一种电池组的故障监测方法及电池管理系统与流程

1.本发明涉及新能源汽车电池技术领域，具体涉及一种电池组的故障监测方法及电池管理系统。


背景技术：

2.电池组，指通过将单体电芯组装成电池单元，随后以特定回路连接多个电池单元进而实现特定的充放电功能的组件。电池管理系统(bms)，通常指与电池组连接，控制电池组实现特定功能以及用于用户与电池组之间进行交互的系统。随着新能源汽车技术的发展，关于如何提高电池组整体的可靠性以及电池管理系统如何实现更好的管理功能被认为是极为重要的技术发展方向。
3.在现有技术中，为保障电池安全可靠的运行，通常电池管理系统包括准确评估电池组的荷电状态，监测电池组的工作情况等功能。但在实际实施过程中，发明人发现，现有技术中关于电池故障时的处置方法较为简单，不易及时发现电池的运行故障，并对故障电池进行有效的处置。这导致了电池组整体的安全性不足，并且在单体电池发生故障时会导致新能源汽车整车断电的问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种电池组的故障监测方法及电池管理系统。
5.具体技术方案如下：
6.一种电池组的故障监测方法，所述电池组内包括多个相互串联的电池单元，多个所述电池单元组成一预设的串联回路，则所述故障监测方法包括：
7.步骤s1：获取所述电池组内每个电池单元的电池数据；
8.步骤s2：根据所述电池数据判断所述电池单元是否为故障电池；
9.若是，转向步骤s3；
10.若否，返回所述步骤s1；
11.步骤s3：断开所述故障电池的输出回路，随后返回所述步骤s1。
12.优选地，所述步骤s1包括：
13.采集所述电池单元的回路状态；
14.所述回路状态包括所述电池单元所处的所述串联回路及所述电池单元在所述串联回路中的位置信息；
15.获取所述电池单元的温度信息和所述电压信息。
16.优选地，所述步骤s2包括：
17.步骤s21：根据所述温度信息判断所述电池单元是否为所述故障电池；
18.若是，转向所述步骤s3；
19.若否，转向步骤s22；
20.步骤s22：根据所述电压信息判断所述电池单元是否为所述故障电池；
21.若是，转向所述步骤s3；
22.若否，返回所述步骤s1。
23.优选地，所述步骤s3包括：
24.步骤s31：自所述串联回路中断开所述故障电池的连接；
25.步骤s32：根据所述串联回路和所述位置信息建立一新的串联回路，随后返回所述步骤s1。
26.优选地，所述步骤s32包括：
27.步骤s321：根据所述串联回路和所述位置信息生成所述故障电池的前向电池和后向电池；
28.步骤s322：在所述前向电池和所述后向电池间建立临时回路，以生成所述新的串联回路；
29.步骤s323：对所述新的串联回路进行测试，判断所述新的串联回路是否存在故障；
30.若是，返回所述步骤s321；
31.若否，返回所述步骤s1。
32.一种电池管理系统，所述电池管理系统包括一电池组，所述电池组中设置有至少一个串联回路；
33.所述串联回路中包括有多个依次串联的电池单元；
34.所述电池单元可控制地接入所述串联回路；
35.所述电池管理系统还包括一控制器，所述控制器内存储有计算机指令，当所述控制器运行所述计算机指令时，所述控制器对所述电池组执行上述的故障监测方法。
36.优选地，所述串联回路上设置有多对第一连接节点与第二连接节点；
37.所述电池单元的正极通过第一继电器可控制地连接所述第一连接节点；
38.所述电池单元的负极连接所述第二连接节点；
39.所述第一连接节点与所述第二连接节点之间通过第二继电器连接。
40.优选地，所述控制器连接所述第一继电器和所述第二继电器；
41.当所述电池单元正常工作时，所述控制器控制所述第一继电器闭合，并控制所述第二继电器断开；
42.当所述电池单元为故障电池时，所述控制器控制所述第一继电器断开，并控制所述第二继电器闭合。
43.优选地，所述电池单元中设置有：
44.电压传感器，所述电压传感器采集所述电池单元的输出电压以生成电压信息；
45.温度传感器，所述温度传感器采集所述电池单元的当前温度以生成温度信息；
46.所述控制器连接所述电池单元以根据所述电压信息和所述温度信息判断所述电池单元是否为故障电池。
47.上述技术方案具有如下优点或有益效果：通过获取电池单元的实时电池数据有效判断了电池的状态，并对故障电池切断其输出回路，避免了故障电池持续放电进而可能导致的过热、起火等问题。并且在单个电池单元故障时仍能够维持整体的电池组正常工作，避免了全车断电可能引发的安全问题。
附图说明
48.参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
49.图1为本发明实施例的故障监测方法示意图；
50.图2为本发明实施例中步骤s2子步骤示意图；
51.图3为本发明实施例中步骤s3子步骤示意图；
52.图4为本发明实施例中步骤s32子步骤示意图；
53.图5为本发明实施例中电池管理系统示意图；
54.图6为本发明实施例中电池单元子模块示意图。
具体实施方式
55.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
56.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
57.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
58.本发明包括：
59.一种电池组的故障监测方法，电池组内包括多个相互串联的电池单元，多个电池单元组成一预设的串联回路，则如图1所示，故障监测方法包括：
60.步骤s1：获取电池组内每个电池单元的电池数据；
61.步骤s2：根据电池数据判断电池单元是否为故障电池；
62.若是，转向步骤s3；
63.若否，返回步骤s1；
64.步骤s3：断开故障电池的输出回路，随后返回步骤s1。
65.具体地，针对现有技术中，电池单元故障时处置不及时、处置可能导致全车断电的问题，本发明针对电池组内各电池单元的高压回路进行设计，使得电池组内每个电池单元在故障时均可以独立断开而不影响整体的电池组的工作。并通过实时监测电池组中各个电池单元的电池数据实现了对电池单元状态的实时控制，能够实时判断出每个电池单元是否存在故障进而及时切断相应电池单元的输出回路，进而获得了较快的处置速度。
66.在一种较优的实施例中，步骤s1包括：
67.采集电池单元的回路状态；
68.回路状态包括电池单元所处的串联回路及电池单元在串联回路中的位置信息；
69.获取电池单元的温度信息和电压信息。
70.具体地，针对现有技术中不能准确判断电池的状态的问题，本实施例中采集的电池数据包括每个电池单元的回路状态、温度信息和电压信息。其中，温度信息用于匹配一预设的安全工作温度范围，当电池的实时温度偏离该安全工作温度范围时，表明电池存在故障；同样的，电压信息用于和一预设的电池工作电压范围，以及其他的电池电压进行匹配。
当电压信息与电池工作电压范围进行匹配时，通过设置的上限电压和下限电压可以判断出该电池单元是否存在过充或欠压故障；当电压信息与其他电池电压进行匹配时，可以判断出该电池单元在整体的电池组中是否偏离了当前的电压范围，即该电池组是否为一致性较差的电池组。通过获取上述信息可以有效地判断出电池单元是否存在故障，进而可以进一步地根据回路状态对存在故障的电池单元进行处置。
71.在一种较优的实施例中，如图2所示，步骤s2包括：
72.步骤s21：根据温度信息判断电池单元是否为故障电池；
73.若是，转向步骤s3；
74.若否，转向步骤s22；
75.步骤s22：根据电压信息判断电池单元是否为故障电池；
76.若是，转向步骤s3；
77.若否，返回步骤s1。
78.在一种较优的实施例中，如图3所示，步骤s3包括：
79.步骤s31：自串联回路中断开故障电池的连接；
80.步骤s32：根据串联回路和位置信息重新建立一新的串联回路，随后返回步骤s1。
81.具体地，针对现有技术中，对故障电池组的处置方法会导致全车断电的问题，本实施例中通过检测故障电池在串联回路中的位置，并绕过故障电池重新建立串联回路，以实现在电池单元故障时电池组整体仍能够维持电流输出，进而避免了电池单元故障时全车停电的问题。
82.在一种较优的实施例中，如图4所示，步骤s32包括：
83.步骤s321：根据串联回路和位置信息生成故障电池的前向电池和后向电池；
84.步骤s322：在前向电池和后向电池间建立临时回路，以生成新的串联回路；
85.步骤s323：对新的串联回路进行测试，判断新的串联回路是否存在故障；
86.若是，返回步骤s321；
87.若否，返回步骤s1。
88.具体地，针对现有技术中，对故障电池组的处置方法会导致全车断电的问题，本实施例中通过读取故障电池在整体的串联回路中所处的位置，以及其前向电池和后向电池的编号，绕过故障电池以建立临时回路。在具体实施过程中，临时回路可以由一个预先设置在电池组中的常断的继电器或开关组成，其仅在故障电池的输出回路断开时导通，进而实现临时回路的快速建立。
89.一种电池管理系统，如图5所示，电池管理系统包括一电池组，电池组中设置有至少一个串联回路；
90.串联回路中包括有多个依次串联的电池单元11、12、13；
91.电池单元11、12、13可控制地接入串联回路；
92.电池管理系统还包括一控制器2，控制器2内存储有计算机指令，当控制器 2运行计算机指令时，控制器2对电池组执行上述的故障监测方法。
93.具体地，针对现有技术中的电池管理系统无法实现对电池单元状态的准确获取以及故障处置的技术问题，本实施例中提供了一种电池管理系统，其相较于现有技术中的管理系统增加了一用于执行上述故障监测方法的控制器2。通过控制器2执行上述故障监测方
法，并根据故障状况控制电池单元是否接入串联回路中以实现对故障电池的及时处置，同时避免了全车断电的风险。
94.需要说明的是，图5中所示的电池管理系统仅是作为该实施例的说明，在实际实施过程中可根据需要对电池单元11、12、13的数量进行调整，本实施例及附图并不构成对技术方案的限制。在图5中，采用实线部分标注的为上述串联回路，其在电池管理系统中体现为用于向用电器3供电的高压线路；自控制器2 延伸的虚线部分为低压线路，其在实施过程中可以是通信总线、控制总线、状态信号总线、数据总线中的一种或多种组合。
95.在一种较优的实施例中，串联回路上设置有多对第一连接节点1a与第二连接节点1b；
96.电池单元11的正极通过第一继电器k11可控制地连接第一连接节点1a；
97.电池单元的负极连接第二连接节点1b；
98.第一连接节点1a与第二连接节点1b之间通过第二继电器k21连接。
99.具体地，以图5中的电池单元11为例，该电池单元11在正常工作情况下通过第一继电器k11连接至第一连接节点1a，并连接至第二连接节点1b以形成串联回路向用电器3供电，此时第二继电器k21处于关断状态；而当电池单元 11出现故障时，则断开第一继电器k11，将电池单元11自串联回路中断开，并合上第二继电器k21以组建临时回路，以实现串联回路的正常导通。
100.在一种较优的实施例中，控制器2连接第一继电器k11、k12、k13和第二继电器k21、k22、k23；
101.当电池单元11、12或13正常工作时，控制器控制第一继电器k11、k12或k13闭合，并控制第二继电器k21、k22或k23断开；
102.当电池单元11、12或13为故障电池时，控制器控制第一继电器k11、k12 或k13断开，并控制第二继电器k21、k22或k23闭合。
103.在一种较优的实施例中，如图6所示，电池单元11中设置有：
104.电压传感器111，电压传感器111采集电池单元11的输出电压以生成电压信息；
105.温度传感器112，温度传感器112采集电池单元11的当前温度以生成温度信息；
106.控制器2连接电池单元11以根据电压信息和温度信息判断电池单元是否为故障电池。
107.本发明的有益效果在于：通过获取电池单元的实时电池数据有效判断了电池的状态，并对故障电池切断其输出回路，避免了故障电池持续放电进而可能导致的过热、起火等问题。并且在单个电池单元故障时仍能够维持整体的电池组正常工作，避免了全车断电可能引发的安全问题。
108.以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。