电池包内部任意点漏电情况和位置的非平衡桥电路检测模型及方法与流程

本发明属于电动汽车电池管理系统技术领域，尤其涉及一种电池包内部任意点漏电情况和位置的非平衡桥电路检测模型及方法。

背景技术：

现有技术中，电动汽车的内部动力电池被看成一个整体，通过切换电池管理系统内部的k1、k2开关采集电压计算出总正极对车架和总负极对车架的漏电电阻rp及rn。

现有技术的电池管理系统采用非平衡桥电路测量漏电电阻，其模型如图1所示，其缺点在于，如图1所示的非平衡桥电路检测电池漏电模型仅能检测出电池包两端漏电情况，即总正极对车架漏电电阻和总负极对车架漏电电阻，但电动汽车的动力电池是由多个锂电池串联(多达几百串)而成，如果动力电池包内部某串电池出现漏液等漏电情况，现有技术无法测出该串电池漏电电阻及漏电位置，给排查漏电问题带来极大困难。

技术实现要素：

本发明的目的就在于为了解决上述问题，提供了一种电池包内部任意点漏电情况和位置的非平衡桥电路检测模型及方法，以建立新的漏电模型，计算出汽车动力电池包内部某串电池对车架的漏电电阻和漏电位置。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明提供了一种电池包内部任意点漏电情况和位置的非平衡桥电路检测模型，包括电压采集模块，第一计算模块和第二计算模块，所述电压采集模块用于采集电池包总正极对车架的电压up和电池包总负极对车架的电压un，所述第一计算模块用于根据采集的电压up和电压un计算电池包内部任意点位置x对车架的漏电电阻rx，所述第二计算模块用于根据漏电电阻rx计算漏电位置sx。

作为本发明进一步的优化方案，所述电压采集模块包括串联连接电池包总正极和车架的第一电阻和第一开关，及串联连接电池包总负极和车架的第二电阻和第二开关；所述第一电阻和第二电阻的阻值相等，均为r；当第一开关闭合，第二开关断开时，采集电压up，当第二开关闭合，第一开关断开时，采集电压un。

作为本发明进一步的优化方案，所述第一电阻和第二电阻为汽车管理系统内的电阻，所述第一开关和第二开关为汽车管理系统内的开关。

作为本发明进一步的优化方案，所述第一计算模块计算漏电电阻rx的公式为：式中，u为电池总压。

作为本发明进一步的优化方案，所述第二计算模块计算漏电位置sx的方法为：

计算电池包总正极到x位置的电压ua，满足：

计算电池包总负极到x位置的电压ub，满足：

计算漏电位置sx，或满足：

式中，为从总正极开始的第串电池为漏电电池位置，为从总负极开始的第串电池为漏电电池位置，ucell为电池包内单串电池平均电压。

本发明还提供了一种利用上述非平衡桥电路检测模型检测电池包内部任意点漏电情况和位置的方法，包括以下步骤：

步骤s1、利用电压采集模块采集电池总正极对车架的电压up和电池总负极对车架的电压un；

步骤s2、利用第一计算模块计算电池包内部任意点位置x对车架的漏电电阻rx，获得电池包漏电情况数据，满足：

式中，u为电池总压，r为第一电阻和第二电阻的阻值；

步骤s3、利用第二计算模块计算电池包漏电位置sx，包括：

计算电池包总正极到x位置的电压ua，满足：

计算电池包总负极到x位置的电压ub，满足：

计算漏电位置sx，或满足：

式中，为从总正极开始的第串电池为漏电电池位置，为从总负极开始的第串电池为漏电电池位置，ucell为电池包内单串电池平均电压。

进一步优选地，所述电压采集模块采集电池总正极对车架的电压up和电池总负极对车架的电压un的方法为：

闭合第一开关，断开第二开关，采集第一电阻分压，即为电压up；

闭合第二开关，断开第一开关，采集第二电阻分压，即为电压un。

本发明的原理如图2-4所示：

如图2所示，设电池包总正极到x位置的电压为ua，电池包总负极到x位置的电压为ub，电池总压为u，由电池串联可知，u＝ua+ub……等式①；

如图3所示，当闭合开关k1，断开开关k2时，采集电池总正极对车架的电压为up，可以得到如下等式：

如图4所示，当闭合开关k2，断开开关k1时，采集电池总负极对车架的电压为un，可以得到如下等式：

由上述三个等式①、②、③可计算出x点对车架的漏电电阻rx为：

最后将等式④带入等式②和③中，可以求出ua和ub的电压值，由于电动汽车中电池电压一致性较好，每串电池电压基本一致，根据ua和ub的电压值即可推算出具体哪一节电池在漏电。

本发明的有益效果在于：本发明提供了一种电池包内部任意点漏电情况和位置的非平衡桥电路检测模型及方法，通过建立新的漏电模型，并通过采集电压即可计算出动力电池包内部某串电池对车架的漏电电阻和漏电位置，便于出现漏电后，准确对漏电位置进行排查和维修。

附图说明

图1现有非平衡桥电路模型结构原理图；

图2为本发明的非平衡桥电路检测模型的电路结构原理图；

图3为开关k1闭合，k2断开时本发明非平衡桥电路检测模型结构原理图；

图4为开关k1闭合，k2断开时本发明非平衡桥电路检测模型结构原理图；

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

本实施例提供了一种电池包内部任意点漏电情况和位置的非平衡桥电路检测模型，包括电压采集模块，第一计算模块和第二计算模块，所述电压采集模块用于采集电池包总正极对车架的电压up和电池包总负极对车架的电压un，所述第一计算模块用于根据采集的电压up和电压un计算电池包内部任意点位置x对车架的漏电电阻rx，所述第二计算模块用于根据漏电电阻rx计算漏电位置sx，其中：

所述电压采集模块包括串联连接电池包总正极和车架的第一电阻和第一开关，及串联连接电池包总负极和车架的第二电阻和第二开关；所述第一电阻和第二电阻的阻值相等，均为r；当第一开关闭合，第二开关断开时，采集电压up，当第二开关闭合，第一开关断开时，采集电压un；

所述第一计算模块计算漏电电阻rx的公式为：式中，u为电池总压。

所述第二计算模块计算漏电位置sx的方法为：

计算电池包总正极到x位置的电压ua，满足：

计算电池包总负极到x位置的电压ub，满足：

计算漏电位置sx，或满足：

式中，为从总正极开始的第串电池为漏电电池位置，为从总负极开始的第串电池为漏电电池位置，ucell为电池包内单串电池平均电压。

实施例2

本实施例提供的一种电池包内部任意点漏电情况和位置的非平衡桥电路检测模型，如图2所示，其中，所述的电池包为由若干串联电池组成，所述非平衡桥电路模型包括连接电池包总正极、总负极的总正极母线和总负极母线，以及与电动汽车车架连接的车架线，所述总正极母线与车架线之间连接有依次串联的电阻r1和开关k1形成非平衡桥电路模型的上桥臂，所述总负极母线与车架线之间连接有依次串联的电阻r2和开关k2形成非平衡桥电路模型的下桥臂。

本实施例中，设电池包总正极到x位置的电压为ua，电池包总负极到x位置的电压为ub，电池总压为u，k1、k2为电池管理系统中的开关，r1、r2为电池管理系统中的电阻，且r1＝r2＝r＝1mω。

由电池串联可知，u＝ua+ub……等式①

如图3所示，当闭合开关k1，断开开关k2时，采集电池总正极对车架的电压up，满足如下等式：

如图4所示，当闭合开关k2，断开开关k1时，采集电池总负极对车架的电压un，满足如下等式：

由上述三个等式①、②、③可计算出x点对车架的漏电电阻rx为：

最后将等式④带入等式②和③中，可以求出ua和ub的电压值，由于电动汽车中电池电压一致性较好，每串电池电压基本一致，根据ua和ub的电压值即可推算出具体哪一节电池在漏电。

具体检测方法包括以下步骤：

步骤s1、利用电压采集模块采集电池总正极对车架的电压up和电池总负极对车架的电压un，步骤包括：

步骤s101、闭合开关k1，断开开关k2，利用单片机采集r1分压，即为电池总正极对车架的电压up；

步骤s102、闭合开关k2，断开开关k1，利用单片机采集r2分压，即为电池总负极对车架的电压un；

步骤s2、利用第一计算模块计算电池包内部任意点位置x对车架的漏电电阻rx，获得电池包漏电情况数据，满足：

式中，u为电池总压；

步骤s3、利用第二计算模块计算电池包漏电位置sx，包括：

计算电池包总正极到x位置的电压ua，满足：

计算电池包总负极到x位置的电压ub，满足：

计算漏电位置sx，或满足：

式中，为从总正极开始的第串电池为漏电电池位置，为从总负极开始的第串电池为漏电电池位置，ucell为电池包内单串电池平均电压。

例如，电池包由100个串联电池构成，每串电池的ucell为3.2v，从总负极开始为第一串电池，总正极为最后一串电池，通过本发明计算出了ua为230v，ub为90v，那么ub/ucell＝28.125，那么漏电位置就可以确定在第28串或29串电池上。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。