一种电池单体的故障检测电路的制作方法
【专利摘要】本申请公开了一种电池单体的故障检测电路，本电路首先在本电池单体处于放电暂态过程中时对其输出电压进行定周期或变周期、带时间戳采样，然后对采样结果进行处理得到该电池单体的电压曲线，进而得到表征该电压曲线的特征值，之后，从电池组内接收其他电池单体的特征值，将本电池单体的特征值和其他电池单体的特征值进行平均，得到平均特征值，最后将本电池单体的特征值与平均特征值进行比较，如果两者的差值超出预设偏差值则判定本电池单体出现故障。一旦判定该电池单体出现故障则可以对其采取处置措施，对其进行更换或维修，从而能够避免对电池组的整体容量和寿命造成影响。
【专利说明】
一种电池单体的故障检测电路
技术领域
[0001 ]本申请涉及电池技术领域，更具体地说，涉及一种电池单体的故障检测电路。
【背景技术】
[0002]由于物理特性、加工工艺等原因，单独的电池单体的输出电压一般无法满足一般场合对其输出电压的要求，因此一般会将多个电池单体进行封装串联成一个能够输出特定电压的电池单体使用。例如汽车电瓶一般包括6个串联的电池单体，其输出电压一般为12伏，以方便汽车制造厂家根据该输出电压对汽车的电气设施进行设计整定。对于有些需要较高输出电压的场合，还需要将多个电池单体串联成电池组，例如轮船、电动汽车的车载电源等。
[0003]然而，由于实际制造时的工艺偏差、实际使用场所的使用条件不同等原因，电池组内的各个电池单体的特性偏差会随着使用时间逐渐累积加大，导致其容量偏差也逐步加大，从而该电池单体进入故障状态，进而影响电池组的整体容量和寿命，因此需要对电池组中进入故障状态的电池单体进行检测，以便能够对其及时采取处置措施。
【实用新型内容】
[0004]有鉴于此，本申请提供一种电池单体的故障检测电路，用于对进入故障状态的电池单体进行检测，以避免其对电池组的整体容量和寿命造成影响。
[0005]为了实现上述目的，现提出的方案如下:
[0006]—种电池单体的故障检测电路，包括电压采样电路、电压曲线建立电路、特征值计算电路、特征值收发电路、平均值计算电路和比较判定电路，其中:
[0007]所述电压采样电路分别与上述电池单体的正极、负极相连接，用于在所述电池单体处于放电暂态过程中对所述电池单体的输出电压进行定周期或变周期、带时间戳采样，并输出采样样本；
[0008]所述电压曲线建立电路的信号输入端与上述电压采样电路的信号输出端相连接，并设置有用于输出根据得到的采样样本建立的所述电池单体的电压曲线的信号输出端；
[0009]所述特征值计算电路的信号输入端与上述电压曲线建立电路相连接，并设置有用于输出表征所述电压曲线的所述电池单体的特征值的信号输出端；
[0010]所述特征值收发电路设置有信号接收端和信号输出端，所述信号接收端用于连接包括有所述电池单体在内的电池组中其他电池单体、接收所述其他电池单体的特征值，所述信号输出端用于输出所述其他电池单体的特征值；
[0011]所述平均值计算电路分别与所述特征值计算电路的信号输出端、所述特征值手法电路的信号输出端相连接，并设置有用于输出反映所述电池单体的特征值与所述其他电池单体的特征值的平均特征值；
[0012]所述比较判定电路分别与所述平均值计算电路的信号输出端、所述特征值计算电路的信号输出端相连接，用于将所述电池单体的特征值与所述平均特征值进行比较，如所述电池单体的特征值相对所述平均特征值的偏差超出预设偏差值，则判定所述电池单体出现故障。
[0013]可选的，所述电压采样电路包括信号采集电路和模数转换电路，其中:
[0014]所述信号采样电路分别于所述电池单体的正极、负极相连接，用于对所述电池单体的输出电压进行信号转换，输出反映所述输出电压的电压信号；
[0015]所述模数转换电路的信号输入端与所述信号采样电路的信号输出端相连接，用于对电压信号进行变周期、带时间戳的采样，得到并输出所述采样样本。
[0016]可选的，所述比较判定电路包括减法电路和比较电路，其中:
[0017]所述减法电路用于将所述电池单体的特征值与所述平均特征值进行减法运算，并输出差值；
[0018]所述比较电路的信号输入端与所述减法电路的信号输出端相连接，用于对所述差值与预设偏差值相比较，当所述差值超出所述预设偏差值时输出反映所述电池单体出现故障的故障信号。
[0019]可选的，还包括放电检测电路，其中:
[0020]所述放电检测电路分别于所述正极、所述负极相连接，并设置当所述电池单体开始进入放电暂态过程时输出采样开始控制信号的信号输出端;所述放电检测电路的信号输出端与所述电压采样电路的控制信号输入端相连接。
[0021]可选的，还包括样本处理电路，其中:
[0022]所述样本处理电路的信号输入端与所述电压采样电路的信号输入端相连接；
[0023]所述样本处理电路的信号输出端与所述电压曲线建立电路的信号输入端相连接，用于向所述电压曲线建立电路输出舍弃所述采样样本开始部分的η个样本后的采样样本，η为正整数。
[0024]可选的，η为大于等于0、小于等于I千万的正整数。
[0025]可选的，所述特征值收发电路还设置有用于连接所述其他电池单体的信号发送端，用于将所述电池单体的特征值对所述其他电池单体广播。
[0026]从上述的技术方案可以看出，本申请公开了一种电池单体的故障检测电路，本电路首先在本电池单体处于放电暂态过程中时对其输出电压进行定周期或变周期、带时间戳采样，然后对采样结果进行处理得到该电池单体的电压曲线，进而得到表征该电压曲线的特征值，之后，从电池组内接收其他电池单体的特征值，将本电池单体的特征值和其他电池单体的特征值进行平均，得到平均特征值，最后将本电池单体的特征值与平均特征值进行比较，如果两者的差值超出预设偏差值则判定本电池单体出现故障。一旦判定该电池单体出现故障则可以对其采取处置措施，对其进行更换或维修，从而能够避免对电池组的整体容量和寿命造成影响。
【附图说明】
[0027]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本申请实施例提供的一种电池单体的故障检测电路的示意图；
[0029]图2为本申请提供的一种电压采样电路的示意图；
[0030]图3为本申请提供的一种比较判定电路的示意图；
[0031]图4为本申请另一实施例提供的一种电池单体的故障检测电路的示意图；
[0032]图5为本申请又一实施例提供的一种电池单体的故障检测电路的示意图；
[0033]图6为本申请提供的另一种电池单体的故障检测电路的示意图。
【具体实施方式】
[0034]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0035]实施例一
[0036]图1为本申请实施例提供的一种电池单体的故障检测电路的示意图。
[0037]如图1所示，本实施例提供的故障检测电路包括电压采样电路1、电压曲线建立电路20、特征值计算电路30、特征值收发电路40、平均值计算电路50和比较判定电路60。
[0038]电压采样电路10分别与电池单体100的正极、负极相连接，用于当电池单体100进入放电暂态过程中时，对该电池单体100的输出电压进行定周期采样或变周期、带时间戳采样，然后通过信号输出端输出采样样本。所谓变周期是指当该输出电压在单位时间内变化较快时进行较短周期的采样，当在单位时间内变化较慢时进行较长周期的采样。
[0039]电压曲线建立电路20的信号输入端与电压米样电路10的信号输出端相连接，用于对电压采样电路10输出的采样样本进行处理，并根据处理结果建立该电池单体的电压曲线，然后通过信号输出端输出该电压曲线。
[0040]特征值计算电路30的信号输入端与所述电压曲线建立电路20的信号输出端相连接，用于接收并对该电压曲线进行计算，得到表征该电压曲线的特征值，然后通过信号输出端输出该特征值。
[0041]特征值收发电路40设置有信号接收端41和信号输出端42，信号接收端41用于连接包括本电池单体100的电池组内其他电池单体200，并接收其他电池单体200的特征值，并通过该信号输出端42输出该其他电池单体200的特征值。
[0042]平均值计算电路50分别与特征值计算电路30的信号输出端、特征值收发电路40的信号输出端相连接，用于将本电池单体100的特征值与所有其他电池单体200的特征值进行平均值计算，得到并通过其信号输出端输出所有电池单体的平均特征值。该平均特征值反映所有电池单体的特征值的平均值。
[0043]比较判定电路60分别与平均值计算电路40的信号输出端、特征值计算电路30的信号输出端相连接相连接，用于将该电池单体100的特征值与平均特征值进行比较，如果两者的差值超出预设偏差值，则判定该电池单体100出现故障。
[0044]从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种电池单体的故障检测电路，本电路首先在本电池单体处于放电暂态过程中时对其输出电压进行变周期、带时间戳采样，然后对采样结果进行处理得到该电池单体的电压曲线，进而得到表征该电压曲线的特征值，之后，从电池组内接收其他电池单体的特征值，将本电池单体的特征值和其他电池单体的特征值进行平均，得到平均特征值，最后将本电池单体的特征值与平均特征值进行比较，如果两者的差值超出预设偏差值则判定本电池单体出现故障。一旦判定该电池单体出现故障则可以对其采取处置措施，对其进行更换或维修，从而能够避免对电池组的整体容量和寿命造成影响。
[0045]优选的，本申请中的电压采样电路10包括信号采样电路Dl和模数转换电路ADCJt号采样电路分别于电池单体100的正极、负极相连接，其信号输出端则与模数转换电路ADC的信号输入端相连接，如图2所示。
[0046]信号采样电路Dl用于对电池单体的输出电压进行分压、限流和放大处理处理，得到反映该输出电压的电压信号，然后通过其信号输出端将该电压信号输出到模数转换电路ADC。模数转换电路ADC通过其信号输入端接收信号采样电路Dl输出的电压信号，并对该电压信号进行定周期或变周期、带时间戳的采样，得到并输出采样样本。
[0047]另外，本实施例中的比较判定电路包括减法电路D2和比较电路D3，如图3所示。减法电路D2用于接收特征值计算电路30输出的本电池单体100的特征值和平均值计算电路50输出的平均特征值，并将两者进行求差，然后通过其信号输出端将该差值输出到比较电路D3的一个信号输入端；比较电路D3则用于将该差值与预设偏差值进行比较，当该差值超出预设偏差值时输出故障信号，该故障信号表示该电池单体出现故障。
[0048]实施例二
[0049]图4为本申请另一实施例提供的一种电池单体的故障检测电路的示意图。
[0050]如图4所示，本实施例提供的故障检测电路是在上一实施例的基础上增设了放电检测电路70。
[0051]该放电检测电路70分别于该电池单体100的正极、负极相连接，用于通过检测该电池单体100的电流值变化情况、电流方向的变化或者输出电压的快速跌落等方式判断该电池单体是否进入放电暂态过程，一旦判断进入放电暂态过程，则通过其信号输出端向控制电压采样电路10的控制信号输出端输出采样开始控制信号，以控制该电压采样电路10开始对电池单体100的输出电压进行采样，以此开始对其是否出现故障进行判定。
[0052]实施例三
[0053]图5为本申请又一实施例提供的一种电池单体的故障检测电路的示意图。
[0054]如图5所示，本实施例提供的故障检测电路是在上一实施例的基础上增设了样本处理电路80，样本处理电路80设置有信号输入端和信号输出端。
[0055]该样本处理电路80的信号输入端与电压采样电路10的信号输出端相连接、信号输出端与电压曲线建立电路20的信号输入端相连接。该样本处理电路80用于对电压采样电路10输出的采样样本进行舍弃处理，即舍弃开头部分的O?I千万个样本，并将通过舍弃处理后的采样样本输出到电压曲线建立电路20，电压曲线建立电路20再根据舍弃后留下的采样样本建立电压曲线，即对舍弃的采样样本不再处理。
[0056]对于以上任一实施例所提供的故障检测电路来说，其中的特征值收发电路40还设置有信号发送端43，该发送端同样分别与其他电池单体200相连接，如图6所示，用于将本电池单体100的特征值向其他电池单体200进行广播，以使其他电池单体200能够根据得到的特征值依据本方法对其自身是否出现故障进行判定。
[0057]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种电池单体的故障检测电路，其特征在于，包括电压采样电路、电压曲线建立电路、特征值计算电路、特征值收发电路、平均值计算电路和比较判定电路，其中: 所述电压采样电路分别与上述电池单体的正极、负极相连接，用于在所述电池单体处于放电暂态过程中对所述电池单体的输出电压进行定周期或变周期、带时间戳采样，并输出采样样本； 所述电压曲线建立电路的信号输入端与上述电压采样电路的信号输出端相连接，并设置有用于输出根据得到的采样样本建立的所述电池单体的电压曲线的信号输出端； 所述特征值计算电路的信号输入端与上述电压曲线建立电路相连接，并设置有用于输出表征所述电压曲线的所述电池单体的特征值的信号输出端； 所述特征值收发电路设置有信号接收端和信号输出端，所述信号接收端用于连接包括有所述电池单体在内的电池组中其他电池单体、接收所述其他电池单体的特征值，所述信号输出端用于输出所述其他电池单体的特征值； 所述平均值计算电路分别与所述特征值计算电路的信号输出端、所述特征值手法电路的信号输出端相连接，并设置有用于输出反映所述电池单体的特征值与所述其他电池单体的特征值的平均特征值； 所述比较判定电路分别与所述平均值计算电路的信号输出端、所述特征值计算电路的信号输出端相连接，用于将所述电池单体的特征值与所述平均特征值进行比较，如所述电池单体的特征值相对所述平均特征值的偏差超出预设偏差值，则判定所述电池单体出现故障； 还包括放电检测电路，其中: 所述放电检测电路分别于所述正极、所述负极相连接，并设置当所述电池单体开始进入放电暂态过程时输出采样开始控制信号的信号输出端;所述放电检测电路的信号输出端与所述电压采样电路的控制信号输入端相连接； 还包括样本处理电路，其中: 所述样本处理电路的信号输入端与所述电压采样电路的信号输入端相连接； 所述样本处理电路的信号输出端与所述电压曲线建立电路的信号输入端相连接，用于向所述电压曲线建立电路输出舍弃所述采样样本开始部分的η个样本后的采样样本，η为正整数； η为大于等于O、小于等于I千万的正整数； 所述特征值收发电路还设置有用于连接所述其他电池单体的信号发送端，用于将所述电池单体的特征值对所述其他电池单体广播。2.如权利要求1所述的故障检测电路，其特征在于，所述电压采样电路包括信号采集电路和模数转换电路，其中: 所述信号采样电路分别于所述电池单体的正极、负极相连接，用于对所述电池单体的输出电压进行信号转换，输出反映所述输出电压的电压信号； 所述模数转换电路的信号输入端与所述信号采样电路的信号输出端相连接，用于对电压信号进行定周期或变周期、带时间戳的采样，得到并输出所述采样样本。3.如权利要求1所述的故障检测电路，其特征在于，所述比较判定电路包括减法电路和比较电路，其中:所述减法电路用于将所述电池单体的特征值与所述平均特征值进行减法运算，并输出差值；所述比较电路的信号输入端与所述减法电路的信号输出端相连接，用于对所述差值与预设偏差值相比较，当所述差值超出所述预设偏差值时输出反映所述电池单体出现故障的故障信号。
【文档编号】G01R31/36GK205620520SQ201520664145
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年8月28日
【发明人】陈宇星, 陈健
【申请人】陈宇星, 陈健