电池组的故障检测方法及系统与流程

本发明涉及一种电池组的故障检测方法及系统。

背景技术：

在电动汽车中，动力电池组是影响整车动力性能、续航里程、成本等关键指标的核心部件，主要通过电池管理系统对电池组进行管理及维护。电池管理系统的故障判断方式一般采用若干从控制器采集电池组的温度并上报给主控制器，主控制器进行逻辑判断，该方式受限于温度采集端口的数量，其不能采集所有电芯的温度数据，因此不能准确反映所有电池单体的状态，若故障不能及时检测，致使电池组存在重大安全隐患。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中电池管理系统的故障判断方式受限于温度采集端口的数量，其不能采集所有电芯的温度数据，因此不能准确反映所有电池单体的状态的缺陷，提供一种电池组的故障检测方法及系统。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种电池组的故障检测系统，所述电池组包括至少一电芯，所述故障检测系统包括：

光纤检测器，设于所述电芯的外表面；所述光纤检测器用于检测所述电芯的温度值；

控制器，用于判断所述温度值是否在预设温度范围内，并在判断为是时生成报警信息。

较佳地，所述温度值包括预设时间段内的温度最大值和/或温度最小值和/或温差；

所述温差为所述温度最大值与所述温度最小值之差。

较佳地，所述光纤检测器还用于检测所述电芯的应变值；

所述控制器还用于判断所述应变值是否在预设应变范围内，并在判断为是时生成报警信息。

较佳地，所述报警信息包括报警等级；

当所述温度值在第一预设温度范围内和/或所述应变值在第一预设应变范围内时，所述报警等级为一般报警；

当所述温度值在第二预设温度范围内和/或所述应变值在第二预设应变范围内时，所述报警等级为严重报警。

较佳地，所述故障检测系统还包括功率调节组件；

当所述报警等级为一般报警时，所述控制器还用于控制所述功率调节组件降低所述电池组的功率；

或，所述故障检测系统还包括开关；所述开关的一端与所述电池组电连接，另一端与外设设备电连接；

当所述报警等级为严重报警时，所述控制器还用于发送开关指令至所述开关；

所述开关用于在接收到所述开关指令时断开以切断所述电池组与所述外设设备的电连接。

较佳地，所述故障检测系统还包括存储器，与所述控制器电连接；

所述存储器用于存储报警信息。

本发明还提供一种电池组的故障检测方法，所述故障检测方法利用上述故障检测系统实现，所述故障检测方法包括以下步骤：

s1、所述光纤检测器检测所述电芯的温度值；

s2、所述控制器判断所述温度值是否在预设温度范围内，并在判断为是时生成报警信息。

较佳地，所述温度值包括预设时间段内的温度最大值和/或温度最小值和/或温差；

所述温差为所述温度最大值与所述温度最小值之差。

较佳地，步骤s1中，还包括：

所述光纤检测器检测所述电芯的应变值；

步骤s2中，还包括：

所述控制器判断所述应变值是否在预设应变范围内，并在判断为是时生成报警信息。

较佳地，所述报警信息包括报警等级；

当所述温度值在第一预设温度范围内和/或应变值在第一应变范围内时，所述报警等级为一般报警；

当所述温度值在第二预设温度范围内和/或应变值在第二应变范围内时，所述报警等级为严重报警。

较佳地，其特征在于，所述故障检测系统还包括功率调节组件；

当所述报警等级为一般报警时，所述故障检测方法还包括：

s3、所述控制器控制所述功率调节组件降低所述电池组的功率；

或，所述故障检测系统还包括开关；所述开关的一端与所述电池组电连接，另一端与外设设备电连接；

当所述报警等级为严重报警时，所述故障检测方法还包括：

s3’、所述控制器发送开关指令至所述开关；

所述开关在接收到所述开关指令时断开以切断所述电池组与所述外设设备的电连接。

较佳地，所述故障检测系统还包括存储器；

所述故障检测方法还包括：

将所述报警信息存储于所述存储器中。

本发明的积极进步效果在于：本发明通过光纤实现对电池组的温度检测，光纤布置于每个电芯上，实现了对每个电芯进行温度数据采集，从而本发明能够准确反映所有电池单体的状态，及时进行电池故障排查，进而避免了电池发生短路，以及人员触电、火灾等安全隐患。

附图说明

图1为本发明实施例1的电池组的故障检测系统的模块示意图。

图2为本发明实施例2的电池组的故障检测方法的流程图。

图3为本发明实施例3的电池组的故障检测方法的流程图。

图4为本发明实施例4的电池组的故障检测方法的流程图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

本实施例的电池组的故障检测系统用于实现对电池组的故障检测，其中电池组包括至少一个电芯。如图1所示，本实施例的故障检测系统包括：光纤检测器1和控制器2。光纤检测器1设于每个电芯的外表面，用于检测电芯的温度值，并将温度值发送给控制器。控制器2判断温度值是否在预设温度范围内，并在判断为是时生成报警信息。

需要说明的是，不同的类型的电池，电池使用的场景不同，对故障判断的要求不同，因此，预设温度范围需要根据电池的类型，使用场景进行设置。

本实施例中，光线检测器包括光纤，光纤布置于每个电芯上，实现了对每个电芯进行温度数据采集。其中温度数据可通过spi(serialperipheralinterface，串行外设接口)、can(controllerareanetwork，控制器局域网络)或modbus(一种用于工业现场的总线协议)总线发送至控制器，不需要使用温度采集端口，也即光纤的布置密度不会受限于温度采集端口的数量。从而光纤布置的密度可根据实际需求自行设置，可对每个电芯的多个位置进行温度监控。本实施例中，实现了对所有电池单体的状态进行有效地监控，能及时进行电池故障排查，避免了电池发生短路，以及人员触电、火灾等安全隐患。

本实施例中，温度值包括预设时间段内的温度最大值和/或温度最小值和/或温差。其中，温差为温度最大值与温度最小值之差。控制器可选择一个参数判断是否在预设范围内，并在判断为是时生成报警信息；也可依次判断温度最大值、温度最小值和温差是否在各自的温度范围内，并在其中一个参数的值在预设范围内时就停止判断并生成报警信息；也可在温度最大值、温度最小值和温差均在各自的预设温度范围内才生成报警信息。

本实施例中，光纤检测器1还用于检测电芯的应变值并发送至控制器2。同样，可通过spi、can或modbus总线将应变数据发送至控制器。控制器判断应变值是否在预设应变范围内，并在判断为是时生成报警信息。

需要说明的是，本实施例的控制器可通过电池管理系统实现也可另外控制装置。若使用电池管理系统实现，则温度数据和应变数据可通过spi、can或modbus总线发送给电池管理系统的主控制器，主控制器实现故障判断；温度数据和应变数据也可通过spi或can总线发送给电池管理系统的从控制器，从控制器再将数据发送给主控制器，以实现故障判断。

本实施例中，不仅实现了对电池组的温度进行检测，还实现了对电池组的形变检测，也即对发生整车碰撞等各种极端异常事故时的电池组的箱体的变形应变进行检测，避免因电池组箱体变形导致内部高压电池发生短路，而影响电池组为外设设备的正常供电。本实施例中，通过应变值以及温度同时预测电池组的故障，可进一步保障电池组的安全。

本实施例中，故障检测系统还包括功率调节组件3和开关4。功率调节组件3分别与电池组和控制器2电连接。开关4的一端与电池组电连接，另一端与外设设备电连接。用户可通过控制器设置电池组的报警等级，从而报警信息包括报警等级。具体的，当温度值在第一预设温度范围(例如，45℃<t<50℃)内和/或应变值在第一预设应变范围(例如，0.03<ε<0.05)内时，报警等级为一般报警，此时控制器控制功率调节组件降低电池组的功率，电池组降低功耗后继续给外设设备供电。当温度值在第二预设温度范围(例如，50℃≤t<55℃)内和/或应变值在第二预设应变范围(例如，0.05≤ε<0.1)内时，报警等级为严重报警，此时，控制器发送开关指令至开关，开关在接收到开关指令时断开以切断电池组与外设设备的电连接，电池组停止给外设设备供电。报警信息中还包括故障电芯的位置信息，因此检测人员在接收到报警信息后可定位故障的电芯，以及时排除故障。

需要说明的是，在实际应用中，报警等级不限于本实施例的两级，可根据实际需求自行设置，可以设置成三级或者更多。

本实施例中，故障检测系统还包括存储器5，与控制器2电连接，存储器存储报警信息，以确保报警数据的历史可追溯性。

实施例2

本发明还提供一种电池组的故障检测方法，其利用实施1的故障检测系统实现，如图2所示，故障检测方法包括以下步骤：

步骤101、光纤检测器检测电芯的温度值。

步骤102、控制器判断温度值是否在预设温度范围内。若判断为否，则不动作；若判断为是，则执行步骤103。

步骤103、生成报警信息。

其中，温度值包括预设时间段内的温度最大值和/或温度最小值和/或温差。其中，温差为温度最大值与温度最小值之差。

本实施例中，光纤布置于每个电芯上，实现了对每个电芯进行温度数据采集，可对所有电池单体的状态进行有效地监控，能及时进行电池故障排查，避免了电池发生短路，以及人员触电、火灾等安全隐患。

实施例3

实施例3与实施例2基本相同，如图3所示，本实施例中，步骤101还包括：

光纤检测器检测电芯的应变值。

步骤102，还包括：

控制器判断应变值是否在预设应变范围内。

本实施例中，步骤103之后还包括：

步骤104、将报警信息存储于存储器中。

本实施例中，不仅实现了对电池组的温度进行检测，还实现了对电池组的形变检测，也即对发生整车碰撞等各种极端异常事故时的电池组的箱体的变形应变进行检测，避免因电池组箱体变形导致的内部高压电池发生短路。本实施例中，通过应变值以及温度同时预测电池组的故障，可进一步保障电池组的安全。且将报警信息存储于存储器中保证了报警信息的历史可追溯性。

实施例4

本实施例中，报警信息包括报警等级。在实施例3的基础上，步骤102具体包括：

步骤102-1、判断温度值是否在第一预设温度范围内和/或应变值是否在第一应变范围内。若判断为是，说明报警等级为一般报警，则执行步骤102-2。

步骤102-1’、判断温度值是否在第二预设温度范围内和/或应变值是否在第二应变范围内。若判断为是，说明报警等级为严重报警，则执行步骤102-2’。

步骤102-2、控制器控制功率调节组件降低电池组的功率。

步骤102-2’、控制器发送开关指令至所述开关，开关在接收到开关指令时断开以切断电池组与外设设备的电连接。

需要说明的是，第一预设温度范围、第一应变范围、第二预设温度范围和第二应变范围可根据实际需求自行设置。例如，将第一预设温度范围设置为:45℃<t<50℃，第二预设温度范围设置为:50℃≤t<55℃，将第一应变范围设置为:0.03<ε<0.05，第二应变范围设置为：0.05≤ε<0.1。若检测到电芯的温度值为40℃，应变值为0.02时，说明电池正常工作，此时不会生成报警信息，控制器不动作。若检测到电芯的温度值为46℃和/或电芯的应变值为0.04时，说明电池出现故障但是还能继续使用，则生成报警信息，且报警等级为一般报警，控制器控制功率调节组件降低电池组的功率后，电池组继续给外设设备供电。若检测到电芯的温度值为52℃和/或电芯的应变值为0.07时，说明电池出现故障且电池已不适合给外设设备供电，则生成报警信息，且报警等级为严重报警，控制器控制开关断开以切断电池组与外设设备的电连接，电池组停止给外设设备供电。当然在实际应用中，报警等级不限于本实施例的两级，可根据实际需求自行设置，可以设置成三级或者更多。

本实施例中，应变数据包括应力和应变，计算公式如下

(1)应力(工程应力或名义应力)

其中，p为载荷；a为检测点的原始截面积。

(2)应变

其中，l0为检测点的原始标距长度；l为检测点变形后的长度。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。