用于诊断电池电压误报的方法和系统与流程

本发明涉及电池诊断领域，特别是涉及一种用于诊断电池电压误报的方法和系统。

背景技术：

名字解释：

soc：全称是stateofcharge，荷电状态，也叫剩余电量，代表的是电池使用一段时间或长期搁置不用后的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值，常用百分数表示；

现今内燃机汽车仍然占据一个非常大的比例。使用这种依赖于化石燃料即汽油的汽车，有两个问题。第一，由于汽油的有限规模和区域供应、汽油价格的波动、价格普遍上升的趋势，均会对消费水平产生比较戏剧性的影响。第二，化石燃料燃烧是温室气体——二氧化碳的主要来源之一，被认为是全球变暖的主要贡献者之一。因此，人们都在努力寻找新能源汽车。电动汽车就是一个最有前途的替代内燃机驱动的车辆。电动汽车一般包括电池、电池监测电路、用于将电池能量转换成机械运动的推进电机、用于对推进电机进行驱动的电机控制器、与推进电机连接的变速器，还有对电动汽车进行车辆整体控制的车辆管理系统等。其中，电池是电驱动和储能的主要部件之一，电池的一个很重要的优点是是可以准确监测电池电压和计算其soc来判断其是否发生故障。不过，此类信息的误报会导致电压超出限值、效率降低、能量不足或过剩，在某些情况下，甚至能造成起火或爆炸，因此，需要对其进行监测，及时发现电池电压误报情况。

技术实现要素：

为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供用于诊断电池电压误报的方法，本发明的另一目的是提供一种用于电池电压误报的系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

用于诊断电池电压误报的方法，包括步骤：

采用电压监测电路监测获得至少一个电动汽车电池的实时电压数据；

根据获得的实时电压数据，计算并形成对应的电压变化曲线图；

根据获得的电压变化曲线图，与标准数据库进行比较，进而判断是否存在重大偏差；

当判断存在重大偏差时，进行电压误报记录，产生并发送对应的报错信息。

进一步，所述电压变化曲线图包括电压对时间的导数与电压之间的关系图、电压与电池soc之间的关系图。

进一步，所述根据获得的电压变化曲线图，与标准数据库进行比较，进而判断是否存在重大偏差的步骤，具体包括：

获取待测电动汽车电池的电池类型，进而在标准数据库中获得该电池类型对应的标准电压变化曲线图；

将获得的电压变化曲线图与该标准电压变化曲线图进行比较，进而判断是否存在重大偏差。

进一步，所述将获得的电压变化曲线图与该标准电压变化曲线图进行比较，进而判断是否存在重大偏差的步骤，其具体为：

计算所获得的电压变化曲线图在一定电压范围内的曲线下面积，将其与该标准电压变化曲线图的对应标定量进行比较，从而判断是否存在重大误差。

进一步，所述方法还包括以下步骤：

针对每种电池类型，选用多个电池进行充放电测试，进而采用电压监测电路监测获得多个电池的实时电压数据；

将获得的多个电池的实时电压数据求平均值后，形成该电池类型的对应的标准电压变化曲线图；

根据不同电池类型的标准电压变化曲线图构成标准数据库。

进一步，所述方法还包括以下步骤：

电动汽车的车辆管理系统响应于接收到报错信息的情况，执行以下操作：

调整电池监测电路所监测的电池电压值；

和/或，

限制对电池的充电量或停止向电池充电。

本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：

用于诊断电池电压误报的系统，包括：

数据获取模块，用于获取采用电压监测电路监测获得的电动汽车电池的实时电压数据；

计算模块，用于根据获得的实时电压数据，计算并形成对应的电压变化曲线图；

比对模块，用于根据获得的电压变化曲线图，与标准数据库进行比较，进而判断是否存在重大偏差；

诊断模块，用于当判断存在重大偏差时，进行电压误报记录，产生并发送对应的报错信息。

进一步，所述比对模块，具体包括：

第一子模块，用于获取待测电动汽车电池的电池类型，进而在标准数据库中获得该电池类型对应的标准电压变化曲线图；

第二子模块，用于将获得的电压变化曲线图与该标准电压变化曲线图进行比较，进而判断是否存在重大偏差。

进一步，所述第二子模块具体用于：

计算所获得的电压变化曲线图在一定电压范围内的曲线下面积，将其与该标准电压变化曲线图的对应标定量进行比较，从而判断是否存在重大误差。

进一步，所述系统还包括初始化模块，所述初始化模块包括：

第一单元，用于针对每种电池类型，选用多个电池进行充放电测试，进而采用电压监测电路监测获得多个电池的实时电压数据；

第二单元，用于将获得的多个电池的实时电压数据求平均值后，形成该电池类型的对应的标准电压变化曲线图；

第三单元，用于根据不同电池类型的标准电压变化曲线图构成标准数据库。

本发明的有益效果是：本发明的用于诊断电池电压误报的方法，包括步骤：采用电压监测电路监测获得至少一个电动汽车电池的实时电压数据；根据获得的实时电压数据，计算并形成对应的电压变化曲线图；根据获得的电压变化曲线图，与标准数据库进行比较，进而判断是否存在重大偏差；当判断存在重大偏差时，进行电压误报记录，产生并发送对应的报错信息。本方法可以用于诊断电池的电压是否存在误报现象，同时能有效地判断电池的监控电路是否在正常工作，即使所有监控电路、保护电路均失效时，只要发生电压误报，都能监测到误报信息，进而限制电池的充电量或停止充电，起到保护电池的作用，从而提高电池包的安全性，保障人员及整车安全。

本发明的有益效果是：本发明的用于诊断电池电压误报的系统，包括：数据获取模块，用于获取采用电压监测电路监测获得的电动汽车电池的实时电压数据；计算模块，用于根据获得的实时电压数据，计算并形成对应的电压变化曲线图；比对模块，用于根据获得的电压变化曲线图，与标准数据库进行比较，进而判断是否存在重大偏差；诊断模块，用于当判断存在重大偏差时，进行电压误报记录，产生并发送对应的报错信息。本系统可以用于诊断电池的电压是否存在误报现象，同时能有效地判断电池的监控电路是否在正常工作，即使所有监控电路、保护电路均失效时，只要发生电压误报，都能监测到误报信息，进而限制电池的充电量或停止充电，起到保护电池的作用，从而提高电池包的安全性，保障人员及整车安全。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是电动汽车内部系统的结构示意图；

图2是本发明的用于诊断电池电压误报的方法的流程图；

图3是本发明具体实施例获得的展示电池特性的开路电压与soc之间的ocv-soc曲线关系图；

图4是本发明具体实施例获得的展示电池特性的电压对时间的导数dv/dt与电压之间的dv/dt-v曲线关系图；

图5是本发明的用于诊断电池电压误报的系统的结构框图。

图1中附图标记：102、电动汽车，104、电池，106、推进电机，108、电机控制器，110、变速器，112、车轮，116、车辆管理系统，118、外部电源（例如充电桩），120、电池监测电路，122、电源接入模块。

具体实施方式

参照图1，图1展示了目前电动汽车内部系统的结构图，首先，对图1的电动汽车内部结构进行详细说明。图1的结构中，电池监测电路120与电池104分开设置，实际应用中，电池监测电路120可内置到电池104中。

电池可以分为很多种类，包括但不限于三元锂、磷酸铁锂、镍镉、镍氢、铅酸等。本文提及的电池104是由多个锂离子电池并联和串联组成，提供了约390v电压的电池包。

电机控制器108是一个将能量从电池104转换到至少一个推进电机106中来推动电动汽车的系统，包括一个或多个场效应晶体管、金属氧化物半导体场效应晶体管、一个或多个绝缘栅双极型晶体管。电机控制器108的用途有以下几种：第一，接收来自电池104的直流dc功率信号，并输出一个三相交流ac信号来驱动汽车推进电机106；第二，将来自车辆推进电机106的一个三相信号转换为存储在电池104中的直流功率；第三，将能量从电池104转换成电力负载以外的推进电机106。

推进电机106可以是一个或多个三相交流推进电机。

变速器110分为以下几类：手动变速器mt、自动变速器at、机械式自动变速器amt、双离合器变速器dct、机械式无级变速器cvt。

车辆管理系统116用于对电动汽车进行车辆整体控制，可以给一个或多个电池104和电机控制器108提供控制，也可以耦合到电池监测电路120或安全性相关的车辆系统如碰撞传感器、abs防抱死制动系统等中，还可以连接到一个或多个驱动器的输入如变速器或加速器。

外部能量118，例如充电桩可以通过电源接入模块122提供能量给电池104。充电桩将电能从220v交流电源储存到电池104中。

实施例一

参照图2，本发明提供了一种用于诊断电池电压误报的方法，包括步骤：

采用电压监测电路监测获得至少一个电动汽车电池的实时电压数据；

根据获得的实时电压数据，计算并形成对应的电压变化曲线图；

根据获得的电压变化曲线图，与标准数据库进行比较，进而判断是否存在重大偏差；

当判断存在重大偏差时，进行电压误报记录，产生并发送对应的报错信息。

发送的报错信息可以是一个代表报错信息的值、或者一个信号，以表明电池检测电路出现了误报电池荷电状态信息的现象。

本方法中，当应用在电动汽车具有多个电池的情况，则采用多个电压检测电路构成多个回路即可，每个回路均执行本方法中的采集、计算步骤，可以汇总在一个总的回路中，执行比对、诊断步骤。另外，当对多个电池进行监测时，任一电池发生故障，本方法均会发送对应的报错信息进行告警。

采用电压监测电路监测获得至少一个电动汽车电池的实时电压数据的步骤中，可以是恒定性或周期性的对电池的电压进行检测。

进一步作为优选的实施方式，本实施例中，所述电压变化曲线图包括电压对时间的导数dv/dt与电压之间的关系图、电压与电池soc之间的关系图。图3展示了开路电压与soc之间的ocv-soc曲线关系图，在电池的充电或放电过程中，监测电池在不同soc下对应的开路电压。与此ocv-soc曲线对应的电池可能与其他电池的ocv-soc曲线不同，甚至，同一化学类型的电池，也不尽相同。电池在一个恒流充电（或放电）中，soc随时间的变化是恒定的。图4展示了电压对时间的导数dv/dt与电压之间的关系图——dv/dt-v曲线，对于完全一样的化学成分的电池之间，dv/dt-v曲线应该是基本相似的，而dv/dt-v曲线的差异可以体现出是否有电池电压的误报和soc的变化。dv/dt数值的大小，意味着电压变化的快慢，沿着电压轴的dv/dt数值的变化，体现出每一个电压都对应着一个dv/dt数值。用此数值对比标准的dv/dt-v曲线，如果对比的结果超出允许范围内的限值，意味着有一个电压误报的发生。这一“对比”的结果在实际的dv/dt-v曲线与标准的dv/dt-v曲线之间产生。

为了比较电池的soc与标准数据库（也可以由其他电池的数据形成数据库）的差异，需要更多的计算结果。比如，一定电压范围内的，可以计算出dv/dt-v曲线以下的面积，进而产生一个标定量来用于比较。比较同一电压范围内的不同dv/dt-v曲线以下的面积，可以确定是否产生了电压的误报或者容量的差异。

进一步作为优选的实施方式，本实施例中，所述根据获得的电压变化曲线图，与标准数据库进行比较，进而判断是否存在重大偏差的步骤，具体包括：

获取待测电动汽车电池的电池类型，进而在标准数据库中获得该电池类型对应的标准电压变化曲线图；

将获得的电压变化曲线图与该标准电压变化曲线图进行比较，进而判断是否存在重大偏差。

这里，重大偏差主要是通过预设偏差阈值来判定的，超过该预设偏差阈值，则表示存在重大偏差。其确定标准可以是基于所使用的电池类型或电池配置。不同类型的电池（三元、磷酸铁锂、镍镉、镍氢电池、铅酸、或其他），可接受的允许偏差可能不同。不同的配置的电池（串联、并联、串并组合、或其他）可能会改变的可接受的允差。如果没有重大偏差，基本可以确定没有误报发生。如果发现有重大偏差，将会发出一个报错信息。通常，一个误报的信息指的是电池监测电路误报电池电压而发出的信息，或者说，如果实际的电池电压为x，电池监测电路监测到x±y也是有可能的。然而，如果发现电池荷电状态数据和标准数据库相比，存在超出其允许范围内的重大偏差，可以确定其误报的数量和类型。

进一步作为优选的实施方式，所述将获得的电压变化曲线图与该标准电压变化曲线图进行比较，进而判断是否存在重大偏差的步骤，其具体为：

计算所获得的电压变化曲线图在一定电压范围内的曲线下面积，将其与该标准电压变化曲线图的对应标定量进行比较，从而判断是否存在重大误差。

如前所述，当判断存在重大偏差时，进行电压误报记录，产生并发送对应的报错信息。这里，发送的报错信息可以是一个代表报错信息的值、或者一个信号，以表明电池检测电路出现了误报电池荷电状态信息的现象。当确定了一个误报的产生，将会发出一个报错信息。此报错信息可能是一个在诊断系统或其他系统之间通信的信号；也可能会传送到充电系统，导致其限制电池的充电量，甚至，直接导致其停止向电池充电。这一系列的结果，将会呈现给用户的信息是：电池需要维护、检查。另外，这一个来自诊断系统的报错信息可能会允许其他电路（如车辆管理系统）补偿此误报的相关参数。例如，如果电池监测电路监测到电池电压为3.6v，而实际电压为3.8v，此电压信号会被诊断成误报，进而补偿0.2v，进行相关的修正程序。

如上所述，将某一电池的soc和标准数据库进行比较，可以显示此电池与其他电池之间的soc差异。soc的变化反映着一个电池或电池组的充放电状态。因此，里程和soc的计算（提交给用户的）会受到电池组的充放电状态、容量、温度等影响。当判断出是一个报错信息或误报，可以重新计算里程和soc，给用户提供更准确的信息。

标准数据库可以是基于理想化电池的充放电状态数据构成的，也可以是基于多个电池的平均值构成的，标准数据库包括不同电池类型对应的标准电压变化曲线图。基于理想化电池时，直接获取理想化电池在一定温度下的充放电测试过程中的实时电压数据构成标准电压变化曲线图即可。采用多个电池的平均值时，需要增加初始化过程，所述方法还包括以下步骤：

针对每种电池类型，选用多个电池进行充放电测试，进而采用电压监测电路监测获得多个电池的实时电压数据；

将获得的多个电池的实时电压数据求平均值后，形成该电池类型的对应的标准电压变化曲线图；

根据不同电池类型的标准电压变化曲线图构成标准数据库。

进一步作为优选的实施方式，所述方法还包括以下步骤：

电动汽车的车辆管理系统响应于接收到报错信息的情况，执行以下操作：

调整电池监测电路所监测的电池电压值；

和/或，

限制对电池的充电量或停止向电池充电。

本方法可以用于诊断电池的电压是否存在误报现象，同时能有效地判断电池的监控电路是否在正常工作，即使所有监控电路、保护电路均失效时，只要发生电压误报，都能监测到误报信息，进而限制电池的充电量或停止充电，起到保护电池的作用，从而提高电池包的安全性，保障人员及整车安全。

实施例二

参照图5，本发明还提供了一种用于诊断电池电压误报的系统，包括：

数据获取模块，用于获取采用电压监测电路监测获得的电动汽车电池的实时电压数据；

计算模块，用于根据获得的实时电压数据，计算并形成对应的电压变化曲线图；

比对模块，用于根据获得的电压变化曲线图，与标准数据库进行比较，进而判断是否存在重大偏差；

诊断模块，用于当判断存在重大偏差时，进行电压误报记录，产生并发送对应的报错信息。

进一步作为优选的实施方式，所述比对模块，具体包括：

第一子模块，用于获取待测电动汽车电池的电池类型，进而在标准数据库中获得该电池类型对应的标准电压变化曲线图；

第二子模块，用于将获得的电压变化曲线图与该标准电压变化曲线图进行比较，进而判断是否存在重大偏差。

进一步作为优选的实施方式，所述第二子模块具体用于：

计算所获得的电压变化曲线图在一定电压范围内的曲线下面积，将其与该标准电压变化曲线图的对应标定量进行比较，从而判断是否存在重大误差。

进一步作为优选的实施方式，所述系统还包括初始化模块，所述初始化模块包括：

第一单元，用于针对每种电池类型，选用多个电池进行充放电测试，进而采用电压监测电路监测获得多个电池的实时电压数据；

第二单元，用于将获得的多个电池的实时电压数据求平均值后，形成该电池类型的对应的标准电压变化曲线图；

第三单元，用于根据不同电池类型的标准电压变化曲线图构成标准数据库。

本实施例是用于实现实施例一的方法的系统，其具体细节与实施例一类似。承载本系统的可以是一计算机，包括用于承载本系统的主处理器，还包括相应的输入模块、显示模块、存储模块、通信模块等。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。