动力电池的电池压降识别方法与流程

1.本发明涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种动力电池的电池压降识别方法。


背景技术：

2.在电动汽车运行过程中，动力电池状态是电动汽车正常运行的核心因素之一，若电池发生严重自放电或者严重到电芯失效现象，车辆可能发生提前动力中断且严重到可能整车失火现象，严重影响驾乘体验及整车安全；因此时刻识别电池的电压变化情况，监控个别电池严重自放电或失效，是非常重要的技术点。
3.目前，电池包电压一般采用压差识别电池故障，而识别失效电芯多是采用传感器或监控板等方法识别异常电芯，此方法有如下两个缺点：1)通过公式压差＝v
max-v
min
识别压差，只能反馈电池包中电池的最高和最低电压情况；2)有烟雾或气凝胶等类型的传感器和监控板有误报的风险；3)成本较高，每台车近1000元。
4.因此，亟需一种动力电池的电池压降识别方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种动力电池的电池压降识别方法，以解决上述现有技术中的问题，能够在车辆充电或静置过程中监控电池的状态，将电池的严重失效情况及时上报远程监控，第一时间处理，且不需要传感器或监控板。
6.本发明提供了一种动力电池的电池压降识别方法，其中，包括：
7.在车辆处于充电模式或静置模式下，每隔预设时间记录各串模块的电压；
8.计算各串模块在相邻两个记录时刻的电压差值；
9.根据当前串模块在相邻两个记录时刻的电压差值和当前串模块与其他串模块在相邻两个记录时刻的电压差值的差值，判断当前串模块所对应的电芯是否异常；
10.若异常，则上报电芯失效故障。
11.如上所述的动力电池的电池压降识别方法，其中，优选的是，所述在车辆处于充电模式或静置模式下，每隔预设时间记录各串模块的电压，具体包括：
12.车辆进入充电模式，初始化电池管理系统；
13.在电池管理系统初始化成功后，电池控制器每隔预设时间记录各串模块的电压；
14.车辆进入静置模式，初始化电池管理系统；
15.在电池管理系统初始化成功后，电池控制器每隔预设时间记录各串模块的电压。
16.如上所述的动力电池的电池压降识别方法，其中，优选的是，在车辆处于充电模式或静置模式下，所述电池控制器每隔预设时间记录各串模块的电压，具体包括：
17.整车控制器判断车辆是否处于相对稳定状态；
18.若车辆处于相对稳定状态，则电池控制器每间隔10s记录所有串模块电压，得到v1(t)-vn(t)，其中，n表示串模块的数量，vn(t)表示第n个串模块的电压，t表示记录时刻，t的取值为0s，10s，20s，...。
19.如上所述的动力电池的电池压降识别方法，其中，优选的是，所述整车控制器判断车辆是否处于相对稳定状态，具体包括：
20.整车控制器根据充放电电流和充放电电流的变化情况，判断车辆是否处于相对稳定状态。
21.如上所述的动力电池的电池压降识别方法，其中，优选的是，所述计算各串模块在相邻两个记录时刻的电压差值，具体包括：
22.在车辆处于充电模式或静置模式下，电池控制器计算各串模块在t时刻与t-1时刻相邻两个记录时刻的电压差值，得到
△
v1(t)＝v1(t)-v1(t-1)...，
△
vn(t)＝vn(t)-vn(t-1)。
23.如上所述的动力电池的电池压降识别方法，其中，优选的是，所述根据当前串模块在相邻两个记录时刻的电压差值和当前串模块与其他串模块在相邻两个记录时刻的电压差值的差值，判断当前串模块所对应的电芯是否异常，具体包括：
24.在车辆处于慢充模式、快充模式或静置模式下，根据当前串模块在相邻两个记录时刻的电压差值与对应模式下的第一电压差阈值的大小，和当前串模块与其他串模块在相邻两个记录时刻的电压差值的差值与对应模式下的第二电压差阈值的大小，判断当前串模块所对应的电芯是否异常。
25.如上所述的动力电池的电池压降识别方法，其中，优选的是，所述在车辆处于慢充模式、快充模式或静置模式下，根据当前串模块在相邻两个记录时刻的电压差值与对应模式下的第一电压差阈值的大小，和当前串模块与其他串模块在相邻两个记录时刻的电压差值的差值与对应模式下的第二电压差阈值的大小，判断当前串模块所对应的电芯是否异常，具体包括：
26.在车辆处于慢充模式下，若第m个串模块在t时刻与t-1时刻的电压差值
△
vm(t)小于等于-20mv，且第m个串模块在t时刻与t-1时刻的电压差值
△
vm(t)与所有其他串模块在t时刻与t-1时刻的电压差值
△
v(t)的差值均小于等于-20mv，则判断第m个串模块所对应的电芯发生异常；
27.在车辆处于快充模式下，若第m个串模块在t时刻与t-1时刻的电压差值
△
vm(t)小于等于-50mv，且第m个串模块在t时刻与t-1时刻的电压差值
△
vm(t)与所有其他串模块在t时刻与t-1时刻的电压差值
△
v(t)的差值均小于等于-50mv，则判断第m个串模块所对应的电芯发生异常；
28.在车辆处于静置模式下，若充放电电流小于等于2a，且第m个串模块在t时刻与t-1时刻的电压差值
△
vm(t)小于等于-20mv，且第m个串模块在t时刻与t-1时刻的电压差值
△
vm(t)与所有其他串模块在t时刻与t-1时刻的电压差值
△
v(t)的差值均小于等于-20mv，则判断第m个串模块所对应的电芯发生异常。
29.如上所述的动力电池的电池压降识别方法，其中，优选的是，在当前串模块所对应的电芯发生异常的情况下，所述上报电芯失效故障，具体包括：
30.整车控制器向整车远程智能终端上报电压异常故障码；
31.整车远程智能终端在接收到故障信息后将故障信息推送至远程监控系统。
32.本发明提供一种动力电池的电池压降识别方法，在车辆充电和静置过程中，每隔预设时间对各串模块进行动力电池压降计算，根据当前串模块在相邻两个记录时刻的电压
差值和与其他串模块的电压差值的差值，判断当前串模块所对应的电芯是否异常，有自比也有互比，能准确识别异常失效电芯并排除误报的可能；在车辆充电过程中，采集车辆处于相对稳定状态时刻的电池信息，从而计算出电池的电压变化；与只能简单计算压差且需要配合传感器或监控板的方案相比，本发明可以更加准确识别异常电芯且节省了1000元/辆的成本，便于及时处理，避免安全事故的发生。
附图说明
33.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：
34.图1为本发明提供的动力电池的电池压降识别方法的实施例的流程图；
35.图2为实施例中32串模块在t时刻与t-1时刻的电压分布曲线。
具体实施方式
36.现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
37.本公开中使用的“第一”、“第二”：以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
38.在本公开中，当描述到特定部件位于第一部件和第二部件之间时，在该特定部件与第一部件或第二部件之间可以存在居间部件，也可以不存在居间部件。当描述到特定部件连接其它部件时，该特定部件可以与所述其它部件直接连接而不具有居间部件，也可以不与所述其它部件直接连接而具有居间部件。
39.本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
40.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
41.目前，电池包电压一般采用压差识别电池故障，而识别失效电芯多是采用传感器或监控板等方法识别异常电芯，此方法有如下几个缺点：
42.1)使用过程中的动态压差过大
43.使用过程是指电池包处于充电或者放电过程，电池管理系统(battery management system，bms)初始化成功后，识别此时的充放电电流，根据电流大小和电池包温度设置不同的压差阈值。
44.2)静态压差过大
45.bms初始化成功后，充放电电流≤5a，5s完成检测，因不同类型电池的电压曲线不同，因此根据电池包电量、静置时间及电池包温度需要设置不同的压差阈值。
46.3)动力电池的气凝胶热失控传感器或监控板，用于监控电池包内气体或粉尘等判断，监控板则通过判断断路信号判断，一旦气体浓度达到阈值或监控板断路则报信号，有误报的风险。
47.如图1所示，本实施例提供的动力电池的电池压降识别方法在实际执行过程中，具体包括如下步骤：
48.步骤s1、在车辆处于充电模式或静置模式下，每隔预设时间记录各串模块的电压。
49.在本发明的动力电池的电池压降识别方法的一种实施方式中，所述步骤s1具体可以包括：
50.步骤s11、车辆进入充电模式，初始化电池管理系统(bms)。
51.步骤s12、在电池管理系统(bms)初始化成功后，电池控制器(lbc)每隔预设时间记录各串模块的电压。
52.步骤s13、车辆进入静置模式，初始化电池管理系统(bms)。
53.步骤s14、在电池管理系统(bms)初始化成功后，电池控制器(lbc)每隔预设时间记录各串模块的电压。
54.具体而言，在车辆处于充电模式或静置模式下，所述步骤s12和步骤s14具体可以包括：
55.步骤a、整车控制器判断车辆是否处于相对稳定状态。
56.具体地，整车控制器根据充放电电流和充放电电流的变化情况，判断车辆是否处于相对稳定状态。
57.步骤b、若车辆处于相对稳定状态，则电池控制器(lbc)每间隔10s记录所有串模块电压，得到v1(t)-vn(t)，其中，n表示串模块的数量，vn(t)表示第n个串模块的电压，t表示记录时刻，t的取值为0s，10s，20s，...。
58.需要说明的是，本发明对预设时间间隔及初始记录时刻不作具体限定。另外，本发明对串模块的数量不作具体限定。
59.步骤s2、计算各串模块在相邻两个记录时刻的电压差值。
60.具体地，在车辆处于充电模式或静置模式下，电池控制器(lbc)计算各串模块在t时刻与t-1时刻相邻两个记录时刻的电压差值，得到
△
v1(t)＝v1(t)-v1(t-1)...，
△
vn(t)＝vn(t)-vn(t-1)。
61.步骤s3、根据当前串模块在相邻两个记录时刻的电压差值和当前串模块与其他串模块在相邻两个记录时刻的电压差值的差值，判断当前串模块所对应的电芯是否异常。
62.具体地，在车辆处于慢充模式、快充模式或静置模式下，根据当前串模块在相邻两个记录时刻的电压差值与对应模式下的第一电压差阈值的大小，和当前串模块与其他串模块在相邻两个记录时刻的电压差值的差值与对应模式下的第二电压差阈值的大小，判断当前串模块所对应的电芯是否异常。
63.在本发明的动力电池的电池压降识别方法的一种实施方式中，所述步骤s3具体可以包括：
64.步骤s31、在车辆处于慢充模式下，若第m个串模块在t时刻与t-1时刻的电压差值
△
vm(t)小于等于-20mv，且第m个串模块在t时刻与t-1时刻的电压差值
△
vm(t)与所有其他串模块在t时刻与t-1时刻的电压差值
△
v(t)的差值均小于等于-20mv，则判断第m个串模块所对应的电芯发生异常。
65.步骤s32、在车辆处于快充模式下，若第m个串模块在t时刻与t-1时刻的电压差值
△
vm(t)小于等于-50mv，且第m个串模块在t时刻与t-1时刻的电压差值
△
vm(t)与所有其他串模块在t时刻与t-1时刻的电压差值
△
v(t)的差值均小于等于-50mv，则判断第m个串模块所对应的电芯发生异常。
66.步骤s33、在车辆处于静置模式下，若充放电电流小于等于2a，且第m个串模块在t时刻与t-1时刻的电压差值
△
vm(t)小于等于-20mv，且第m个串模块在t时刻与t-1时刻的电压差值
△
vm(t)与所有其他串模块在t时刻与t-1时刻的电压差值
△
v(t)的差值均小于等于-20mv，则判断第m个串模块所对应的电芯发生异常。
67.需要说明的是，本发明对慢充模式、快充模式及静置模式各模式所对应的第一电压差阈值和第二电压差阈值的大小、静置模式下的充放电电流判断条件等不作具体限定。
68.步骤s4、若异常，则上报电芯失效故障。
69.在本发明的动力电池的电池压降识别方法的一种实施方式中，所述步骤s4具体可以包括：
70.步骤s41、整车控制器(vcu)向整车远程智能终端(tbox)上报电压异常故障码。
71.步骤s42、整车远程智能终端(tbox)在接收到故障信息后将故障信息推送至远程监控系统。
72.整车远程智能终端将故障信息推送至远程监控系统，提醒用户断电，同时通知服务部第一时间处理，因磷酸铁锂电池正极材料为橄榄石结构，与三元电池相比，其热稳定性好，小容量磷酸铁锂电池的失效能量低，因此单电芯失效会有足够长的时间进行处理。
73.本发明在一种实施方式中，以某型号铁锂电池纯电动轿车为例，其应用方形电芯的多并多串电池包，本发明的动力电池的电池压降识别方法在具体实现中，包括以下步骤：
74.1)车辆进入慢充充电模式；
75.2)整车控制器(vcu)持续判断车辆是否处于相对稳定状态，例如充电电流处于7a-8a，电池电流变化δi≤
±
1a；
76.3)在车辆处于相对稳定状态后，电池控制器(lbc)每间隔10s记录所有串模块电压，即t0＝0s，t1＝10s，t2＝20s...，记录t时刻所有串模块的电压为v1(t)～vn(t)；
77.4)电池控制器(lbc)计算所有串模块在t时刻与t-1时刻的电压差值，即
△
v1(t)＝v1(t)-v1(t-1)...，
△
vn(t)＝vn(t)-vn(t-1)；
78.5)如图2所示，
△
v32(t)＝v32(t)-v32(t-1)＝-24mv，且
△
v32(t)与所有其他
△
v(t)差值均≤-20mv；
79.6)整车控制器(vcu)判断32串模块中有电芯异常，可能会异常失效，立即上报远程监控处理。
80.本发明实施例提供的动力电池的电池压降识别方法，在车辆充电和静置过程中，每隔预设时间对各串模块进行动力电池压降计算，根据当前串模块在相邻两个记录时刻的电压差值和与其他串模块的电压差值的差值，判断当前串模块所对应的电芯是否异常，有
自比也有互比，能准确识别异常失效电芯并排除误报的可能；在车辆充电过程中，采集车辆处于相对稳定状态时刻的电池信息，从而计算出电池的电压变化；与只能简单计算压差且需要配合传感器或监控板的方案相比，本发明可以更加准确识别异常电芯且节省了1000元/辆的成本，便于及时处理，避免安全事故的发生。
81.至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
82.虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。