一种电动汽车蓄电池维护中替换失效电池的方法

摘要

本发明涉及一种电动汽车蓄电池维护中替换失效电池的方法，其特征在于：保持替换电池与原有电池一致性；原有电池的BMS上，纪录有蓄电池的放电过程的电压U值和对应的电流值，备品电池替换时用同样的负载电流检测，电压如果高于U值就需要用同样的电流放电到U值状态；电压如果低于U值，就需要充电，使其放电检测时达到U状态测量电池的动态负载能力，动态负载能力相同的电池可以组合使用；本发明具有保证更换前后电池组容量的一致性、更换方式简单的优点。

说明书

技术领域

本发明属于电池检测技术领域，具体涉及一种电动汽车蓄电池维护中替换失效电池的方法。

背景技术

锂电池在实际应用中，往往需要多节串联使用以达到电压的要求，目前由于电池的成组技术不够好、电池的一致性也难以得到保证，随着充放电循环次数的增加，电池之间的差异也会越来越大，导致电池管理系统在 SOC 计算和控制策略方面存在很多问题，影响电池组的使用寿命。我们把电池组中和其它单体电池一致性差很多的电池叫做失效电池，如果能把失效电池找出来或者提前预测出来，对电池组的使用和管理都将有非常大的好处。

电池的内在属性参数现在比较难以测量，目前应对失效电池的处理业内还没有行之有效的方法，主要由内阻测量、充放电容量测量等方法，由于测量的准确性及实用性等存在局限性，从而都不能很好地解决该问题。

蓄电池维护中，总有更换电池的作业要求。为了保障蓄电池组的均衡性，更换上去的蓄电池，其结构容量和保有容量应该与蓄电池组的当下状态相符。这在实际工艺上是难以做到的。通常换上去的电池，保有容量和结构容量都会大于维护的蓄电池组；如果更换上去的电池，在几次循环使用中，逐步会与电池组的其它电池趋于一致，这就放宽了作业限制，铅酸电池本身就有这样的优点。锂电池则不同，由于锂电池有BMS的监控，换上去的电气单节电池，如果结构容量大于电池组的其它电池，保有容量低于其它电池，充电时就表现出“软”特性，对电池组没有影响。但放电时的电压偏低，BMS将钳制整组电池的放电容量，使得整组放电容量减小。如果保有容量偏高，充电时也会钳制整组蓄电池充电容量减少。这就是用简单更换高质量的单节电池的维护方法，不会增加电动汽车的可靠性的内在原因；针对现有技术的不足之处，有必要开发出保证更换前后电池组容量的一致性、更换方式简单的电动汽车蓄电池维护中替换失效电池的方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种保证更换前后电池组容量的一致性、更换方式简单的电动汽车蓄电池维护中替换失效电池的方法。

本发明通过以下手段实现：

一种电动汽车蓄电池维护中替换失效电池的方法，具体的替换步骤为：

1）利用蓄电池的电池在线检测系统对落后电池进行定位，找出失效电池，并利用蓄电池中BMS系统记录蓄电池的放电过程的电压U值和对应的电流值，进行存储；

2）利用与BMS系统记录相同的电流值对备品电池进行负载电流检测，电压如果高于U值就需要用同样的电流放电到U值状态；电压如果低于U值，对其放电检测时达到U状态，得到相同动态负载能力的备品电池；

3）将步骤2）得到的备品电池与失效电池进行替换。

所述的电池在线检测系统包括控制模块，监测模块和上位机，对蓄电池的电压、电流、内阻、温度、SOC和SOH参数进行采集。

本发明的有益效果：

在本发明中，使用该工艺技术，可以确保更换单节电池后，蓄电池组容量状态的一致性；测量电池的动态负载能力，动态负载能力相同的电池可以组合使用；具体实施方法是原有电池的BMS上，纪录有蓄电池的放电过程的电压U值和对应的电流值，备品电池替换时用同样的负载电流检测，电压如果高于U值就需要用同样的电流放电到U值状态；电压如果低于U值，就需要充电，使其放电检测时达到U状态；因此，本发明具有保证更换前后电池组容量的一致性、更换方式简单的优点。

附图说明

图1是电池在线检测系统的硬件结构图。

具体实施例

下面将结合本发明实施例和附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种电动汽车蓄电池维护中替换失效电池的方法，具体的替换步骤为：

1）利用蓄电池的电池在线检测系统对落后电池进行定位，找出失效电池，并利用蓄电池中BMS系统记录蓄电池的放电过程的电压U值和对应的电流值，进行存储；

2）利用与BMS系统记录相同的电流值对备品电池进行负载电流检测，电压如果高于U值就需要用同样的电流放电到U值状态；电压如果低于U值，对其放电检测时达到U状态，得到相同动态负载能力的备品电池；

3）将步骤2）得到的备品电池与失效电池进行替换。

电池在线检测系统包括控制模块，监测模块和上位机，对蓄电池的电压、电流、内阻、温度、SOC和SOH参数进行采集。一个控制模块可以接入多个监测模块，完成对不同电池只数和不同电压规格的锂离子电池组的监测管理，可同时管理两组锂离子电池。每组电池组具有 24 个测试点。

控制模块：用于数据传输、处理和人机界面操作，具有远程（集中）RS485 接口、监测模块控制口、操作键盘、汉化显示面板、声光报警及报警输出节点。控制模块实时显示电池数据，智能分析数据，对异常的电池运行情况进行及时报警。通过总线结构控制监测模块工作，收集监测模块采集的数据，并对发生的事件进行判断处理并发出声光报警，完成数据的通信、存储和查询等功能。

监测模块：用于锂离子电池数据的巡检，内置CPU独立高速工作，除进行常规电压、电流、温度等监测外，与内阻监测单元连接后可准确在线监测电池内阻。监测模块安装在电池附近，与控制模块，PC机之间通讯连接，方便现场接线安装。

上位机：完成的功能和控制模块完成的功能基本上相同，可以代替控制模块。

BMS所述的包括电压采集模块、温度采集模块、电流采集模块、充放电控制模块、热管理控制模块、均衡控制模块、485通信模块和CAN 通信模块和与各模块相连的MCU处理器，其中，

电压采集模块由开关选择电路、运算放大器OP279、MCU 内部12位ADC组成；

电流采集模块为闭环霍尔传感器；所述的温度采集模块采用热敏电阻NTC；

均衡控制模采用有损均衡方法，利用开关器件和电阻并联在电池两端实现均衡控制；

所述的充放电控制模块为控制电池组充放电回路的通断；所述的热管理控制模块通过控制风扇或加热器的通断实现；

所述的CAN 通信模块通常由CAN 隔离电源、通信隔离电路、CAN 收发电路、CAN 控制器组成；

所述的485 通信4由MCU 的串行数据通信模块、MAX485收发器组成。

实施例

一种电动汽车蓄电池维护中替换失效电池的方法，具体的替换步骤为：

1）利用蓄电池的电池在线检测系统对落后电池进行定位，找出失效电池，并利用蓄电池中BMS系统记录蓄电池的放电过程的电压U值和对应的电流值，进行存储；

2）利用与BMS系统记录相同的电流值对备品电池进行负载电流检测，电压如果高于U值就需要用同样的电流放电到U值状态；电压如果低于U值，对其放电检测时达到U状态，得到相同动态负载能力的备品电池；

3）将步骤2）得到的备品电池与失效电池进行替换。

电池在线检测系统包括控制模块，监测模块和上位机，对蓄电池的电压、电流、内阻、温度、SOC和SOH参数进行采集。一个控制模块可以接入多个监测模块，完成对不同电池只数和不同电压规格的锂离子电池组的监测管理，可同时管理两组锂离子电池。每组电池组具有 24 个测试点。

控制模块：用于数据传输、处理和人机界面操作，具有远程（集中）RS485 接口、监测模块控制口、操作键盘、汉化显示面板、声光报警及报警输出节点。控制模块实时显示电池数据，智能分析数据，对异常的电池运行情况进行及时报警。通过总线结构控制监测模块工作，收集监测模块采集的数据，并对发生的事件进行判断处理并发出声光报警，完成数据的通信、存储和查询等功能。

监测模块：用于锂离子电池数据的巡检，内置CPU独立高速工作，除进行常规电压、电流、温度等监测外，与内阻监测单元连接后可准确在线监测电池内阻。监测模块安装在电池附近，与控制模块，PC机之间通讯连接，方便现场接线安装。

上位机：完成的功能和控制模块完成的功能基本上相同，可以代替控制模块。

BMS所述的包括电压采集模块、温度采集模块、电流采集模块、充放电控制模块、热管理控制模块、均衡控制模块、485通信模块和CAN 通信模块和与各模块相连的MCU处理器，其中，

电压采集模块由开关选择电路、运算放大器OP279、MCU 内部12位ADC组成；

电流采集模块为闭环霍尔传感器；所述的温度采集模块采用热敏电阻NTC；

均衡控制模采用有损均衡方法，利用开关器件和电阻并联在电池两端实现均衡控制；

所述的充放电控制模块为控制电池组充放电回路的通断；所述的热管理控制模块通过控制风扇或加热器的通断实现；

所述的CAN 通信模块通常由CAN 隔离电源、通信隔离电路、CAN 收发电路、CAN 控制器组成；

所述的485 通信4由MCU 的串行数据通信模块、MAX485收发器组成。

此种蓄电池组合，称为网络组合法；每一个竖行都是用单节电池串联起来得到独立的电池串，再将若干独立的电池串的在两端并联起来；在每一个电池串的等电压点上，连接一条“均压线”。在一个电池包内，既有竖方向的充放电传导线，又有横方向的均压电流传导线，这就是网络组和的基本原理性结构；用这样的电池包组合成整车的电池组，电池组的可靠性远高于先并后串的组合；由于电池包是并联和串联的组合，所以输出的标称电压和标称容量可以灵活多变，可以充分适应车辆上的空间结构，为多配置电池提供了有利条件；电池包中的失效单节，容易被及时发现并更换，减少电池的连带损坏；这种组合方式可以用于所有的蓄电池组和结构中，其具有灵活多变、充分适应车辆上的空间结构、利于更换失效单节、使用范围广的优点。

在本发明中，使用该工艺技术，可以确保更换单节电池后，蓄电池组容量状态的一致性；测量电池的动态负载能力，动态负载能力相同的电池可以组合使用；具体实施方法是原有电池的BMS上，纪录有蓄电池的放电过程的电压U值和对应的电流值，备品电池替换时用同样的负载电流检测，电压如果高于U值就需要用同样的电流放电到U值状态；电压如果低于U值，就需要充电，使其放电检测时达到U状态；因此，本发明具有保证更换前后电池组容量的一致性、更换方式简单的优点。

最终，以上实施例和附图仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。