CN103308860A - 电池故障检测方法、电池故障检测装置及电池管理*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池故障检测方法、电池故障检测装置及电池管理***。该电池故障检测方法用于检测由n个电池单元串联连接而成的电池包是否出现了故障，该方法包括：在电池包充电或放电时，检测电池包的正负两端压降V_p以及各电池单元的正负两端压降V_mi；计算电池包的正负两端压降V_p与所有n个电池单元的正负两端压降V_mi的加和之间的差的绝对值作为线压降V₁；判断线压降V₁是否超过了预定阈值；若线压降V₁超过了预定阈值，则确定电池包出现了故障。本发明能够及时检测电动车电池是否出现了导线松动等故障，从而能够有效避免电动车发生自燃。

Description

电池故障检测方法、电池故障检测装置及电池管理***

技术领域

本发明涉及电动车电池技术领域，尤其涉及用于检测电动车电池是否出现了故障的电池故障检测方法、电池故障检测装置及电池管理***。

背景技术

随着新能源行业的高速发展，电动车(包括电动自行车和电动汽车)越来越普及，同时其安全性能方面的问题也日益凸显。更具体地，现有的电动车频频出现自燃事故。

经研究发现，导致电动车自燃的主要原因是连接电池用导线的绝缘层老化后出现的短路、打火等，而高温是加速绝缘层老化的最大元凶。当导线连接正常时，电池、导线通电时的发热量对绝缘层老化的影响非常有限。但是当导线松动时，情况则完全不同。表1以通用的64V、20Ah的电动车电池为例，示出了不同条件下导线的发热情况：

表1

从表1可以看出，不管是在放电阶段还是在充电阶段，导线接触不良都使得导线阻抗激增，这使得导线成为主要的发热源，并导致温度升高、导线绝缘层老化加速、甚至点燃车体内的易燃物质。由此可见，及时发现松动的导线对避免自燃很重要。

然而，由于电池置于车体内或电池包中，不易打开，这使得用户难以检查电池导线的连接状况。

发明内容

本发明实施例提供一种电池故障检测方法、电池故障检测装置及电池管理***，以能够及时检测电动车电池出现的导线松动等故障，避免自燃的发生。

本发明实施例提供了一种电池故障检测方法，用于检测由n个电池单元串联连接而成的电池包是否出现了故障，其中n为大于等于1的整数，该电池故障检测方法包括：

在所述电池包充电或放电时，检测所述电池包的正负两端压降V_p以及各所述电池单元的正负两端压降V_mi，其中，i表示所述电池单元的编号且1≤i≤n；

计算所述电池包的正负两端压降V_p与所有n个所述电池单元的正负两端压降V_mi的加和之间的差的绝对值作为线压降V₁；

判断所述线压降V₁是否超过了预定阈值；以及

若所述线压降V₁超过了所述预定阈值，则确定所述电池包出现了故障。

本发明实施例还提供了另一种电池故障检测方法，用于检测由n个电池单元串联连接而成的电池包是否出现了故障，其中n为大于等于1的整数，该电池故障检测方法包括：

在所述电池包既不充电也不放电时，检测各所述电池单元的负极端和相邻的电池单元的负极端之间的电压Vs_mi-，其中，i表示所述电池单元的编号且1≤i≤n；

在所述电池包以电流I进行充电或放电时，检测各所述电池单元的负极端和相邻的电池单元的负极端之间的电压V_mi-；

计算所述电压Vs_mi-和V_mi-之差的绝对值，并将该绝对值与所述电流I相除后的结果作为线阻R_i；

根据所述线阻R_i来判断相应的第i个电池单元是否出现了故障。

本发明实施例还提供了另一种电池故障检测方法，用于检测由n个电池单元串联连接而成的电池包是否出现了故障，其中n为大于等于1的整数，该电池故障检测方法包括：

在所述电池包既不充电也不放电时，检测各所述电池单元的正极端和相邻的电池单元的正极端之间的电压Vs_mi+，其中，i表示所述电池单元的编号且1≤i≤n；

在所述电池包以电流I进行充电或放电时，检测各所述电池单元的正极端和相邻的电池单元的正极端之间的电压V_mi+；

计算所述电压Vs_mi+和V_mi+之差的绝对值，并将该绝对值与所述电流I相除后的结果作为线阻R_i；

根据所述线阻R_i来判断相应的第i个电池单元是否出现了故障。

本发明实施例还提供了一种电池故障检测装置，用于检测由n个电池单元串联连接而成的电池包是否出现了故障，其中n为大于等于1的整数，所述电池故障检测装置包括：

电压检测模块，用于在所述电池包充电或放电时检测所述电池包的正负两端压降V_p以及各所述电池单元的正负两端压降V_mi，其中，i表示所述电池单元的编号且1≤i≤n；

计算模块，用于计算所述电池包的正负两端压降V_p与所有n个所述电池单元的正负两端压降V_mi的加和之间的差的绝对值，并将该绝对值作为线压降V₁；以及

判断模块，用于基于所述线压降V₁判断所述电池包是否出现了故障。

本发明实施例还提供了另一种电池故障检测装置，用于检测由n个电池单元串联连接而成的电池包是否出现了故障，其中n为大于等于1的整数，所述电池故障检测装置包括：

电压检测模块，用于在所述电池包既不充电也不放电时检测各所述电池单元的负极端和相邻的电池单元的负极端之间的电压Vs_mi-，以及在所述电池包以电流I进行充电或放电时检测各所述电池单元的负极端和相邻的电池单元的负极端之间的电压V_mi-，其中，i表示所述电池单元的编号且1≤i≤n；

计算模块，用于计算所述电压Vs_mi-和V_mi-之差的绝对值，并将该绝对值与所述电流I相除后的结果作为线阻R_i；以及

判断模块，用于基于所述线阻R_i来判断相应的第i个电池单元是否出现了故障。

本发明实施例还提供了另一种电池故障检测装置，用于检测由n个电池单元串联连接而成的电池包是否出现了故障，其中n为大于等于1的整数，所述电池故障检测装置包括：

电压检测模块，用于在所述电池包既不充电也不放电时检测各所述电池单元的正极端和相邻的电池单元的正极端之间的电压Vs_mi+，以及在所述电池包以电流I进行充电或放电时检测各所述电池单元的正极端和相邻的电池单元的正极端之间的电压V_mi+，其中，i表示所述电池单元的编号且1≤i≤n；

计算模块，用于计算所述电压Vs_mi+和V_mi+之差的绝对值，并将该绝对值与所述电流I相除后的结果作为线阻R_i；以及

判断模块，用于基于所述线阻R_i来判断相应的第i个电池单元是否出现了故障。

本发明实施例还提供了一种电池管理***，该***包括上述电池故障检测装置。

利用根据本发明实施例所提供的电池故障检测方法、电池故障检测装置及电池管理***，能够准确有效地检测电动车电池包内是否出现了导线松动等故障，从而及时避免由导线松动导致的电动车自燃，不仅提高了电动车的安全性，还能有效延长电动车的使用寿命。

附图说明

图1是本发明实施例的电动车电池的示例性结构图；

图2是本发明实施例的电池管理***的电路示意图；

图3为图2所示的电池管理***中出现导线接触不良故障的模组电池的放大示意图；

图4是本发明实施例的电池故障检测方法的流程示意图；

图5是本发明另一实施例的电池管理***的电路示意图；

图6是本发明另一实施例的电池故障检测方法的流程示意图；

图7是本发明又一实施例的电池管理***的电路示意图；

图8是本发明又一实施例的电池故障检测方法的流程示意图；以及

图9是本发明实施例的电池包的示例性结构图。

具体实施方式

如上所述，本发明的目的之一在于及时检测出由多个电池单元串联连接而成的电池包是否出现了故障。具体地，本发明所提供的电池故障检测方法和装置适用于具有图1所示结构的电动车用电池包。

图1所示为本发明实施例的电动车电池的示例性结构图，电动车的整个电池包由n个电池单元M₁、M₂、...M_n串联连接而成，n为大于等于1的整数。下面以模组电池作为电池单元示例进行说明，但本领域技术人员应能明白，本发明也可适用于如图9所示的模组内电池。

假定模组电池M₁的负极端与电池包的负极端P-之间的导线为L₁，模组电池M₁的正极端和M₂的负极端之间的导线为L₂，依此类推，模组电池M_n-1的正极端和模组电池M_n的负极端之间的导线为L_n，模组电池M_n的正极端和电池包的正极端P+之间的导线为L_n+1。

如背景技术部分中的表1所述，在模组电池与导线连接正常即接触良好的情况下，导线的固有阻抗很低，例如约10mΩ；然而，当导线出现松动即模组电池与导线接触不良的情况下，在导线与模组电池的连接头105处将出现新的远大于导线固有阻抗的阻抗Rs，例如约200mΩ即相当于固有阻抗的近20倍。

基于连接用导线的阻抗根据接触状态不同而差异很大，本发明提供了能够及时检测出导线松动的电池故障检测方法和装置，并详述如下。

图2所示为本发明实施例的电池管理***的电路示意图。电池管理***100包括用于检测模组电池与导线接触不良的电池故障检测装置110，其中该电池故障检测装置110包括电压检测模块101、计算模块102和判断模块103。电压检测模块101通过两根连接线107分别连接至电池包的正极端P+和负极端P-，用于检测电池包的正负两端压降，并通过若干根连接线106分别连接至各模组电池M₁、M₂、...M_n的正极端和负极端，用于检测各模组电池的正负两端压降。计算模块102用于根据电压检测模块101检测到的电池包正负两端压降和各模组电池正负两端压降，来计算各模组电池正负两端压降之和与电池包的正负两端压降之间的差的绝对值，并将该绝对值作为线压降。判断模块103用于根据该线压降判断电池包是否出现导线接触不良等故障。

进一步地，本发明实施例的电池故障检测装置110还可以包括报警模块(图2中未示出)，用于当判断模块103判断为电池包出现导线接触不良时发出报警信号。

在一个实施例中，在电池包充电或放电时，通过电压检测模块101分别检测电池包的正极端电压V_p+和负极端电压V_p-并计算这两个端电压之差来获得电池包的正负两端压降V_p，即

V_p＝V_p+-V_p-

以及，通过电压检测模块101分别检测各模组电池的正极端电压V_mi+和负极端电压V_mi-并计算这两个端电压之差来获得该模组电池的正负两端压降V_mi，即

V_mi＝V_mi+-V_mi-

其中，i表示各模组电池的编号且1≤i≤n。

在电池包充电时，流经各个模组电池的电流为I_chg，由于模组电池之间的导线上存在固有阻抗，因此导线上存在线阻压降。举例而言，导线L₁上的阻抗R_L1＝30mΩ，则该导线L₁上的线阻压降为V_L1＝I_chg×R_L1，依此类推，则所有导线的总的线阻压降为：

$V_L=\underset{i=1}{\overset{n+1}{\mathrm{\Σ}}}{V}_{\mathrm{Li}}=I_{\mathrm{chg}}\×\underset{i=1}{\overset{n+1}{\mathrm{\Σ}}}{R}_{\mathrm{Li}}$

电池包的正负两端压降为：

$V_p=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{V}_{\mathrm{mi}}+\underset{i=1}{\overset{n+1}{\mathrm{\Σ}}}{V}_{\mathrm{Li}}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{V}_{\mathrm{mi}}+I_{\mathrm{chg}}\×\underset{i=1}{\overset{n+1}{\mathrm{\Σ}}}{R}_{\mathrm{Li}}$

在导线与模组电池连接正常的情况下，所有导线的线阻抗R_Li可以预知或测得，并且由于导线上的固有阻抗较小，因此电池包的正负两端压降V_p与所有n个模组电池的正负两端压降V_mi的加和之间的差值，即所有导线的总的线阻压降V_L也相对较小。

另一方面，在电池包放电时，流经各个模组电池的电流为I_dsg，则导线L₁上的线阻压降为V_L1＝I_dsg×R_L1，依次类推，所有导线的总的线阻压降为：

$V_L=\underset{i=1}{\overset{n+1}{\mathrm{\Σ}}}{V}_{\mathrm{Li}}=I_{\mathrm{dsg}}\×\underset{i=1}{\overset{n+1}{\mathrm{\Σ}}}{R}_{\mathrm{Li}}$

电池包的正负两端压降为：

$V_p=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{V}_{\mathrm{mi}}-\underset{i=1}{\overset{n+1}{\mathrm{\Σ}}}{V}_{\mathrm{Li}}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{V}_{\mathrm{mi}}-I_{\mathrm{dsg}}\×\underset{i=1}{\overset{n+1}{\mathrm{\Σ}}}{R}_{\mathrm{Li}}$

在导线与模组电池连接正常的情况下，由于导线上的固有阻抗较小，因此所有n个模组电池的正负两端压降V_mi的加和与电池包的正负两端压降V_p之间的差值，即所有导线的总的线阻压降也相对较小。

图3所示为图2的电池管理***中出现导线接触不良故障的模组电池的放大示意图，结合图2对图3进行描述。如图3所示，当某一个导线和模组电池的连接头出现松动时，例如导线L₁与模组电池M1的负极端的连接头105出现松动，则连接头105处出现新的阻抗R_S。

因此，在电池包充电时，出现导线连接头松动的电池包的正负两端压降为：

$V_p=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{V}_{\mathrm{mi}}+\underset{i=1}{\overset{n+1}{\mathrm{\Σ}}}{V}_{\mathrm{Li}}+I_{\mathrm{chg}}\×R_S$

计算电池包的正负两端压降V_p与所有n个模组电池的正负两端压降V_mi的加和之间的差的绝对值作为线压降V_l，即线压降V_l为：

$V_l=|V_p-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{V}_{\mathrm{mi}}|=\underset{i=1}{\overset{n+1}{\mathrm{\Σ}}}{V}_{\mathrm{Li}}+I_{\mathrm{chg}}\×R_S$

另一方面，在电池包放电时，出现导线连接头松动的电池包的正负两端压降为：

$V_p=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{V}_{\mathrm{mi}}-\underset{i=1}{\overset{n+1}{\mathrm{\Σ}}}{V}_{\mathrm{Li}}-I_{\mathrm{dsg}}\×R_S$

计算电池包的正负两端压降V_p与所有n个模组电池的正负两端压降V_mi的加和之间的差的绝对值作为线压降V_l，即线压降V_l为：

$V_l=|V_p-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{V}_{\mathrm{mi}}|=\underset{i=1}{\overset{n+1}{\mathrm{\Σ}}}{V}_{\mathrm{Li}}+I_{\mathrm{dsg}}\×R_S$

由于连接头105的松动会导致阻抗R_S非常高，例如200mΩ以上。如果充电电流或放电电流为2.5A，那么阻抗R_S产生的压降至少为200mΩ×2.5A＝0.5V；如果充电电流或放电电流为30A，则阻抗R_S产生的压降至少达到200mΩ×30A＝6V。由此可见，阻抗R_S的出现会导致线压降V_l比较大。

因此，只需判断线压降V_l的值是否大于预定阈值，即可检测是否出现了连接头松动等故障。其中，预定阈值可为基于实验数据确定的经验值，也可为通过以下任一方法所确定的值。

阈值确定方法一：在电池包既不充电也不放电时，分别检测电池包的正负两端压降Vs_p以及各模组电池的正负两端压降Vs_mi，并计算电池包的正负两端压降Vs_p与所有n个模组电池的正负两端压降Vs_mi的加和之间的差，并将该差的绝对值作为检测误差ΔV，即按以下等式进行计算：

$\mathrm{\ΔV}=|{\mathrm{Vs}}_p-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{Vs}}_{\mathrm{mi}}|$

由于在电池包既不充电也不放电时，检测误差ΔV的值通常比较小，例如约在几十mV左右。因此，可确定远大于所述检测误差ΔV的一个值作为上述预定阈值。在一个实施例中，所述预定阈值至少为所述检测误差ΔV的10倍。

阈值确定方法二：由于充电电流或放电电流的不同会导致线压降的不同，为了提高检测精度，还可以确定分别与流经电池包的不同电流相关联的多个上述预定阈值。具言之，在电池包充电或放电时，若电池故障检测装置110检测到导线与各模组电池连接正常即无故障，则检测流经电池包的电流并计算电池包的正负两端压降V_p与所有n个模组电池的正负两端压降V_mi的加和之间的差的绝对值，并将与所检测到的流经该电池包的电流相关联的预定阈值更新为该绝对值的倍值(例如，至少1.5倍)，以使得随后可根据该新的预定阈值判断电池包在该电流下是否出现了故障。

在一个实施例中，优选地多次检测并计算所述绝对值，并确定多个所述绝对值的平均值的倍值作为与所检测到的流经该电池包的电流相关联的预定阈值，从而可进一步提高检测精度。

图4所示为本发明实施例的电池故障检测方法的流程示意图。结合图1、图2和图3对图4进行描述。尽管图4中公开了具体的步骤，但这些步骤仅是示例性的。也就是说，本发明可以很好地适用于各种其他步骤或图4中所示步骤的变形。

步骤S11中，在电池包充电或放电时，检测电池包的正负两端压降V_p以及各模组电池的正负两端压降V_mi，其中，i表示模组电池的编号且1≤i≤n。

步骤S12中，计算电池包的正负两端压降V_p与所有n个模组电池的正负两端压降V_mi的加和之间的差的绝对值作为线压降V_l，即按以下等式进行计算：

$V_l=|V_p-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{V}_{\mathrm{mi}}|$

步骤S13中，判断该线压降V_l是否超过了预定阈值；若该线压降V_l超过了预定阈值，则确定该电池包出现了接头松动、导线接触不良等故障。

在一个实施例中，电池故障检测方法进一步包括：在所述电池包既不充电也不放电时，检测所述电池包的正负两端压降Vs_p以及各所述模组电池的正负两端压降Vs_mi；计算所述电池包的正负两端压降Vs_p与所有n个所述模组电池的正负两端压降Vs_mi的加和之间的差的绝对值作为检测误差ΔV，即按以下等式进行计算：

$\mathrm{\ΔV}=|{\mathrm{Vs}}_p-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{Vs}}_{\mathrm{mi}}|$

并确定远大于所述检测误差ΔV的值作为所述预定阈值。优选的，所述预定阈值至少为所述检测误差ΔV的10倍。

在一个实施例中，电池故障检测方法进一步包括：若检测到所述电池包没有出现故障，则将与流经该电池包的电流相关联的所述预定阈值更新为所述线压降V₁的至少1.5倍。

为了减少连接线的数量进而节省成本，并提高检测精度以能够确定哪一个模组电池出现了故障，本发明还提供了下述实施例。图5所示为本发明另一实施例的电池管理***的电路示意图。

如图5所示，电池管理***200包括用于检测模组电池与导线接触不良的电池故障检测装置210，其中该电池故障检测装置210包括电压检测模块201、计算模块202和判断模块203。电压检测模块201通过两根连接线207分别连接至电池包的正极端P+和负极端P-，并通过n根连接线206分别连接至各模组电池M₁、M₂、...M_n的负极端，用于检测各模组电池的负极端和相邻的模组电池的负极端之间的电压。计算模块202用于根据各模组电池的负极端和相邻的模组电池的负极端之间的电压计算线阻。判断模块203用于根据该线阻判断对应的模组电池是否出现导线接触不良等故障。

进一步地，本发明实施例的电池故障检测装置210还可以包括电流检测模块(图5中未示出)，用于在电池包开始充电或放电时，测量流经所述电池包的电流。本发明实施例的电池故障检测装置210还可以包括控制模块(图5中未示出)，用于控制对所述电池包进行充电的充电器，使得所述充电器向所述电池包输出恒定的充电电流。

或者，本发明实施例的电池故障检测装置210还可以包括请求模块(图5中未示出)，用于在电池包开始充电或放电时，请求对应的电池管理***200测量流经所述电池包的电流；和/或，请求电池管理***200控制对电池包进行充电的充电器，以使得所述充电器向所述电池包输出恒定的充电电流。

进一步地，本发明实施例的电池故障检测装置210还可以包括报警模块(图5中未示出)，用于当判断模块203判断电池包出现导线接触不良时，发出报警信号。

在一个实施例中，在电池包既不充电也不放电时，通过电压检测模块201检测各模组电池M_i的负极端和相邻的模组电池M_i+1的负极端之间的电压Vs_mi-，其中，i表示模组电池的编号且1≤i≤n。

在电池包以电流I进行充电或放电时，通过电压检测模块201检测各模组电池M_i的负极端和相邻的模组电池M_i+1的负极端之间的电压V_mi-。其中，电压V_mi-优选为自电池包开始以电流I进行充电或放电起预设时间段内的电压值，具体可为该预设时间段内的平均值，或者为该预设时间段内任一时间点的瞬时值。该预设时间段可以为例如3秒-6秒或1秒-5秒的时间范围。电流I的值可以任意设置，但是由于电流越大，后续步骤中计算得到的线阻值越大，检测灵敏度越高。因此，对于电动自行车来说，电流I优选大于5A，对于电动汽车来说，电流I优选大于20A。

在一个实施例中，可以利用电流检测模块在电池包开始充电或放电时测量流经电池包的电流I。在一个实施例中，还可以通过控制模块对充电器进行控制，以使得充电器向电池包输出恒定的电流I。

通过计算模块202计算各模组电池M_i的负极端和相邻的模组电池M_i+1的负极端之间的电压Vs_mi-和V_mi-之差的绝对值，并将该绝对值与电流I相除后的结果作为线阻R_i，即按以下等式进行计算：

R_i＝|V_mi--Vs_mi-|/I

根据线阻R_i的值来判断相应的第i个模组电池M_i是否出现了连接头松动等故障。

在模组电池和导线连接正常的情况下，当模组电池充电或放电时，电池电压会慢慢上升或慢慢下降。但是，在出现例如连接头205松动等故障的情况下，由于连接头205处的阻抗R_S的阻值比较大，这将导致相应的模组电池的电压会有一个突变。因此，通过在很短的预设时间段内检测模组电池M_i的电压的瞬时值或平均值并然后计算线阻Ri，即可基于该线阻值的大小来判断相应的模组电池M_i是否出现了连接头松动等问题。

具体而言，判断线阻R_i是否大于设定值，若大于设定值，则确定第i个模组电池出现了导线接触不良的故障；或者判断线阻R_i是否远大于与其它模组电池相对应的线阻R_j，若远大于线阻R_j，则确定第i个模组电池出现了导线接触不良的故障。在一个实施例中，若线阻R_i大于线阻R_j的5倍以上，则认为第i个模组电池出现了导线接触不良的故障。

其中，该设定值可以为与和模组电池M_i相邻的无故障模组电池相对应的阻值，也可以是与和模组电池M_i一起串联连接的各个无故障模组电池相对应的阻值平均值。

在本实施例中，模组电池M_n的导线接触不良故障可以通过检测模组电池M_n的负极端和电池包的正极端P+之间的电压来判断。

图6所示为本发明另一实施例的电池故障检测方法的流程示意图。结合图5对图6进行描述。尽管图6中公开了具体的步骤，但这些步骤仅是示例性的。也就是说，本发明可以很好地适用于各种其他步骤或图6中所示步骤的变形。

步骤S21中，在电池包既不充电也不放电时，检测各模组电池M_i的负极端和相邻的模组电池M_i+1的负极端之间的电压Vs_mi-，其中，i表示模组电池的编号且1≤i≤n。

步骤S22中，在电池包以电流I进行充电或放电时，检测各模组电池M_i的负极端和相邻的模组电池M_i+1的负极端之间的电压V_mi-。

步骤S23中，计算各模组电池M_i的负极端和相邻的模组电池M_i+1的负极端之间的电压Vs_mi-和V_mi-之差的绝对值，并将该绝对值与电流I相除后的结果作为线阻R_i。

步骤S24中，根据线阻R_i的值来判断相应的第i个模组电池M_i是否出现了连接头松动。

图7所示为本发明又一实施例的电池管理***的电路示意图。本实施例与图5所示实施例的不同之处在于，电压检测模块301通过n根连接线306分别连接至各模组电池M₁、M₂、...M_n的正极端。该电池管理***300包括用于检测模组电池与导线接触不良的电池故障检测装置310，其中该电池故障检测装置310包括电压检测模块301、计算模块302和判断模块303。电压检测模块301通过两根连接线307分别连接至电池包的正极端P+和负极端P-，并通过n根连接线306分别连接至各模组电池M₁、M₂、...M_n的正极端，用于检测各模组电池的正极端和相邻的模组电池的正极端之间的电压。计算模块302用于根据各模组电池的正极端和相邻的模组电池的正极端之间的电压计算线阻。判断模块303用于根据该线阻判断对应的模组电池是否出现导线接触不良等故障。

进一步地，本发明实施例的电池故障检测装置310还可以包括电流检测模块(图7中未示出)，用于在电池包开始充电或放电时，测量流经所述电池包的电流。本发明实施例的电池故障检测装置310还可以包括控制模块(图7中未示出)，用于控制对所述电池包进行充电的充电器，使得所述充电器向所述电池包输出恒定的充电电流。

或者，本发明实施例的电池故障检测装置310还可以包括请求模块(图7中未示出)，用于在电池包开始充电或放电时，请求对应的电池管理***300测量流经所述电池包的电流；和/或，请求电池管理***300控制对电池包进行充电的充电器，以使得所述充电器向所述电池包输出恒定的充电电流。

进一步地，本发明实施例的电池故障检测装置310还可以包括报警模块(图7中未示出)，用于当判断模块303判断电池包出现导线接触不良时，发出报警信号。

在一个实施例中，在电池包既不充电也不放电时，通过电压检测模块301检测各模组电池M_i的正极端和相邻的模组电池M_i-1的正极端之间的电压Vs_mi+，其中，i表示模组电池的编号且1≤i≤n。

在电池包以电流I进行充电或放电时，通过电压检测模块301检测各模组电池M_i的正极端和相邻的模组电池M_i-1的正极端之间的电压V_mi+。其中，电压V_mi+优选为自电池包开始以电流I进行充电或放电起预设时间段内的电压值，具体可为该预设时间段内的平均值，或者为该预设时间段内任一时间点的瞬时值。该预设时间段可以为例如3秒-6秒或1秒-5秒的时间范围。电流I的值可以任意设置，但是由于电流越大，后续步骤中计算得到的线阻值越大，检测灵敏度越高。因此，对于电动自行车来说，电流I优选大于5A，对于电动汽车来说，电流I优选大于20A。

在一个实施例中，可以利用电流检测模块在电池包开始充电或放电时测量流经电池包的电流I。在一个实施例中，还可以通过控制模块对充电器进行控制，以使得充电器向电池包输出恒定的电流I。

通过计算模块302计算各模组电池M_i的正极端和相邻的模组电池M_i-1的正极端之间的电压Vs_mi+和V_mi+之差的绝对值，并将该绝对值与电流I相除后的结果作为线阻R_i，即按以下等式进行计算：

R_i＝|V_mi+-Vs_mi+|/I

根据线阻R_i的值来判断相应的第i个模组电池M_i是否出现了连接头松动等故障。

在模组电池和导线连接正常的情况下，当模组电池充电或放电时，电池电压会慢慢上升或慢慢下降。但是，在出现例如连接头205松动等故障的情况下，由于连接头205处的阻抗R_S的阻值比较大，这将导致相应的模组电池的电压会有一个突变。因此，通过在很短的预设时间段内检测模组电池M_i的电压的瞬时值或平均值并然后计算线阻Ri，即可基于该线阻值的大小来判断相应的模组电池M_i是否出现了连接头松动等问题。

具体而言，判断线阻R_i是否大于设定值，若大于设定值，则确定第i个模组电池出现了导线接触不良的故障；或者判断线阻R_i是否远大于与其它模组电池相对应的线阻R_j，若远大于线阻R_j，则确定第i个模组电池出现了导线接触不良的故障。在一个实施例中，若线阻R_i大于线阻R_j的5倍以上，则认为第i个模组电池出现了导线接触不良的故障。

其中，该设定值可以为与和模组电池M_i相邻的无故障模组电池相对应的阻值，也可以是与和模组电池M_i一起串联连接的各个无故障模组电池相对应的阻值平均值。

此外，在本实施例中，模组电池M₁的导线接触不良故障可以通过检测模组电池M₁的正极端和电池包的负极端P-之间的电压来判断。

类似地，图8所示为本发明又一实施例的电池故障检测方法的流程示意图。结合图7对图8进行描述。尽管图8中公开了具体的步骤，但这些步骤仅是示例性的。也就是说，本发明可以很好地适用于各种其他步骤或图8中所示步骤的变形。

步骤S 31中，在电池包既不充电也不放电时，检测各模组电池M_i的正极端和相邻的模组电池M_i-1的正极端之间的电压Vs_mi+，其中，i表示模组电池的编号且1≤i≤n。

步骤S 32中，在电池包以电流I进行充电或放电时，检测各模组电池M_i的正极端和相邻的模组电池M_i-1的正极端之间的电压V_mi+。

步骤S33中，计算各模组电池M_i的正极端和相邻的模组电池M_i-1的正极端之间的电压Vs_mi+和V_mi+之差的绝对值，并将该绝对值与电流I相除后的结果作为线阻R_i。

步骤S34中，根据线阻R_i的值来判断相应的第i个模组电池M_i是否出现了连接头松动。

图9所示为本发明实施例的电池包的示例性结构图。电池包包括4个串联连接的12V模组电池，其中每个12V模组电池分别包括6个串联连接的2V电池单体。其中，模组电池的数量及内部结构并不限于此。本发明实施例提供的电池故障检测方法、电池故障检测装置及电池管理***也同样适用于对模组电池内的电池单体进行检测。

本发明实施例提供的电池故障检测方法、电池故障检测装置及电池管理***，能够对电动车电池进行准确有效的检测，以确定电池是否出现导线松动等故障，以及具体为哪一模组电池出现了故障，能及时避免导线松动产生的热量导致的电动车自燃等事故，延长电动车的使用寿命；且适用于各种类型的电动车电池的检测，如锂电池等等。

本说明书公开的方法和装置提供用于电动车的电池故障检测装置和方法。此处公开的任何方法的一个或多个步骤可以以与所示顺序不同的顺序实施而不脱离本发明的本质和范围。虽然此处公开的方法和装置可能或并未参考任何特定软件或硬件来介绍，但是所述方法和装置是以以下方式介绍：该方式足以使本领域的技术人员能够轻易采用所需的市售的硬件和软件完成本发明，从而无需不当试验并使用传统技艺地完成本发明的实施例。本领域的技术人员可知上述组合并非穷举且上述技术特征的所有合理的组合都包含在本说明书中。

以上说明书细节包括本发明的具体实施例。但是，须知无论以上说明书的文本如何细化，本发明可以多种方式完成。如上所述，可知当描述特定技术特征或发明的方面时，特定词汇的使用不应视为对词汇进行再定义从而限制为包括技术特征的任何特定特性或与该词汇有关的发明的方面。因此，应根据随附的权利要求及其等同文件构建本发明的范围。

在不离开本发明范围的情况下，可对上述具体实施例进行各种改变。

Claims (17)

1.一种电池故障检测方法，用于检测由n个电池单元串联连接而成的电池包是否出现了故障，其中n为大于等于1的整数，其特征在于，该电池故障检测方法包括：

在所述电池包充电或放电时，检测所述电池包的正负两端压降V_p以及各所述电池单元的正负两端压降V_mi，其中，i表示所述电池单元的编号且1≤i≤n；

计算所述电池包的正负两端压降V_p与所有n个所述电池单元的正负两端压降V_mi的加和之间的差的绝对值作为线压降V₁；

判断所述线压降V₁是否超过了预定阈值；以及

若所述线压降V₁超过了所述预定阈值，则确定所述电池包出现了故障。

2.根据权利要求1所述的电池故障检测方法，其特征在于，所述电池故障检测方法还包括：

在所述电池包既不充电也不放电时，检测所述电池包的正负两端压降Vs_p以及各所述电池单元的正负两端压降Vs_mi；

计算所述电池包的正负两端压降Vs_p与所有n个所述电池单元的正负两端压降Vs_mi的加和之间的差的绝对值作为检测误差ΔV；

并确定远大于所述检测误差ΔV的值作为所述预定阈值。

3.根据权利要求2所述的电池故障检测方法，其特征在于，所述预定阈值至少为所述检测误差ΔV的10倍。

4.根据权利要求1所述的电池故障检测方法，其特征在于，若检测到所述电池包没有出现故障，则将与流经所述电池包的电流相关联的所述预定阈值更新为所述线压降V₁的至少1.5倍。

5.一种电池故障检测方法，用于检测由n个电池单元串联连接而成的电池包是否出现了故障，其中n为大于等于1的整数，其特征在于，该电池故障检测方法包括：

在所述电池包既不充电也不放电时，检测各所述电池单元的负极端和相邻的电池单元的负极端之间的电压Vs_mi-，其中，i表示所述电池单元的编号且1≤i≤n；

在所述电池包以电流I进行充电或放电时，检测各所述电池单元的负极端和相邻的电池单元的负极端之间的电压V_mi-；

计算所述电压Vs_mi-和V_mi-之差的绝对值，并将该绝对值与所述电流I相除后的结果作为线阻R_i；

根据所述线阻R_i来判断相应的第i个电池单元是否出现了故障。

6.一种电池故障检测方法，用于检测由n个电池单元串联连接而成的电池包是否出现了故障，其中n为大于等于1的整数，其特征在于，该电池故障检测方法包括：

在所述电池包既不充电也不放电时，检测各所述电池单元的正极端和相邻的电池单元的正极端之间的电压Vs_mi+，其中，i表示所述电池单元的编号且1≤i≤n；

在所述电池包以电流I进行充电或放电时，检测各所述电池单元的正极端和相邻的电池单元的正极端之间的电压V_mi+；

计算所述电压Vs_mi+和V_mi+之差的绝对值，并将该绝对值与所述电流I相除后的结果作为线阻R_i；

根据所述线阻R_i来判断相应的第i个电池单元是否出现了故障。

7.根据权利要求5或6所述的电池故障检测方法，其特征在于，根据所述线阻R_i来判断相应的第i个电池单元是否出现了故障具体为：

判断所述线阻R_i是否大于设定值，若大于所述设定值，则确定所述第i个电池单元出现了故障；或者

判断所述线阻R_i是否远大于与其它所述电池单元相对应的线阻R_j，若远大于所述线阻R_j，则确定所述第i个电池单元出现了故障。

8.根据权利要求7所述的电池故障检测方法，其特征在于，所述电压V_mi-或电压V_mi+是在从所述电池包以所述电流I开始充电或放电起的预定时间段内检测到的值。

9.根据权利要求8所述的电池故障检测方法，其特征在于，还包括：在所述电池包开始充电或放电时，测量流经所述电池包的电流。

10.根据权利要求8所述的电池故障检测方法，其特征在于，还包括：控制对所述电池包进行充电的充电器，以使得所述充电器向所述电池包输出恒定的充电电流。

11.一种电池故障检测装置，用于检测由n个电池单元串联连接而成的电池包是否出现了故障，其中n为大于等于1的整数，其特征在于，所述电池故障检测装置包括：

电压检测模块，用于在所述电池包充电或放电时检测所述电池包的正负两端压降V_p以及各所述电池单元的正负两端压降V_mi，其中，i表示所述电池单元的编号且1≤i≤n；

计算模块，用于计算所述电池包的正负两端压降V_p与所有n个所述电池单元的正负两端压降V_mi的加和之间的差的绝对值，并将该绝对值作为线压降V₁；以及

判断模块，用于基于所述线压降V₁判断所述电池包是否出现了故障。

12.一种电池故障检测装置，用于检测由n个电池单元串联连接而成的电池包是否出现了故障，其中n为大于等于1的整数，其特征在于，所述电池故障检测装置包括：

电压检测模块，用于在所述电池包既不充电也不放电时检测各所述电池单元的负极端和相邻的电池单元的负极端之间的电压Vs_mi-，以及在所述电池包以电流I进行充电或放电时检测各所述电池单元的负极端和相邻的电池单元的负极端之间的电压V_mi-，其中，i表示所述电池单元的编号且1≤i≤n；

计算模块，用于计算所述电压Vs_mi-和V_mi-之差的绝对值，并将该绝对值与所述电流I相除后的结果作为线阻R_i；以及

判断模块，用于基于所述线阻R_i来判断相应的第i个电池单元是否出现了故障。

13.一种电池故障检测装置，用于检测由n个电池单元串联连接而成的电池包是否出现了故障，其中n为大于等于1的整数，其特征在于，所述电池故障检测装置包括：

电压检测模块，用于在所述电池包既不充电也不放电时检测各所述电池单元的正极端和相邻的电池单元的正极端之间的电压Vs_mi+，以及在所述电池包以电流I进行充电或放电时检测各所述电池单元的正极端和相邻的电池单元的正极端之间的电压V_mi+，其中，i表示所述电池单元的编号且1≤i≤n；

计算模块，用于计算所述电压Vs_mi+和V_mi+之差的绝对值，并将该绝对值与所述电流I相除后的结果作为线阻R_i；以及

判断模块，用于基于所述线阻R_i来判断相应的第i个电池单元是否出现了故障。

14.根据权利要求12或13所述的电池故障检测装置，其特征在于，所述电池故障检测装置还包括：

电流检测模块，用于检测流经所述电池包的电流。

15.根据权利要求12或13所述的电池故障检测装置，其特征在于，所述电池故障检测装置还包括：

控制模块，用于控制对所述电池包进行充电的充电器，以使得所述充电器向所述电池包输出恒定的充电电流。

16.根据权利要求11至13中任一项所述的电池故障检测装置，其特征在于，所述电池故障检测装置还包括：

报警模块，用于在所述判断模块判断为出现了故障时发出报警信号。

17.一种电池管理***，包括根据权利要求11至13中任一项所述的电池故障检测装置。

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