电池组连线自动检测方法及系统与流程

1.本发明属于电池管理技术领域，尤其涉及应用于bms模块的电池组连线自动检测方法及系统。


背景技术：

2.目前，随着新型能源的不断发展，bms系统也随之一起快速发展。其中，电池pack箱在生产过程中需要进行充放电循环测试，然而在对电池pack箱进行测试之前没有进行通电检测，所以经常出现因为电池组连线接错而导致bmu从控模块的电压采集电路被烧毁。在过往的实践中，只能靠生产人员用眼睛一一查看核对，但即使这样依然还是出现一些遗漏的情况，而且生产效率还很低。


技术实现要素：

3.为克服现有技术中存在的问题，本发明提出一种电池组连线自动检测方法及系统，其具体通过以下技术手段实现。
4.本发明的电池组连线自动检测方法：电池组中的电池按1至n号依次排列串联，并将1至n号电池的正极分别连接至对应的电压检测端口；采集各电压检测端口的电压值，并计算当前电压检测端口的电压值u(n)与其前一排序的电压检测端口的电压值u(n
‑
1)之差；若差值u(n)
‑
u(n
‑
1)落入第一预设范围，则判断为该电压检测端口所接电池的连线正常，否则为异常。
5.作为优选，该第一预设范围为[u
d
，u
c
]，其中，u
d
为电池的放电截止电压，u
c
为充电截止电压。
[0006]
作为优选，当第n
‑
1号电池正极所连接的电压检测端口的电压值u(n
‑
1)满足u(n
‑
1)≤(n
‑
1)*u
l
，或者u(n
‑
1)≥(n
‑
1)*u
h
时判定为电压异常；其中，u
l
为单体电池的电压下限值，u
h
为单体电池的电压上限值；当电压异常时，根据单体电池的额定电压值u0计算获得第n
‑
1号电池正极所连接的电压检测端口的电压值参考值为u0*(n
‑
1)；当第n号电池正极所连接的电压检测端口的电压值u(n)满足当u(n)
‑
u0*(n
‑
1)落入第二预设范围时，代表第n号电池的连线正常，否则为异常。
[0007]
作为优选，该第二预设范围为[u
d
,m*u
d
]，其中，u
d
为单体电池的放电截止电压，m的取值包括m＝2。
[0008]
作为优选，还包括校准操作：为各电压检测端口分别设定对应的标准电压值，第n个电压检测端口的标准电压值u
t
(n)＝u
b
*n，u
b
为标准电池组中单体电池的电压值；将标准电池组与各电压检测端口对接，并采集各电压检测端口的电压值u(n)；根据各电压检测端口的电压值u(n)和标准电压值u
t
(n)计算各电压检测端口的标准系数k，k＝u
t
(n)/u(n)；将标准系数k配置到各电压检测端口，用于对各电压检测端口的电压值的加权运算。
[0009]
本发明的电池组连线自动检测系统包括单片机、电压采集电路和通讯电路；该单片机配置为执行上述的电池组连线自动检测方法，其提供有用于对接电压采集电路的ad采
集端口和用于对接通讯电路的通讯端口；该电压采集电路的输入端为该电压检测端口；该通讯电路用于对接上位机或/和显示器；该上位机或/和显示器用于显示检测结果与下达操作指令。
[0010]
作为优选，该通讯电路包括数字隔离模块、can总线模块和输入输出模块，该输入输出模块包括滤波电容、共模扼流圈和稳压管芯片，该共模扼流圈一侧连接can总线模块，并且连接有滤波电容，另一侧对接can总线并且连接有稳压管芯片；该数字隔离模块连接于can总线模块与单片机之间。
[0011]
与现有技术相比，本发明的优越性体现在：针对多串电池组设计电压自动检测与判断机制，能够快速检测出电池组的连线是否按照规定连接好，对线没有连接好或错误连接的情况，可以快速提出故障显示，不仅避免了因电池组接线错误未被发现而导致bmu从控模块烧毁，而且提高了生产过程中的检测效率，具有较佳的技术性和实用性，适合推广应用。
附图说明
[0012]
图1为本发明的电池组连线自动检测系统的架构图。
[0013]
图2为本发明的电池组连线结构示意图。
[0014]
图3为本发明的电压采集电路的原理图。
[0015]
图4为本发明的通讯电路的原理图。
[0016]
图5为本发明的单片机电路的原理图。
[0017]
图6为本发明的电池组连线自动检测方法的流程图。
具体实施方式
[0018]
如下结合附图对本技术方案作进一步描述：
[0019]
参见附图1至5，电池组连线自动检测系统包括单片机1、电压采集电路2和通讯电路3；该单片机1配置执行电池组连线自动检测方法，其提供有用于对接电压采集电路2的ad采集端口和用于对接通讯电路3的通讯端口；电池组以图2所示方式串联，将1号电池的负极作为公共端，将1号至n号电池的正极分别对应连接至电压采集电路2的电压检测端口；
[0020]
该电压采集电路2有多个支路，每个支路均具有对接电池组的输入端和对接单片机ad采集端口的输出端，其电路结构参见附图3，其中：二极管用于防止回流，稳压管用于保证输入电压的稳定，电容用于滤波，各个支路之间通过稳压管和电容相连，构成一体稳压滤波结构；
[0021]
该通讯电路3用于对接上位机4和显示器5，参见附图4，其包括数字隔离模块31、can总线模块32和输入输出模块33，该数字隔离模块31连接于can总线模块32与单片机1之间，该输入输出模块33包括滤波电容、共模扼流圈和稳压管芯片，该共模扼流圈一侧连接can总线模块32，并且连接有滤波电容，另一侧对接can总线并且连接有稳压管芯片；
[0022]
该上位机4或显示器5用于显示检测结果与下达操作指令，用户可以在上位机4或可触控的显示器5上观察到由单片机1上传的检测结果，或者下达相应的操作指令，其中包括测试指令、校准指令等。
[0023]
参见附图6，电池组连线自动检测方法包括检测和校准两个模式，为确检测的准确
性，一般在出厂前实施都要执行一次校准模式，后续也可以根据实际使用情况定时实施校准；两个模式的具体操作分别如下：
[0024]
第一，校准模式
[0025]
使用24串的标准电池组进行校准，首先通过上位机4对单片机1输入标准电池组每个点与公共端的对应标准电压值，即为各电压检测端口分别设定对应的标准电压值，例如，第n个电压检测端口的标准电压值u
t
(n)＝u
b
*n，u
b
为标准电池组中单体电池的电压值，u
b
＝3333
±
2mv；
[0026]
接着，将标准电池组与各电压检测端口对接，并采集各电压检测端口的电压值u(n)；根据各电压检测端口的电压值u(n)和标准电压值u
t
(n)计算各电压检测端口的标准系数k，k＝u
t
(n)/u(n)；
[0027]
最后，将标准系数k写入eeprom中以配置到各电压检测端口，用于对各电压检测端口的电压值的加权运算。在后续的测量中，各电压检测端口的检测电压就等于实际测量电压乘以标准系数。
[0028]
第二，检测模式
[0029]
每一组电压检测端口有12个，支持12串电池连线，n＝1、2、3
…
12，可通过上位机或显示器设置真实电池串数；例如，电池连线分组可以是：均衡线组一，bal01
‑
/bal01
‑
bal12；采集线组一，cell01
‑
/cell01
‑
cell12；均衡线组二，bal13
‑
/bal13
‑
bal24；采集线组二，cell13
‑
/cell13
‑
cell24；
[0030]
电池组中的电池按1至n号依次排列串联，并将1至n号电池的正极分别连接至对应的电压检测端口；
[0031]
主算法：采集各电压检测端口的电压值，并计算当前电压检测端口的电压值u(n)与其前一排序的电压检测端口的电压值u(n
‑
1)之差；若差值u(n)
‑
u(n
‑
1)落入第一预设范围，则判断为该电压检测端口所接电池的连线正常，否则为异常；该第一预设范围为[ud，uc]，其中，ud为电池的放电截止电压，uc为充电截止电压。以磷酸铁锂电池组为例，其放电截止电压u
d
为2.5v，其充电截止电压u
c
为3.65v；即，u(n)
‑
u(n
‑
1)在2.5
‑
3.65v之间即为连线正常；
[0032]
补偿算法：当第n
‑
1号电池正极所连接的电压检测端口的电压值u(n
‑
1)满足u(n
‑
1)≤(n
‑
1)*u
l
，或者u(n
‑
1)≥(n
‑
1)*u
h
时判定为电压异常；其中，u
l
为单体电池的电压下限值，u
h
为单体电池的电压上限值；
[0033]
当电压异常时，根据单体电池的额定电压值u0计算获得第n
‑
1号电池正极所连接的电压检测端口的电压值参考值为u0*(n
‑
1)；当第n号电池正极所连接的电压检测端口的电压值u(n)满足当u(n)
‑
u0*(n
‑
1)落入第二预设范围时，代表第n号电池的连线正常，否则为异常。
[0034]
以磷酸铁锂电池组为例，该单体电池的电压下限值u
l
＝3.0v，该单体电池的电压上限值u
h
＝3.4v，该单体电池的额定电压值u0＝3.2v，第二预设范围为[u
d
,m*u
d
]，其中，u
d
为单体电池的放电截止电压，m的取值包括m＝2，该放电截止电压u
d
为2.5v，该第二预设范围为2.5v至5.0v。
[0035]
本发明针对多串电池组设计电压自动检测与判断机制，能够快速检测出电池组的连线是否按照规定连接好，对线没有连接好或错误连接的情况，可以快速提出故障显示，不
仅避免了因电池组接线错误未被发现而导致bmu从控模块烧毁，而且提高了生产过程中的检测效率，具有较佳的技术性和实用性，适合推广应用。
[0036]
上述优选实施方式应视为本技术方案实施方式的举例说明，凡与本技术方案雷同、近似或以此为基础作出的技术推演、替换、改进等，均应视为本专利的保护范围。