电池管理系统中的断线检测方法及断线解除检测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电池管理系统中的断线检测方法及断线解除检测方法。其中，断线检测方法包括：(a)由控制单元发出控制信号以接通第一均衡开关并且持续第一时间段；(b)由控制单元发出控制信号以断开第一均衡开关并且持续第二时间段；(c)由测量单元测量第一电容上的电压值；(d)如果第一电容上的电压值低于断线阈值，则由控制单元判断第一电池单元存在断线故障；(e)对多个电池单元中的每个电池单元，重复步骤(a)‑(d)；(f)如果多个电池单元中的至少一个电池单元存在断线故障，则由控制单元判断电池管理系统存在断线故障。本发明专利技术能够快速检测电池管理系统中的断线故障和检测断线故障是否解除，并且有效避免漏判和误判。

Broken line detection method and break detection method in battery management system

The invention discloses a broken line detection method and a disconnection detection method in a battery management system. The detection methods include: (a) the control unit sends out a control signal to turn on the first equalization switch and lasts for the first time period; (b) the control unit sends out a control signal to turn off the first equalization switch and lasts for the second time period; (c) the voltage value on the first capacitor is measured by the measurement unit; (d) if the first capacitor is used. If the voltage above is lower than the cut-off threshold, the control unit determines that the first battery unit has a broken-line fault; (e) for each battery unit in a plurality of battery cells, repeat steps (a)(d); (f) if at least one battery unit in a plurality of battery cells has a broken-line fault, the control unit determines the storage of the battery management system. Break down. The invention can quickly detect the broken line fault in the battery management system and detect whether the broken line fault is removed, and effectively avoid missed judgment and misjudgment.

【技术实现步骤摘要】
电池管理系统中的断线检测方法及断线解除检测方法
本专利技术涉及一种电池管理系统中的断线检测方法及断线解除检测方法，用于快速检测电池管理系统中的断线故障和检测断线故障是否解除，并且有效避免漏判和误判。
技术介绍
多节串联电池单元是由多个电池单元(例如，锂电池)串联构成的电池组，常用作电动车、家电产品等的供电电源。为监测电池组的运行状态并且实现电池均衡，电池组通常还具有电池管理系统(BatteryManagementSystem)，其包括：能够从多个电池单元选择任意电池单元的多路选择器(Multiplexer，MUX)；对选择出的电池单元的两端的电压进行测量的电压测量模块，该电压测量模块可实时检测电池电压值并且检测是否出现过压(OverVoltage，OV)或欠压(UnderVoltage，UV)状况；以及进行电池单元均衡的电池单元均衡模块，该均衡模块通过产生从对应电池单元流到电阻的电流来均衡各个电池单元的电能。例如，当多个电池单元中的某一特定电池单元电压值高于其它电池单元时，闭合开关来接通与该特定电池单元并联的对应电阻并且对该特定电池单元进行放电操作，从而实现电池均衡功能。电池单元的电压测量正确与否取决于电池管理系统与电池单元之间的连接线是否牢固，通常采用镍带(nickelstrap)或电线作为连接线。在电池单元的一端，镍带或电线被焊接到电池单元的接线头(celltap)。在电池管理系统的一端，镍带被直接焊接到印刷电路板(PCB)，而电线通常是经由连接器(connector)而间接连接至PCB。然而，电池管理系统与电池单元之间的连接线可能出现连线故障，即断线故障(CellTapOpen或OpenCell)。一旦存在这种断线故障，则电池单元的电压测量不再准确，因此也无法实现及时准确的电池管理功能。例如，在一种情况下，当某个电池单元的电压高于过压阈值时，电池管理系统应该执行过压保护操作，但实际由于断线故障而无法检测到出现过压并且执行过压保护措施。例如，在另一种情况下，所有电池单元电压都正常，但由于断线故障，电池管理系统错误地执行过压或欠压保护操作。这些情况都是用户所不期望的。因此，亟需一种改进的电池管理系统中的断线检测方法，用于快速检测电池管理系统中的断线故障，以及在检测到断线故障后，进一步检测断线故障是否解除，并且有效避免漏判和误判。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种电池管理系统中的断线检测方法，其中所述电池管理系统包括对应于多个电池单元的多个监测电阻、多个电容、多个均衡开关和多个均衡电阻，其中所述多个电池单元中的第一电池单元对应于第一监测电阻、第二监测电阻、第一电容、第一均衡开关和第一均衡电阻，其特征在于，所述断线检测方法包括以下步骤：(a)由控制单元发出控制信号以接通所述第一均衡开关并且持续第一时间段；(b)由所述控制单元发出所述控制信号以断开所述第一均衡开关并且持续第二时间段；(c)由耦合于所述控制单元的测量单元测量所述第一电容上的电压值；(d)如果所述第一电容上的电压值低于断线阈值，则判断所述第一电池单元存在断线故障；(e)对所述多个电池单元中的每个电池单元，重复步骤(a)-(d)；(f)如果所述多个电池单元中的至少一个电池单元存在断线故障，则由所述控制单元判断所述电池管理系统存在断线故障。本专利技术还提供了一种电池管理系统中的检测断线故障是否解除的方法，其中所述电池管理系统包括对应于多个电池单元的多个监测电阻、多个电容、多个均衡开关和多个均衡电阻，其中所述多个电池单元中的第一电池单元对应于第一监测电阻、第二监测电阻、第一电容、第一均衡开关和第一均衡电阻，其特征在于，所述断线解除检测方法包括以下步骤：(a)由控制单元发出控制信号以接通所述第一均衡开关并且持续第一时间段；(b)由所述控制单元发出所述控制信号以断开所述第一均衡开关并且持续第二时间段；(c)由耦合于所述控制单元的测量单元测量所述第一电容上的电压值；(d)如果所述第一电容上的电压值高于或等于断线阈值，则由所述控制单元判断所述第一电池单元不存在断线故障；(e)对所述多个电池单元中的每个电池单元，重复步骤(a)-(d)；(f)如果所述多个电池单元中的所有电池单元都不存在断线故障，则由所述控制单元判断所述电池管理系统的断线故障已经解除。有利地，本专利技术所提供的电池管理系统中的断线检测方法及断线解除检测方法能够快速检测电池管理系统中的断线故障和检测断线故障是否解除，并且有效避免漏判和误判。附图说明以下通过对本专利技术的一些实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本专利技术的目的、具体结构特征和优点，其中相似的符号代表相似的组件。图1所示为根据本专利技术的一个实施例的电池管理系统的方框图；图2所示为图1中的电池管理系统中的一个电池单元的断线检测电路图；图3所示为未发生断线以及发生断线时的电压变化过程示意图；图4A和图4B所示为根据本专利技术的一个实施例的断线检测方法的流程图；以及图5A和图5B所示为根据本专利技术的一个实施例的检测断线故障是否解除的方法的流程图。具体实施方式以下将对本专利技术的实施例给出详细的参考。尽管本专利技术通过这些实施方式进行阐述和说明，但需要注意的是本专利技术并不仅仅只局限于这些实施方式。相反，本专利技术涵盖所附权利要求所定义的专利技术精神和专利技术范围内的所有替代物、变体和等同物。另外，为了更好的说明本专利技术，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本专利技术同样可以实施。在另外一些实例中，对于大家熟知的方法、手续、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本专利技术的主旨。图1所示为根据本专利技术的一个实施例的电池管理系统120的方框图。如图1所示，电池管理系统120配置为管理N个(N是2以上的整数)电池单元110_1～110_N，包括实时监测每个电池单元的电压值并且监测是否出现过压(OV)或欠压(UV)状况。在一个实施例中，将电池单元110_1称为最下级的电池单元(即，离电池管理系统120的参考地(以下简称为“参考地”最近的电池)并且将电池单元110_N称为最上级的电池单元(即，离参考地最远的最末端电池)，反之亦可，其并非本专利技术的限制。电池管理系统120可包括N+1个监测电阻RF_0～RF_N，分别耦合于电池单元110_1～110_N中的对应一个的正极或负极，用于监测电池单元110_1～110_N中的对应一个的正极或负极的电压值。例如，监测电阻RF_0耦合于电池单元110_1的负极，监测电阻RF_1耦合于电池单元110_1的正极以及电池单元110_2的负极，以此类推。电池管理系统120还可包括N个电容CF_1～CF_N，电容CF_1连接于监测电阻RF_0与RF_1之间，电容CF_2连接于监测电阻RF_1与RF_2之间，电容CF_N连接于监测电阻RF_N-1与RF_N之间，以此类推。上述多个监测电阻RF_0～RF_N与电容CF_1～CF_N构成RC滤波器，用于消除电压测量所不需要的噪声成分。电池管理系统120可包括测量单元122，耦合于监测电阻RF_0～RF_N，配置为实时监测电池单元110_1～110_N的电池电压。例如，测量单元122可根据监测电阻RF_0和RF_1所监测到的电池两端的节点电压(即，电池单元110_1的正极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池管理系统中的断线检测方法，其中所述电池管理系统包括对应于多个电池单元的多个监测电阻、多个电容、多个均衡开关和多个均衡电阻，其中所述多个电池单元中的第一电池单元对应于第一监测电阻、第二监测电阻、第一电容、第一均衡开关和第一均衡电阻，其特征在于，所述断线检测方法包括以下步骤：(a)由控制单元发出控制信号以接通所述第一均衡开关并且持续第一时间段；(b)由所述控制单元发出所述控制信号以断开所述第一均衡开关并且持续第二时间段；(c)由耦合于所述控制单元的测量单元测量所述第一电容上的电压值；(d)如果所述第一电容上的电压值低于断线阈值，则由所述控制单元判断所述第一电池单元存在断线故障；(e)对所述多个电池单元中的每个电池单元，重复步骤(a)‑(d)；(f)如果所述多个电池单元中的至少一个电池单元存在断线故障，则由所述控制单元判断所述电池管理系统存在断线故障。

【技术特征摘要】
1.一种电池管理系统中的断线检测方法，其中所述电池管理系统包括对应于多个电池单元的多个监测电阻、多个电容、多个均衡开关和多个均衡电阻，其中所述多个电池单元中的第一电池单元对应于第一监测电阻、第二监测电阻、第一电容、第一均衡开关和第一均衡电阻，其特征在于，所述断线检测方法包括以下步骤：(a)由控制单元发出控制信号以接通所述第一均衡开关并且持续第一时间段；(b)由所述控制单元发出所述控制信号以断开所述第一均衡开关并且持续第二时间段；(c)由耦合于所述控制单元的测量单元测量所述第一电容上的电压值；(d)如果所述第一电容上的电压值低于断线阈值，则由所述控制单元判断所述第一电池单元存在断线故障；(e)对所述多个电池单元中的每个电池单元，重复步骤(a)-(d)；(f)如果所述多个电池单元中的至少一个电池单元存在断线故障，则由所述控制单元判断所述电池管理系统存在断线故障。2.根据权利要求1所述的断线检测方法，其特征在于：所述第一时间段设置为第一时间常数的三倍至五倍之间，所述第一时间常数等于所述第一电容的电容值与所述第一均衡电阻的电阻值的乘积；以及所述第二时间段设置为第二时间常数的三倍至五倍之间，所述第一时间常数等于所述第一电容的电容值与所述第一监测电阻以及所述第二监测电阻的电阻值之和的乘积。3.根据权利要求1所述的断线检测方法，其特征在于：所述多个电池单元中的每一个都设置有低电量保护阈值，所述断线阈值设置为所述低电量保护阈值的3/5至9/10倍之间。4.根据权利要求1所述的断线检测方法，其特征在于：在步骤(a)之前还包括：由所述控制单元清除断线检测计时器；由所述控制单元判断所述断线检测计时器是否结束；如果所述断线检测计时器已经结束，由所述控制单元进一步判断是否出现过温问题；以及如果出现过温问题，则由所述控制单元停止进行断线检测，再次清除所述断线检测计时器。5.根据权利要求2所述的断线检测方法，还包括：如果没有出现过温问题，则由所述控制单元进一步判断所述多个电池单元是否正在充电；如果没有在充电，则由所述控制单元进一步判断所述电池是否出现欠压状况；如果所述电池出现欠压状况，则由所述控制单元进一步判断所述电池是否是第一次出现欠压状况；以及如果所述电池不是第一次出现欠压状况，则由所述控制单元停止进行断线检测，再次清除所述断线检测计时器。6.根据权利要求1所述的断线检测方法，其特征在于，所述第一电池单元为最下级的电池单元，步骤(e)包括：依次向上重复步骤(a)-(d)，直至对所述多个电池单元中的最上级的电池单元执行步骤(a)-(d)。7.根据权利要求1所述的断线检测方法，其特征在于，所述第一电池单元为最上级的电池单元，步骤(e)包括：依次向下重复步骤(a)-(d)，直至对所述多个电池单元中的最下级的电池单元执行步骤(a)-(d)。8.根据权利要求1所述的断线检测方法，其特征在于，步骤(d)还包括：如果所述第一电容上的电压值高于或等于所述断线阈值，则由所述控制单元判断所述第一电池单元不存在断线故障。9.根据权利要求1所述的断线检测方法，其特征在于，在步骤(...

【专利技术属性】
技术研发人员：张迎国，薛卫东，曾晓军，
申请(专利权)人：凹凸电子武汉有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42