一種電池單體的故障檢測(cè)電路的制作方法
【專利摘要】本申請(qǐng)公開了一種電池單體的故障檢測(cè)電路，本電路首先在本電池單體處于放電暫態(tài)過(guò)程中時(shí)對(duì)其輸出電壓進(jìn)行定周期或變周期、帶時(shí)間戳采樣，然后對(duì)采樣結(jié)果進(jìn)行處理得到該電池單體的電壓曲線，進(jìn)而得到表征該電壓曲線的特征值，之后，從電池組內(nèi)接收其他電池單體的特征值，將本電池單體的特征值和其他電池單體的特征值進(jìn)行平均，得到平均特征值，最后將本電池單體的特征值與平均特征值進(jìn)行比較，如果兩者的差值超出預(yù)設(shè)偏差值則判定本電池單體出現(xiàn)故障。一旦判定該電池單體出現(xiàn)故障則可以對(duì)其采取處置措施，對(duì)其進(jìn)行更換或維修，從而能夠避免對(duì)電池組的整體容量和壽命造成影響。
【專利說(shuō)明】
一種電池單體的故障檢測(cè)電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本申請(qǐng)涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種電池單體的故障檢測(cè)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]由于物理特性、加工工藝等原因，單獨(dú)的電池單體的輸出電壓一般無(wú)法滿足一般場(chǎng)合對(duì)其輸出電壓的要求，因此一般會(huì)將多個(gè)電池單體進(jìn)行封裝串聯(lián)成一個(gè)能夠輸出特定電壓的電池單體使用。例如汽車電瓶一般包括6個(gè)串聯(lián)的電池單體，其輸出電壓一般為12伏，以方便汽車制造廠家根據(jù)該輸出電壓對(duì)汽車的電氣設(shè)施進(jìn)行設(shè)計(jì)整定。對(duì)于有些需要較高輸出電壓的場(chǎng)合，還需要將多個(gè)電池單體串聯(lián)成電池組，例如輪船、電動(dòng)汽車的車載電源等。
[0003]然而，由于實(shí)際制造時(shí)的工藝偏差、實(shí)際使用場(chǎng)所的使用條件不同等原因，電池組內(nèi)的各個(gè)電池單體的特性偏差會(huì)隨著使用時(shí)間逐漸累積加大，導(dǎo)致其容量偏差也逐步加大，從而該電池單體進(jìn)入故障狀態(tài)，進(jìn)而影響電池組的整體容量和壽命，因此需要對(duì)電池組中進(jìn)入故障狀態(tài)的電池單體進(jìn)行檢測(cè)，以便能夠?qū)ζ浼皶r(shí)采取處置措施。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]有鑒于此，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N電池單體的故障檢測(cè)電路，用于對(duì)進(jìn)入故障狀態(tài)的電池單體進(jìn)行檢測(cè)，以避免其對(duì)電池組的整體容量和壽命造成影響。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，現(xiàn)提出的方案如下:
[0006]—種電池單體的故障檢測(cè)電路，包括電壓采樣電路、電壓曲線建立電路、特征值計(jì)算電路、特征值收發(fā)電路、平均值計(jì)算電路和比較判定電路，其中:
[0007]所述電壓采樣電路分別與上述電池單體的正極、負(fù)極相連接，用于在所述電池單體處于放電暫態(tài)過(guò)程中對(duì)所述電池單體的輸出電壓進(jìn)行定周期或變周期、帶時(shí)間戳采樣，并輸出采樣樣本；
[0008]所述電壓曲線建立電路的信號(hào)輸入端與上述電壓采樣電路的信號(hào)輸出端相連接，并設(shè)置有用于輸出根據(jù)得到的采樣樣本建立的所述電池單體的電壓曲線的信號(hào)輸出端；
[0009]所述特征值計(jì)算電路的信號(hào)輸入端與上述電壓曲線建立電路相連接，并設(shè)置有用于輸出表征所述電壓曲線的所述電池單體的特征值的信號(hào)輸出端；
[0010]所述特征值收發(fā)電路設(shè)置有信號(hào)接收端和信號(hào)輸出端，所述信號(hào)接收端用于連接包括有所述電池單體在內(nèi)的電池組中其他電池單體、接收所述其他電池單體的特征值，所述信號(hào)輸出端用于輸出所述其他電池單體的特征值；
[0011]所述平均值計(jì)算電路分別與所述特征值計(jì)算電路的信號(hào)輸出端、所述特征值手法電路的信號(hào)輸出端相連接，并設(shè)置有用于輸出反映所述電池單體的特征值與所述其他電池單體的特征值的平均特征值；
[0012]所述比較判定電路分別與所述平均值計(jì)算電路的信號(hào)輸出端、所述特征值計(jì)算電路的信號(hào)輸出端相連接，用于將所述電池單體的特征值與所述平均特征值進(jìn)行比較，如所述電池單體的特征值相對(duì)所述平均特征值的偏差超出預(yù)設(shè)偏差值，則判定所述電池單體出現(xiàn)故障。
[0013]可選的，所述電壓采樣電路包括信號(hào)采集電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，其中:
[0014]所述信號(hào)采樣電路分別于所述電池單體的正極、負(fù)極相連接，用于對(duì)所述電池單體的輸出電壓進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換，輸出反映所述輸出電壓的電壓信號(hào)；
[0015]所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的信號(hào)輸入端與所述信號(hào)采樣電路的信號(hào)輸出端相連接，用于對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行變周期、帶時(shí)間戳的采樣，得到并輸出所述采樣樣本。
[0016]可選的，所述比較判定電路包括減法電路和比較電路，其中:
[0017]所述減法電路用于將所述電池單體的特征值與所述平均特征值進(jìn)行減法運(yùn)算，并輸出差值；
[0018]所述比較電路的信號(hào)輸入端與所述減法電路的信號(hào)輸出端相連接，用于對(duì)所述差值與預(yù)設(shè)偏差值相比較，當(dāng)所述差值超出所述預(yù)設(shè)偏差值時(shí)輸出反映所述電池單體出現(xiàn)故障的故障信號(hào)。
[0019]可選的，還包括放電檢測(cè)電路，其中:
[0020]所述放電檢測(cè)電路分別于所述正極、所述負(fù)極相連接，并設(shè)置當(dāng)所述電池單體開始進(jìn)入放電暫態(tài)過(guò)程時(shí)輸出采樣開始控制信號(hào)的信號(hào)輸出端;所述放電檢測(cè)電路的信號(hào)輸出端與所述電壓采樣電路的控制信號(hào)輸入端相連接。
[0021]可選的，還包括樣本處理電路，其中:
[0022]所述樣本處理電路的信號(hào)輸入端與所述電壓采樣電路的信號(hào)輸入端相連接；
[0023]所述樣本處理電路的信號(hào)輸出端與所述電壓曲線建立電路的信號(hào)輸入端相連接，用于向所述電壓曲線建立電路輸出舍棄所述采樣樣本開始部分的η個(gè)樣本后的采樣樣本，η為正整數(shù)。
[0024]可選的，η為大于等于0、小于等于I千萬(wàn)的正整數(shù)。
[0025]可選的，所述特征值收發(fā)電路還設(shè)置有用于連接所述其他電池單體的信號(hào)發(fā)送端，用于將所述電池單體的特征值對(duì)所述其他電池單體廣播。
[0026]從上述的技術(shù)方案可以看出，本申請(qǐng)公開了一種電池單體的故障檢測(cè)電路，本電路首先在本電池單體處于放電暫態(tài)過(guò)程中時(shí)對(duì)其輸出電壓進(jìn)行定周期或變周期、帶時(shí)間戳采樣，然后對(duì)采樣結(jié)果進(jìn)行處理得到該電池單體的電壓曲線，進(jìn)而得到表征該電壓曲線的特征值，之后，從電池組內(nèi)接收其他電池單體的特征值，將本電池單體的特征值和其他電池單體的特征值進(jìn)行平均，得到平均特征值，最后將本電池單體的特征值與平均特征值進(jìn)行比較，如果兩者的差值超出預(yù)設(shè)偏差值則判定本電池單體出現(xiàn)故障。一旦判定該電池單體出現(xiàn)故障則可以對(duì)其采取處置措施，對(duì)其進(jìn)行更換或維修，從而能夠避免對(duì)電池組的整體容量和壽命造成影響。
【附圖說(shuō)明】
[0027]為了更清楚地說(shuō)明本申請(qǐng)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0028]圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種電池單體的故障檢測(cè)電路的示意圖；
[0029]圖2為本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N電壓采樣電路的示意圖；
[0030]圖3為本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N比較判定電路的示意圖；
[0031]圖4為本申請(qǐng)另一實(shí)施例提供的一種電池單體的故障檢測(cè)電路的示意圖；
[0032]圖5為本申請(qǐng)又一實(shí)施例提供的一種電池單體的故障檢測(cè)電路的示意圖；
[0033]圖6為本申請(qǐng)?zhí)峁┑牧硪环N電池單體的故障檢測(cè)電路的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本申請(qǐng)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)施例僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本申請(qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
[0035]實(shí)施例一
[0036]圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種電池單體的故障檢測(cè)電路的示意圖。
[0037]如圖1所示，本實(shí)施例提供的故障檢測(cè)電路包括電壓采樣電路1、電壓曲線建立電路20、特征值計(jì)算電路30、特征值收發(fā)電路40、平均值計(jì)算電路50和比較判定電路60。
[0038]電壓采樣電路10分別與電池單體100的正極、負(fù)極相連接，用于當(dāng)電池單體100進(jìn)入放電暫態(tài)過(guò)程中時(shí)，對(duì)該電池單體100的輸出電壓進(jìn)行定周期采樣或變周期、帶時(shí)間戳采樣，然后通過(guò)信號(hào)輸出端輸出采樣樣本。所謂變周期是指當(dāng)該輸出電壓在單位時(shí)間內(nèi)變化較快時(shí)進(jìn)行較短周期的采樣，當(dāng)在單位時(shí)間內(nèi)變化較慢時(shí)進(jìn)行較長(zhǎng)周期的采樣。
[0039]電壓曲線建立電路20的信號(hào)輸入端與電壓米樣電路10的信號(hào)輸出端相連接，用于對(duì)電壓采樣電路10輸出的采樣樣本進(jìn)行處理，并根據(jù)處理結(jié)果建立該電池單體的電壓曲線，然后通過(guò)信號(hào)輸出端輸出該電壓曲線。
[0040]特征值計(jì)算電路30的信號(hào)輸入端與所述電壓曲線建立電路20的信號(hào)輸出端相連接，用于接收并對(duì)該電壓曲線進(jìn)行計(jì)算，得到表征該電壓曲線的特征值，然后通過(guò)信號(hào)輸出端輸出該特征值。
[0041]特征值收發(fā)電路40設(shè)置有信號(hào)接收端41和信號(hào)輸出端42，信號(hào)接收端41用于連接包括本電池單體100的電池組內(nèi)其他電池單體200，并接收其他電池單體200的特征值，并通過(guò)該信號(hào)輸出端42輸出該其他電池單體200的特征值。
[0042]平均值計(jì)算電路50分別與特征值計(jì)算電路30的信號(hào)輸出端、特征值收發(fā)電路40的信號(hào)輸出端相連接，用于將本電池單體100的特征值與所有其他電池單體200的特征值進(jìn)行平均值計(jì)算，得到并通過(guò)其信號(hào)輸出端輸出所有電池單體的平均特征值。該平均特征值反映所有電池單體的特征值的平均值。
[0043]比較判定電路60分別與平均值計(jì)算電路40的信號(hào)輸出端、特征值計(jì)算電路30的信號(hào)輸出端相連接相連接，用于將該電池單體100的特征值與平均特征值進(jìn)行比較，如果兩者的差值超出預(yù)設(shè)偏差值，則判定該電池單體100出現(xiàn)故障。
[0044]從上述技術(shù)方案可以看出，本實(shí)施例提供了一種電池單體的故障檢測(cè)電路，本電路首先在本電池單體處于放電暫態(tài)過(guò)程中時(shí)對(duì)其輸出電壓進(jìn)行變周期、帶時(shí)間戳采樣，然后對(duì)采樣結(jié)果進(jìn)行處理得到該電池單體的電壓曲線，進(jìn)而得到表征該電壓曲線的特征值，之后，從電池組內(nèi)接收其他電池單體的特征值，將本電池單體的特征值和其他電池單體的特征值進(jìn)行平均，得到平均特征值，最后將本電池單體的特征值與平均特征值進(jìn)行比較，如果兩者的差值超出預(yù)設(shè)偏差值則判定本電池單體出現(xiàn)故障。一旦判定該電池單體出現(xiàn)故障則可以對(duì)其采取處置措施，對(duì)其進(jìn)行更換或維修，從而能夠避免對(duì)電池組的整體容量和壽命造成影響。
[0045]優(yōu)選的，本申請(qǐng)中的電壓采樣電路10包括信號(hào)采樣電路Dl和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路ADCJt號(hào)采樣電路分別于電池單體100的正極、負(fù)極相連接，其信號(hào)輸出端則與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路ADC的信號(hào)輸入端相連接，如圖2所示。
[0046]信號(hào)采樣電路Dl用于對(duì)電池單體的輸出電壓進(jìn)行分壓、限流和放大處理處理，得到反映該輸出電壓的電壓信號(hào)，然后通過(guò)其信號(hào)輸出端將該電壓信號(hào)輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路ADC。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路ADC通過(guò)其信號(hào)輸入端接收信號(hào)采樣電路Dl輸出的電壓信號(hào)，并對(duì)該電壓信號(hào)進(jìn)行定周期或變周期、帶時(shí)間戳的采樣，得到并輸出采樣樣本。
[0047]另外，本實(shí)施例中的比較判定電路包括減法電路D2和比較電路D3，如圖3所示。減法電路D2用于接收特征值計(jì)算電路30輸出的本電池單體100的特征值和平均值計(jì)算電路50輸出的平均特征值，并將兩者進(jìn)行求差，然后通過(guò)其信號(hào)輸出端將該差值輸出到比較電路D3的一個(gè)信號(hào)輸入端；比較電路D3則用于將該差值與預(yù)設(shè)偏差值進(jìn)行比較，當(dāng)該差值超出預(yù)設(shè)偏差值時(shí)輸出故障信號(hào)，該故障信號(hào)表示該電池單體出現(xiàn)故障。
[0048]實(shí)施例二
[0049]圖4為本申請(qǐng)另一實(shí)施例提供的一種電池單體的故障檢測(cè)電路的示意圖。
[0050]如圖4所示，本實(shí)施例提供的故障檢測(cè)電路是在上一實(shí)施例的基礎(chǔ)上增設(shè)了放電檢測(cè)電路70。
[0051]該放電檢測(cè)電路70分別于該電池單體100的正極、負(fù)極相連接，用于通過(guò)檢測(cè)該電池單體100的電流值變化情況、電流方向的變化或者輸出電壓的快速跌落等方式判斷該電池單體是否進(jìn)入放電暫態(tài)過(guò)程，一旦判斷進(jìn)入放電暫態(tài)過(guò)程，則通過(guò)其信號(hào)輸出端向控制電壓采樣電路10的控制信號(hào)輸出端輸出采樣開始控制信號(hào)，以控制該電壓采樣電路10開始對(duì)電池單體100的輸出電壓進(jìn)行采樣，以此開始對(duì)其是否出現(xiàn)故障進(jìn)行判定。
[0052]實(shí)施例三
[0053]圖5為本申請(qǐng)又一實(shí)施例提供的一種電池單體的故障檢測(cè)電路的示意圖。
[0054]如圖5所示，本實(shí)施例提供的故障檢測(cè)電路是在上一實(shí)施例的基礎(chǔ)上增設(shè)了樣本處理電路80，樣本處理電路80設(shè)置有信號(hào)輸入端和信號(hào)輸出端。
[0055]該樣本處理電路80的信號(hào)輸入端與電壓采樣電路10的信號(hào)輸出端相連接、信號(hào)輸出端與電壓曲線建立電路20的信號(hào)輸入端相連接。該樣本處理電路80用于對(duì)電壓采樣電路10輸出的采樣樣本進(jìn)行舍棄處理，即舍棄開頭部分的O?I千萬(wàn)個(gè)樣本，并將通過(guò)舍棄處理后的采樣樣本輸出到電壓曲線建立電路20，電壓曲線建立電路20再根據(jù)舍棄后留下的采樣樣本建立電壓曲線，即對(duì)舍棄的采樣樣本不再處理。
[0056]對(duì)于以上任一實(shí)施例所提供的故障檢測(cè)電路來(lái)說(shuō)，其中的特征值收發(fā)電路40還設(shè)置有信號(hào)發(fā)送端43，該發(fā)送端同樣分別與其他電池單體200相連接，如圖6所示，用于將本電池單體100的特征值向其他電池單體200進(jìn)行廣播，以使其他電池單體200能夠根據(jù)得到的特征值依據(jù)本方法對(duì)其自身是否出現(xiàn)故障進(jìn)行判定。
[0057]本說(shuō)明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見(jiàn)即可。對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本申請(qǐng)。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本申請(qǐng)的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本申請(qǐng)將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電池單體的故障檢測(cè)電路，其特征在于，包括電壓采樣電路、電壓曲線建立電路、特征值計(jì)算電路、特征值收發(fā)電路、平均值計(jì)算電路和比較判定電路，其中: 所述電壓采樣電路分別與上述電池單體的正極、負(fù)極相連接，用于在所述電池單體處于放電暫態(tài)過(guò)程中對(duì)所述電池單體的輸出電壓進(jìn)行定周期或變周期、帶時(shí)間戳采樣，并輸出采樣樣本； 所述電壓曲線建立電路的信號(hào)輸入端與上述電壓采樣電路的信號(hào)輸出端相連接，并設(shè)置有用于輸出根據(jù)得到的采樣樣本建立的所述電池單體的電壓曲線的信號(hào)輸出端； 所述特征值計(jì)算電路的信號(hào)輸入端與上述電壓曲線建立電路相連接，并設(shè)置有用于輸出表征所述電壓曲線的所述電池單體的特征值的信號(hào)輸出端； 所述特征值收發(fā)電路設(shè)置有信號(hào)接收端和信號(hào)輸出端，所述信號(hào)接收端用于連接包括有所述電池單體在內(nèi)的電池組中其他電池單體、接收所述其他電池單體的特征值，所述信號(hào)輸出端用于輸出所述其他電池單體的特征值； 所述平均值計(jì)算電路分別與所述特征值計(jì)算電路的信號(hào)輸出端、所述特征值手法電路的信號(hào)輸出端相連接，并設(shè)置有用于輸出反映所述電池單體的特征值與所述其他電池單體的特征值的平均特征值； 所述比較判定電路分別與所述平均值計(jì)算電路的信號(hào)輸出端、所述特征值計(jì)算電路的信號(hào)輸出端相連接，用于將所述電池單體的特征值與所述平均特征值進(jìn)行比較，如所述電池單體的特征值相對(duì)所述平均特征值的偏差超出預(yù)設(shè)偏差值，則判定所述電池單體出現(xiàn)故障； 還包括放電檢測(cè)電路，其中: 所述放電檢測(cè)電路分別于所述正極、所述負(fù)極相連接，并設(shè)置當(dāng)所述電池單體開始進(jìn)入放電暫態(tài)過(guò)程時(shí)輸出采樣開始控制信號(hào)的信號(hào)輸出端;所述放電檢測(cè)電路的信號(hào)輸出端與所述電壓采樣電路的控制信號(hào)輸入端相連接； 還包括樣本處理電路，其中: 所述樣本處理電路的信號(hào)輸入端與所述電壓采樣電路的信號(hào)輸入端相連接； 所述樣本處理電路的信號(hào)輸出端與所述電壓曲線建立電路的信號(hào)輸入端相連接，用于向所述電壓曲線建立電路輸出舍棄所述采樣樣本開始部分的η個(gè)樣本后的采樣樣本，η為正整數(shù)； η為大于等于O、小于等于I千萬(wàn)的正整數(shù)； 所述特征值收發(fā)電路還設(shè)置有用于連接所述其他電池單體的信號(hào)發(fā)送端，用于將所述電池單體的特征值對(duì)所述其他電池單體廣播。2.如權(quán)利要求1所述的故障檢測(cè)電路，其特征在于，所述電壓采樣電路包括信號(hào)采集電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，其中: 所述信號(hào)采樣電路分別于所述電池單體的正極、負(fù)極相連接，用于對(duì)所述電池單體的輸出電壓進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換，輸出反映所述輸出電壓的電壓信號(hào)； 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的信號(hào)輸入端與所述信號(hào)采樣電路的信號(hào)輸出端相連接，用于對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行定周期或變周期、帶時(shí)間戳的采樣，得到并輸出所述采樣樣本。3.如權(quán)利要求1所述的故障檢測(cè)電路，其特征在于，所述比較判定電路包括減法電路和比較電路，其中:所述減法電路用于將所述電池單體的特征值與所述平均特征值進(jìn)行減法運(yùn)算，并輸出差值；所述比較電路的信號(hào)輸入端與所述減法電路的信號(hào)輸出端相連接，用于對(duì)所述差值與預(yù)設(shè)偏差值相比較，當(dāng)所述差值超出所述預(yù)設(shè)偏差值時(shí)輸出反映所述電池單體出現(xiàn)故障的故障信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G01R31/36GK205620520SQ201520664145
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年8月28日
【發(fā)明人】陳宇星, 陳健
【申請(qǐng)人】陳宇星, 陳健