一种动力电池内部高压连接失效的预警方法、系统及车辆与流程

1.本发明涉及动力电池安全技术领域，特别涉及一种动力电池内部高压连接失效的预警方法、系统及车辆。


背景技术：

2.动力电池系统内部的模组、配电盒、熔断器之间一般采用高压铜排连接，当固定用的螺栓扭矩不足(高压连接失效)时，一般会产生直流电弧。近年来，随着直流低压设备(如电动汽车)的迅速普及，对于直流故障电弧的保护亟待解决。直流电不同于交流电，由于没有过零点保护，一但产生电弧，会持续高能量燃烧，瞬间产生3000℃以上的高温，从而引发火灾以及物质融化燃烧产生的大量有害气体，进而危及人身安全、造成重大经济损失。电动汽车系统直流故障电弧的能量大，对线路和设施的危害极大，目前的保护装置只能对过流、短路等情况进行检测和保护，不能起到对故障电弧检测和保护的作用，因此避免或及时检测系统中的故障电弧变得尤为重要。


技术实现要素：

3.本发明实施例要达到的技术目的是提供一种动力电池内部高压连接失效的预警方法、系统及车辆，用以解决当前电动汽车中没有对故障电弧进行检测和保护的方案，导致电动汽车存在安全隐患的问题。
4.为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种动力电池内部高压连接失效的预警方法，应用于电池管理系统，预警方法包括：
5.获取故障电弧传感器检测到的电弧信号，其中，故障电弧传感器设置于动力电池的内部且与动力电池的输出端连接；
6.根据电弧信号判断是否发生动力电池内部高压连接失效故障；
7.当根据电弧信号确定发生动力电池内部高压连接失效故障时，发送故障显示信号至仪表，并发送故障信息至远程监控平台。
8.优选地，如上所述的预警方法，当电弧信号为脉宽调制(pulse widthmodulation，简称pwm)信号时，根据电弧信号进行动力电池内部高压连接是否失效的步骤包括：
9.将pwm信号的当前占空比与预设占空比阈值进行比较，当当前占空比大于预设占空比阈值时，确定发生动力电池内部高压连接失效故障。
10.具体地，如上所述的预警方法，pwm信号中的占空比与电弧能量之间存在第一预设对应关系，其中，第一预设对应关系包括：占空比与电弧能量线性相关，或者，一个占空比对应一个电弧能量范围。
11.可选地，如上所述的预警方法，当电弧信号为电平信号时，根据电弧信号进行动力电池内部高压连接是否失效的步骤包括：
12.当电平信号为预设高电平时，确定发生动力电池内部高压连接失效故障，其中，预设高电平为故障电弧能量范围对应的电平信号。
13.具体地，如上所述的预警方法，发送故障显示信号至仪表，并发送故障信息至远程监控平台的步骤包括：
14.发送第一转发信号、第二转发信号、故障显示信号和故障信息至整车控制器，第一转发信号用于控制整车控制器转发故障显示信号至仪表，转发第二转发信号和故障信息至车载无线网关，第二转发信号用于控制车载无线网关转发故障信息至远程监控平台。
15.进一步的，如上所述的预警方法，故障显示信号用于控制仪表显示动力电池内部高压连接失效故障，故障信息包括：动力电池内部高压连接失效故障以及故障时间。
16.本发明的另一优选实施例还提供了一种电池管理系统，包括：
17.获取模块，用于当动力电池处于高压上电状态时，获取故障电弧传感器检测的电弧信号，其中，故障电弧传感器设置于动力电池的内部且与动力电池的输出端连接；
18.第一处理模块，用于根据电弧信号判断是否出现动力电池内部高压连接失效故障；
19.第二处理模块，用于当根据电弧信号确定出现动力电池内部高压连接失效故障时，发送故障显示信号至仪表，并发送故障信息至远程监控平台。
20.优选地，如上所述的电池管理系统，当电弧信号为脉宽调制pwm信号时，第一处理模块包括：
21.第一处理单元，用于将pwm信号的当前占空比与预设占空比阈值进行比较，当当前占空比大于预设占空比阈值时，确定发生动力电池内部高压连接失效故障。
22.具体地，如上所述的电池管理系统，pwm信号中的占空比与电弧能量之间存在第一预设对应关系，其中，第一预设对应关系包括：占空比与电弧能量线性相关，或者，一个占空比对应一个电弧能量范围。
23.可选地，如上所述的电池管理系统，当电弧信号为电平信号时，第一处理模块包括：
24.第二处理单元，用于当电平信号为预设高电平时，确定发生动力电池内部高压连接失效故障，其中，预设高电平为故障电弧能量范围对应的电平信号。
25.具体地，如上所述的电池管理系统，第二处理模块包括：
26.第三处理单元，用于发送第一转发信号、第二转发信号、故障显示信号和故障信息至整车控制器，第一转发信号用于控制整车控制器转发故障显示信号至仪表，转发第二转发信号和故障信息至车载无线网关，第二转发信号用于控制车载无线网关转发故障信息至远程监控平台。
27.进一步的，如上所述的电池管理系统，故障显示信号用于控制仪表显示动力电池内部高压连接失效故障，故障信息包括：动力电池内部高压连接失效故障以及故障时间。
28.本发明的又一优选实施例还提供了一种动力电池内部高压连接失效的预警系统，包括：设置于动力电池内部的且与动力电池的输出端连接的故障电弧传感器、仪表以及如上所述的电池管理系统；
29.其中，电池管理系统分别与故障电弧传感器以及仪表连接。
30.具体地，如上所述的预警系统，还包括：整车控制器和车载无线网关，其中整车控制器分别与电池管理系统、仪表以及车载无线网关连接。
31.本发明的再一优选实施例还提供了一种车辆，包括如上所述的动力电池内部高压
连接失效的预警系统。
32.与现有技术相比，本发明实施例提供的一种动力电池内部高压连接失效的预警方法、系统及车辆，至少具有以下有益效果：
33.电池管理系统根据设置于动力电池内部且与动力电池输出端连接的故障电弧传感器检测到的电弧信号，判断是否发生动力电池发生动力电池内部高压连接失效故障，当确定发生动力电池内部高压连接失效故障时，发送故障显示信号至仪表，发送故障信息至远程监控平台进行警示，使得用户可以在动力电池起火之前即动力电池内部高压连接失效故障发生的前期，及时了解到动力电池内部高压连接失效故障，进而采取包括下电、离车等安全防护措施，避免因动力电池内部高压连接失效故障引起动力电池起火甚至是整车起火，进而减小甚至是避免对用户造成的损伤。
附图说明
34.图1为本发明的动力电池内部高压连接失效的预警方法的流程示意图；
35.图2为本发明的故障电弧传感器的安装示意图；
36.图3为本发明的电池管理系统的结构示意图；
37.图4为本发明的动力电池内部高压连接失效的预警系统的结构示意图。
具体实施方式
38.为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本发明的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。
39.应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
40.在本发明的各种实施例中，应理解，下述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
41.应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种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。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
42.在本技术所提供的实施例中，应理解，“与a相应的b”表示b与a相关联，根据a可以确定b。但还应理解，根据a确定b并不意味着仅仅根据a确定b，还可以根据a和/或其它信息确定b。
43.参见图1，本发明的一优选实施例提供了一种动力电池内部高压连接失效的预警方法，应用于电池管理系统，预警方法包括：
44.步骤s101，获取故障电弧传感器检测到的电弧信号，其中，故障电弧传感器设置于
动力电池的内部且与动力电池的输出端连接；
45.步骤s102，根据电弧信号判断是否发生动力电池内部高压连接失效故障；
46.步骤s103，当根据电弧信号确定发生动力电池内部高压连接失效故障时，发送故障显示信号至仪表，并发送故障信息至远程监控平台。
47.在本发明的一具体实施例中，电池管理系统会获取设置于动力电池内部且与动力电池输出端连接的故障电弧传感器检测到的电弧信号，并根据该电弧信号进行是否发生动力电池发生动力电池内部高压连接失效故障的判断，当确定发生动力电池内部高压连接失效故障时，发送故障显示信号至仪表，使仪表根据该故障显示信号通过包括声音、灯光、文字、图形等中的至少一项的报警方式进行警示，使得用户可以在动力电池起火之前即动力电池内部高压连接失效故障发生的前期，及时了解到动力电池内部高压连接失效故障，进而采取包括下电、离车等安全防护措施，避免因动力电池内部高压连接失效故障引起动力电池起火甚至是整车起火，进而减小甚至是避免对用户造成的损伤。同时，还会发送故障信息至远程监控平台，使得远程监控平台及时了解车辆的动力电池内部高压连接失效故障，进而可自动采取至少包括通知用户进行下电、远离车辆等安全措施。
48.具体地，故障电弧传感器为一种用于探测故障电弧的装置，参见图2，本发明的一具体实施例所提供的故障电弧传感器201通过套设在动力电池202的输出端，使动力电池202输出端的正极线和负极线均穿过故障电弧传感器201，故障电弧传感器201通过获取感应电流或感应电压并进行数据处理，判断是否产生电弧以及电弧能量。
49.可选地，上述的远程监控平台包括但不限于车辆厂商的监控平台和用户终端中的至少一个。
50.优选地，如上所述的预警方法，当电弧信号为pwm信号时，根据电弧信号进行动力电池内部高压连接是否失效的步骤包括：
51.将pwm信号的当前占空比与预设占空比阈值进行比较，当当前占空比大于预设占空比阈值时，确定发生动力电池内部高压连接失效故障。
52.在本发明的一具体实施例中，故障电弧传感器输出的电弧信号为pwm信号时，可通过pwm信号的占空比表示当前是否出现故障电弧，电池管理系统可将接收到的pwm信号的当前占空比与预先通过实验标定的预设占空比阈值进行比较，当当前占空比大于预设占空比阈值时，即可确定当前电弧能量处于坏弧即故障电弧的能量值范围，进而可确定发生动力电池内部高压连接失效故障，存在安全风险。
53.具体地，如上所述的预警方法，pwm信号中的占空比与电弧能量之间存在第一预设对应关系，其中，第一预设对应关系包括：占空比与电弧能量线性相关，或者，一个占空比对应一个电弧能量范围。
54.在本发明的一具体实施例中在选用pwm信号作为电弧信号时，会预先在占空比与电弧能量之间建立第一预设对应关系，使得通过占空比可得知电弧能量值或电弧能量值的范围，进而便于确定预设占空比阈值，并进行是否发生动力电池内部高压连接失效故障的判断。其中，第一预设对应关系包括但不限于占空比与电弧能量线性相关，或者，一个占空比对应一个电弧能量范围。在本发明的一优选实施例中，选用占空比与电弧能量线性相关，便于进行准确对比。
55.可选地，在故障电弧传感器输出的电弧信号为pwm信号时，除将占空比作为与电弧
能量相关的参数外，还可选用pwm信号中的频率作为与电弧能量相关的参数，例如：当电弧能量处于坏弧的电弧能量范围内时，设定频率为第一频率，当电弧能量处于好弧的电弧能量范围内时，设定频率为第二频率。
56.可选地，如上所述的预警方法，当电弧信号为电平信号时，根据电弧信号进行动力电池内部高压连接是否失效的步骤包括：
57.当电平信号为预设高电平时，确定发生动力电池内部高压连接失效故障，其中，预设高电平为故障电弧能量范围对应的电平信号。
58.在本发明的另一具体实施例中，故障电弧传感器输出的电弧信号为电平信号，其中，当电弧能量处于坏弧的电弧能量范围即故障电弧能量范围内时，输出预设高电平，当当电弧能量处于好弧的电弧能量范围内时，输出预设低电平；当电池管理系统根据电弧信号进行动力电池内部高压连接是否失效的步骤，当确定电弧信号为预设高电平即可确定电弧为坏弧，此时可确定发生动力电池内部高压连接失效故障，存在安全风险。
59.具体地，如上所述的预警方法，发送故障显示信号至仪表，并发送故障信息至远程监控平台的步骤包括：
60.发送第一转发信号、第二转发信号、故障显示信号和故障信息至整车控制器，第一转发信号用于控制整车控制器转发故障显示信号至仪表，转发第二转发信号和故障信息至车载无线网关，第二转发信号用于控制车载无线网关转发故障信息至远程监控平台。
61.在本发明的一具体实施例，在发送故障显示信号和故障信息时，会先将故障显示信号和故障信息至整车控制器，由于最终要发送到的结构为仪表和远程监控平台，因此需要整车控制器进行转发，此时同时发送第一转发信号和第二转发信号至整车控制器，使控制整车控制器转发故障显示信号至仪表，转发第二转发信号和故障信息至车载无线网关，而车辆无线网关在接收到第二转发信号后，根据第二转发信号转发故障信息至远程监控平台，实现对用户的警示。
62.进一步的，如上所述的预警方法，故障显示信号用于控制仪表显示动力电池内部高压连接失效故障，故障信息包括：动力电池内部高压连接失效故障以及故障时间。
63.在本发明的一具体实施例中，故障显示信号用于控制仪表显示动力电池内部高压连接失效故障，使得当故障显示信号发送至仪表后，仪表可根据该故障显示信号通过包括声音、灯光、文字、图形等中的至少一项的报警方式进行警示，使得用户可以在动力电池起火之前即动力电池内部高压连接失效故障发生的前期，及时了解到动力电池内部高压连接失效故障。
64.故障信息包括：动力电池内部高压连接失效故障以及故障时间，使得当故障信息发送至远程管理平台后，使得远程监控平台及时了解车辆的动力电池内部高压连接失效故障和故障发生时的故障时间，便于及时采取安全措施以及进行备案。
65.参见图3，本发明的另一优选实施例还提供了一种电池管理系统，包括：
66.获取模块301，用于当动力电池处于高压上电状态时，获取故障电弧传感器检测的电弧信号，其中，故障电弧传感器设置于动力电池的内部且与动力电池的输出端连接；
67.第一处理模块302，用于根据电弧信号判断是否出现动力电池内部高压连接失效故障；
68.第二处理模块303，用于当根据电弧信号确定出现动力电池内部高压连接失效故
障时，发送故障显示信号至仪表，并发送故障信息至远程监控平台。
69.优选地，如上所述的电池管理系统，当电弧信号为脉宽调制pwm信号时，第一处理模块包括：
70.第一处理单元，用于将pwm信号的当前占空比与预设占空比阈值进行比较，当当前占空比大于预设占空比阈值时，确定发生动力电池内部高压连接失效故障。
71.具体地，如上所述的电池管理系统，pwm信号中的占空比与电弧能量之间存在第一预设对应关系，其中，第一预设对应关系包括：占空比与电弧能量线性相关，或者，一个占空比对应一个电弧能量范围。
72.可选地，如上所述的电池管理系统，当电弧信号为电平信号时，第一处理模块包括：
73.第二处理单元，用于当电平信号为预设高电平时，确定发生动力电池内部高压连接失效故障，其中，预设高电平为故障电弧能量范围对应的电平信号。
74.具体地，如上所述的电池管理系统，第二处理模块包括：
75.第三处理单元，用于发送第一转发信号、第二转发信号、故障显示信号和故障信息至整车控制器，第一转发信号用于控制整车控制器转发故障显示信号至仪表，转发第二转发信号和故障信息至车载无线网关，第二转发信号用于控制车载无线网关转发故障信息至远程监控平台。
76.进一步的，如上所述的电池管理系统，故障显示信号用于控制仪表显示动力电池内部高压连接失效故障，故障信息包括：动力电池内部高压连接失效故障以及故障时间。
77.本发明的电池管理系统实施例是与上述预警方法的实施例对应的电池管理系统，上述预警方法的实施例中的所有实现手段均适用于该电池管理系统的实施例中，也能达到相同的技术效果。
78.参见图4，本发明的又一优选实施例还提供了一种动力电池内部高压连接失效的预警系统，包括：设置于动力电池内部的且与动力电池的输出端连接的故障电弧传感器401、仪表402以及如上所述的电池管理系统403；
79.其中，电池管理系统403分别与故障电弧传感器401以及仪表402连接。
80.在本发明的一优选实施例中，动力电池内部高压连接失效的预警系统包括故障电弧传感器401、仪表402和上述的电池管理系统403，使得电池管理系统403在根据故障电弧传感器401传输的电弧信号确定发生动力电池内部高压连接失效故障时，能及时通过仪表402进行显示并发送至远程监控平台，使得用户可以在动力电池起火之前即动力电池内部高压连接失效故障发生的前期，及时了解到动力电池内部高压连接失效故障，进而采取包括下电、离车等安全防护措施，避免因动力电池内部高压连接失效故障引起动力电池起火甚至是整车起火，进而减小甚至是避免对用户造成的损伤。
81.具体地，如上所述的预警系统，还包括：整车控制器404和车载无线网关405，其中整车控制器404分别与电池管理系统403、仪表402以及车载无线网关405连接。
82.在本发明的一具体实施例中，预警系统还包括整车控制器404和车载无线网关405，其中，通过整车控制器404连接电池管理系统403、仪表402以及车载无线网关405，使得故障显示信号和故障信息能够及时准确的发送至仪表402和远程监控平台，对用户进行警示，使得用户可以在动力电池起火之前，及时了解到动力电池发生热失控故障，进而采取包
括离车在内的安全防护措施，避免因动力电池热失控故障引起动力电池起火甚至是整车起火对用户造成损伤。
83.本发明的再一优选实施例还提供了一种车辆，包括如上所述的动力电池内部高压连接失效的预警系统。
84.本发明的又一优选实施例还提供了一种包括动力电池内部高压连接失效的预警系统的车辆，使得该车辆能够在动力电池内部高压连接失效故障发生的初期就能及时提醒用户采取安全防护措施，有利于保证用户安全，提高车辆的安全防护性能。
85.此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。
86.还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含。
87.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。