本發(fā)明涉及電池管理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電池管理系統(tǒng)的電壓采集故障處理方法及裝置。

背景技術(shù)：

隨著新能源汽車的應(yīng)用越來越廣泛，人們對(duì)其安全性與舒適性的要求也越來越高。電池是電動(dòng)汽車的核心，所以電池管理系統(tǒng)(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，簡(jiǎn)稱BMS)就顯得尤為重要。

BMS是電池與用戶之間的紐帶，主要對(duì)象是二次電池。二次電池存在下面的一些缺點(diǎn)，如存儲(chǔ)能量少、壽命短、串并聯(lián)使用問題、使用安全性、電池電量估算困難等。電池的性能是很復(fù)雜的，不同類型的電池特性亦相差很大。BMS主要就是為了能夠提高電池的利用率，防止電池出現(xiàn)過度充電和過度放電，延長(zhǎng)電池的使用壽命，監(jiān)控電池的狀態(tài)。隨著電池管理系統(tǒng)的發(fā)展，也會(huì)增添其它的功能。

BMS負(fù)責(zé)采集電池的電壓或者電流信息，并根據(jù)采集到的電壓或者電流信息進(jìn)行電池充放電控制，以及處理電池使用過程中產(chǎn)生的各種問題。常見的問題包括：?jiǎn)?dòng)、電池告警、限流、限功率、斷開電池動(dòng)力等。一旦BMS的單體電壓采集模塊出現(xiàn)問題，BMS無法采集到電池的電壓或者電流信息，BMS就會(huì)因?yàn)槭ヒ罁?jù)而無法進(jìn)行電池管理功能。于是，BMS會(huì)默認(rèn)為電池動(dòng)力系統(tǒng)故障，然后立刻切斷電池動(dòng)力系統(tǒng)。一直需要等到采集模塊正常工作，可以重新獲取電池的電壓或者電流信息，BMS才會(huì)允許恢復(fù)電池動(dòng)力系統(tǒng)。這種缺點(diǎn)在于：對(duì)于短時(shí)間內(nèi)可以恢復(fù)的電壓采集故障，相當(dāng)于汽車突然失去動(dòng)力，然后一段時(shí)間內(nèi)又突然重新獲得動(dòng)力，容易造成用戶的恐慌心理，用戶體驗(yàn)效果極差，也不利于汽車的平穩(wěn)行駛。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)目的在于：提供一種電池管理系統(tǒng)的電壓采集故障處理方法，使電池管理系統(tǒng)在電壓采集故障期間仍然可以進(jìn)行電池管理工作。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于：提供一種電池管理系統(tǒng)的電壓采集故障處理裝置，使電池管理系統(tǒng)在電壓采集故障期間仍然可以進(jìn)行電池管理工作。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一方面，提供一種電池管理系統(tǒng)的電壓采集故障處理方法，包括：

獲取故障出現(xiàn)前一段時(shí)間內(nèi)電池輸出的平均電流；

獲取故障發(fā)生時(shí)刻的第一電池剩余容量；

根據(jù)平均電流、故障持續(xù)時(shí)間和第一電池剩余容量，計(jì)算得到當(dāng)前時(shí)刻的第二電池剩余容量；

計(jì)算第二電池剩余容量與額定電池容量的比值，得到當(dāng)前時(shí)刻的虛擬電池剩余電量；

使用虛擬電池剩余電量，根據(jù)SOC與電壓映射關(guān)系，得到當(dāng)前時(shí)刻的虛擬電池電壓；

將虛擬電池電壓的值作為電池管理系統(tǒng)的采集數(shù)據(jù)。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述獲取故障出現(xiàn)前一段時(shí)間內(nèi)電池輸出的平均電流包括：

記錄一段時(shí)間內(nèi)電池輸出的瞬時(shí)電流；

讀取已經(jīng)記錄的、故障出現(xiàn)前一段時(shí)間內(nèi)電池輸出的瞬時(shí)電流；

計(jì)算故障出現(xiàn)前一段時(shí)間內(nèi)電池輸出的瞬時(shí)電流的平均值，作為平均電流。

優(yōu)選地，獲取故障出現(xiàn)前25s、30s或者35s內(nèi)電池輸出的電流的平均值作為平均電流。

具體地，從緩存裝置中獲取故障出現(xiàn)前一段時(shí)間內(nèi)電池輸出的平均電流I。

進(jìn)一步地，第二電池剩余容量＝第一電池剩余容量-平均電流×故障持續(xù)時(shí)間。

具體地，所述故障持續(xù)時(shí)間為當(dāng)前時(shí)刻與故障發(fā)生時(shí)刻的差值的絕對(duì)值。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述使用虛擬電池剩余電量，根據(jù)SOC與電壓映射關(guān)系，得到當(dāng)前時(shí)刻的虛擬電池電壓包括：

將SOC與電壓映射關(guān)系輸入電池管理系統(tǒng)；

將虛擬電池剩余電量代入所述SOC與電壓映射關(guān)系，得到虛擬電池電壓。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，還包括，

判斷故障持續(xù)時(shí)間是否達(dá)到故障時(shí)間上限；

若是，則上報(bào)故障，斷開電池動(dòng)力系統(tǒng)。

另一方面，提供一種電池管理系統(tǒng)的電壓采集故障處理裝置，包括：

平均電流獲取模塊，用于獲取故障出現(xiàn)前一段時(shí)間內(nèi)電池輸出的平均電流；

第一電池剩余容量獲取模塊，用于獲取故障發(fā)生時(shí)刻的第一電池剩余容量；

第二電池剩余容量計(jì)算模塊，用于根據(jù)平均電流、故障持續(xù)時(shí)間和第一電池剩余容量，計(jì)算得到當(dāng)前時(shí)刻的第二電池剩余容量；

虛擬電池剩余電量計(jì)算模塊，用于計(jì)算第二電池剩余容量與額定電池容量的比值，得到當(dāng)前時(shí)刻的虛擬電池剩余電量；

虛擬電池電壓獲取模塊，用于使用虛擬電池剩余電量，根據(jù)SOC與電壓映射關(guān)系，得到當(dāng)前時(shí)刻的虛擬電池電壓；

采集模塊，用于將虛擬電池電壓的值作為電池管理系統(tǒng)的采集數(shù)據(jù)。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述平均電流獲取模塊包括：

電流存儲(chǔ)模塊，用于記錄一段時(shí)間內(nèi)電池輸出的瞬時(shí)電流；

電流讀取模塊，用于讀取已經(jīng)記錄的、故障出現(xiàn)前一段時(shí)間內(nèi)電池輸出的瞬時(shí)電流；

電流運(yùn)算模塊，用于計(jì)算故障出現(xiàn)前一段時(shí)間內(nèi)電池輸出的瞬時(shí)電流的平均值，作為平均電流。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述第二電池剩余容量計(jì)算模塊具體用于計(jì)算：

第二電池剩余容量＝第一電池剩余容量-平均電流×故障持續(xù)時(shí)間計(jì)算第二電池剩余容量。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述虛擬電池電壓獲取模塊包括：

映射輸入模塊，用于將SOC與電壓映射關(guān)系輸入電池管理系統(tǒng)；

映射存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)SOC與電壓映射關(guān)系；

映射代入模塊，用于將虛擬電池剩余電量代入所述SOC與電壓映射關(guān)系，得到虛擬電池電壓。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，還包括判斷模塊，用于：

判斷故障持續(xù)時(shí)間是否達(dá)到故障時(shí)間上限；

若是，則上報(bào)故障，斷開電池動(dòng)力系統(tǒng)。

本發(fā)明的有益效果為：提供一種電池管理系統(tǒng)的電壓采集故障處理方法及裝置，在發(fā)生電壓采集故障時(shí)，將虛擬電池電壓作為采集到的電壓數(shù)據(jù)，進(jìn)而保證電池管理系統(tǒng)在電壓采集故障時(shí)仍然可以進(jìn)行電池管理工作，提升汽車運(yùn)行得平穩(wěn)性和改善用戶體驗(yàn)效果。

附圖說明

下面根據(jù)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1為實(shí)施例一所述的BMS電壓采集故障處理方法的方法框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

實(shí)施例一

本實(shí)施例提供一種BMS電壓采集故障的處理方法，包括：

S10：判斷BMS電壓采集是否發(fā)生異常；

若是，則執(zhí)行S20；

若否，則返回S10。

具體地，BMS中一直對(duì)電壓采集進(jìn)行監(jiān)控，一旦電壓采集出現(xiàn)問題，例如采集到的電壓數(shù)據(jù)明顯異?；蛘邿o法采集到電壓數(shù)據(jù)，則認(rèn)為BMS電壓采集發(fā)生異常。例如可以說，一般采集到的電池單體電壓數(shù)據(jù)均處于2.5V～3.65V之間，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，人為設(shè)定正常允許變化范圍為2V～5V，若突然采集到電壓數(shù)據(jù)為1V或者6V，則可以判定為BMS電壓采集發(fā)生異常，然后執(zhí)行S20。如果采集到的數(shù)據(jù)一直處于正常允許變化范圍，則持續(xù)執(zhí)行S10，對(duì)電壓采集進(jìn)行持續(xù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

S20：獲取故障出現(xiàn)前一段時(shí)間內(nèi)電池輸出的平均電流；

其中，所述S20包括：

S201：記錄一段時(shí)間內(nèi)電池輸出的瞬時(shí)電流；

S202：讀取已經(jīng)記錄的、故障出現(xiàn)前一段時(shí)間內(nèi)電池輸出的瞬時(shí)電流；

S203：計(jì)算故障出現(xiàn)前一段時(shí)間內(nèi)電池輸出的瞬時(shí)電流的平均值，作為平均電流。

具體地，在一定時(shí)間內(nèi)，如果汽車的負(fù)載沒有發(fā)生太大的變化，則電池輸出的電流也是相對(duì)穩(wěn)定的。所以于本實(shí)施例中，假設(shè)故障發(fā)生期間電池輸出的電流與故障發(fā)生前電池輸出的電流相同。

例如，電池工作時(shí)，BMS一直實(shí)時(shí)對(duì)電池輸出的電流進(jìn)行監(jiān)控，并對(duì)每一個(gè)采集時(shí)刻的瞬時(shí)電流進(jìn)行記錄。在8：00：30時(shí)電壓采集發(fā)生故障，則BMS就從已經(jīng)記錄的瞬時(shí)電流中讀取8：00：00～8：00：30時(shí)間段內(nèi)的瞬時(shí)電流，并對(duì)該時(shí)間段內(nèi)的瞬時(shí)電流求平均值，則可求得平均電流。于本實(shí)施例中，將平均電流作為電壓采集故障期間電池的輸出電流。于本實(shí)施例中，獲取故障出現(xiàn)前30s內(nèi)電池輸出的電流的平均值250A作為平均電流。于其它實(shí)施例中，也可以獲取8：00：00～8：00：25、8：00：10～8：00：30或者8：00：00～8：00：35時(shí)間段內(nèi)電池輸出的電流的平均值作為平均電流。

S30：獲取故障發(fā)生時(shí)刻的第一電池剩余容量；

具體地，BMS一直對(duì)電池的電池剩余容量(State of Charge，即SOC)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和記錄，當(dāng)電壓采集模塊發(fā)生故障時(shí)，則讀取記錄的數(shù)據(jù)，并將發(fā)生故障的時(shí)刻的電池剩余容量作為第一電池剩余容量。

例如，當(dāng)電壓采集模塊發(fā)生故障時(shí)，電池剩余容量為10kw·h，則第一電池剩余容量＝10kw·h。

S40：根據(jù)平均電流、故障持續(xù)時(shí)間和第一電池剩余容量，計(jì)算得到當(dāng)前時(shí)刻的第二電池剩余容量。

具體地，第二電池剩余容量＝第一電池剩余容量-平均電流×故障持續(xù)時(shí)間。其中，所述故障持續(xù)時(shí)間為當(dāng)前時(shí)刻與故障發(fā)生時(shí)刻的差值的絕對(duì)值。

例如，在8：00：35時(shí)刻，故障持續(xù)時(shí)間為5s，第二電池剩余容量＝10000w·h-250A×5s＝10000w·h-250×5/3600w·h＝9999.66w·h

S50：計(jì)算第二電池剩余容量與額定電池容量的比值，得到當(dāng)前時(shí)刻的虛擬電池剩余電量；

具體地，于本實(shí)施例中，額定電池容量為16kw·h。則8：00：35時(shí)刻的虛擬電池剩余電量＝9999.66w·h/16kw·h≈0.625＝62.5％。

S60：使用虛擬電池剩余電量，根據(jù)實(shí)測(cè)電池剩余電量與實(shí)測(cè)電池電壓之間的映射關(guān)系，得到當(dāng)前時(shí)刻的虛擬電池電壓；

進(jìn)一步地，所述S60具體包括：

S601：將SOC與電壓映射關(guān)系輸入電池管理系統(tǒng)；

S602：將虛擬電池剩余電量代入所述SOC與電壓映射關(guān)系，得到虛擬電池電壓。

具體地，電池在不同的剩余電量下工作時(shí)，其電壓也是不同的，因此，電池的剩余電量與電池電壓之間存在一定的映射關(guān)系。據(jù)此，在進(jìn)行電池的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、調(diào)試等時(shí)，就可以測(cè)得電池的剩余電量與電池電壓之間的映射關(guān)系，簡(jiǎn)稱SOC與電壓映射關(guān)系。于本實(shí)施例中，將SOC與電壓映射關(guān)系制成表格，稱為SOC電壓表。于其它實(shí)施例中，將SOC與電壓映射關(guān)系表示為曲線圖或者擬合函數(shù)等形式。

在S50中，已經(jīng)求得8：00：35時(shí)刻的虛擬電池剩余電量為54.69％，根據(jù)SOC電壓表可以知道，當(dāng)電池的剩余電量在54.69％時(shí)，電池單體電壓為3.25V，將此作為8：00：35時(shí)刻的虛擬電池電壓。

于本實(shí)施例中，在汽車出廠前即把SOC與電壓映射關(guān)系輸入BMS中進(jìn)行存儲(chǔ)，當(dāng)發(fā)生電壓采集故障時(shí)，則從BMS中讀取SOC與電壓映射關(guān)系，并將虛擬電池剩余電量代入所述SOC與電壓映射關(guān)系，得到虛擬電池電壓。

S70：將虛擬電池電壓的值作為電池管理系統(tǒng)的采集數(shù)據(jù)。

具體地，由于無法采集電壓數(shù)據(jù)，所以BMS才會(huì)無法進(jìn)行電池管理操作。本實(shí)施例已經(jīng)于S60中求得8:00:35時(shí)刻的虛擬電池電壓為3.25V，將3.25V作為8：00：35時(shí)刻的電池電壓提供給BMS，則BMS就可以繼續(xù)執(zhí)行電池管理操作，不會(huì)導(dǎo)致電池動(dòng)力系統(tǒng)突然斷開。

按照本實(shí)施例中的處理方法，就可以為電壓采集故障發(fā)生時(shí)的其他時(shí)刻提供虛擬電池電壓，進(jìn)而保證BMS繼續(xù)執(zhí)行電池管理操作，防止電池動(dòng)力系統(tǒng)突然斷開。

S80：判斷故障持續(xù)時(shí)間是否達(dá)到故障時(shí)間上限；

若是，則上報(bào)故障，斷開電池動(dòng)力系統(tǒng)；

若否，則返回S10。

具體地，本實(shí)施例所述的電壓采集故障處理方法可以用于短時(shí)間內(nèi)的電壓采集故障，如果長(zhǎng)時(shí)間出現(xiàn)電壓采集故障，則應(yīng)該斷開電池動(dòng)力系統(tǒng)，檢查故障原因。

進(jìn)一步地，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將故障時(shí)間上限設(shè)為8s～12s較為合適，尤其是將故障時(shí)間上限設(shè)為10s最為合適。如此設(shè)置，既不至于太短導(dǎo)致用戶體驗(yàn)變差，又不至于太長(zhǎng)導(dǎo)致BMS系統(tǒng)受損。

實(shí)施例二

一種電池管理系統(tǒng)的電壓采集故障處理裝置，包括：平均電流獲取模塊、第一電池剩余容量獲取模塊、第二電池剩余容量計(jì)算模塊、虛擬電池剩余電量計(jì)算模塊、虛擬電池電壓獲取模塊和采集模塊。

平均電流獲取模塊，用于獲取故障出現(xiàn)前一段時(shí)間內(nèi)電池輸出的平均電流。進(jìn)一步地，所述平均電流獲取模塊包括：電流存儲(chǔ)模塊，用于記錄一段時(shí)間內(nèi)電池輸出的瞬時(shí)電流；電流讀取模塊，用于讀取已經(jīng)記錄的、故障出現(xiàn)前一段時(shí)間內(nèi)電池輸出的瞬時(shí)電流；電流運(yùn)算模塊，用于計(jì)算故障出現(xiàn)前一段時(shí)間內(nèi)電池輸出的瞬時(shí)電流的平均值，作為平均電流。

第一電池剩余容量獲取模塊，用于獲取故障發(fā)生時(shí)刻的第一電池剩余容量。

第二電池剩余容量計(jì)算模塊，用于根據(jù)平均電流、故障持續(xù)時(shí)間和第一電池剩余容量，按照：

第二電池剩余容量＝第一電池剩余容量-平均電流×故障持續(xù)時(shí)間計(jì)算第二電池剩余容量

計(jì)算得到當(dāng)前時(shí)刻的第二電池剩余容量。

虛擬電池剩余電量計(jì)算模塊，用于計(jì)算第二電池剩余容量與額定電池容量的比值，得到當(dāng)前時(shí)刻的虛擬電池剩余電量。

虛擬電池電壓獲取模塊，用于使用虛擬電池剩余電量，根據(jù)SOC與電壓映射關(guān)系，得到當(dāng)前時(shí)刻的虛擬電池電壓。其中，所述虛擬電池電壓獲取模塊包括：映射輸入模塊，用于將SOC與電壓映射關(guān)系輸入電池管理系統(tǒng)；映射存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)SOC與電壓映射關(guān)系；映射代入模塊，用于將虛擬電池剩余電量代入所述SOC與電壓映射關(guān)系，得到虛擬電池電壓。

采集模塊，用于將虛擬電池電壓的值作為電池管理系統(tǒng)的采集數(shù)據(jù)。

于其它實(shí)施例中，還可以包括判斷模塊，用于判斷故障持續(xù)時(shí)間是否達(dá)到故障時(shí)間上限；

若是，則上報(bào)故障，斷開電池動(dòng)力系統(tǒng)；

若否，則返回判斷BMS電壓采集是否發(fā)生異常。

本文中的“第一”、“第二”僅僅是為了在描述上加以區(qū)分，并沒有特殊的含義。

需要聲明的是，上述具體實(shí)施方式僅僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例及所運(yùn)用技術(shù)原理，在本發(fā)明所公開的技術(shù)范圍內(nèi)，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所容易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。