用于车辆电池的电流诊断方法和系统、电池总成与流程

1.本发明涉及车辆电池领域，更具体而言，本发明涉及一种用于车辆电池的电流诊断方法和系统，以及包括该系统的车辆电池总成。


背景技术：

2.目前，新能源车辆、特别是电动车辆的发展日益迅速。对于电动车辆而言，车辆电池、特别是动力电池的安全性至关重要。
3.然而，目前至少存在以下的问题之一：在监测电池工作的过程中，容易出现电路采样数据不可靠，电路的故障诊断容易出现误判/误诊，影响电池的正常工作，影响行车安全。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的第一方面提出了一种用于车辆电池的电流诊断方法，其中，该方法包括如下步骤：
5.第一步骤，借助第一电流采集单元采集车辆电池的电流值i0，以及借助第二电流采集单元采集车辆电池的电流值i1；
6.第二步骤，分别校验所述第一电流采集单元和所述第二电流采集单元的采集结果是否有效；
7.第三步骤，如果所述第一电流采集单元和所述第二电流采集单元的采集结果均有效，则将所述电流值i0与所述电流值i1进行比较，以判断二者的差值是否处于预定的误差范围内；以及
8.第四步骤，如果所述电流值i0与所述电流值i1之间的差值处于所述预定的误差范围内，则将所述电流值i0或所述电流值i1与预定的阈值进行比较，以判断车辆电池是否出现过流故障。
9.其中，所述第二步骤包括：
10.将所述电流值i0与第一参考范围进行比较，如果所述电流值i0落入所述第一参考范围内，则表明所述第一电流采集单元的采集结果有效；和
11.将所述电流值i1与第二参考范围进行比较，如果所述电流值i1落入所述第二参考范围内，则表明所述第二电流采集单元的采集结果有效。
12.其中，所述第一参考范围和所述第二参考范围分别基于所述第一电流采集单元和所述第二电流采集单元的工作参数确定。
13.其中，所述预定的阈值包括第一阈值，并且所述第四步骤进一步包括：
14.如果所述电流值i0或所述电流值i1超过所述第一阈值，则向车辆的控制器发出一级过流故障警报。
15.其中，所述预定的阈值包括大于所述第一阈值的第二阈值，并且所述第四步骤进一步包括：
16.如果所述电流值i0或所述电流值i1超过第二阈值，则向控制器发出二级过流故障
警报并限制车辆电池的输出功率。
17.其中，所述预定的阈值包括大于所述第二阈值的第三阈值，并且所述第四步骤进一步包括：
18.如果所述电流值i0或所述电流值i1超过第三阈值，则向控制器发出三级过流故障警报并切断车辆电池的继电器。
19.本发明的第二方面还提出了一种利用如上所述的方法执行对车辆电池的电流诊断的系统，其中，该系统包括：
20.第一电流采集单元，用于采集车辆电池的电流值i0；
21.第二电流采集单元，用于采集车辆电池的电流值i1；
22.第一校验单元，用于校验所述第一电流采集单元的采集结果是否有效；
23.第二校验单元，用于校验所述第二电流采集单元的采集结果是否有效；
24.比较单元，用于在所述第一电流采集单元和所述第二电流采集单元的采集结果均有效的情况下将所述电流值i0与所述电流值i1进行比较，以判断二者的差值是否处于预定的误差范围内；以及
25.故障诊断单元，用于在所述电流值i0与所述电流值i1之间的差值处于所述预定的误差范围内的情况下将所述电流值i0或所述电流值i1与预定的阈值进行比较，以判断车辆电池是否出现过流故障。
26.其中，所述车辆电池为动力电池。
27.其中，所述第一电流采集单元包括选自分流电阻、霍尔传感器以及电流互感器的群组中的一者，所述第二电流采集单元包括选自分流电阻、霍尔传感器以及电流互感器的群组中的另一者。
28.本发明的第三方面还提出了一种车辆电池总成，其中，该车辆电池总成包括如上所述的电流诊断系统。
附图说明
29.通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和系统所具有的其它特征和优点将变得清楚或更为具体地得以说明。
30.图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的电流诊断系统的电路图；
31.图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的电流诊断系统的结构图；
32.图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的电流诊断方法的流程图。
具体实施方式
33.下面将参照附图并通过实施例来描述根据本发明的用于车辆电池的电流诊断方法和系统。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本发明。但是，对于所属技术领域内的技术人员明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的各个方面、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定。
34.在电动车辆中，利用电流采集单元来监测车辆动力电池的输出回路中的电流情况，以及时诊断输出回路中的过流故障。
35.申请人研究发现，电池管理系统bms采集动力电池的电流值，然后将采集到的电流值与系统中预定义的电流阈值进行对比，如果采集的电流值高于预定义的电流阈值，则可以判断出现过流故障。
36.但是，申请人进一步还研究发现，如果采集到的电流数据不可靠，则后续的过流诊断会出现误判(故障误判)。
37.为了解决上述技术问题，本发明提出了一种新的用于车辆电池的电流诊断系统和方法，其利用两种不同的电流采集装置来相互校验电流采集数据，从而获得尽可能准确的电流诊断结果。
38.图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的电流诊断系统的电路图。首先，本领域技术人员可以理解的是，本文所提及的“车辆”可选指“电动车辆”、“混合动力车辆”等新能源车辆，本文所提及的“车辆电池”可选指车辆的“动力电池”(图1中表示为“hv”)。
39.如图1中所示，借助动力电池hv可向车辆的大功率负载(例如，电机)供电。在动力电池hv的输出回路上可设置有预充电开关s1、继电器s2以及继电器s3，车辆的bms(电池管理系统)通过控制继电器s2和s3的通断而向负载供电。
40.为了可靠地监测动力电池hv的输出回路中的电流情况，根据本实施例的电流诊断系统同时采用了两个不同的电流采集装置(也可称为“电流检测装置”或“电流测量装置”)来获取动力电池hv的输出电流。在图1中示出了其中一个电流采集装置为基于shunt(分流电阻)的传感器，另一个为霍尔传感器。
41.本领域技术人员可以理解的是，本发明的电流采集装置并不限于本实施例中所列举的这两个传感器，例如，也可以选择基于电流互感器原理的电流采集装置。本发明的核心构思并不在于选择电流采集装置的具体类型，而是提出利用两种不同的电流采集装置来相互校验电流采集数据，从而获得尽可能准确的电流诊断结果。
42.图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的电流诊断系统的工作原理的结构图。如图2中所示，该系统通过两个不同的通道(即，通道1和通道2)来采集动力电池的输出回路上的电流值。
43.具体地，在通道1上，利用第一电流采集单元、例如霍尔传感器来采集动力电池hv的电流值i0；在通道2上，利用第二电流采集单元、例如shunt传感器来采集动力电池hv的电流值i1。
44.两个通道上的采集结果(即，电流值i0和i1)分别被传输至相应的校验单元，用于进行数据有效性校验，以确保采集结果的有效性。
45.例如，第一校验单元可将通道1上的采集结果i0与预定的第一参考范围进行比较，如果该电流值i0落入预定的第一参考范围内，则表明该通道1上的采集结果是有效的；否则，则表明通道1上的采集结果出现了有效性故障，从而bms向车辆的控制器(例如整车控制器)发送相应的故障警报。
46.例如，第二校验单元可将通道2上的采集结果i1与预定的第二参考范围进行比较，如果该电流值i1落入预定的第二参考范围内，则表明该通道2上的采集结果是有效的；否则，则表明通道2上的采集结果出现了有效性故障，从而向车辆的控制器发送相应的故障警
报。
47.其中，第一参考范围和第二参考范围可分别基于通道1上的第一电流采集单元和通道2上的第二电流采集单元的工作参数确定。
48.如果两路通道上的电流采集结果i0和i1均是有效的，则校验单元进一步将两路通道上的电流采集结果i0和i1传输至比较单元进行相互冗余比对。通过比较单元判断电流采集结果i0与i1之间的差值是否落入预定义的误差范围内。
49.如果两路通道上的电流采集结果i0与i1之间的差值超出预定义的误差范围，则表明动力电池的电流输出出现异常，从而向车辆的控制器发送相应的异常报告。如果两路通道上的电流采集结果i0与i1之间的差值落入预定义的误差范围内，则表明动力电池的电流输出是正常的，从而比较单元进一步将电流采集结果i0和i1中的任一者传输至故障诊断单元。该故障诊断单元可将所接收到的电流值i0(或i1)与预定的阈值进行比较，以判断车辆电池是否出现过流故障。
50.所述预定的阈值可以包括多个不同的电流阈值，取决于通道1上的电流采集结果i0(或通道2上的电流采集结果i1)与不同电流阈值之间的比较结果，bms可向整车控制器输出不同级别的过流故障警报。
51.图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的电流诊断方法的流程图。下面参照图3来详细根据本发明的电流诊断方法的各个操作步骤。
52.首先，在第一步骤中，分别从两个不同的电流采集装置获取动力电池的电流值。例如，从霍尔传感器获取电流值i0，从shunt传感器获取电流值i1。
53.随后，在第二步骤，分别对从霍尔传感器采集到的电流值i0和从shunt传感器采集到的电流值i1进行有效性校验，以确保采集结果的有效性。
54.具体而言，在该第二步骤中，可将电流值i0与预定的第一参考范围进行比较，如果该电流值i0落入预定的第一参考范围内，则表明从霍尔传感器获取的采集结果是有效的；否则，则表明该采集结果出现了有效性故障，从而bms向车辆的控制器(例如整车控制器)发送有关霍尔传感器的采集结果的有效性故障信息。
55.同样地，在该第二步骤中，还可将电流值i1与预定的第二参考范围进行比较，如果该电流值i1落入预定的第二参考范围内，则表明从shunt传感器获取的采集结果是有效的；否则，则该采集结果出现了有效性故障，从而向车辆的控制器发送有关shunt传感器的采集结果的有效性故障信息。
56.其中，第一参考范围和第二参考范围可分别基于霍尔传感器和shunt传感器的工作参数确定。
57.如果来自两个传感器的电流采集结果i0和i1均是有效的，则继续执行第三步骤。在第三步骤中，将从霍尔采集到的电流值i0与从shunt采集到的电流值i1进行相互冗余对比，如果二者的差值超出预定义的误差范围idel，则bms向整车控制器发出动力电池的电流输出异常故障信息。
58.如果电流值i0与i1之间的差值处于预定义的误差范围idel内，则继续执行第四步骤。在该第四步骤中，将动力电池的电流值i0或i1与预定的阈值(通常是过流阈值iovr)进行比较，以诊断动力电池是否出现过流故障。
59.其中，过流阈值iovr可以包括多个不同的电流阈值，如iovr1、iovr2和iovr3，其
中，iovr3》iovr2》iovr1。取决于电流采集结果i0(或i1)与不同电流阈值之间的比较结果，bms可向整车控制器输出不同级别的过流故障警报。
60.例如，如果电流值i0(或i1)超过iovr1，则bms向车辆的控制器发出一级过流故障警报；如果电流值i0超过iovr2，则bms向车辆的控制器发出二级过流故障警报，同时限制车辆电池的输出功率；如果电流值i0超过iovr3，则bms向车辆的控制器发出三级过流故障警报，同时切断动力电池的继电器。
61.本领域技术人员可以理解的是，根据本发明的车辆电池的电流诊断方法的各个步骤并不限于按照上述所列举的次序来实施，根据本发明的方法旨在通过应用不同类型的电流传感器来获取电池电流并通过冗余比对的方式来校验不同电流采集结果的可靠性，从而提高bms对动力电池的电流诊断的准确度。至于执行该方法的各个步骤的先后次序，例如采集不同通道的电流值和对不同通道的采集结果进行校验的次序，并不构成对本发明的限制。
62.此外，本领域技术人员还可以理解的是，本文中“包含”和“包括”之类的用语表示除了具有在说明书和权利要求书中有直接和明确表述的单元和步骤以外，本技术的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它单元和步骤的情形。再者，诸如“第一”、“第二”、“第三”和“第四”之类的用语并不表示单元或数值在时间、空间、大小等方面的顺序而仅仅是作区分各单元或数值之用。
63.虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种更动与修改，均应纳入本发明的保护范围内，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

技术特征：
1.一种用于车辆电池的电流诊断方法，其中，该方法包括如下步骤：第一步骤，借助第一电流采集单元采集车辆电池的电流值i0，以及借助第二电流采集单元采集车辆电池的电流值i1；第二步骤，分别校验所述第一电流采集单元和所述第二电流采集单元的采集结果是否有效；第三步骤，如果所述第一电流采集单元和所述第二电流采集单元的采集结果均有效，则将所述电流值i0与所述电流值i1进行比较，以判断二者的差值是否处于预定的误差范围内；以及第四步骤，如果所述电流值i0与所述电流值i1之间的差值处于所述预定的误差范围内，则将所述电流值i0或所述电流值i1与预定的阈值进行比较，以判断车辆电池是否出现过流故障。2.根据权利要求1所述的电流诊断方法，其中，所述第二步骤包括：将所述电流值i0与第一参考范围进行比较，如果所述电流值i0落入所述第一参考范围内，则表明所述第一电流采集单元的采集结果有效；和将所述电流值i1与第二参考范围进行比较，如果所述电流值i1落入所述第二参考范围内，则表明所述第二电流采集单元的采集结果有效。3.根据权利要求2所述的电流诊断方法，其中，所述第一参考范围和所述第二参考范围分别基于所述第一电流采集单元和所述第二电流采集单元的工作参数确定。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电流诊断方法，其中，所述预定的阈值包括第一阈值，并且所述第四步骤进一步包括：如果所述电流值i0或所述电流值i1超过所述第一阈值，则向车辆的控制器发出一级过流故障警报。5.根据权利要求4所述的电流诊断方法，其中，所述预定的阈值包括大于所述第一阈值的第二阈值，并且所述第四步骤进一步包括：如果所述电流值i0或所述电流值i1超过第二阈值，则向控制器发出二级过流故障警报并限制车辆电池的输出功率。6.根据权利要求5所述的电流诊断方法，其中，所述预定的阈值包括大于所述第二阈值的第三阈值，并且所述第四步骤进一步包括：如果所述电流值i0或所述电流值i1超过第三阈值，则向控制器发出三级过流故障警报并切断车辆电池的继电器。7.一种利用根据权利要求1至6中任一项所述的方法执行对车辆电池的电流诊断的系统，其中，该系统包括：第一电流采集单元，用于采集车辆电池的电流值i0；第二电流采集单元，用于采集车辆电池的电流值i1；第一校验单元，用于校验所述第一电流采集单元的采集结果是否有效；第二校验单元，用于校验所述第二电流采集单元的采集结果是否有效；比较单元，用于在所述第一电流采集单元和所述第二电流采集单元的采集结果均有效的情况下将所述电流值i0与所述电流值i1进行比较，以判断二者的差值是否处于预定的误差范围内；以及
故障诊断单元，用于在所述电流值i0与所述电流值i1之间的差值处于所述预定的误差范围内的情况下将所述电流值i0或所述电流值i1与预定的阈值进行比较，以判断车辆电池是否出现过流故障。8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述车辆电池为动力电池。9.根据权利要求7或8所述的系统，其中，所述第一电流采集单元包括选自分流电阻、霍尔传感器以及电流互感器的群组中的一者，所述第二电流采集单元包括选自分流电阻、霍尔传感器以及电流互感器的群组中的另一者。10.一种车辆电池总成，其中，该车辆电池总成包括根据权利要求7至9中任一项所述的系统。

技术总结
本发明公开了一种用于车辆电池的电流诊断方法，其中，该方法包括如下步骤：第一步骤，借助第一电流采集单元采集车辆电池的电流值I0，以及借助第二电流采集单元采集车辆电池的电流值I1；第二步骤，分别校验第一电流采集单元和第二电流采集单元的采集结果是否有效；第三步骤，如果第一电流采集单元和第二电流采集单元的采集结果均有效，则将电流值I0与电流值I1进行比较，以判断二者的差值是否处于预定的误差范围内；以及第四步骤，如果电流值I0与电流值I1之间的差值处于预定的误差范围内，则将电流值I0或电流值I1与预定的阈值进行比较，以判断车辆电池是否出现过流故障。本发明还公开了一种电流诊断系统和包括该系统的车辆电池总成。总成。总成。


技术研发人员：赵伟占 刘波雨
受保护的技术使用者：纬湃汽车电子（天津）有限公司
技术研发日：2022.03.18
技术公布日：2023/9/23