊內(nèi)的電池單體的短路，包括至少一個子控端、主控端，其中，電池模塊包含多個電池單體。子控端包括電壓獲取部、電壓計(jì)算部、第一判斷部、子控端檢測部、第二判斷部、子控端開啟部以及信息發(fā)送部。主控端包括主控端接收部、主控端開啟部、主控端處理部以及警示部。本發(fā)明專利技術(shù)的故障診斷系統(tǒng)在主控端休眠、子控端低功耗的狀態(tài)下，電壓獲取部、電壓計(jì)算部、第一判斷部、子控端檢測部和第二判斷部仍然處于工作狀態(tài)，所以能夠?qū)λ须姵貑误w進(jìn)行實(shí)時檢測，在電動汽車關(guān)機(jī)狀態(tài)下仍然能夠進(jìn)行短路警示。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于電池
，具體涉及一種電池短路的故障診斷系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
面對環(huán)境和資源的雙重壓力，電動汽車越來越流行，電動汽車的動力電池組作為電動汽車的動力源，是由成百上千的電池單體串并聯(lián)構(gòu)成，電池短路輕則減少電池容量，影響電池組的一致性，重則引發(fā)電池發(fā)熱爆炸，在車載電池組中形成熱失控，最終造成嚴(yán)重的汽車安全事故。電池的正極和負(fù)極在電阻阻值很小的情況下相互連接的非正常通路，稱為電池短路，根據(jù)短路的方式分為外短路和內(nèi)短路。外短路時可以簡單理解為一根導(dǎo)線直接將電池的正負(fù)極相連，電動汽車的電池在使用過程中可能存在外短路，包括電壓測量線或者電池均衡出現(xiàn)故障時漏電導(dǎo)致的微短路和由于進(jìn)水、維修不當(dāng)及周圍零部件脫落等意外引起的較大的外部短路。內(nèi)短路時由于隔膜功能失去防止電子通過的能力，導(dǎo)致電子在電池內(nèi)部自成回路的現(xiàn)象。鋰電池在生產(chǎn)過程中因制造工藝不當(dāng)，混入了塵埃和毛刺等物質(zhì)，會為以后隔膜損壞埋下隱患，最終形成內(nèi)短路，而在鋰電池使用過程中因一些特殊原因如機(jī)械振動、高溫、低溫、過充、過放等惡劣環(huán)境的誘發(fā)，也有可能損壞隔膜功能，從而造成電池內(nèi)短路。多數(shù)電池短路的發(fā)生是一個緩慢的誘發(fā)過程，其初期現(xiàn)象不明顯，而一些突發(fā)的短路，如碰撞等外部觸發(fā)的內(nèi)短路，或者直接較強(qiáng)的外短路，需要電池管理系統(tǒng)能夠及時作出判斷。這種電池短路不一定發(fā)生在行車過程中，當(dāng)電動汽車處在開機(jī)的情況下，同樣可能發(fā)生突發(fā)的短路問題，若此時電池管理系統(tǒng)處于關(guān)機(jī)的狀態(tài)，那么這種短路故障將無法檢測到，此時電池組就會存在較大的安全風(fēng)險，因此，需要電池管理系統(tǒng)對電池進(jìn)行實(shí)時檢測。現(xiàn)有技術(shù)中，根據(jù)充電靜置后電池的電壓降來判斷電池是否出現(xiàn)了內(nèi)短路：對單體電池進(jìn)行充電以使單體電池的荷電狀態(tài)達(dá)到第一預(yù)設(shè)值，靜置第一預(yù)設(shè)時間后，通過監(jiān)測每個單體電池的壓降篩除出發(fā)生內(nèi)短路的電芯；將篩除后的每個單體電池的荷電狀態(tài)調(diào)整為第二預(yù)設(shè)值；將所述第二預(yù)設(shè)值的單體電池組裝成電池模塊，并對所述電池模塊進(jìn)行充電以使所述電池模塊的荷電狀態(tài)達(dá)到第三預(yù)設(shè)值；在預(yù)設(shè)溫度下將所述電池模塊靜置第二預(yù)設(shè)時間，并通過判斷所述電池模塊的壓降判斷是否出現(xiàn)內(nèi)短路。該方法干涉用戶充電，實(shí)際中難以實(shí)現(xiàn)，為離線診斷，而且該技術(shù)未實(shí)現(xiàn)關(guān)機(jī)情況下突發(fā)短路檢測。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為解決上述問題，本專利技術(shù)采用了如下技術(shù)方案：本專利技術(shù)提供一種電池短路的故障診斷系統(tǒng)，用于檢測電池模塊內(nèi)的電池單體的短路，其特征在于，包括：至少一個子控端，子控端與電池模塊一一對應(yīng)；以及主控端，通過通信網(wǎng)絡(luò)與子控端連接，其中，電池模塊包含多個電池單體，子控端包括：電壓獲取部、電壓計(jì)算部、第一判斷部、子控端檢測部、第二判斷部、子控端開啟部以及信息發(fā)送部，主控端包括：主控端接收部、主控端開啟部、主控端處理部以及警示部，電壓獲取部用于獲取電池單體的電壓信息；電壓計(jì)算部基于電壓信息根據(jù)預(yù)定方法進(jìn)行計(jì)算，得到差異電壓差分值；第一判斷部用于判斷差異電壓差分值是否小于預(yù)定閾值；當(dāng)差異電壓差分值不小于預(yù)定閾值時，子控端檢測部進(jìn)行檢測，生成檢測信息和喚醒信息；第二判斷部判斷子控端的運(yùn)行狀態(tài)是否處于低功耗模式；當(dāng)子控端的運(yùn)行狀態(tài)處于低功耗模式時，子控端開啟部根據(jù)喚醒信息啟動子控端；信息發(fā)送部將檢測信息和喚醒信息發(fā)送給主控端；主控端接收部接收信息發(fā)送部發(fā)來的檢測信息和喚醒信息；主控端開啟部根據(jù)喚醒信息啟動主控端；主控端處理部根據(jù)檢測信息生成警示處理信息；警示部根據(jù)警示處理信息進(jìn)行警示。本專利技術(shù)提供的一種電池短路的故障診斷系統(tǒng)，還具有以下技術(shù)特征：其中，當(dāng)?shù)谝慌袛嗖颗袛嗖町愲妷翰罘种敌∮陬A(yù)定閾值時，電壓獲取部重新獲取電池單體的電壓信息。本專利技術(shù)提供的一種電池短路的故障診斷系統(tǒng)，還具有以下技術(shù)特征：其中，當(dāng)?shù)诙袛嗖颗袛嘧涌囟说倪\(yùn)行狀態(tài)不處于低功耗模式時，信息發(fā)送部將檢測信息和喚醒信息發(fā)送給主控端。本專利技術(shù)提供的一種電池短路的故障診斷系統(tǒng)，還具有以下技術(shù)特征：其中，預(yù)定方法包括如下步驟：步驟1，分別計(jì)算每個電池模塊的所有電池單體的電壓的平均電壓：其中，k為當(dāng)前時間，n為電池單體的數(shù)量，Ui(k)為第i個電池單體在當(dāng)前時間的電壓，Um(k)為每個電池模塊的所有電池單體的電壓的平均電壓；步驟2，計(jì)算每個電池單體的差異電壓：Ud,i(k)＝Ui(k)-Um(k)，其中，Ud,i(k)為第i個電池單體在當(dāng)前時間的差異電壓；步驟3，計(jì)算每個電池單體在當(dāng)前時間與上一時刻的差異電壓差分值dUd,i(k)：dUd,i(k)＝Ud,i(k)-Ud,i(k-1)，其中，dUd,i(k)為第i個電池單體在當(dāng)前時間與上一時刻的差異電壓差分值，k-1為當(dāng)前時間k的上一時刻。本專利技術(shù)提供的一種電池短路的故障診斷系統(tǒng)，還具有以下技術(shù)特征：其中，預(yù)定閾值為-xR，R為電池的平均內(nèi)阻，x的值為5～15的常數(shù)。專利技術(shù)作用與效果根據(jù)本專利技術(shù)的一種電池短路的故障診斷系統(tǒng)，由于在主控端休眠、子控端低功耗的狀態(tài)下，電壓獲取部、電壓計(jì)算部、第一判斷部、子控端檢測部和第二判斷部仍然處于工作狀態(tài)，所以能夠?qū)λ须姵貑误w進(jìn)行實(shí)時檢測，在電動汽車關(guān)機(jī)狀態(tài)下仍然能夠進(jìn)行短路警示。另一方面，由于每個子控端使單獨(dú)進(jìn)行測量、計(jì)算、判斷和發(fā)送信息的，所以當(dāng)每個子控端檢測到發(fā)生短路時，都向主控端發(fā)送檢測信息，從而主控端能夠定位電池包中出現(xiàn)內(nèi)短路的電池單體。本專利技術(shù)的故障診斷系統(tǒng)所需的輸入條件較少且為電池管理系統(tǒng)的已有數(shù)據(jù)，不需要增加硬件，而且易于植入現(xiàn)有的電池管理系統(tǒng)中。另外，本專利技術(shù)的故障診斷系統(tǒng)在運(yùn)行過程中占用電池管理系統(tǒng)的硬件資源較少。附圖說明圖1是本專利技術(shù)的電池短路的故障診斷系統(tǒng)的框圖；圖2是本專利技術(shù)的子控端的框圖；圖3是本專利技術(shù)的主控端的框圖；圖4是本專利技術(shù)的電池短路的故障診斷流程圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖對本專利技術(shù)的一種電池短路的故障診斷方法的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)地說明。圖1是本專利技術(shù)的電池管理系統(tǒng)的框圖。如圖1所示，電池短路的故障診斷系統(tǒng)1用于檢測電池模塊內(nèi)的電池單體的短路，包括多個子控端11和主控端13。圖2是本專利技術(shù)的子控端11的框圖。如圖2所示，每個子控端通過通信線路2與電池包3內(nèi)對應(yīng)的電池模塊連接，測量電池模塊內(nèi)的電池單體的電壓，每個子控端11還通過通信線路12與主控端連接。每個子控端11均包括電壓獲取部14、暫存部22、預(yù)值存儲部21、電壓計(jì)算部15、第一判斷部16、子控端檢測部17、第二判斷部18、子控端開啟部19、信息發(fā)送部20以及控制以上各部的子控端控制部23。電壓獲取部14用于獲取所有電池單體的電壓信息，并將電壓信息存儲在暫存部22中。預(yù)值存儲部21用于存儲預(yù)定閾值和預(yù)定方法，預(yù)定方法包括如下步驟：步驟1，分別計(jì)算每個電池模塊的所有電池單體的電壓的平均電壓：其中，k為當(dāng)前時間，n為電池單體的數(shù)量，Ui(k)為第i個電池單體在當(dāng)前時間的電壓，Um(k)為每個電池模塊的所有電池單體的電壓的平均電壓；步驟2，計(jì)算每個電池單體的差異電壓：Ud,i(k)＝Ui(k)-Um(k)，其中，Ud,i(k)為第i個電池單體在當(dāng)前時間的差異電壓；步驟3，計(jì)算每個電池單體在當(dāng)前時間與上一時刻的差異電壓差分值dUd,i(k)：dUd,i(k)＝Ud,i(k)-Ud,i(k-1)，其中，dUd,i(k)為第i個電池單體在當(dāng)前時間與上一時刻的差異電壓差分值，k-1為當(dāng)前時間本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種電池短路的故障診斷系統(tǒng)，用于檢測電池模塊內(nèi)的電池單體的短路，其特征在于，包括：至少一個子控端，所述子控端與所述電池模塊一一對應(yīng)；以及主控端，通過通信網(wǎng)絡(luò)與所述子控端連接，其中，所述電池模塊包含多個所述電池單體，所述子控端包括：電壓獲取部、電壓計(jì)算部、第一判斷部、子控端檢測部、第二判斷部、子控端開啟部以及信息發(fā)送部，所述主控端包括：主控端接收部、主控端開啟部、主控端處理部以及警示部，所述電壓獲取部用于獲取所述電池單體的電壓信息；所述電壓計(jì)算部基于所述電壓信息根據(jù)預(yù)定方法進(jìn)行計(jì)算，得到差異電壓差分值；所述第一判斷部用于判斷所述差異電壓差分值是否小于預(yù)定閾值；當(dāng)所述差異電壓差分值不小于所述預(yù)定閾值時，所述子控端檢測部進(jìn)行檢測，生成檢測信息和喚醒信息；所述第二判斷部判斷所述子控端的運(yùn)行狀態(tài)是否處于低功耗模式；當(dāng)所述子控端的運(yùn)行狀態(tài)處于所述低功耗模式時，所述子控端開啟部根據(jù)所述喚醒信息啟動所述子控端；所述信息發(fā)送部將所述檢測信息和所述喚醒信息發(fā)送給所述主控端；所述主控端接收部接收所述信息發(fā)送部發(fā)來的所述檢測信息和所述喚醒信息；所述主控端開啟部根據(jù)所述喚醒信息啟動所述主控端；所述主控端處理部根據(jù)所述檢測信息生成警示處理信息；所述警示部根據(jù)所述警示處理信息進(jìn)行警示。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種電池短路的故障診斷系統(tǒng)，用于檢測電池模塊內(nèi)的電池單體的短路，其特征在于，包括：至少一個子控端，所述子控端與所述電池模塊一一對應(yīng)；以及主控端，通過通信網(wǎng)絡(luò)與所述子控端連接，其中，所述電池模塊包含多個所述電池單體，所述子控端包括：電壓獲取部、電壓計(jì)算部、第一判斷部、子控端檢測部、第二判斷部、子控端開啟部以及信息發(fā)送部，所述主控端包括：主控端接收部、主控端開啟部、主控端處理部以及警示部，所述電壓獲取部用于獲取所述電池單體的電壓信息；所述電壓計(jì)算部基于所述電壓信息根據(jù)預(yù)定方法進(jìn)行計(jì)算，得到差異電壓差分值；所述第一判斷部用于判斷所述差異電壓差分值是否小于預(yù)定閾值；當(dāng)所述差異電壓差分值不小于所述預(yù)定閾值時，所述子控端檢測部進(jìn)行檢測，生成檢測信息和喚醒信息；所述第二判斷部判斷所述子控端的運(yùn)行狀態(tài)是否處于低功耗模式；當(dāng)所述子控端的運(yùn)行狀態(tài)處于所述低功耗模式時，所述子控端開啟部根據(jù)所述喚醒信息啟動所述子控端；所述信息發(fā)送部將所述檢測信息和所述喚醒信息發(fā)送給所述主控端；所述主控端接收部接收所述信息發(fā)送部發(fā)來的所述檢測信息和所述喚醒信息；所述主控端開啟部根據(jù)所述喚醒信息啟動所述主控端；所述主控端處理部根據(jù)所述檢測信息生成警示處理信息；所述警示部根據(jù)所述警示處理信息進(jìn)行警示。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電池短路的故障診斷系統(tǒng)，其特征在于：其中，當(dāng)所述第一判斷部判斷所述差異電壓差分值小于...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄭岳久，孔祥棟，周龍，
申請(專利權(quán))人：上海理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：上海;31