本發(fā)明屬于電池管理，具體涉及一種電池故障管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、電動汽車作為新能源汽車的重要形式，其電池包對車輛的安全性和可靠性有著舉足輕重的影響；因此，隨著電動汽車的快速發(fā)展，對電池包的故障檢測與安全控制提出了更高的要求；目前，當(dāng)電池包中的個別電芯出現(xiàn)性能顯著下降或出現(xiàn)故障時，現(xiàn)有的電池管理系統(tǒng)會停止整個電池包的放電，并關(guān)閉電池包，以防止故障進一步惡化，從而避免出現(xiàn)安全事故；同時，電池包在出現(xiàn)故障時，大多無法單獨更換電芯，其維修手段通常是整體更換；如此，則會因個別電芯出現(xiàn)問題，而導(dǎo)致電池包無法繼續(xù)工作；基于此，如何提供一種能夠自動排除故障電芯，并保證整個電池包能夠繼續(xù)工作的電池故障管理系統(tǒng)，已成為了一個亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種電池故障管理系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)在單個電芯出現(xiàn)故障時，需要關(guān)閉整個電池包，從而導(dǎo)致電池包無法繼續(xù)工作的問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、第一方面，提供了一種電池故障管理系統(tǒng)，包括：

4、電芯開關(guān)模塊，所述電芯開關(guān)模塊包括若干電子開關(guān)，其中，電子開關(guān)的數(shù)量與電池包中的電芯的數(shù)量相同，每個電芯分別對應(yīng)一個電子開關(guān)，且任一電子開關(guān)用于使對應(yīng)的電芯接入所述電池包的電芯串聯(lián)線路，或使對應(yīng)的電芯脫離所述電芯串聯(lián)線路，并在脫離所述電芯串聯(lián)線路后，保持所述電芯串聯(lián)線路的通路；

5、電池監(jiān)測模塊，其中，所述電池監(jiān)測模塊用于采集各個電芯的電壓數(shù)據(jù)、電流數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)以及所述電池包的壓力數(shù)據(jù)，并將所述電池包的壓力數(shù)據(jù)以及各個電芯的電壓數(shù)據(jù)、電流數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)傳輸至主控模塊；

6、主控模塊，分別電連接電池監(jiān)測模塊和各個電子開關(guān)，用于根據(jù)所述壓力數(shù)據(jù)、各個電芯的電壓數(shù)據(jù)、電流數(shù)據(jù)以及溫度數(shù)據(jù)，判斷各個電芯是否存在故障，并在判斷出任一電芯存在故障時，控制所述任一電芯對應(yīng)的電子開關(guān)斷開所述任一電芯與所述電芯串聯(lián)線路的連接。

7、基于上述公開的內(nèi)容，本發(fā)明所提供的電池故障管理系統(tǒng)，為電池包中的每個電芯配置有一個電子開關(guān)，其中，任一電芯的電子開關(guān)用于控制該任一電芯接入或脫離電池包的電芯串聯(lián)線路，并在脫離時，依舊能夠保證整個電芯串聯(lián)線路的通路；如此，即可基于前述電子開關(guān)，來實現(xiàn)單個電芯的故障排除，即：本發(fā)明通過電池監(jiān)測模塊，來采集電池包的壓力數(shù)據(jù)，以及各個電芯的電壓、電流和溫度數(shù)據(jù)；而后，通過前述數(shù)據(jù)，來判斷各個電芯是否存在故障，并在判斷出故障時，控制存在故障的電芯的電子開關(guān)，斷開該電芯與電芯串聯(lián)線路的連接；基于此，則可使故障電芯脫離電路，從而保證其余正常電芯對設(shè)備的正常供電；由此，本發(fā)明實現(xiàn)了單個電芯的故障檢測以及故障電芯的脫離處理，能夠使電池包持續(xù)不間斷的正常工作；因此，在提高工作穩(wěn)定性和可持續(xù)性的同時，還降低了維修成本，非常適用于大規(guī)模應(yīng)用與推廣。

8、在一個可能的設(shè)計中，所述主控模塊，用于根據(jù)所述壓力數(shù)據(jù)以及各個電芯的電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)，判斷各個電芯是否存在化學(xué)故障，并在判斷出任一電芯存在化學(xué)故障時，控制所述任一電芯對應(yīng)的電子開關(guān)斷開所述任一電芯與所述電芯串聯(lián)線路的連接；以及

9、用于根據(jù)所述壓力數(shù)據(jù)、各個電芯的電壓數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)，判斷各個電芯是否存在物理故障，并在判斷出任一電芯存在物理故障時，控制所述任一電芯對應(yīng)的電子開關(guān)斷開所述任一電芯與所述電芯串聯(lián)線路的連接。

10、在一個可能的設(shè)計中，所述化學(xué)故障包括：電解液分解故障，其中，所述電池包包括若干電池塊，每個電池塊包括多個電芯，且所述壓力數(shù)據(jù)包括各個電池塊的壓力數(shù)據(jù)；

11、所述主控模塊，用于在判斷出任一電池塊的壓力數(shù)據(jù)超出第一壓力閾值時，獲取所述任一電池塊內(nèi)的各個電芯的電壓數(shù)據(jù)；

12、所述主控模塊，用于根據(jù)所述任一電池塊內(nèi)的各個電芯的電壓數(shù)據(jù)，確定出所述任一電池塊內(nèi)的各個電芯的電壓變化值；

13、所述主控模塊，用于判斷所述任一電池塊內(nèi)是否存在有電壓變化值超出變化閾值的電芯；

14、若是，所述主控模塊則判定電壓變化值超出變化閾值的電芯存在電解液分解故障。

15、在一個可能的設(shè)計中，所述化學(xué)故障還包括：電池活性物質(zhì)損失故障和電池sei膜生長故障，其中，任一電芯的電壓數(shù)據(jù)包括多個采樣時刻的采樣電壓，且所述任一電芯的電流數(shù)據(jù)包括多個采樣時刻的采樣電流；

16、所述主控模塊，用于根據(jù)各個電芯的多個采樣時刻的采樣電壓和采樣電流，計算出各個電芯在每個采樣時刻時的電量；

17、所述主控模塊，用于根據(jù)各個電芯在每個采樣時刻時的電量，判斷各個電芯是否存在電池活性物質(zhì)損失故障，并在判斷出任一電芯存在電池活性物質(zhì)損失故障時，控制所述任一電芯對應(yīng)的電子開關(guān)斷開所述任一電芯與所述電芯串聯(lián)線路的連接；

18、所述主控模塊，還用于根據(jù)各個電芯在任一采樣時刻的采樣電壓，判斷各個電芯在所述任一采樣時刻是否存在電池sei膜生長故障，并在判斷出任一電芯存在電池sei膜生長故障時，控制所述任一電芯對應(yīng)的電子開關(guān)斷開所述任一電芯與所述電芯串聯(lián)線路的連接，其中，若所述任一電芯在所述任一采樣時刻的采樣電壓高于電壓閾值，則判定所述任一電芯存在所述電池sei膜生長故障。

19、在一個可能的設(shè)計中，所述物理故障包括：短路故障和連接故障；

20、其中，對于所述電池包中的任一電芯，所述主控模塊，用于基于所述任一電芯的溫度數(shù)據(jù)，得出所述任一電芯的溫度變化數(shù)據(jù)；

21、所述主控模塊，用于在判斷出所述任一電芯的電壓數(shù)據(jù)為0以及所述溫度變化數(shù)據(jù)超出第一溫度變化閾值時，判定所述任一電芯存在短路故障；或

22、基于所述任一電芯的電壓數(shù)據(jù)，得出所述任一電芯的電壓提升值，并在判斷出所述任一電芯的電壓提升值超出提升閾值，以及所述溫度變化數(shù)據(jù)超出第二溫度變化閾值時，判定所述任一電芯存在連接故障。

23、在一個可能的設(shè)計中，所述物理故障還包括：機械損傷故障，其中，所述電池包包括若干電池塊，每個電池塊包括多個電芯，且所述壓力數(shù)據(jù)包括各個電池塊的壓力數(shù)據(jù)；

24、對于若干電池塊中的任一電池塊，所述主控模塊，用于判斷所述任一電池塊的壓力數(shù)據(jù)是否超出第二壓力閾值；

25、若是，所述主控模塊則判斷所述任一電池塊中的各個電芯的電壓數(shù)據(jù)是否相同；

26、若是，所述主控模塊則判定所述任一電池塊出現(xiàn)機械損傷故障，并在判定出所述任一電池塊出現(xiàn)機械損傷故障時，控制所述任一電池塊內(nèi)的各個電芯對應(yīng)的電子開關(guān)，斷開各個電芯與所述電芯串聯(lián)線路的連接，并同時斷開所述電池包與外部設(shè)備的連接。

27、在一個可能的設(shè)計中，所述主控模塊，用于根據(jù)各個電芯的電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)，計算出各個電芯的電量；

28、所述主控模塊，還用于根據(jù)各個電芯的電量以及電壓數(shù)據(jù)，對所述電池包進行充電管理以及放電管理。

29、在一個可能的設(shè)計中，當(dāng)所述電池包處于充電狀態(tài)時，各個電芯的電量為充電電量；

30、主控模塊，用于基于各個電芯的電壓數(shù)據(jù)，判斷所述電池包中是否存在目標(biāo)電芯，其中，所述目標(biāo)電芯為所述電池包中電壓數(shù)據(jù)大于或等于最大電壓的電芯；

31、若是，主控模塊則用于控制所述目標(biāo)電芯對應(yīng)的電子開關(guān)，斷開所述目標(biāo)電芯與所述串聯(lián)線路的連接，以停止對所述目標(biāo)電芯的充電；

32、主控模塊，用于獲取所述電池包對應(yīng)充電樁的充電電壓，并減少所述充電樁的充電電壓，得到更新后的充電電壓，其中，更新后的充電電壓等于充電電壓減去目標(biāo)電芯的電壓數(shù)據(jù)；

33、主控模塊，用于根據(jù)各個電芯的充電電量，得出電池包在當(dāng)前時刻的充電總電量；

34、主控模塊，用于判斷更新后的充電電壓是否小于或等于最低充電電壓，以及判斷所述充電總電量是否達到預(yù)設(shè)電量；

35、若是，主控模塊則斷開所述電池包與充電樁的連接，以停止對所述電池包的充電。

36、在一個可能的設(shè)計中，所述主控模塊若判斷出所述電池包中不存在有目標(biāo)電芯，則直接判斷所述充電樁的充電電壓是否小于或等于最低充電電壓，以及判斷所述充電總電量是否達到預(yù)設(shè)電量；

37、若是，主控模塊則斷開所述電池包與充電樁的連接，以停止對所述電池包的充電。

38、在一個可能的設(shè)計中，主控模塊，用于根據(jù)所述壓力數(shù)據(jù)、各個電芯的電壓數(shù)據(jù)、電流數(shù)據(jù)以及溫度數(shù)據(jù)，確定出存在故障的電芯，并生成報警提示發(fā)送至運維終端，以使運維終端對應(yīng)的運維人員基于所述報警提示，向主控模塊反饋通路電芯串?dāng)?shù)，以便主控模塊在接收到所述通路電芯串?dāng)?shù)后，基于通路電芯串?dāng)?shù)，控制所述電池包運行。

39、在一個可能的設(shè)計中，還包括：串行總線，其中，所述主控模塊通過所述串行總線與外部設(shè)備和電池監(jiān)測模塊通信。

40、有益效果：

41、(1)本發(fā)明實現(xiàn)了單個電芯的故障檢測以及故障電芯的脫離處理，能夠使電池包持續(xù)不間斷的正常工作；因此，在提高工作穩(wěn)定性和可持續(xù)性的同時，還降低了維修成本，非常適用于大規(guī)模應(yīng)用與推廣。

42、(2)本發(fā)明通過各個電芯的電壓、電流以及溫度數(shù)據(jù)，并結(jié)合電池包的壓力數(shù)據(jù)，能夠檢測出各個電芯所存在的各種物理故障和化學(xué)故障，因此，相比于傳統(tǒng)技術(shù)，能夠自動排除電芯所存在的所有物理和化學(xué)故障，從而能夠防止電芯因故障，導(dǎo)致電池包出現(xiàn)燃燒及爆炸的問題，由此，可避免人身及財產(chǎn)的危害與損失。

43、(3)本發(fā)明根據(jù)各個電芯的電量以及電壓數(shù)據(jù)，來對電池包進行充電管理以及放電管理；其中，在充電時，以電芯為單位來進行管理，即當(dāng)任一電芯的電壓大于最大電壓時，控制該任一電芯的電子開關(guān)，斷開該任一電芯與電芯串聯(lián)線路的連接，從而防止其過充；同時，減少充電樁的充電電壓，并在判斷出減少后的充電電壓小于等于最低充電電壓，以及電池包當(dāng)前的充電電量達到預(yù)設(shè)電量時，斷開電池包與充電樁的連接(不滿足前述條件則繼續(xù)監(jiān)測，并在有電芯達到最大電壓后，繼續(xù)降低充電電壓，直至滿足前述條件時為止)；當(dāng)然，放電管理也是如此；基于此，本發(fā)明所提供的充電方法完全避免了電芯的過充，制止了電芯的發(fā)熱以及熱失控，而放電過程則完全避免了電芯的過放，制止了電芯的壽命過度損失；由此，可以最大限度的使電池包充滿或放完，從而極大的提高了電池包的充放電效率。

44、(4)本發(fā)明還具備人工修復(fù)電池故障的功能，即主控模塊在檢測出故障電芯后，生成相應(yīng)的報警提示給運維終端；如此，運維人員基于該報警提示，則可知曉故障的電芯的編號；基于此，能夠?qū)㈦姵匕鹦恫⒋蜷_，人工切割和焊接使其故障電芯脫離電路，斷路的電路導(dǎo)通，同時人工更改重新寫主控模塊的通路電芯串?dāng)?shù)，此時，主控模塊則可基于該通路電芯串?dāng)?shù)，來調(diào)整管理電池電芯的串?dāng)?shù)，從而恢復(fù)電池包的正常工作。