[发明专利]一种检测故障电池的方法及装置

说明书

技术领域

本申请涉及电池领域，特别是涉及一种利用放电暂态过程快速检测故障电池的方法及装置。

背景技术

电池单元(简称Cell)的电压无法满足大多数使用要求，一般是将若干个电池单体串联后封装成较高电压的电池单体(简称Block)，再将若干节电池单体用导线串联成电池组(简称Bank)供用户使用。

由于电池制造偏差、使用条件不同等，电池组内的各个Block的特性偏差会随着使用时间逐渐加大，导致其容量偏差也逐步加大，进而影响Bank的整体容量和寿命。

故障电池检测装置用于发现Bank中容量低于门槛值的Block。

现有故障电池检测方案大致可以分为主动检测和被动检测两种，详见附图图1：

直流放电法：将Block对大功率负载做大电流短时放电，测量放电电压稳定后的瞬时断电压差、电流值和阻抗值。

交流单频阻抗法：通过Block正负极施加特定频率的交流信号，检测Block上特定频率的电压、电流值，即可计算电池阻抗值；Block阻抗值随使用时间的逐渐增加，当超过门槛值时，则可认为是故障电池。

交流多频阻抗法：通过Block正负极施加特定频率组合的交流信号，检测Block上特定频率组合的电压、电流值，综合各个频率的响应计算阻抗值。

放电暂态过程的平台电压法：浮充的Block对负载恒流放电时，Block上的直流电压先快速下降，然后趋于平稳，再略微抬升，然后进入缓慢下降通道。从浮充开始到进入缓慢下降这段称为放电暂态过程。完成放电暂态过程的放电深度约为5％。电压平稳高、低处均称为平台电压。对比同一放电电流时，各个Block的平台电压，当某个Block的平台电压与平均值的偏差超过门槛值，则可认为是故障电池。

上述的多种方法中：直流放电法存在成本高昂，放电电阻和导线粗大，安装维护困难，大电流放电安全性差，损伤电池健康等缺陷；交流阻抗法存在成本高、易受干扰、无法快速检测故障电池等缺陷；现代开关电源工作时有高频谐波电压、电流，无法达到恒流放电的条件，放电暂态过程的平台电压法很难用于开关电源。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种利用放电暂态过程快速检测故障电池的方法，及装置，当蓄电池组对工作负载正常放电时，仅在放电暂态过程中对电池组中每节电池的直流电压、纹波电压进行被动检测，即可快速检测出电池组中的故障电池。

技术方案如下：

一种检测故障电池的方法，包括：

在电池组放电暂态过程中对各个电池单体的电压进行变周期、带时间戳的采样；

调整采样得到的各个电池单体的电压的采样值的起点和单位；

根据调整后的采样值建立各个电池单体的电压曲线，得出各个电池单体表征电压曲线形状的特征值，并计算所有电池单体曲线特征值的平均值和所有电池电压的平均值；

将各个电池单体的曲线特征值与所有电池单体曲线特征值的平均值、各个电池单体的电压值与所有电池单体电压的平均值相比较；若存在电池单体的曲线特征值与所有电池单体平均值的偏差或存在电池单体的电压值与所有电池单体电压的平均值的偏差超过预设值，则判定该电池单体为故障电池。

上述的方法，优选的，所述电池单体的电压包括：直流电压、纹波电压和浮充电压。

上述的方法，优选的，对所述电池单体的直流电压采样过程为：连接电池单体的正负极，将连接电压经过精密电阻阵列分压、缓冲放大和低通滤波过程后，进行模数转换，将转换后得到的数据进行换算得到电池单体的直流电压。

上述的方法，优选的，对所述电池单体的纹波电压采样过程为：连接电池单体的正负极，将连接电压经过带通滤波、整流放大和低通滤波过程后，进行模数转换，将转换后得到的数据进行换算得到电池单体的纹波电压。

上述的方法，优选的，在对所述电池单体的电压进行采样的过程时还包括对所述电池单体电压变化快慢的检测；

若所述电池单体的电压变化快则减小对该电池单体采样的时间间隔；

若所述电池单体的电压变化慢则增大对该电池单体采样的时间间隔。

上述的方法，优选的，所述数值的比较过程在时间-电压坐标系中进行。

一种检测故障电池的装置，包括：采样模块、调整模块、曲线建立模块和计算比较模块；

所述采样模块用于在电池组放电暂态过程中对各个电池单体的电压进行变周期、带时间戳的采样；

所述调整模块用于调整所述采样模块采样得到的各个电池单体的电压的采样值的起点和单位；