本發(fā)明屬于電池檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電動(dòng)汽車蓄電池維護(hù)中替換失效電池的方法。
背景技術(shù)：
鋰電池在實(shí)際應(yīng)用中，往往需要多節(jié)串聯(lián)使用以達(dá)到電壓的要求，目前由于電池的成組技術(shù)不夠好、電池的一致性也難以得到保證，隨著充放電循環(huán)次數(shù)的增加，電池之間的差異也會(huì)越來(lái)越大，導(dǎo)致電池管理系統(tǒng)在 SOC 計(jì)算和控制策略方面存在很多問(wèn)題，影響電池組的使用壽命。我們把電池組中和其它單體電池一致性差很多的電池叫做失效電池，如果能把失效電池找出來(lái)或者提前預(yù)測(cè)出來(lái)，對(duì)電池組的使用和管理都將有非常大的好處。
電池的內(nèi)在屬性參數(shù)現(xiàn)在比較難以測(cè)量，目前應(yīng)對(duì)失效電池的處理業(yè)內(nèi)還沒(méi)有行之有效的方法，主要由內(nèi)阻測(cè)量、充放電容量測(cè)量等方法，由于測(cè)量的準(zhǔn)確性及實(shí)用性等存在局限性，從而都不能很好地解決該問(wèn)題。
蓄電池維護(hù)中，總有更換電池的作業(yè)要求。為了保障蓄電池組的均衡性，更換上去的蓄電池，其結(jié)構(gòu)容量和保有容量應(yīng)該與蓄電池組的當(dāng)下?tīng)顟B(tài)相符。這在實(shí)際工藝上是難以做到的。通常換上去的電池，保有容量和結(jié)構(gòu)容量都會(huì)大于維護(hù)的蓄電池組；如果更換上去的電池，在幾次循環(huán)使用中，逐步會(huì)與電池組的其它電池趨于一致，這就放寬了作業(yè)限制，鉛酸電池本身就有這樣的優(yōu)點(diǎn)。鋰電池則不同，由于鋰電池有BMS的監(jiān)控，換上去的電氣單節(jié)電池，如果結(jié)構(gòu)容量大于電池組的其它電池，保有容量低于其它電池，充電時(shí)就表現(xiàn)出“軟”特性，對(duì)電池組沒(méi)有影響。但放電時(shí)的電壓偏低，BMS將鉗制整組電池的放電容量，使得整組放電容量減小。如果保有容量偏高，充電時(shí)也會(huì)鉗制整組蓄電池充電容量減少。這就是用簡(jiǎn)單更換高質(zhì)量的單節(jié)電池的維護(hù)方法，不會(huì)增加電動(dòng)汽車的可靠性的內(nèi)在原因；針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，有必要開(kāi)發(fā)出保證更換前后電池組容量的一致性、更換方式簡(jiǎn)單的電動(dòng)汽車蓄電池維護(hù)中替換失效電池的方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種保證更換前后電池組容量的一致性、更換方式簡(jiǎn)單的電動(dòng)汽車蓄電池維護(hù)中替換失效電池的方法。
本發(fā)明通過(guò)以下手段實(shí)現(xiàn)：
一種電動(dòng)汽車蓄電池維護(hù)中替換失效電池的方法，具體的替換步驟為：
1）利用蓄電池的電池在線檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)落后電池進(jìn)行定位，找出失效電池，并利用蓄電池中BMS系統(tǒng)記錄蓄電池的放電過(guò)程的電壓U值和對(duì)應(yīng)的電流值，進(jìn)行存儲(chǔ)；
2）利用與BMS系統(tǒng)記錄相同的電流值對(duì)備品電池進(jìn)行負(fù)載電流檢測(cè)，電壓如果高于U值就需要用同樣的電流放電到U值狀態(tài)；電壓如果低于U值，對(duì)其放電檢測(cè)時(shí)達(dá)到U狀態(tài)，得到相同動(dòng)態(tài)負(fù)載能力的備品電池；
3）將步驟2）得到的備品電池與失效電池進(jìn)行替換。
所述的電池在線檢測(cè)系統(tǒng)包括控制模塊，監(jiān)測(cè)模塊和上位機(jī)，對(duì)蓄電池的電壓、電流、內(nèi)阻、溫度、SOC和SOH參數(shù)進(jìn)行采集。
本發(fā)明的有益效果：
在本發(fā)明中，使用該工藝技術(shù)，可以確保更換單節(jié)電池后，蓄電池組容量狀態(tài)的一致性；測(cè)量電池的動(dòng)態(tài)負(fù)載能力，動(dòng)態(tài)負(fù)載能力相同的電池可以組合使用；具體實(shí)施方法是原有電池的BMS上，紀(jì)錄有蓄電池的放電過(guò)程的電壓U值和對(duì)應(yīng)的電流值，備品電池替換時(shí)用同樣的負(fù)載電流檢測(cè)，電壓如果高于U值就需要用同樣的電流放電到U值狀態(tài)；電壓如果低于U值，就需要充電，使其放電檢測(cè)時(shí)達(dá)到U狀態(tài)；因此，本發(fā)明具有保證更換前后電池組容量的一致性、更換方式簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。
附圖說(shuō)明
圖1是電池在線檢測(cè)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
一種電動(dòng)汽車蓄電池維護(hù)中替換失效電池的方法，具體的替換步驟為：
1）利用蓄電池的電池在線檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)落后電池進(jìn)行定位，找出失效電池，并利用蓄電池中BMS系統(tǒng)記錄蓄電池的放電過(guò)程的電壓U值和對(duì)應(yīng)的電流值，進(jìn)行存儲(chǔ)；
2）利用與BMS系統(tǒng)記錄相同的電流值對(duì)備品電池進(jìn)行負(fù)載電流檢測(cè)，電壓如果高于U值就需要用同樣的電流放電到U值狀態(tài)；電壓如果低于U值，對(duì)其放電檢測(cè)時(shí)達(dá)到U狀態(tài)，得到相同動(dòng)態(tài)負(fù)載能力的備品電池；
3）將步驟2）得到的備品電池與失效電池進(jìn)行替換。
電池在線檢測(cè)系統(tǒng)包括控制模塊，監(jiān)測(cè)模塊和上位機(jī)，對(duì)蓄電池的電壓、電流、內(nèi)阻、溫度、SOC和SOH參數(shù)進(jìn)行采集。一個(gè)控制模塊可以接入多個(gè)監(jiān)測(cè)模塊，完成對(duì)不同電池只數(shù)和不同電壓規(guī)格的鋰離子電池組的監(jiān)測(cè)管理，可同時(shí)管理兩組鋰離子電池。每組電池組具有 24 個(gè)測(cè)試點(diǎn)。
控制模塊：用于數(shù)據(jù)傳輸、處理和人機(jī)界面操作，具有遠(yuǎn)程（集中）RS485 接口、監(jiān)測(cè)模塊控制口、操作鍵盤、漢化顯示面板、聲光報(bào)警及報(bào)警輸出節(jié)點(diǎn)?？刂颇K實(shí)時(shí)顯示電池?cái)?shù)據(jù)，智能分析數(shù)據(jù)，對(duì)異常的電池運(yùn)行情況進(jìn)行及時(shí)報(bào)警。通過(guò)總線結(jié)構(gòu)控制監(jiān)測(cè)模塊工作，收集監(jiān)測(cè)模塊采集的數(shù)據(jù)，并對(duì)發(fā)生的事件進(jìn)行判斷處理并發(fā)出聲光報(bào)警，完成數(shù)據(jù)的通信、存儲(chǔ)和查詢等功能。
監(jiān)測(cè)模塊：用于鋰離子電池?cái)?shù)據(jù)的巡檢，內(nèi)置CPU獨(dú)立高速工作，除進(jìn)行常規(guī)電壓、電流、溫度等監(jiān)測(cè)外，與內(nèi)阻監(jiān)測(cè)單元連接后可準(zhǔn)確在線監(jiān)測(cè)電池內(nèi)阻。監(jiān)測(cè)模塊安裝在電池附近，與控制模塊，PC機(jī)之間通訊連接，方便現(xiàn)場(chǎng)接線安裝。
上位機(jī)：完成的功能和控制模塊完成的功能基本上相同，可以代替控制模塊。
BMS所述的包括電壓采集模塊、溫度采集模塊、電流采集模塊、充放電控制模塊、熱管理控制模塊、均衡控制模塊、485通信模塊和CAN 通信模塊和與各模塊相連的MCU處理器，其中，
電壓采集模塊由開(kāi)關(guān)選擇電路、運(yùn)算放大器OP279、MCU 內(nèi)部12位ADC組成；
電流采集模塊為閉環(huán)霍爾傳感器；所述的溫度采集模塊采用熱敏電阻NTC；
均衡控制模采用有損均衡方法，利用開(kāi)關(guān)器件和電阻并聯(lián)在電池兩端實(shí)現(xiàn)均衡控制；
所述的充放電控制模塊為控制電池組充放電回路的通斷；所述的熱管理控制模塊通過(guò)控制風(fēng)扇或加熱器的通斷實(shí)現(xiàn)；
所述的CAN 通信模塊通常由CAN 隔離電源、通信隔離電路、CAN 收發(fā)電路、CAN 控制器組成；
所述的485 通信4由MCU 的串行數(shù)據(jù)通信模塊、MAX485收發(fā)器組成。
實(shí)施例
一種電動(dòng)汽車蓄電池維護(hù)中替換失效電池的方法，具體的替換步驟為：
1）利用蓄電池的電池在線檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)落后電池進(jìn)行定位，找出失效電池，并利用蓄電池中BMS系統(tǒng)記錄蓄電池的放電過(guò)程的電壓U值和對(duì)應(yīng)的電流值，進(jìn)行存儲(chǔ)；
2）利用與BMS系統(tǒng)記錄相同的電流值對(duì)備品電池進(jìn)行負(fù)載電流檢測(cè)，電壓如果高于U值就需要用同樣的電流放電到U值狀態(tài)；電壓如果低于U值，對(duì)其放電檢測(cè)時(shí)達(dá)到U狀態(tài)，得到相同動(dòng)態(tài)負(fù)載能力的備品電池；
3）將步驟2）得到的備品電池與失效電池進(jìn)行替換。
電池在線檢測(cè)系統(tǒng)包括控制模塊，監(jiān)測(cè)模塊和上位機(jī)，對(duì)蓄電池的電壓、電流、內(nèi)阻、溫度、SOC和SOH參數(shù)進(jìn)行采集。一個(gè)控制模塊可以接入多個(gè)監(jiān)測(cè)模塊，完成對(duì)不同電池只數(shù)和不同電壓規(guī)格的鋰離子電池組的監(jiān)測(cè)管理，可同時(shí)管理兩組鋰離子電池。每組電池組具有 24 個(gè)測(cè)試點(diǎn)。
控制模塊：用于數(shù)據(jù)傳輸、處理和人機(jī)界面操作，具有遠(yuǎn)程（集中）RS485 接口、監(jiān)測(cè)模塊控制口、操作鍵盤、漢化顯示面板、聲光報(bào)警及報(bào)警輸出節(jié)點(diǎn)?？刂颇K實(shí)時(shí)顯示電池?cái)?shù)據(jù)，智能分析數(shù)據(jù)，對(duì)異常的電池運(yùn)行情況進(jìn)行及時(shí)報(bào)警。通過(guò)總線結(jié)構(gòu)控制監(jiān)測(cè)模塊工作，收集監(jiān)測(cè)模塊采集的數(shù)據(jù)，并對(duì)發(fā)生的事件進(jìn)行判斷處理并發(fā)出聲光報(bào)警，完成數(shù)據(jù)的通信、存儲(chǔ)和查詢等功能。
監(jiān)測(cè)模塊：用于鋰離子電池?cái)?shù)據(jù)的巡檢，內(nèi)置CPU獨(dú)立高速工作，除進(jìn)行常規(guī)電壓、電流、溫度等監(jiān)測(cè)外，與內(nèi)阻監(jiān)測(cè)單元連接后可準(zhǔn)確在線監(jiān)測(cè)電池內(nèi)阻。監(jiān)測(cè)模塊安裝在電池附近，與控制模塊，PC機(jī)之間通訊連接，方便現(xiàn)場(chǎng)接線安裝。
上位機(jī)：完成的功能和控制模塊完成的功能基本上相同，可以代替控制模塊。
BMS所述的包括電壓采集模塊、溫度采集模塊、電流采集模塊、充放電控制模塊、熱管理控制模塊、均衡控制模塊、485通信模塊和CAN 通信模塊和與各模塊相連的MCU處理器，其中，
電壓采集模塊由開(kāi)關(guān)選擇電路、運(yùn)算放大器OP279、MCU 內(nèi)部12位ADC組成；
電流采集模塊為閉環(huán)霍爾傳感器；所述的溫度采集模塊采用熱敏電阻NTC；
均衡控制模采用有損均衡方法，利用開(kāi)關(guān)器件和電阻并聯(lián)在電池兩端實(shí)現(xiàn)均衡控制；
所述的充放電控制模塊為控制電池組充放電回路的通斷；所述的熱管理控制模塊通過(guò)控制風(fēng)扇或加熱器的通斷實(shí)現(xiàn)；
所述的CAN 通信模塊通常由CAN 隔離電源、通信隔離電路、CAN 收發(fā)電路、CAN 控制器組成；
所述的485 通信4由MCU 的串行數(shù)據(jù)通信模塊、MAX485收發(fā)器組成。
此種蓄電池組合，稱為網(wǎng)絡(luò)組合法；每一個(gè)豎行都是用單節(jié)電池串聯(lián)起來(lái)得到獨(dú)立的電池串，再將若干獨(dú)立的電池串的在兩端并聯(lián)起來(lái)；在每一個(gè)電池串的等電壓點(diǎn)上，連接一條“均壓線”。在一個(gè)電池包內(nèi)，既有豎方向的充放電傳導(dǎo)線，又有橫方向的均壓電流傳導(dǎo)線，這就是網(wǎng)絡(luò)組和的基本原理性結(jié)構(gòu)；用這樣的電池包組合成整車的電池組，電池組的可靠性遠(yuǎn)高于先并后串的組合；由于電池包是并聯(lián)和串聯(lián)的組合，所以輸出的標(biāo)稱電壓和標(biāo)稱容量可以靈活多變，可以充分適應(yīng)車輛上的空間結(jié)構(gòu)，為多配置電池提供了有利條件；電池包中的失效單節(jié)，容易被及時(shí)發(fā)現(xiàn)并更換，減少電池的連帶損壞；這種組合方式可以用于所有的蓄電池組和結(jié)構(gòu)中，其具有靈活多變、充分適應(yīng)車輛上的空間結(jié)構(gòu)、利于更換失效單節(jié)、使用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)。
在本發(fā)明中，使用該工藝技術(shù)，可以確保更換單節(jié)電池后，蓄電池組容量狀態(tài)的一致性；測(cè)量電池的動(dòng)態(tài)負(fù)載能力，動(dòng)態(tài)負(fù)載能力相同的電池可以組合使用；具體實(shí)施方法是原有電池的BMS上，紀(jì)錄有蓄電池的放電過(guò)程的電壓U值和對(duì)應(yīng)的電流值，備品電池替換時(shí)用同樣的負(fù)載電流檢測(cè)，電壓如果高于U值就需要用同樣的電流放電到U值狀態(tài)；電壓如果低于U值，就需要充電，使其放電檢測(cè)時(shí)達(dá)到U狀態(tài)；因此，本發(fā)明具有保證更換前后電池組容量的一致性、更換方式簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。
最終，以上實(shí)施例和附圖僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過(guò)上述實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。