电池故障监测及管理系统及方法与流程

1.本技术属于电池技术领域，尤其涉及一种电池故障监测及管理系统及方法。


背景技术：

2.随着电池技术的迅速发展，电池作为动力源越来越多的应用于交通领域及其他领域。比如，电动车中的电池为该电动车提供动力。电池的安全性成为了被关注的重点问题之一。
3.电动车中的电池会进行充放电，在充放电过程中，可能会出现过充过放现象，甚至会发生爆炸及燃烧，严重影响电池及车辆使用者的安全。另外，电动车经常放置在户外，很可能会出现车身破损导致电池包外露甚至破损的情况，也会影响电池的安全性。
4.因此，目前亟需一种精确的电池故障监测及管理系统及方法，以保证电池和车辆行驶的安全性。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供了一种电池故障监测及管理系统及方法，能够提高电池的安全性。
6.一方面，本技术实施例提供了一种电池故障监测及管理系统，与车辆系统相连，电池故障监测及管理系统包括：故障检测模块，用于获取电池组的故障信号的数值；处理模块，用于根据故障信号的数值，确定电池组的故障等级；根据故障等级确定对应的故障处理方式；以及，执行与故障等级对应的故障处理方式。
7.另一方面，本技术实施例提供了一种电池故障监测及管理方法，包括：电池故障监测及管理系统获取电池组的故障信号的数值；电池故障监测及管理系统根据故障信号的数值，确定电池组的故障等级；电池故障监测及管理系统根据故障等级确定对应的故障处理方式；电池故障监测及管理系统执行于故障等级对应的故障处理方式。
8.本技术实施例提供了一种电池故障监测及管理系统及方法，电池故障监测及管理系统中的故障检测模块可获取电池组的故障信号的数值。处理模块可根据故障信号的数值判断电池组的故障等级。根据故障等级的不同执行与故障等级对应的故障处理方式。对应不同的故障等级执行不同的故障处理方式，从而为电池不同的故障等级能够精确地提供更为合适的故障处理方式，进而提高电池的安全性。
附图说明
9.从下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本技术。其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。
10.图1为本技术一实施例提供的电池故障监测及管理系统的结构示意图；
11.图2为本技术另一实施例提供的电池故障监测及管理系统的结构示意图；
12.图3为本技术实施例提供的一种故障检测模块的结构示意图；
13.图4为本技术一实施例提供的一种电源单元的结构示意图；
14.图5为本技术一实施例提供的一种充放电控制模块的结构示意图；
15.图6为本技术另一实施例提供的一种充放电控制模块的结构示意图；
16.图7为本技术另一实施例提供的一种电池故障监测及管理系统的结构示意图；
17.图8为本技术一实施例提供的电池故障检测及管理方法的流程图；
18.图9为本技术另一实施例提供的电池故障监测及管理方法的流程图。
具体实施方式
19.下面将详细描述本技术的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本技术的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本技术可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本技术的示例来提供对本技术的更好的理解。本技术决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本技术的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本技术造成不必要的模糊。
20.电池作为动力源被应用于越来越多的领域中，比如，交通领域。在如电动汽车、电动单车等的电动车辆中。而且，由于移动出行的不断发展，共享车辆模式成为了移动出行的一大重点模式。其中，采用共享车辆模式的电动车辆的电池的安全性更为重要。电动车辆中的电池需要进行充电和放电。电池放电可为电动车辆提供动力以及为电动车辆中的用电部件提供电能；电池充电可使电池储能以便于循环使用。
21.但在电池充电和/或放电(简称充放电)的过程中，电池可能会出现过充或过放的现象，严重时电池甚至会发生燃烧或爆炸，对电池的安全性和使用者的人身安全都造成了重大威胁。在一些情况下，电动车辆的车身可能会发生破损，从而导致电池外露。电池外露无遮挡物保护，也会对电池的安全性造成重大威胁。为保证电池的安全性，可在电池包或电池模组中安装如光感传感器或烟雾传感器等传感器。在车辆行驶状态下或车辆静止状态下，若传感器检测到光照或烟雾，则车辆采取统一措施，发出警告信号或紧急下电。但是，经常出现对电池的故障判断不准确的情况，而且对所有故障采取单一的统一措施，也会出现应对措施不恰当的情况。
22.因此，亟需一种电池故障监测及管理系统及方法，精确判断电池故障并采取精确合适的处理措施，从而保证电池的安全。
23.在本技术实施例中，电池可以以电池组的形式实现，电池组可包括多个单体电芯，在此并不限定单体电芯的连接关系。多个单体电芯之间连接可为串联、并联或混联。具体的，电池组可为电池模组或电池包，在此并不限定。
24.本技术实施例提供一种电池故障监测及管理系统及方法，可应用于对电池的故障检测过程中。该电池故障监测及管理系统可集成在电池管理系统(battery management system，bms)中，并随bms安装于电动车辆中。本技术实施例中的电池故障监测及管理系统及方法，能够检测到由于电池外露或电池过充过放导致的燃烧等故障威胁，从而及时采取与故障对应的措施，保证电池的安全性，并提高电池管理系统以及车辆的安全可靠性。
25.本技术实施例中的电池故障监测及管理系统与车辆系统连接。车辆系统具体可为
整车处理器、车辆显示器等，在此并不限定。图1为本技术一实施例提供的电池故障监测及管理系统的结构示意图。如图1所示，该电池故障监测及管理系统可包括故障监测模块p11和处理模块p12。
26.故障检测模块p11与电池组p20、处理模块p12连接。故障检测模块p11用于获取电池组p20的故障信号的数值。具体地，故障信号可用于表征电池组p20的光照强度和/或电池组的烟雾浓度。在车辆中的电池组p20外露或电池组p20过充过放导致燃烧的情况下，故障信号会发生变化，故障信号的数值也会发生变化。从而可根据故障信号的数值，判断电池组p20是否发生故障。进一步地，还可为电池组p20的故障预先进行故障等级划分，从而在判断电池组p20发生故障的基础上，还可根据故障信号的数值确定电池组p20发生的故障的故障等级。
27.在一些示例中，故障检测模块p11可包括传感器。传感器可用于监测电池组p20的环境参数。电池组p20的环境参数用于表征电池组p20的周边环境。传感器的类型可根据环境参数选取，在此并不限定。比如，环境参数具体可包括光照强度、烟雾浓度等参数的一项或多项。对应地，传感器可包括光感传感器、烟雾传感器等传感器中的一种或多种，在此并不限定。
28.在一些示例中，故障信号具体可为电信号，该电信号可为电压，如传感器任意一端的电压或传感器两端的电压，在此并不限定。
29.处理模块p12可用于根据故障检测模块p11获取的故障信号的数值，确定电池组的故障等级。还可根据故障等级确定对应的故障处理方式，以及，执行与确定的故障等级对应的故障处理方式。故障处理方式可包括向车辆系统发送故障信息和/或控制电池组所在的充放电回路的通断。故障信息用于提示用户或操作人员电池组发生故障。控制电池组所在的充放电回路的通断可通过控制指令实现。处理模块p12具体可为微控制器(microcontroller unit，mcu)等，在此并不限定。
30.在一些示例中，可预设用于限定电池组p20发生故障的故障信号的数值范围。若故障信号的数值位于预设的故障数值范围内，可确定电池组p20发生故障。若故障信号的数值并不在预设的故障数值范围内，可确定电池组p20未发生故障。比如，若故障信号为电压，则若电压的值位于预设的故障数值范围内，则确定电池组p20发生故障。
31.进一步地，可设置多个故障数值范围，并按照故障严重程度分级，以实现对故障的分级。比如，预设的故障数值范围可包括第一故障数值范围、第二故障数值范围、
……
、第x故障数值范围，x为正整数。不同的故障数值范围对应不同的故障等级，从而实现对电池组p20的故障的分级标示，以便于后续处理过程中，针对不同等级的故障执行不同的故障处理方式。
32.在本技术实施例中，故障检测模块可获取电池组的故障信号的数值。处理模块可根据故障信号的数值判断电池组的故障等级。根据故障等级的不同执行与故障等级对应的故障处理方式。对应不同的故障等级执行不同的故障处理方式，从而为电池不同的故障等级能够精确地提供更为合适的故障处理方式，进而提高电池的安全性，以及提高电池管理系统以及车辆的安全可靠性。
33.图2为本技术另一实施例提供的电池故障监测及管理系统的结构示意图。图2与图1的不同之处在于，图2所示的电池故障监测及管理系统还可包括充放电控制模块p13。其
中，充放电控制模块p13与电池组p20、充放电接口p30形成充放电回路。充放电接口p30具体可包括充电接口p31和放电接口。放电接口具体可包括第一放电接口和第二放电接口。充放电回路具体可包括充电回路和放电回路。充电回路用于为电池组p20充电。放电回路用于电池组p20放电。
34.处理模块p12还可用于向充放电控制模块p13发送控制指令。控制指令用于指示充放电控制模块p13控制充放电回路的通断。
35.充放电控制模块p13与处理模块p12连接，可用于根据接收的控制指令，控制充放电回路的通断。具体地，充放电控制模块p13可控制自身的导通和关断，从而控制包括充放电控制模块p13的充放电回路的通断。通过控制充放电控制模块p13的充放电回路的通断，从而能够保持或中止电池组p20的充电过程或放电过程，以保证电池的安全性。
36.在一些示例中，处理模块p12可具体用于：若确定电池组的故障等级为第一等级，执行与第一等级对应的故障处理方式。具体地，若故障信号的数值位于第一故障数值范围，处理模块p12确定电池组的故障等级为第一等级。第一故障数值范围可根据具体工作场景和工作需求设定，在此并不限定。
37.其中，控制指令可包括第一控制指令。与第一等级对应的故障处理方式可包括：向车辆系统发送第一故障信息，并向充放电控制模块p13发送第一控制指令。第一故障信息用于提示或通知操作人员或用户电池组或车辆发生第一等级的故障。第一控制指令用于指示充放电控制模块p13延迟至第一时间点后控制充放电回路关断。第一时间点为本次充电结束的时间点或本次放电结束的时间点。例如，第一控制指令用于指示充放电控制模块p13延迟至第一时间点后，在接收到上电指令且确定电池组发生故障未恢复时控制充放电回路关断，即禁止充放电回路上电。
38.充放电控制模块p13可用于根据接收的第一控制指令，在第一时间点后控制充放电回路关断。
39.若故障等级为第一等级，在此情况下故障等级较高，但还未达到最高危险程度。处理模块p12可向车辆系统发送第一故障信息，以提示或通知操作人员或用户电池组或车辆发生第一等级的故障。处理模块p12还可向充放电控制模块p13发送第一控制指令，以使充放电控制模块p13延迟至本次充电结束的时间点或本次放电结束的时间点后控制充放电回路关断，使操作人员或用户可以在合适的时间和地点进行停车检查和维修，同时禁止在故障依然存在的情况下进行下次的充电或下次的放电，进一步提高电池的安全性，并提高电池管理系统以及车辆的安全可靠性。
40.在另一些示例中，处理模块p12具体还可用于若确定电池组的故障等级为第二等级，执行与第二等级对应的故障处理方式。具体地，若故障信号的数值位于第二故障数值范围，处理模块p12确定电池组的故障等级为第二等级。第二故障数值范围可根据具体的工作场景和工作需求设定，在此并不限定。
41.其中，与第二等级对应的故障处理方式可包括向车辆系统发送第二故障信息。第二故障信息用于提示或通知操作人员或用户电池组或车辆发生第二等级的故障。
42.第二等级的危险程度低于上述实施例中的第一等级。第二等级表明故障很轻微，考虑到故障检测模块p11中传感器的误差，在此情况下需要向车辆系统发送第二故障信息，但不需要控制充放电回路关断，保持充放电回路的当前状态即可。
43.在又一些实施例中，处理模块p12具体还可用于若确定电池组的故障等级为第三等级，执行与第三等级对应的故障处理方式。具体地，若故障信号的数值位于第三故障数值范围，可确定电池组的故障等级为第三等级。第三故障数值范围可根据具体的工作场景和工作需求设定，在此并不限定。
44.其中，与第三等级对应的故障处理方式可包括：向车辆系统发送第三故障信息，并向充放电控制模块p13发送第二控制指令。
45.充放电控制模块p13用于根据接收的第二控制指令，在当前时刻控制充放电回路关断。
46.其中，第三故障信息用于提示或通知操作人员或用户电池组或车辆发生第三等级的故障。第二控制指令用于指示充放电控制模块p13控制充放电回路当前时刻关断。第三等级的危险程度高于上述实施例中的第一等级，表明情况危急，需要向车辆系统发送第三故障信息，并需要立即关断充放电回路，以保证电电池组和车辆的安全性。
47.本技术实施例实现了对故障处理的分级，故障信号的数值处于不同的故障数值范围表示故障等级不同，不同故障等级对应的故障处理方式也不同，从而使得故障处理的灵活性更高，更具有针对性，提高了故障的处理控制的精确程度，进一步保证电池和车辆的安全性。
48.在一些示例中，上述故障检测模块p11可包括电源单元p111，该故障检测模块p11还可包括光感传感单元p112和/或烟雾传感单元p113。图3为本技术实施例提供的一种故障检测模块的结构示意图。以该故障检测模块p11包括电源单元p111、光感传感单元p112和烟雾传感单元p113进行说明。
49.其中，电源单元p111与电池组p20连接，用于将电池组p20的电能转换为传输至光感传感单元p112和/或烟雾传感单元p113的电能，为光感传感单元p112和/或烟雾传感单元p113供电。在一些示例中，电源单元p111还可将电池组p20的电能转换为传输至电池故障监测及管理系统p10外的用电设备的电能，为电池故障监测及管理系统p10外的用电设备供电。电源单元p111可包括电源调节器。电源调节器可包括直流/直流(direct current/direct current)转换器、低压差线性稳压器p1112(low dropout regulator，ldo)等器件，在此并不限定。电源单元p111内的电源调节器可根据光感传感单元p112和/或烟雾传感单元p113的供电要求，电池故障监测及管理系统p10外的用电设备的供电要求等设置。比如，图4为本技术一实施例提供的一种电源单元的结构示意图。如图4所示，电源单元p111包括直流/直流转换器p1111和低压差线性稳压器p1112，该电源单元p111可将电池组p20的电能转换为两种电压的电能，电压分别为v_1和v_2。电压为v_1的电能可提供给光感传感单元p112和/或烟雾传感单元p113，电压为v_2的电能可提供给电池故障监测及管理系统p10外的用电设备。需要说明的是，若故障检测模块p11包括光感传感单元p112和烟雾传感单元p113，电源单元p111提供给光感传感单元p112的电能的电压与烟雾传感单元p113的电能的电压可以相同，也可以不同。提供给电池故障监测及管理系统p10外的用电设备的电能可以为多个不同电压的电能，在此并不限定。
50.光感传感单元p112与电源单元p111、处理模块p12连接。对应地，故障信号可包括用于表征光照强度的信号。故障检测模块p11中的传感器可包括光感传感器s1。光感传感单元p112包括光感传感器s1、第一分压电阻r1和第一电容c1。光感传感器s1的一端与电源单
元p111连接，光感传感器s1的另一端与第一分压电阻r1的一端、处理模块p12连接。第一分压电阻r1的另一端与基准电压端连接。第一电容c1与第一分压电阻r1并联。其中，光感传感器s1的阻值随光照强度的变化而变化。需要说明的是，光照强度发生变化，可直接导致光感传感器s1的阻值发生变化，也可以先导致光感传感器s1的电性能发生变化，变化的电性能导致光感传感器s1的电阻发生变化。
51.处理模块p12获取到的用于表征光照强度的故障信号具体可为光感传感器s1的另一端处的电压。在正常情况下，电池组p20在车辆中并未暴露在光线下。在电动车辆的车身发生破损或电池组p20被恶意拆卸的情况下，电池组p20会暴露在光线中，即电池组p20的周边环境的光照强度会发生变化，使得光感传感器s1的电阻发生变化，从而导致处理模块p12获取到的光感传感器s1的另一端处的电压的数值会发生变化。处理模块p12可根据光感传感器s1的另一端处的电压的数值，确定电池组p20是否发生故障、故障等级，以及与故障等级对应执行的故障处理方式。
52.烟雾传感单元p113与电源单元p111、处理模块p12连接。对应地，故障信号可包括用于表征烟雾浓度的信号。故障检测模块p11中的传感器可包括烟雾传感器s2。烟雾传感单元p113包括烟雾传感器s2、第二分压电阻r2和第二电容c2。烟雾传感器s2的一端与电源单元p111连接，烟雾传感器s2的另一端与第二分压电阻r2的一端、处理模块p12连接。第二分压电阻r2的另一端与基准电压端连接。第二电容c2与第二分压电阻r2并联。其中，烟雾传感器s2的阻值随烟雾浓度的变化而变化。需要说明的是，烟雾浓度发生变化，可直接导致烟雾传感器s2的阻值发生变化，也可以先导致烟雾传感器s2的电性能发生变化，变化的电性能导致烟雾传感器s2的电阻发生变化。
53.处理模块p12获取到的用于表征烟雾浓度的故障信号具体可为烟雾传感器s2的另一端处的电压。在正常情况下，电动车辆中电池组p20的周边环境无烟雾。在电动车辆的过充过放导致燃烧或爆炸的情况下，会产生烟雾，即电池组p20的周边环境的烟雾浓度会发生变化，使得烟雾传感器s2的电阻发生变化，从而导致处理模块p12获取到的烟雾传感器s2的另一端处的电压的数值会发生变化。处理模块p12可根据烟雾传感器s2的另一端处的电压的数值，确定电池组p20是否发生故障、故障等级，以及与故障等级对应执行的故障处理方式。
54.例如，图3所示的光感传感单元中的光感传感器的阻值在无光照情况下为ra，光感传感器s1的当前阻值为rl。电源单元p111提供给光感传感单元p112的电能的电压为v_1。第一分压电阻r1的阻值为r1。以用于表征光照强度的故障信号为光感传感器s1另一端的电压为例进行说明，表一示出了一个示例中光感传感器s1位于不同光照强度下电池组p20的故障等级、光感传感器s1的当前阻值、用于表征光照强度的故障信号的数值的对应关系。
55.表一
[0056][0057]
其中，d1、d1和d3为变化系数，d1＞d1＞d3。x1、x2和x3为与预设的故障数值范围对应的光照强度的范围的上限值或下限值。故障等级为0，表示电池组p20未发生故障。可根据表一确定与该故障信号的数值对应的电池组p20的故障的故障等级。如表一所示，第一范围为v_1
×
r1/(r1 d2
×
ra)≤va＜v_1
×
r1/(r1 d3
×
ra)，与故障等级2即第二等级对应；第二范围为v_1
×
r1/(r1 d1
×
ra)≤va＜v_1
×
r1/(r1 d2
×
ra)，与故障等级1即第一等级对应；第三范围为v_1
×
r1/(r1 d3
×
ra)≤va≤v_1，与故障等级3即第三等级对应。对应地，针对不同故障等级的故障，处理模块p12可执行不同的故障处理方式。
[0058]
比如，图3所示的烟雾传感单元p113中的烟雾传感器s2的阻值在无烟雾情况下为rb，烟雾传感器s2的当前阻值为rs。电源单元p111提供给烟雾传感单元p113的电能的电压为v_1。第二分压电阻r2的阻值为r2。以用于表征烟雾浓度的故障信号为烟雾传感器s2另一端的电压为例进行说明，表二示出了一个示例中烟雾传感器s2位于不同烟雾浓度下电池组的p20故障等级、烟雾传感器s2的当前阻值、用于表征烟雾浓度的故障信号的数值的对应关系。
[0059]
表二
[0060][0061]
其中，p为变化系数。y1为与预设的故障数值范围对应的烟雾浓度的范围的下限值。故障等级为0，表示电池组p20未发生故障。可根据表二确定与该故障信号的数值对应的电池组p20的故障的故障等级。如表二所示，第三范围为0≤vb≤v_1*r2/(r2 p*rb)，与故障等级3即第三等级对应。针对不同故障等级的故障，处理模块p12可执行不同的故障处理方式。
[0062]
需要说明的是，若用于表征光照强度的故障信号的数值对应的故障等级与用于表征烟雾浓度的故障信号的数值对应的故障等级不同，则按照其中危险程度较高的故障等级执行对应的故障处理方式。
[0063]
通过光感传感单元p112和/或烟雾传感单元p113，可及时确定电动车辆的车身发生破损、电池组p20被恶意拆卸和/或电动车辆的过充过放所引发的故障，从而使得可以及时采取相应措施，保证电池组p20的安全性，提高电池管理系统以及电动车辆的安全可靠性。
[0064]
在一些示例中，上述实施例中的充放电控制模块p13可包括开关驱动单元p131和
开关网络单元p132。其中，开关网络单元p132包括至少一个开关器件。开关驱动单元p131与处理模块p12、开关网络单元p132连接。开关驱动单元p131用于根据上述实施例中的控制指令，如第一控制指令或第二控制指令，控制开关网络单元p132中开关器件关断，以控制上述实施例中的充放电回路关断。
[0065]
上述实施例中的充放电接口p30可包括充电接口p31、第一放电接口p32和第二放电接口p33。充电接口p31用于连接充电设备。第一放电接口p32和第二放电接口p33用于连接放电负载。
[0066]
图5为本技术一实施例提供的一种充放电控制模块的结构示意图。如图5所示，开关网络单元p132可包括第一开关器件k1。在一些示例中，开关网络单元p132还可包括第二开关器件k2和第三开关器件k3。需要说明的是，第一开关器件k1、第二开关器件k2和第三开关器件k3可根据具体的工作场景和工作需求增添和删减，在此并不限定。比如，开关网络单元p132中可设置第一开关器件k1，但不设置第二开关器件k2和第三开关器件k3。开关网络单元p132中也可设置第一开关器件k1、第二开关器件k2和第三开关器件k3。图5所示的充放电控制模块p13以开关网络包括第一开关器件k1、第二开关器件k2和第三开关器件k3为例进行说明。
[0067]
第一开关器件k1的控制端与开关驱动单元p131连接，第一开关器件k1的第一端与电池组p20连接，第一开关器件k1的第二端与充电接口p31、第一放电接口p32连接。第一开关器件k1的第二端可直接与充电接口p31、第一放电接口p32连接，也可通过第二开关器件k2与充电接口p31、第一放电接口p32连接。第一开关器件k1可视为充放电回路的主开关器件。
[0068]
第二开关器件k2的控制端与开关驱动单元p131连接，第二开关器件k2的第一端与第一开关器件k1的第二端连接，第二开关器件k2的第二端与充电接口p31、第一放电接口p32连接。第二开关器件k2可视为充放电回路中的快充/慢充开关器件。电池组p20的快充模式或慢充模式可由为电池组p20进行充电的充电设备决定。
[0069]
第三开关器件k3的控制端与开关驱动单元p131连接，第三开关器件k3的第一端与第二开关器件k2的第一端、第一开关器件k1的第二端连接，第三开关器件k3的第二端与第二开关器件k2的第二端、充电接口p31、第一放电接口p32连接。第三开关器件k3可视为充放电回路中的预充开关器件。开关网络单元p132中还可包括预充电阻rr，第三开关器件k3与预充电阻rr串联，第三开关器件k3的第二端通过预充电阻rr与第二开关器件k2的第二端、充电接口p31、第一放电接口p32连接。
[0070]
开关驱动单元p131可向第一开关器件k1、第二开关器件k2和第三开关器件k3的控制端发送驱动信号，以控制第一开关器件k1、第二开关器件k2和第三开关器件k3的导通和关断。
[0071]
充放电回路可包括充电回路和放电回路。其中，电池组p20、开关网络单元p132、充电接口p31和充电设备可形成充电回路。电池组p20、开关网络单元p132、第一放电接口p32、放电负载和第二放电接口p33可形成放电回路。
[0072]
若开关网络单元p132包括第一开关器件k1，不包括第二开关器件k2和第三开关器件k3，开关驱动单元p131控制第一开关器件k1关断，充放电回路关断；开关驱动单元p131控制第一开关器件k1导通，充放电回路导通，对电池组p20进行充电或放电。
[0073]
若开关网络单元p132包括第一开关器件k1、第二开关器件k2和第三开关器件k3，开关驱动单元p131控制第一开关器件k1和第二开关器件k2关断，充放电回路关断；开关驱动单元p131控制第一开关器件k1和第二开关器件k2导通，充放电回路导通，对电池组p20进行充电或放电；开关驱动单元p131控制第一开关器件k1和第三开关器件k3关断，充放电回路关断；开关驱动单元p131控制第一开关器件k1和第三开关器件k3导通，充放电回路导通，对电池组p20进行预充电。
[0074]
在一些实施例中，上述充放电控制模块p13还可用于检测充放电回路的状态，并通过处理模块p12向车辆系统发送充放电回路的状态信息。充放电回路的状态信息用于表征充放电回路的状态。充放电回路的状态包括导通或关断。具体地，充放电控制模块p13可向处理模块p12发送检测信号，处理模块p12可根据检测信号确定充放电回路的状态，生成充放电回路的状态信息向车辆系统发送。在充放电控制模块p13发送第一控制指令或第二控制指令，控制充放电回路关断的情况下，可根据充放电回路的状态信息，判断充放电回路是否成功关断。若在充放电控制模块p13控制充放电回路关断的情况下，充放电回路的状态信息表征充放电回路导通，车辆系统可执行强制下电策略，强制控制充放电回路关断，进一步提升电池组以及车辆的安全性。
[0075]
在一些示例中，充放电控制模块p13还可包括第一检测单元p133、第二检测单元p134、第三检测单元p135、辅助检测单元p136、第四检测单元p137中的一项或多项，在此并不限定。比如，充放电控制模块p13可包括第一检测单元p133。又比如，充放电控制模块p13可包括第一检测单元p133和第二检测单元p134。还比如，充放电控制模块p13还可包括第一检测单元p133和第三检测单元p135。再比如，充放电控制模块p13还可包括辅助检测单元p136和第四检测单元p137。还比如，充放电控制模块p13还可包括第一检测单元p133、辅助检测单元p136和第四检测单元p137。再比如，充放电控制模块p13还可包括第一检测单元p133、第二检测单元p134、第三检测单元p135、辅助检测单元p136和第四检测单元p137。
[0076]
为了便于说明第一检测单元p133、第二检测单元p134、第三检测单元p135、辅助检测单元p136和第四检测单元p137各自的结构和连接关系，下面以充放电控制模块p13还可包括第一检测单元p133、第二检测单元p134、第三检测单元p135、辅助检测单元p136和第四检测单元p137为例进行说明。图6为本技术另一实施例提供的一种充放电控制模块的结构示意图。图6与图5的不同之处在于，图6所示的充放电控制模块p13还可包括第一检测单元p133、第二检测单元p134、第三检测单元p135、辅助检测单元p136和第四检测单元p137。
[0077]
第一检测单元p133包括第三分压电阻r3和第四分压电阻r4。第三分压电阻r3的一端与开关网络单元p132、充电接口p31、第一放电接口p32连接，第三分压电阻r3的另一端与第四分压电阻r4的一端、处理模块p12连接，第四分压电阻r4的另一端与基准电压端连接。第四分压电阻r4连接的基准电压端可以为接地端，也可以为能够提供基准电压的电压端，在此并不限定。
[0078]
处理模块p12可获取第三分压电阻r3的另一端处的电压即第一电压v1，根据第三分压电阻r3的另一端处的电压，确定充放电回路是导通或关断。具体地，在第一电压v1位于第一电压阈值范围内的情况下，确定充放电回路关断；在第一电压v1位于第二电压阈值范围内的情况下，确定充放电回路导通。第一电压阈值范围为充放电回路关断状态下第三分压电阻r3的另一端处的电压的正常范围。第二电压阈值范围为充放电回路导通状态下第三
分压电阻r3的另一端处的电压的正常范围。第一电压阈值范围和第二电压阈值范围具体可根据电池组p20的电压、第三分压电阻r3的阻值、第四分压电阻r4的阻值和第四分压电阻r4连接的基准电压端的电压确定。在本示例中，若在充放电控制模块p13控制充放电回路关断的情况下，第一电压v1位于第二电压阈值范围内，充放电回路的状态信息表征充放电回路导通，车辆系统可执行强制下电策略，强制控制充放电回路关断。
[0079]
第二检测单元p134包括第四开关器件k4、第五分压电阻r5和第六分压电阻r6，第四开关器件k4的控制端与开关驱动单元p131连接，第四开关器件k4的第一端与电池组p20连接，第四开关器件k4的第二端与第五分压电阻r5的一端连接，第五分压电阻r5的另一端与第六分压电阻r6的一端、处理模块p12连接，第六分压电阻r6的另一端与基准电压端连接。第六分压电阻r6连接的基准电压端可以为接地端，也可以为能够提供基准电压的电压端，在此并不限定。
[0080]
处理模块p12可获取第五分压电阻r5的另一端处的电压即第二电压v2，计算第五分压电阻r5的另一端处的电压与第三分压电阻r3的另一端处的电压的差值，即第二电压v2与第一电压v1的差值。在该差值超出第一差值阈值范围的情况下，确定充放电回路关断；在该差值位于第一差值阈值范围内的情况下，确定充放电回路导通。第一差值阈值范围为充放电回路导通状态下第五分压电阻r5的另一端处的电压与第三分压电阻r3的另一端处的电压的差值的正常范围。第一差值阈值范围具体可根据电池组p20的电压、第三分压电阻r3的阻值、第四分压电阻r4的阻值、第五分压电阻r5的阻值、第六分压电阻r6的阻值、第四分压电阻r4连接的基准电压端的电压和第六分压电阻r6连接的基准电压端的电压确定。在本示例中，若在充放电控制模块p13控制充放电回路关断的情况下，第二电压v2与第一电压v1的差值位于第一差值阈值范围内，充放电回路的状态信息表征充放电回路导通，车辆系统可执行强制下电策略，强制控制充放电回路关断。
[0081]
充放电控制模块p13还可包括第一二极管d1。第三检测单元p135可包括第七分压电阻r7和第八分压电阻r8。第一二极管d1的阳极与充电接口p31、第七分压电阻r7的一端连接，第一二极管d1的阴极与开关网络单元p132、第一检测单元p133连接。第七分压电阻r7的一端与充电接口p31连接，第七分压电阻r7的另一端与第八分压电阻r8的一端、处理模块p12连接。第八分压电阻r8的另一端与基准电压端连接。第八分压电阻r8连接的基准电压端可以为接地端，也可以为能够提供基准电压的电压端，在此并不限定。充放电控制模块p13还可设置有稳压二极管，稳压二极管的阴极与第一二极管的阴极、第一放电接口p32连接，稳压二极管的阳极与基准电压端连接。稳压二极管连接的基准电压端可以为接地端，也可以为能够提供基准电压的电压端，在此并不限定。
[0082]
处理模块p12可获取第七分压电阻r7的另一端处的电压即第三电压v3，计算第七分压电阻r7的另一端处的电压与第三分压电阻r3的另一端处的电压的差值，即第三电压v3与第一电压v1的差值。在该差值超出第二差值阈值范围的情况下，确定充电回路关断；在该差值位于第二差值阈值范围内的情况下，确定充电回路导通。第二差值阈值范围为充电回路导通状态下第七分压电阻r7的另一端处的电压与第三分压电阻r3的另一端处的电压的差值的正常范围。第二差值阈值范围具体可根据电池组p20的电压、第三分压电阻r3的阻值、第四分压电阻r4的阻值、第七分压电阻r7的阻值、第八分压电阻r8的阻值、第四分压电阻r4连接的基准电压端的电压和第八分压电阻r8连接的基准电压端的电压确定。在本示例
中，若在充放电控制模块p13控制充放电回路关断的情况下，第三电压v3与第一电压v1的差值位于第二差值阈值范围内，充放电回路的状态信息表征充放电回路导通，车辆系统可执行强制下电策略，强制控制充放电回路关断。
[0083]
辅助检测单元p136与开关网络单元p132并联。具体地，辅助检测单元p136包括第二二极管d2和第九分压电阻r9。第二二极管d2的阴极与第一放电接口p32连接，第二二极管d2的阳极与第九分压电阻r9的一端连接。第九分压电阻r9的另一端与电池组p20连接。需要说明的是，在对电池组p20充电的场景中，第二二极管d2可避免充电电流通过辅助检测单元p136流向电池组p20。可通过对第九分压电阻r9的设置，在电池组p20放电的场景中使得辅助检测单元p136对放电回路的影响可小至忽略不计。
[0084]
第四检测单元p137包括第十分压电阻r10和第十一分压电阻r11，第十分压电阻r10的一端与第二放电接口p33连接，第十分压电阻r10的另一端与第十一分压电阻r11的一端、处理模块p12连接，第十一分压电阻r11的另一端与基准电压端连接。第十一分压电阻r11连接的基准电压端可以为接地端，也可以为能够提供基准电压的电压端，在此并不限定。
[0085]
在开关网络单元p132断开的情况下，处理模块p12可获取第十分压电阻r10的另一端处的电压即第四电压v4。在第十分压电阻r10的另一端处的电压超出第三电压阈值范围的情况下，确定放电负载的连接异常；在第十分压电阻r10的另一端处的电压位于第三电压阈值范围内的情况下，确定放电负载的连接正常。在放电负载的连接正常的情况下，第一放电接口p32与第二放电接口p33短接。第三电压阈值范围为第一放电接口p32与第二放电接口p33短接情况下第十分压电阻r10的另一端处的电压的正常范围。第三电压阈值范围具体可根据电池组p20的电压、第九分压电阻r9的阻值、第十分压电阻r10的阻值、第十一分压电阻r11的阻值和第十一分压电阻r11连接的基准电压端确定。
[0086]
在一些示例中，在开关网络单元p132导通的情况下，处理模块p12可获取第十分压电阻r10的另一端处的电压即第四电压v4，计算第十分压电阻r10的另一端处的电压与第三分压电阻r3的另一端处的电压的差值，即第四电压v4与第一电压v1的差值。在该差值超出第三差值阈值范围的情况下，确定放电负载的连接异常；在该差值位于第三差值阈值范围内的情况下，确定放电负载的连接正常。在放电负载的连接正常的情况下，第一放电接口p32与第二放电接口p33短接。第三差值阈值范围为第一放电接口p32与第二放电接口p33短接情况下第十分压电阻r10的另一端处的电压与第三分压电阻r3的另一端处的电压的差值的正常范围。第三差值阈值范围具体可根据电池组p20的电压、第十分压电阻r10的阻值、第十一分压电阻r11的阻值和第十一分压电阻r11连接的基准电压端确定。
[0087]
需要说明的是，上述实施例中第四分压电阻r4连接的基准电压端、第六分压电阻r6连接的基准电压端、第八分压电阻r8连接的基准电压端、稳压二极管连接的基准电压端和第十一分压电阻r11连接的基准电压端可为相同的基准电压端，也可为不同的基准电压端，在此并不限定。为了便于图中说明，上述图6所示的基准电压端均为接地端，但并不限于此。
[0088]
上述实施例中的电池故障监测及管理系统p10还可包括通信模块、故障提示模块p17和电芯监控模块p18中的一个或多个。图7为本技术又一实施例提供的电池故障监测及管理系统的结构示意图。图7与图2的不同之处在于，图7所示的电池故障监测及管理系统
p10还包括通信模块、故障提示模块p17和电芯监控模块p18。
[0089]
通信模块与处理模块p12连接，可用于将处理模块p12获取和/或生成的信息向外传输。通信模块可采用两线式串行(即i2c)、控制器局域网络(即can)、通用异步收发传输器(universal asynchronous receiver/transmitter，uart)、串行外设接口(serial peripheral interface，spi)、485通信等实现，在此并不限定。处理模块p12获取和/或生成的信息可包括电池组p20的状态信息以及第一故障信息、第二故障信息、第三故障信息等，在此并不限定。具体地，通信模块可包括无线通信模块p14、车辆通信模块p15、全球定位系统(global positioning system，gps)通信模块p16等。无线通信模块p14可与电池故障监测及管理系统p10外的通信设备，如用户终端等通信，向电池故障监测及管理系统p10外的通信设备传输处理模块p12获取和/或生成的信息。无线通信模块p14所采用的无线通信技术可包括近场通信(near field communication，nfc)技术、蓝牙技术、无线保真(wireless fidelity，wifi)技术等，在此并不限定。车辆通信模块p15可与电动车辆中的其他设备，如整车控制器等通信，向电动车辆中的其他设备传输处理模块p12获取和/或生成的信息。gps通信模块p16向gps发送位置获取请求，从而得到电池故障监测及管理系统p10所在的电动车辆的位置信息。处理模块p12可再通过无线通信模块p14、车辆通信模块p15等上报位置信息，以便于派遣维修人员前往该位置信息指示的位置对电动车辆进行维修。
[0090]
故障提示模块p17与处理模块p12连接，用于接收处理模块p12生成的第一故障信息、第二故障信息及第三故障信息，并根据第一故障信息、第二故障信息、第三故障信息发出提示信息。在处理模块p12确定电池组p20发生故障等级为第一等级的故障的场景下，处理模块p12生成第一故障信息。在处理模块p12确定电池组p20发生故障等级为第二等级的故障的场景下，处理模块p12生成第二故障信息。在处理模块p12确定电池组p20发生故障等级为第三等级的故障的场景下，处理模块p12生成第三故障信息。故障提示模块p17具体实现为显示模块，通过显示的方式提示电池组p20发生故障，比如发光二极管(light emitting diode，led)显示模块等。故障提示模块p17也可具体实现为发声模块，通过声音的方式提示电池组p20发生故障，比如扬声器等。在此并不限定故障提示模块p17的类型。
[0091]
电芯监控模块(cell management circuit，cmc)p18与电池组p20、处理模块p12连接，处理模块p12用于从电芯监控模块p18获取电池组p20中电芯的电芯参数，根据电芯参数和预设的均衡条件，向电芯监控模块p18发送均衡指令。均衡指令用于对电池组p20中的电芯进行均衡。电芯参数具体可包括电芯电压、电芯温度、电芯电流等，在此并不限定。
[0092]
上述实施例中的电池故障监测及管理系统p10可实现对电池组p20中电芯电压、电芯温度、充放电回路的通断、电池组p20的故障、gps定位信息的检测和监控，对整个电池故障监测及管理系统p10的驱动和控制，针对不同故障等级的故障，执行对应的有针对性的故障处理方式，以及在执行故障处理方式后对充放电回路的状态的检测，实现了电池故障监测及管理的精确控制，进一步提高电池组及车辆的安全性。
[0093]
本技术实施例还提供了一种电池故障检测及管理方法，可应用于上述实施例中的电池故障监测及管理系统，具体可由上述实施例中的电池故障监测及管理系统执行。该电池故障检测及管理方法中，电池故障检测及管理方系统可根据不同的故障信号的数值执行不同的故障处理方式。故障处理方式包括向车辆系统发出故障信息和/或控制充放电回路的通断。充放电回路为电池组所在的为该电池组进行充放电的回路。图8为本技术一实施例
提供的电池故障检测及管理方法的流程图。如图8所示，该电池故障检测及管理方法可包括步骤s701至步骤s704。
[0094]
在步骤s701中，获取电池组的故障信号的数值。
[0095]
在一些示例中，故障信号可用于表征电池组的光照强度和/或电池组的烟雾浓度。
[0096]
在步骤s702中，根据故障信号的数值，确定电池组的故障等级。
[0097]
在步骤s703中，根据故障等级确定对应的故障处理方式。
[0098]
在步骤s704中，执行与故障等级对应的故障处理方式。
[0099]
上述步骤s701至步骤s704的具体内容可参见上述实施例中的相关说明部分，在此不再赘述。
[0100]
在本技术实施例中，电池故障监测及管理系统可获取电池组的故障信号的数值。根据故障信号的数值判断电池组的故障等级。根据故障等级的不同执行与故障等级对应的故障处理方式。对应不同的故障等级执行不同的故障处理方式，从而为电池不同的故障等级能够精确地提供更为合适的故障处理方式，进而提高电池的安全性，以及提高电池管理系统以及车辆的安全可靠性。
[0101]
在上述实施例中，所述电池故障监测及管理系统与电池组、充放电接口可形成充放电回路。电池组的故障等级可包括第一等级、第二等级或第三等级。图9为本技术另一实施例提供的电池故障监测及管理方法的流程图。图9与图8的不同之处在于，图8中的步骤s704可具体细化为图9中的步骤s7041、步骤s7042或步骤s7043。
[0102]
在步骤s7041中，若电池组的故障等级为第一等级，向车辆系统发出第一故障信息，并延迟至第一时间点后控制充放电回路关断。
[0103]
也就是说，与第一等级对应的故障处理方式包括：电池故障监测及管理系统向车辆系统发送第一故障信息，并延迟至第一时间点后控制充放电回路关断。其中，第一时间点为本次充电结束的时间点或本次放电结束的时间点。
[0104]
在步骤s7042中，若电池组的故障等级为第二等级，向车辆系统发送第二故障信息。
[0105]
也就是说，与第二等级对应的故障处理方式包括：电池故障监测及管理系统向车辆系统发送第二故障信息，但不需要控制充放电回路关断，保持充放电回路的当前状态即可。
[0106]
在步骤s7043中，若电池组的故障等级为第三等级，向车辆系统发送第三故障信息，并控制充放电回路当前时刻关断。
[0107]
也就是说，与第三等级对应的故障处理方式包括：电池故障监测及管理系统向车辆系统发送第三故障信息，并控制充放电回路当前时刻关断。
[0108]
步骤s7041、步骤s7042和步骤s7043的具体内容可参见上述实施例中的相关说明部分，在此不再赘述。
[0109]
上述实施例中的电池故障监测及管理方法还可包括检测充放电回路的状态，并向车辆系统发送充放电回路的状态信息。
[0110]
其中，充放电回路的状态包括导通或关断。
[0111]
具体地，电池故障监测及管理系统还可在控制充放电回路关断的情况下，根据充放电回路的状态信息判断充放电回路关断是否成功。若充放电回路关断失败，可向车辆系
统发出强制下电请求。车辆系统响应强制下电请求，强制控制充放电电路下电。
[0112]
在一些示例中，如图6所示，充放电控制模块包括第一检测单元。对应地，电池故障监测及管理系统从第三分压电阻的另一端采集得到第一电压。在第一电压位于第一电压阈值范围内的情况下，确定充放电回路关断。在第一电压位于第二电压阈值范围内的情况下，确定充放电回路导通。进一步地，在电池故障监测及管理系统控制所述充放电回路关断的情况下，若第一电压位于第二电压阈值范围内，电池故障监测及管理系统可向车辆系统发出强制下电请求。
[0113]
其中，第一电压阈值范围和第二电压阈值范围的相关内容可参见上述实施例中的相关说明，在此不再赘述。
[0114]
在一些示例中，如图6所示，充放电控制模块包括第一检测单元和第二检测单元。对应地，电池故障监测及管理系统从第五分压电阻的另一端采集得到第二电压。在第二电压与第一电压的第一差值超出第一差值阈值范围的情况下，确定充放电回路关断。在第二电压与第一电压的第一差值位于第一差值阈值范围内的情况下，确定充放电回路导通。进一步地，在电池故障监测及管理系统控制所述充放电回路关断的情况下，若第二电压与第一电压的第一差值位于第一差值阈值范围内，电池故障监测及管理系统可向车辆系统发出强制下电请求。
[0115]
第一差值阈值范围的相关内容可参见上述实施例中的相关说明，在此不再赘述。
[0116]
在一些示例中，充放电控制模块包括第一检测单元和第三检测单元。对应地，电池故障监测及管理系统从第七分压电阻的另一端采集得到第三电压。在第三电压与第一电压的第二差值超出第二差值阈值范围的情况下，确定充电回路关断。在第三电压与第一电压的第二差值位于第二差值阈值范围内的情况下，确定充电回路导通。进一步地，在电池故障监测及管理系统控制所述充放电回路关断的情况下，若第三电压与第一电压的第二差值位于第二差值阈值范围内，电池故障监测及管理系统可向车辆系统发出强制下电请求。
[0117]
第二差值阈值范围的相关内容可参见上述实施例中的相关说明，在此不再赘述。
[0118]
在一些示例中，如图6所示，充放电控制模块包括辅助检测单元和第四检测单元。对应地，在开关网络单元断开的情况下，电池故障监测及管理系统从第十分压电阻的另一端采集得到第四电压。在第四电压超出第三电压阈值范围的情况下，确定放电负载的连接异常。在第四电压位于第三电压阈值范围内的情况下，确定放电负载的连接正常。放电负载连接异常可能是放电负载连接松动等因素造成的。
[0119]
第三电压阈值范围的相关内容可参见上述实施例中的相关说明，在此不再赘述。
[0120]
在一些示例中，如图6所示，充放电控制模块包括第一检测单元、辅助检测单元和第四检测单元。对应地，在开关网络单元导通的情况下，电池故障监测及管理系统从第十分压电阻的另一端采集得到第五电压。在第五电压与第一电压的第三差值超出第三差值阈值范围的情况下，确定放电负载的连接异常。在第五电压与第一电压的第三差值位于第三差值阈值范围内的情况下，确定放电负载的连接正常。
[0121]
第三差值阈值范围的相关内容可参见上述实施例中的相关说明，在此不再赘述。
[0122]
需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于方法实施例而言，相关之处可以参见系统实施例的说明部分。本技术并不局限于上
文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。本领域的技术人员可以在领会本技术的精神之后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。
[0123]
本领域技术人员应能理解，上述实施例均是示例性而非限制性的。在不同实施例中出现的不同技术特征可以进行组合，以取得有益效果。本领域技术人员在研究附图、说明书及权利要求书的基础上，应能理解并实现所揭示的实施例的其他变化的实施例。在权利要求书中，术语“包括”并不排除其他装置或步骤；不定冠词“一个”不排除多个；术语“第一”、“第二”用于标示名称而非用于表示任何特定的顺序。权利要求中的任何附图标记均不应被理解为对保护范围的限制。权利要求中出现的多个部分的功能可以由一个单独的硬件或软件模块来实现。某些技术特征出现在不同的从属权利要求中并不意味着不能将这些技术特征进行组合以取得有益效果。