CN105203962B - 一种车载电池过流诊断方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种车载电池过流诊断方法和装置，所述方法包括：实时获取电流限值和充/放电电流值；将当前时刻获取的充/放电电流值与前一时刻获取的电流限值进行比对；如果当前时刻获取的充/放电电流值小于所述前一时刻获取的电流限值，则判定充/放电过程正常。
Description
技术领域
本发明涉及车载电池充放电控制领域，具体涉及一种车载电池过流诊断方法和装置。
背景技术
电池管理***(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，BMS)是连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带，其主要功能包括：电池物理参数实时监测；电池状态估计；在线诊断与预警；充、放电与预充控制；均衡管理和热管理等，其中，在线诊断与预警是一种对车载电池进行保护的重要手段。具体地，在电池充/放电过程中，BMS实时采集电动汽车蓄电池组中的每块电池的端电压和温度、充放电电流及电池包总电压，并进行相应的限值诊断，防止电池发生过充电或过放电的现象，造成电池严重的损坏。
现有的电流限值诊断方案一般是将当前的实际电流与当前的电流限值进行比较，超过相应的阈值则报相应的故障信息。而在真实的工作环境中，如BMS发出电池电流限值信息给整车控制器，整车控制器发出指令，以及到电机控制器执行指令等操作均是存在延迟的。因此在将充/放电电流值与电流限值进行比对时，可能会因为延迟作用导致误报现象。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于，避免由信号处理延迟引起的BMS对车载电池的充放电状态误报现象。
本发明提供一种车载电池过流诊断方法，包括：实时获取电流限值和充/放电电流值；将当前时刻获取的充/放电电流值与前一时刻获取的电流限值进行比对；如果当前时刻获取的充/放电电流值小于所述前一时刻获取的电流限值，则判定充/放电过程正常；
优选地，如果当前时刻获取的充/放电电流值大于所述前一时刻获取的电流限值且小于预设阈值，则记录持续时间；当所述持续时间大于预设时间时，判定充/放电过程异常。
优选地，如果当前时刻获取的充/放电电流值大于预设阈值，则判定充/放电过程异常。
优选地，实时获取电流限值和充/放电电流值的时间间隔是电池管理***向整车控制器发送所述实时电流限值的时间、整车控制器做出反应的时间、整车控制器向电机控制器发送指令的时间、电机控制器做出反应时间及电机控制器发送充放电指令的时间之和。
本发明还提供另一种车载电池过流诊断方法，包括：按照第一周期获取充/放电电流值，并且按照第二周期获取电流限值，所述第一周期至少是第二周期的两倍；将当前时刻获取的充/放电电流值与当前最大电流限值进行比对，其中所述当前最大电流限值是在所述当期时刻前的第一周期内获取的电流限值中的最大值；如果当前时刻获取的充/放电电流值小于所述最大电流限值，则判定充/放电过程正常。
优选地，如果当前时刻获取的充/放电电流值大于所述前一时刻获取的电流限值或所述当前最大电流限值且小于预设阈值，则记录持续时间；当所述持续时间大于预设时间时，判定充/放电过程异常。
优选地，如果当前时刻获取的充/放电电流值大于预设阈值，则判定充/放电过程异常。
优选地，同时开始获取所述充/放电电流值和所述电流限值，并且所述第一周期是所述第二周期的整数倍。
优选地，所述第一周期是电池管理***向整车控制器发送所述实时电流限值的时间、整车控制器做出反应的时间、整车控制器向电机控制器发送指令的时间、电机控制器做出反应时间及电机控制器发送充放电指令的时间之和。
相应地，本发明提供一种车载电池过流诊断装置，包括：获取单元，用于实时获取电流限值和充/放电电流值；比对单元，用于将当前时刻获取的充/放电电流值与前一时刻获取的电流限值进行比对；判定单元，用于在当前时刻获取的充/放电电流值小于所述前一时刻获取的电流限值时，判定充/放电过程正常。
优选地，还包括：计时单元，用于在当前时刻获取的充/放电电流值大于所述前一时刻获取的电流限值且小于预设阈值时，记录持续时间；第一过载判断单元，用于当所述持续时间大于预设时间时，判定充/放电过程异常。
优选地，还包括第二过载判断单元，用于在当前时刻获取的充/放电电流值大于预设阈值时，判定充/放电过程异常。
本发明还提供另一种车载电池过流诊断装置，包括：获取单元，用于按照第一周期获取充/放电电流值，并且按照第二周期获取电流限值，所述第一周期至少是第二周期的两倍；比对单元，用于将当前时刻获取的充/放电电流值与当前最大电流限值进行比对，其中所述当前最大电流限值是在所述当期时刻前的第一周期内获取的电流限值中的最大值；判定单元，用于在当前时刻获取的充/放电电流值小于所述最大电流限值时，判定充/放电过程正常。
优选地，还包括：计时单元，用于在当前时刻获取的充/放电电流值大于所述前一时刻获取的电流限值或所述当前最大电流限值且小于预设阈值时，记录持续时间；第一过载判断单元，用于当所述持续时间大于预设时间时，判定充/放电过程异常。
优选地，还包括第二过载判断单元，用于在当前时刻获取的充/放电电流值大于预设阈值时，判定充/放电过程异常。
与现有技术相比，本发明提供的车载电池过流诊断方法，通过实时获取电流限值和充/放电电流值，并将当前时刻获取的充/放电电流值与前一时刻获取的电流限值进行比对，如果当前时刻获取的充/放电电流值小于所述前一时刻获取的电流限值，则判定充/放电过程正常的操作，来避免硬件控制延时导致充/放电电流超出限值出现误诊现象，进而避免控制充/放电继电器频繁开闭等应急操作，延长相关硬件使用寿命，并且减少误诊断次数还能够充分的发挥电池的功率能力，提高车载电池的工作效率。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是根据本发明实施例的车载电池过流诊断方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的电流限值与充/放电电流值的变化趋势图；
图3是根据本发明另一实施例的车载电池过流诊断方法的流程图；
图4是根据本发明另一实施例的电流限值与充/放电电流值的变化趋势图；
图5是根据本发明实施例的车载电池过流诊断装置的结构示意图；
图6是根据本发明另一实施例的车载电池过流诊断装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供一种车载电池过流诊断方法，如图1所示该方法包括如下步骤：
S01，实时获取电流限值和充/放电电流值。本领域技术人员可以理解，充/放电电流值和电流限值通常都是实时变化的，其中，充/放电电流值可以直接采集到，电流限值可以是预先给定的，也可以是BMS根据电池的状态实时计算得到的。
S02，将当前时刻获取的充/放电电流值与前一时刻获取的电流限值进行比对，如果当前时刻获取的充/放电电流值小于所述前一时刻获取的电流限值则进入步骤S03，否则进入步骤S04。
S03，判定充/放电过程正常。
S04，判断当前时刻获取的充/放电电流值是否小于预设阈值，其中的预设阈值属于一种界限值，可以根据电池性能进行设定。实际环境中，无论何种情况充/放电电流值不应当超过该临界值，如果未超过则进入步骤S05，否则执行步骤S07。
S05，记录持续时间，同时还可以发出警告信息，提示当前存在过载现象。
S06，判断所述持续时间是否大于预设时间，如果大于则执行步骤S07，否则执行步骤S03；
S07，判定充/放电过程异常。
下面将结合图2详细说明根据本发明实施例的车载电池过流诊断方法。图2示出了在一段时间内获取的电流限值和充/放电电流值构成的电流限值曲线11和充/放电电流值曲线12，如图2所示，在T0时刻获取到电流限值a0、充/放电电流值b0；在T1时刻获取到电流限值a1、充/放电电流值b1；在T2时刻获取到电流限值a2、充/放电电流值b2。上述获取电流限值和充/放电电流值的时间间隔可以根据实验数据进行设定，但是该时间间隔过长或过短可能会影响判定操作的准确性或者影响电池的工作效率，所以上述时间间隔优选为电池管理***向整车控制器发送所述实时电流限值的时间、整车控制器做出反应的时间、整车控制器向电机控制器发送指令的时间、电机控制器做出反应时间及电机控制器发送充放电指令的时间之和。上述硬件的反应时间以及发送指令所需的时间均可以被直接测量，以相关硬件的实际延迟时间的总和作为获取数据的时间间隔，由此可以进一步提高判定充放电状态的准确性，同时可以提高电池工作效率。
在图2中，随着时间推移，所获取的电流限制逐渐减小，即a0>a1>a2，为了保持充/放电电流值低于电流限值，在T0-T2之间BMS、整车控制器和电机控制器会进行相应处理，以使充/放电电流值也逐渐减小，即b0>b1>b2。理想状态下，应当是b0<a0、b1<a1、b2<a2，但由于硬件处理信号的延迟效应，实际情况往往不能满足上述条件。例如当前时刻为T1，假如直接将T1时刻获取到的充/放电电流值b1与T1时刻获取到的电流限值a1进行比对，虽然T1时刻硬件已经处理了降低充放电电流的指令，但是由于延迟效应b1并没有立即降下来，从而会导致车载电池过流诊断不准确。而在本实施例中，将当前时刻获取的充/放电电流值与前一时刻获取的电流限值进行比对，例如当前时刻为T1，此时是将T1时刻获取到的充/放电电流值b1与T0时刻获取到的电流限值a0进行比对，从而避免延迟效应产生的影响，如果b1<a0则可以判定充放电过程正常，虽然在T1时刻b1可能大于a1，但在T1时刻硬件已经发出了减小充/放电电流的命令，所以可能在T2之前，充/放电电流值就已经减小到小于a1，所以本方法判定T1时刻的充/放电的过程正常，不采取报警或断电等措施。
通过采用上述步骤S01-S03，实时获取电流限值和充/放电电流值，并将当前时刻获取的充/放电电流值与前一时刻获取的电流限值进行比对，如果当前时刻获取的充/放电电流值小于所述前一时刻获取的电流限值，则判定充/放电过程正常的操作，来避免硬件控制延时导致充/放电电流超出限值出现误诊现象，进而避免控制充/放电继电器频繁开闭等应急操作，延长相关硬件使用寿命，并且减少误诊断次数还能够充分的发挥电池的功率能力，提高车载电池的工作效率。
由于通常情况下，短时间的电流溢出对电池影响不严重，所以此时采取应急措施也会对硬件造成不必要的损失，通过采用上述步骤S04-S07，设定一个时间值，电流溢出的持续时间在此范围内可以被忽略，被判定为正常；如果超过此范围则被判定为异常，由此可以进一步降低误诊概率，同时进一步提高电池的工作效率，由此可以提高电池的安全性。
当充放电过程被判定异常后，可以采取现有的应急措施来保护电池，例如断开电源继电器等操作。除此之外，在执行本方法的过程中，还可以考虑车辆的故障等级信息，如果车辆已发生严重故障，则可以不执行上述步骤S04-S07，例如在车辆跛行或者紧急关闭模式下电流限值不应该出现过载现象，所以可以在当前时刻获取的充/放电电流值大于所述前一时刻获取的电流限值的情况下，直接判定为充电过程异常，以保护车载电池。
如前文所述，电流限值可以是BMS根据电池的状态实时计算得到的，电流限值可能会随时间逐渐降低，但也可能会逐渐增大。对于电流限值逐渐降低的情况，上述实施例提供的方法可以有效地避免误诊现象，但是对于电流限值逐渐增大的情况，由于前一时刻获取的电流限值小于当前获取的电流限值，此时若按上述方法进行比对和判断，则可能产生误诊现象。因此本发明另一实施例提供一种车载电池过流诊断方法，如图3所示，该方法包括如下步骤：
S11，按照第一周期Ta获取充/放电电流值，并且按照第二周期Tb获取电流限值，第一周期至少是第二周期的两倍，即经过一个第一周期，可以获取两个充/放电电流值和两个以上的电流限值；
S12，将当前时刻获取的充/放电电流值与当前最大电流限值进行比对，其中所述当前最大电流限值是在所述当期时刻前的第一周期内获取的电流限值中的最大值，判断当前时刻获取的充/放电电流值是否小于当前最大电流限值，如果小于则进入执行S13，否则进入执行S14；
S13，判定充/放电过程正常。
S14，判断当前时刻获取的充/放电电流值是否小于预设阈值，其中的预设阈值属于一种界限值，可以根据电池性能进行设定。实际环境中，无论何种情况充/放电电流值不应当超过该临界值，如果未超过则进入步骤S15，否则执行步骤S17；
S15，记录持续时间，同时还可以发出警告信息，提示当前存在过载现象。
S16，判断所述持续时间是否大于预设时间，如果大于则执行步骤S17，否则执行步骤S13；
S17，判定充/放电过程异常。
下面将结合图4详细说明根据本发明实施例的车载电池过流诊断方法。图4示出了在一段时间内获取的电流限值和充/放电电流值构成的电流限值曲线21和充/放电电流值曲线22，在图4中第一周期Ta是第二周期Tb的三倍，且第一周期Ta内包括三个完整的第二周期Tb，即第一周期Ta的起点与该周期内第一个第二周期Tb的起点相同，第一周期Ta的终点与该周期内第三个第二周期Tb的终点相同。当然，图4只是示例，并非限制本发明的范围。如图4所示，在Ta的起点T0时刻获取充/放电电流值b0、在Ta的终点T1时刻获取充/放电电流值b1，同时在Ta内，按第二周期Tb可以获取4个电流限值a0、a1、a2、a3。与前一实施例相同，第一周期的长度同样可以根据实验数据进行设定，优选为电池管理***向整车控制器发送所述实时电流限值的时间、整车控制器做出反应的时间、整车控制器向电机控制器发送指令的时间、电机控制器做出反应时间及电机控制器发送充放电指令的时间之和，从而可以提高判定充放电状态的准确性，同时可以提高电池工作效率。
在图4中，随着时间推移，所获取的电流限值逐渐增大，即a0<a1<a2<a3,即在Ta内电流限值逐渐增大；在a0、a1、a2、a3中选择最大值a3，比对b1与a3。如果b1<a3，则判定充/放电过程正常。
本领域技术人员可以理解，对于电流限值随时间推移逐渐减小的情况，即a0>a1>a2>a3的情况，则会将b1与a0进行比对，由此可以取得与前一实施例类似的效果；如果在一个第一周期内电流限值发生了先减小后增大或者先增大后减小的情况，仍然可以按照上述方案进行判定，即无论a0、a1、a2、a3的是何种关系，只需要使用其中的最大值与b1进行比对，就可以避免由信号处理延迟引起的BMS对车载电池的充放电状态误报现象。
与前一实施例相比，本实施例的车载电池过流诊断方法不仅可以适用于电流限值逐渐减小的情况，还可以适用于电流限值任意变换的情况，通过采用上述步骤S11-S13，按照不同的周期分别获取充/放电电流值和电流限值，并将当前时刻获取的充/放电电流值与前一个取充/放电电流值的采集周期内获取的最大电流限值进行比对，然后根据比对结果判定充/放电过程，无论电流限值是增大还是减小，均可以避免硬件控制延时导致充/放电电流超出限值出现误诊现象，进而避免控制充/放电继电器频繁开闭等应急操作，延长相关硬件使用寿命，并且减少误诊断次数还能够充分的发挥电池的功率能力，提高车载电池的工作效率。
由于通常情况下，短时间的电流溢出对电池影响不严重，通过采用上述步骤S14-S17，设定一个时间值，电流溢出的持续时间在此范围内可以被忽略，如果超过此范围则被判定为异常，由此可以进一步降低误诊概率，同时进一步提高电池的工作效率。
当充放电过程被判定异常后，可以采取现有的应急措施来保护电池，例如断开电源继电器等操作。除此之外，在执行本方法的过程中，还可以考虑车辆的故障等级信息，如果车辆已发生严重故障，则可以不执行上述步骤S14-S17，例如在车辆跛行或者紧急关闭模式下电流限值不应该出现过载现象，所以可以在当前时刻获取的充/放电电流值大于所述当前最大电流限值的情况下，直接判定为充电过程异常，以保护车载电池。
本发明实施例还提供一种车载电池过流诊断装置，如图5所示该装置包括：
获取单元A31，用于实时获取电流限值和充/放电电流值；
比对单元A32，用于将当前时刻获取的充/放电电流值与前一时刻获取的电流限值进行比对；
判定单元A33，用于在当前时刻获取的充/放电电流值小于所述前一时刻获取的电流限值时，判定充/放电过程正常。
根据本发明实施例提供的车载电池过流诊断装置，通过实时获取电流限值和充/放电电流值，并将当前时刻获取的充/放电电流值与前一时刻获取的电流限值进行比对，如果当前时刻获取的充/放电电流值小于所述前一时刻获取的电流限值，则判定充/放电过程正常的操作，来避免硬件控制延时导致充/放电电流超出限值出现误诊现象，进而避免控制充/放电继电器频繁开闭等应急操作，延长相关硬件使用寿命，并且减少误诊断次数还能够充分的发挥电池的功率能力，提高车载电池的工作效率。
为了应对当前时刻获取的充/放电电流值大于所述前一时刻获取的电流限值的情况，该装置还可以包括：
计时单元A34，用于在当前时刻获取的充/放电电流值大于所述前一时刻获取的电流限值且小于预设阈值时，记录持续时间；
第一过载判断单元A35，用于当所述持续时间大于预设时间时，判定充/放电过程异常。
第二过载判断单元A36，用于在当前时刻获取的充/放电电流值大于预设阈值时，判定充/放电过程异常。
上述优选方案可以进一步降低误诊概率，同时进一步提高电池的工作效率。当充放电过程被判定异常后，可以采取现有的应急措施来保护电池，例如断开电源继电器等操作。
如上所述，本实施例中获取电流限值和充/放电电流值的时间间隔优选为电池管理***向整车控制器发送所述实时电流限值的时间、整车控制器做出反应的时间、整车控制器向电机控制器发送指令的时间、电机控制器做出反应时间及电机控制器发送充放电指令的时间之和，由此可以进一步提高判定充放电状态的准确性，同时可以提高电池工作效率。
本发明另一实施例还提供一种车载电池过流诊断装置，如图6所示该装置包括：
获取单元B41，用于按照第一周期获取充/放电电流值，并且按照第二周期获取电流限值，所述第一周期至少是第二周期的两倍；
比对单元B42，用于将当前时刻获取的充/放电电流值与当前最大电流限值进行比对，其中所述当前最大电流限值是在所述当期时刻前的第一周期内获取的电流限值中的最大值；
判定单元B43，用于在当前时刻获取的充/放电电流值小于所述最大电流限值时，判定充/放电过程正常。
根据本发明实施例提供的车载电池过流诊断装置，通过按照不同的周期分别获取充/放电电流值和电流限值，并将当前时刻获取的充/放电电流值与前一个取充/放电电流值的采集周期内获取的最大电流限值进行比对，然后根据比对结果判定充/放电过程，无论电流限值是增大还是减小，均可以避免硬件控制延时导致充/放电电流超出限值出现误诊现象，进而避免控制充/放电继电器频繁开闭等应急操作，延长相关硬件使用寿命，并且减少误诊断次数还能够充分的发挥电池的功率能力，提高车载电池的工作效率。
为了应对当前时刻获取的充/放电电流值大于所述当前最大电流限值的情况，该装置还可以包括：
计时单元B44，用于在当前时刻获取的充/放电电流值大于所述前一时刻获取的电流限值且小于预设阈值时，记录持续时间；
第一过载判断单元B45，用于当所述持续时间大于预设时间时，判定充/放电过程异常。
第二过载判断单元B46，用于在当前时刻获取的充/放电电流值大于预设阈值时，判定充/放电过程异常。
上述优选方案可以进一步降低误诊概率，同时进一步提高电池的工作效率。
如前文所述，上述第一周期Ta优选为电池管理***向整车控制器发送所述实时电流限值的时间、整车控制器做出反应的时间、整车控制器向电机控制器发送指令的时间、电机控制器做出反应时间及电机控制器发送充放电指令的时间之和。上述硬件的反应时间以及发送指令所需的时间均可以被直接测量，本方案以相关硬件的实际延迟时间的总和作为上述第一周期，可以进一步提高判定充放电状态的准确性，同时可以提高电池工作效率。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种车载电池过流诊断方法，其特征在于，包括：
实时获取电流限值和充/放电电流值；
将当前时刻获取的充/放电电流值与前一时刻获取的电流限值进行比对；
如果当前时刻获取的充/放电电流值小于所述前一时刻获取的电流限值，则判定充/放电过程正常。
2.一种车载电池过流诊断方法，其特征在于，包括：
按照第一周期获取充/放电电流值，并且按照第二周期获取电流限值，所述第一周期至少是所述第二周期的两倍；
将当前时刻获取的充/放电电流值与当前最大电流限值进行比对，其中所述当前最大电流限值是在所述当前时刻前的第一周期内获取的电流限值中的最大值；
如果当前时刻获取的充/放电电流值小于所述最大电流限值，则判定充/放电过程正常。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，如果当前时刻获取的充/放电电流值大于所述前一时刻获取的电流限值或所述当前最大电流限值且小于预设阈值，则记录持续时间；
当所述持续时间大于预设时间时，判定充/放电过程异常。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，如果当前时刻获取的充/放电电流值大于预设阈值，则判定充/放电过程异常。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，同时开始获取所述充/放电电流值和所述电流限值，并且所述第一周期是所述第二周期的整数倍。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一周期是电池管理***向整车控制器发送所述实时电流限值的时间、整车控制器做出反应的时间、整车控制器向电机控制器发送指令的时间、电机控制器做出反应时间及电机控制器发送充放电指令的时间之和。
7.一种车载电池过流诊断装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于实时获取电流限值和充/放电电流值；
比对单元，用于将当前时刻获取的充/放电电流值与前一时刻获取的电流限值进行比对；
判定单元，用于在当前时刻获取的充/放电电流值小于所述前一时刻获取的电流限值时，判定充/放电过程正常。
8.一种车载电池过流诊断装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于按照第一周期获取充/放电电流值，并且按照第二周期获取电流限值，所述第一周期至少是所述第二周期的两倍；
比对单元，用于将当前时刻获取的充/放电电流值与当前最大电流限值进行比对，其中所述当前最大电流限值是在所述当前时刻前的第一周期内获取的电流限值中的最大值；
判定单元，用于在当前时刻获取的充/放电电流值小于所述最大电流限值时，判定充/放电过程正常。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，还包括：
计时单元，用于在当前时刻获取的充/放电电流值大于所述前一时刻获取的电流限值或所述当前最大电流限值且小于预设阈值时，记录持续时间；
第一过载判断单元，用于当所述持续时间大于预设时间时，判定充/放电过程异常。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括：
第二过载判断单元，用于在当前时刻获取的充/放电电流值大于预设阈值时，判定充/放电过程异常。
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