本發(fā)明涉及汽車電池領域，尤其是涉及一種基于負荷平衡的電池內(nèi)部短路檢測方法。
背景技術：
：動力電池由于使用和制造工藝上的問題，通常都會緩慢發(fā)展一種“內(nèi)部短路”。內(nèi)部短路的情況表現(xiàn)在，雖然電池已經(jīng)斷開，但是內(nèi)部有局部或者全局的回路。這種回路會導致電流的內(nèi)部流通，進而消耗電池能量，并產(chǎn)生熱量。在極端的情況下，電池溫度會極劇升高，導致安全事故的發(fā)生。行業(yè)上已有的決定電池內(nèi)部短路的方法大致有兩個：第一，通過電池斷開后，電池的電荷容量的變化，大致推斷漏電流的量級。這個辦法的缺點是，不能有效地考慮電池內(nèi)部本身的電阻變化，并且及其容易被外部溫度的變化和電池電荷容量程度所影響。另一個辦法是在電池充電時跟蹤電池端口電壓的突變。這種方法可以在一定程度上發(fā)現(xiàn)局部短路的情況，但不能跟蹤緩慢的內(nèi)部短路情況，并且只能在充電時有用。專利US20140266229對每個電池單元附加一個外部電壓，能后通過(外部附加的)電流測量，判斷是不是有內(nèi)部短路。然而這個方法需要將動力電池包拆開，并且從外部對電池包施加電壓，既不方便操作，也容易對動力電池造成損壞。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是針對上述問題提供一種基于負荷平衡的電池內(nèi)部短路檢測方法。本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：一種基于負荷平衡的電池內(nèi)部短路檢測方法，用于檢測電動汽車中動力電池的內(nèi)部短路狀態(tài)，所述方法包括下列步驟：1)判斷動力電池是否滿足負荷平衡的操作條件，若是則進入步驟2)，若否則返回繼續(xù)判斷；2)對動力電池進行負荷平衡操作，并記錄動力電池的負荷平衡參數(shù)；3)根據(jù)步驟2)記錄的動力電池的負荷平衡參數(shù)，計算動力電池的負荷平衡速度v；4)根據(jù)動力電池的負荷平衡速度v，計算動力電池的內(nèi)部短路狀態(tài)評估值ε；5)根據(jù)動力電池的內(nèi)部短路狀態(tài)評估值ε，判斷動力電池的內(nèi)部短路狀態(tài)。所述負荷平衡的操作條件具體為：動力電池溫度在溫度閾值范圍內(nèi)以及動力電池處于滿電狀態(tài)或充電開始狀態(tài)。所述負荷平衡參數(shù)包括動力電池的初始荷電狀態(tài)SOC(i)start、終止荷電狀態(tài)SOC(i)end和負荷平衡操作時間Tcal2。所述步驟2)具體為：21)動力電池脫離高壓回路至規(guī)定時間Tcal1；22)讀取動力電池的端口電壓，并根據(jù)動力電池的端口電壓得到與其對應的初始荷電狀態(tài)SOC(i)start；23)動力電池接入高壓回路，負荷平衡電阻開關閉合至負荷平衡操作時間Tcal2；24)負荷平衡電阻開關斷開，動力電池脫離高壓回路至規(guī)定時間Tcal1；25)讀取動力電池的端口電壓，并根據(jù)動力電池的端口電壓得到與其對應的終止荷電狀態(tài)SOC(i)end。所述動力電池的負荷平衡速度v具體為：其中，SOC(i)start為初始荷電狀態(tài)，SOC(i)end為終止荷電狀態(tài)，Tcal2為負荷平衡操作時間，Q(i)為電池容量。所述動力電池的內(nèi)部短路狀態(tài)評估值ε具體為：其中，v0為動力電池壽命開始時的負荷平衡速度。所述步驟5)具體為：51)判斷內(nèi)部短路狀態(tài)評估值ε是否大于2，若是則表明動力電池短路電阻過小，動力電池處于危險狀態(tài)，若否則進入步驟52)；52)判斷內(nèi)部短路狀態(tài)評估值ε是否大于1.5，若是則表明動力電池處于有限功能狀態(tài)，若否則進入步驟52)；53)判斷內(nèi)部短路狀態(tài)評估值ε是否大于1.2，若是則表明動力電池處于預警狀態(tài)，若否則表明動力電池仍未進入短路狀態(tài)的預警線，返回步驟51)。所述動力電池處于危險狀態(tài)時，動力電池的電池管理系統(tǒng)將自動斷開高壓回路并通過電路進行快速放電。所述基于負荷平衡的電池內(nèi)部短路檢測方法還包括：根據(jù)計算得到的動力電池的負荷平衡速度v，繪制電池壽命-負荷平衡速度曲線圖，用以對電池內(nèi)部短路狀態(tài)進行預測。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：(1)本方法通過對電池進行負荷平衡操作，可以有效地跟蹤電池內(nèi)部短路的變化趨勢，同時這種方法可以排除電池溫度和電池電荷容量的影響，因此得到的估計比較精確。(2)由于動力電池中本身便設有負荷平衡電阻，動力電池本身就會進行負荷平衡操作，因此本方法無需對動力電池施加外部電壓，也無需破壞動力電池的原本結構，操作簡便的同時也不會對動力電池造成損害。(3)在進行動力電池負荷平衡的操作時，確保動力電池脫離高壓回路至規(guī)定時間，可以確保電池的溫度和環(huán)境溫度處于指定范圍內(nèi)，使得根據(jù)端口電壓得到的荷電狀態(tài)是可靠的。(4)在動力電池處于危險狀態(tài)時，電池管理系統(tǒng)將自動斷開高壓回路并通過電路進行快速放電，保證了動力電池的安全性。(5)繪制了電池壽命-負荷平衡速度曲線圖，對電池內(nèi)部短路狀態(tài)進行預測，可以大致估算出電池內(nèi)部短路的發(fā)生時間，從而可以在預估時間進行負荷平衡，對電池內(nèi)部短路進行檢測。附圖說明圖1為本發(fā)明的方法流程圖；圖2為電池負荷平衡的電路示意圖；圖3為本實施例中得到的電池壽命-負荷平衡速度曲線圖。具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。本實施例以本發(fā)明技術方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。如圖2所示為電池負荷平衡的電路示意圖，依據(jù)電池負荷平衡電路的操作，可以在每次電池平衡時記錄相應電池單元的電量平衡速度。一旦電池單元內(nèi)部短路持續(xù)發(fā)生，電池的漏電會越來越快?；陔姵刎摵善胶怆娐返目刂?，在有的情況下適當調較負荷平衡的標定值，電池管理系統(tǒng)可以周期性地跟蹤電池內(nèi)部短路的發(fā)展，進而采取措施防止更危險的情況發(fā)生。因此通過電池負荷平衡速度，能夠有效地跟蹤電池內(nèi)部短路的變化趨勢，并且得到的估計比較精確，不受電池溫度和電池電荷容量的影響。依據(jù)上述原理，如圖1所示，本實施例提供了一種基于負荷平衡的電池內(nèi)部短路檢測方法，用于檢測電動汽車中動力電池的內(nèi)部短路狀態(tài)，包括下列步驟：1)判斷動力電池是否滿足負荷平衡的操作條件，若是則進入步驟2)，若否則返回繼續(xù)判斷；2)對動力電池進行負荷平衡操作，并記錄動力電池的負荷平衡參數(shù)：21)動力電池脫離高壓回路至規(guī)定時間Tcal1；22)讀取動力電池的端口電壓，并根據(jù)動力電池的端口電壓得到與其對應的初始荷電狀態(tài)SOC(i)start；23)動力電池接入高壓回路，負荷平衡電阻開關閉合至負荷平衡操作時間Tcal2；24)負荷平衡電阻開關斷開，動力電池脫離高壓回路至規(guī)定時間Tcal1；25)讀取動力電池的端口電壓，并根據(jù)動力電池的端口電壓得到與其對應的終止荷電狀態(tài)SOC(i)end；3)根據(jù)步驟2)記錄的動力電池的負荷平衡參數(shù)，計算動力電池的負荷平衡速度v：其中，SOC(i)start為初始荷電狀態(tài)，SOC(i)end為終止荷電狀態(tài)，Tcal2為負荷平衡操作時間，Q(i)為電池容量；4)根據(jù)動力電池的負荷平衡速度v，計算動力電池的內(nèi)部短路狀態(tài)評估值ε：其中，v0為動力電池壽命開始時的負荷平衡速度；5)根據(jù)動力電池的內(nèi)部短路狀態(tài)評估值ε，判斷動力電池的內(nèi)部短路狀態(tài)：51)判斷內(nèi)部短路狀態(tài)評估值ε是否大于2，若是則表明動力電池短路電阻過小，動力電池處于危險狀態(tài)，若否則進入步驟52)；52)判斷內(nèi)部短路狀態(tài)評估值ε是否大于1.5，若是則表明動力電池處于有限功能狀態(tài)，若否則進入步驟52)；53)判斷內(nèi)部短路狀態(tài)評估值ε是否大于1.2，若是則表明動力電池處于預警狀態(tài)，若否則表明動力電池仍未進入短路狀態(tài)的預警線，返回步驟51)。依據(jù)上述步驟，進行具體的電池內(nèi)部短路檢測，過程如下：在進行電池負荷平衡操作前，要確保電池本身滿足如下情況：電池溫度在一定范圍(比如，15攝氏度～25攝氏度)；各個電池單元基本上充滿電(如果從SOC高端開始電荷平衡)，或者各個電池單元基本上快到最小SOC(充電開始時做電荷平衡)。因此，如果在電池負荷平衡時同時能夠檢測電池內(nèi)部短路的情況，則可以保證得到的電池內(nèi)部短路狀態(tài)的估計不受電池溫度及SOC量級的范圍影響。如果某個電池單元長時間沒有通過電池負荷平衡的方法得到內(nèi)部短路狀態(tài)的估計，則可以主動在電池充滿電的時候，把電池平衡電路加上一段時間，達到主動檢測的目的。本實施例中在充電前開始進行負荷平衡，過程如下：第一步：車輛Keyoff。讓電池脫離高壓回路至少Tcal1秒，這樣可以確保電池溫度和環(huán)境溫度都在制定范圍之內(nèi)；從而使得讀取的SOC值可以可靠的通過SOC-OCV曲線讀??；第二步：讀取每個電池單元的端口電壓，并查找出每個電池單元的SOC(i)start；第三步：依據(jù)電池負荷平衡要求，關上平衡電阻開關；第四步：保持電池負荷平衡電阻關上時間為Tcal2秒；第五步：把所有負荷平衡電阻開關打開，并保持讓電池脫離高壓回路至少Tcal1秒；第六步：讀取被平衡的電池單元的端口電壓并計算相應的SOC(i)end；第七步：計算電池負荷平衡速度第八步：儲存對應電池單元的電池負荷平衡速度以及對應的測試時間(相對于電池壽命的時間)到FlashMemory中。這個工作完成后，就可以進行內(nèi)部短路趨勢的計算：對某個固定電池單元，讀取所有電池負荷平衡速度及相應測試時間的數(shù)據(jù)對；根據(jù)標定的量，決定是否采取控制措施：A：如果現(xiàn)在的電池負荷平衡速度達到開始(BOL)電池負荷平衡速度的120％,內(nèi)部短路電阻大致相當于負荷平衡電阻的五倍，BMS開始報警；B：如果現(xiàn)在的電池負荷平衡速度達到開始(BOL)電池負荷平衡速度的150％,內(nèi)部短路電阻大致相當于負荷平衡電阻的兩倍，BMS將系統(tǒng)置于“有限功能狀態(tài)”C：如果現(xiàn)在的電池負荷平衡速度達到開始(BOL)電池負荷平衡速度的200％,內(nèi)部短路電阻大致相當于負荷平衡電阻，BMS將系統(tǒng)置于“危險”狀態(tài)，并報告給車輛控制器和充電控制器，斷開高壓回路，并且通過電路將已有儲電全部放掉(快速放電)。需要注意的是，以上數(shù)據(jù)都是標定數(shù)據(jù)，依車輛系統(tǒng)要求和具體電池負荷平衡電阻值來決定。如果有的電池單元長時間沒有得到電池負荷控制速度數(shù)據(jù)，BMS可以用同樣方法強迫這些單元進行電池負荷平衡控制。這是個特殊的操作模式，可以在電池脫離高壓線路后，依據(jù)駕駛員出行時間來決定是不是需要進行。某個電池單元的一系列電池負荷平衡控制數(shù)據(jù)如下。第一行是電池壽命數(shù)據(jù)(比如，單位是天)，第二行是相對于最初的電池負荷平衡速度而言的相對負荷平衡速度。1371524681121562093785657681002123211.051.131.121.181.191.221.251.281.271.321.351.541.52依據(jù)上述數(shù)據(jù)可以繪制電池壽命-負荷平衡速度曲線圖，如圖3所示，從圖中可以推斷出大致在112天時，BMS發(fā)出警報；1002天時，系統(tǒng)進入有限功能狀態(tài)。已有數(shù)據(jù)還沒有觸發(fā)危險狀態(tài)。圖3中，虛線表明一條趨勢線。BMS如有需要，可以提醒車輛控制和診斷模塊，在那個未來時刻，電池內(nèi)部短路可能會導致電池系統(tǒng)進入危險狀態(tài)。當前第1頁1 2 3