一种电动汽车落后电池的检测系统及其检测方法与流程

本发明属于电池检测技术领域，具体涉及一种电动汽车落后电池的检测系统及其检测方法。

背景技术：

动力电池包是电动车辆的能量源和关键部件，其状态好坏和寿命长短在很大程度上决定了整车性能的优劣，因此有必要对电池包实施有效的管理和监测。现设计出一种电动汽车蓄电池网络组合方法，通过先将每一个竖行都是用单节电池串联起来得到独立的电池串，再将若干独立的电池串的在两端并联起来，在每一个电池串的等电压点上，连接均压线，并将得到的电池包当做一个电池，再进行网络组合成整车的蓄电池组，形成电池包的内部和外部都是并联和串联的组合。用这样的电池包组合成整车的电池组，电池组的可靠性远高于先并后串的组合；由于电池包是并联和串联的组合，所以输出的标称电压和标称容量可以灵活多变，可以充分适应车辆上的空间结构，为多配置电池提供了有利条件；电池包中的失效单节，容易被及时发现并更换，减少电池的连带损坏；这种组合方式可以用于所有的蓄电池组和结构中；因此，本发明具有灵活多变、充分适应车辆上的空间结构、利于更换失效单节、使用范围广的优点。

随着全球对节能和环保意识的增强，混合动力汽车的发展趋势越来越大。电池包是混合动力汽车的关键部件，需要电池管理系统对其进行实时监测。针对电池包的功能是否符合实际要求，必须对其进行验证，从而及时发现电池包的缺陷，避免整车运行时发生事故。因此，在混合动力汽车的研究中，设计出一种经济、有效的电池包功能验证平台具有重要的意义。

现在的电动汽车厂家和电池厂家，向用户提供的蓄电池维护内容有测量蓄电池电压，紧固连接件和清理电池表面的污染物的要求；对BMSU检测出的不良处所如何处理，在使用维护手册上基本没有这方面的内容；在用户手里电池是按免维护的方式使用；一个整车的蓄电池组，使用了几千个圆柱电池或者几百个软包电池，其中一个电池单节失效，就可能导致整组电池失效。如果没有更换失效单节的工艺操作，就要整组更换电池，这是目前电动汽车难以商业化的难题之一；如何查找故障单节，是维护技术的核心内容；针对现有技术的不足之处，有必要开发出对落后电池进行准确定位、效率高的电动汽车落后电池的检测方法。

技术实现要素：

针对以上技术问题，本发明的目的在于提供一种电动汽车落后电池的检测系统及其检测方法，以克服现有技术的不足，而提供对落后电池进行准确定位、效率高的电动汽车落后电池的检测方法。

本发明通过以下手段实现：

一种电动汽车落后电池检测系统，所述检测系统包括上位机、BMS主板、数据采集系统、均衡装置和负载试验台，负载试验台与数据采集系统、均衡装置相连，数据采集系统、均衡装置通过CAN总线连接到BMS主板,通过BMS主板与上位机之间的数据的上传和下发，数据采集系统包括对电压进行采集的BMSU采集模块和对电流进行采集的BMSA采集模块，所述的BMSU采集模块用于采集先并后串的单串电池组结构的单节电压信号U_DJ，所述的BMSA采集模块用于采集网络组合结构中的电流值。

利用上述电动汽车落后电池检测系统对电动汽车电池进行检测，具体步骤为：

1）对于先并后串的单串的电池组

利用BMSU采集模块采集电气单节电压信号U_DJ,根据该单节的数值，判断电池的状态，直接找出故障单节电池的位置；

2）对于网络组合结构电池组

a.利用BMSA采集模块每串电池的电流值，根据放电时记录的数值A₁～A_N，找出电流最小的电池串；

b.取出电流最小的电池串，放在负载试验台上，对电池串进行大电流放电检测，比较组成电池串的电池包中的每包电池的U_N,找出电压最低的包为故障电池的包；

c.利用步骤b中的步骤，继续检测包内的蓄电池单节，即可以找出故障单节的位置。

本发明的有益效果：

电动汽车蓄电池组，有两类组合方式；第一类是流行的先并后串的单串蓄电池供电结构，这类电池组使用的BMS主要依据电压信号，我们称为BMSU；第二类是网络组合结构，信号主要是采集电流信号，简称为BMSA；对于图1所示的先并后串的电池组结构，BMSU采集的电气单节电压信号U_DJ,可以根据该单节的数值，如果是电压始终偏低，就是单节内部有短路；如果是充电时电压偏高，放电时电压偏低，就是该单节容量衰减较多；用这个方法可以找到不良单节；至于偏高和偏低的具体门槛值，要根据使用条件确定；对于图2所示的网络组合结构，BMSA记录的是每串电池的电流值，根据放电时记录的数值A₁～A_N，把电流最小的电池串取下；取下的电池串，就是一个单串的蓄电池组；在图3所示的试验台上，对电池串进行大电流放电检测，比较其每包电池的UN,电压最低的就是故障电池的“包”位置；用同样的方法，继续检测包内的蓄电池单节，既可以找出故障单节的位置；优点在于对故障电池的定位采用BMS和负载试验台的联合方式，可以准确定位其位置；因此，本发明具有对落后电池进行准确定位、效率高的优点。

附图说明

图1是本发明电动汽车落后电池的检测方法对于先并后串的电池组的检测原理图。

图2是本发明电动汽车落后电池的检测方法对于网络组合结构的检测原理图。

图3是负载试验台检测原理图。

具体实施例

下面将结合本发明实施例和附图，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做出创造性劳动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。

电动汽车蓄电池组，有两类组合方式；第一类是流行的先并后串的单串蓄电池供电结构，这类电池组使用的BMS主要依据电压信号，我们称为BMSU；第二类是网络组合结构，信号主要是采集电流信号，简称为BMSA；所述的电动汽车网络组合蓄电池包括：具有与电动汽车内部空间相适配的结构的电池包安装框；多个电池包，所述多个电池包组合后固定在所述电池包安装框内；电池控制器，所述电池控制器设置在电池包安装框内部，与所述电池包连接；连接接口，所述连接接口设置在电池包安装框的外侧面上，用于与电动汽车接电端口连接，所述电池包的内部由若干电池串并联，电池串由若干单节电池串联，在每一个电池串的等电压点上，连接均压线。具体来说，所述的电动汽车网络组合蓄电池的电池包的内部组合方式为每一个竖行都是用10个单节电池串联起来，在横的方向有7个独立的电池串，在两端并联起来；在每一个电池串的等电压点上，连接一条均压线。把一个电池包当做一个电池，再进行网络组合成整车的蓄电池组。在均压线上，在电池正常工作状态下无电流，电池包的内部和外部都是并联和串联的组合。

针对上述情况，开发出一种电动汽车落后电池检测系统，所述检测系统包括上位机、BMS主板、数据采集系统、均衡装置和负载试验台，负载试验台与数据采集系统、均衡装置相连，数据采集系统、均衡装置通过CAN总线连接到BMS主板,通过BMS主板与上位机之间的数据的上传和下发，数据采集系统包括对电压进行采集的BMSU采集模块和对电流进行采集的BMSA采集模块，所述的BMSU采集模块用于采集先并后串的单串电池组结构的单节电压信号U_DJ，所述的BMSA采集模块用于采集网络组合结构中的电流值。

利用上述电动汽车落后电池检测系统对电动汽车电池进行检测，具体步骤为：

1）对于先并后串的单串的电池组

利用BMSU采集模块采集电气单节电压信号U_DJ,根据该单节的数值，判断电池的状态，直接找出故障单节电池的位置；

2）对于网络组合结构电池组

a.利用BMSA采集模块每串电池的电流值，根据放电时记录的数值A₁～A_N，找出电流最小的电池串；

b.取出电流最小的电池串，放在负载试验台上，对电池串进行大电流放电检测，比较组成电池串的电池包中的每包电池的U_N,找出电压最低的包为故障电池的包；

c.利用步骤b中的步骤，继续检测包内的蓄电池单节，即可以找出故障单节的位置。

所述的网络组合结构电池组中电池包的内部和外部采用串联和并联的形式。

对于故障单节电池，如果是电压始终偏低，就是单节内部有短路；如果是充电时电压偏高，放电时电压偏低，就是该单节容量衰减较多。

实施例1

一种电动汽车落后电池检测系统，所述检测系统包括上位机、BMS主板、数据采集系统、均衡装置和负载试验台，负载试验台与数据采集系统、均衡装置相连，数据采集系统、均衡装置通过CAN总线连接到BMS主板,通过BMS主板与上位机之间的数据的上传和下发，数据采集系统包括对电压进行采集的BMSU采集模块和对电流进行采集的BMSA采集模块，所述的BMSU采集模块用于采集先并后串的单串电池组结构的单节电压信号U_DJ，所述的BMSA采集模块用于采集网络组合结构中的电流值。

如图1-3所示，对于先并后串的单串蓄电池供电结构，这类电池组使用的BMS主要依据电压信号，利用BMSU采集模块采集电气单节电压信号U_DJ,根据该单节的数值，判断电池的状态，直接找出故障单节电池的位置；对于故障单节电池，如果是电压始终偏低，就是单节内部有短路；如果是充电时电压偏高，放电时电压偏低，就是该单节容量衰减较多。

实施例2

一种电动汽车落后电池检测系统，所述检测系统包括上位机、BMS主板、数据采集系统、均衡装置和负载试验台，负载试验台与数据采集系统、均衡装置相连，数据采集系统、均衡装置通过CAN总线连接到BMS主板,通过BMS主板与上位机之间的数据的上传和下发，数据采集系统包括对电压进行采集的BMSU采集模块和对电流进行采集的BMSA采集模块，所述的BMSU采集模块用于采集先并后串的单串电池组结构的单节电压信号U_DJ，所述的BMSA采集模块用于采集网络组合结构中的电流值。

2）对于网络组合结构电池组

a.利用BMSA采集模块每串电池的电流值，根据放电时记录的数值A₁～A_N，找出电流最小的电池串；

b.取出电流最小的电池串，放在负载试验台上，对电池串进行大电流放电检测，比较组成电池串的电池包中的每包电池的U_N,找出电压最低的包为故障电池的包；

c.利用步骤b中的步骤，继续检测包内的蓄电池单节，即可以找出故障单节的位置。

所述的网络组合结构电池组中电池包的内部和外部采用串联和并联的形式。

对于故障单节电池，如果是电压始终偏低，就是单节内部有短路；如果是充电时电压偏高，放电时电压偏低，就是该单节容量衰减较多。

此种蓄电池组合，称为网络组合法；每一个竖行都是用单节电池串联起来得到独立的电池串，再将若干独立的电池串的在两端并联起来；在每一个电池串的等电压点上，连接一条“均压线”。在一个电池包内，既有竖方向的充放电传导线，又有横方向的均压电流传导线，这就是网络组和的基本原理性结构；用这样的电池包组合成整车的电池组，电池组的可靠性远高于先并后串的组合；由于电池包是并联和串联的组合，所以输出的标称电压和标称容量可以灵活多变，可以充分适应车辆上的空间结构，为多配置电池提供了有利条件；电池包中的失效单节，容易被及时发现并更换，减少电池的连带损坏；这种组合方式可以用于所有的蓄电池组和结构中，其具有灵活多变、充分适应车辆上的空间结构、利于更换失效单节、使用范围广的优点。

电动汽车蓄电池组，有两类组合方式；第一类是流行的先并后串的单串蓄电池供电结构，这类电池组使用的BMS主要依据电压信号，我们称为BMSU；第二类是网络组合结构，信号主要是采集电流信号，简称为BMSA；对于图1所示的先并后串的电池组结构，BMSU采集的电气单节电压信号UDJ,可以根据该单节的数值，如果是电压始终偏低，就是单节内部有短路；如果是充电时电压偏高，放电时电压偏低，就是该单节容量衰减较多；用这个方法可以找到不良单节；至于偏高和偏低的具体门槛值，要根据使用条件确定；对于图2所示的网络组合结构，BMSA记录的是每串电池的电流值，根据放电时记录的数值A1～AN，把电流最小的电池串取下；取下的电池串，就是一个单串的蓄电池组；在图3所示的试验台上，对电池串进行大电流放电检测，比较其每包电池的UN,电压最低的就是故障电池的“包”位置；用同样的方法，继续检测包内的蓄电池单节，既可以找出故障单节的位置；优点在于对故障电池的定位采用BMS和负载试验台的联合方式，可以准确定位其位置；因此，本发明具有对落后电池进行准确定位、效率高的优点。

最终，以上实施例和附图仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。