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技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种电池加热系统的故障诊断装置和方法。

背景技术

电池系统是由至少一个电池包以及相应附件以及机械总成构成的为电动汽车整车提供电能的系统。其中电池系统中的电池包可以是锂离子电池包或蓄电池包等。然而，不管是锂离子电池还是蓄电池虽然其有很多优点，但在实际应用中，有些性能仍然不够理解，例如，在低温环境(0℃或更低温度下)中电池的能量不能充分释放，且充电时有安全隐患。

为了提高电池在低温环境下的性能，可在电池系统中引入电池加热系统或装置，通过电池加热系统或装置为电池系统中的电池包进行加热，以使该电池包的温度能够达到预设温度。目前，对电池包进行加热的方式一般是通过贴覆在电池表面的加热膜来实现。

为了达到更好的加热效果，会将加热膜进行串联或者并联，但是，这样当出现电池加热系统故障并对该电池系统进行诊断时，往往会存在以下问题：(1)由于加热电路结构复杂，所以很难排除回路内如加热膜、控制器等那一部分出现的故障；(2)由于拆装使用设备上的电池系统需要专业的设备和工作人员，专业性要求比较高，导致人工及技术成本比较高；(3)电池系统的使用环境不同，箱体会有不同的IP等级要求，若拆包测量电池加热系统的阻值或者导通性能会影响箱体的密封性，造成电池系统的使用寿命减少。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种电池加热系统的故障诊断装置，该装置可以实现在不拆卸电池系统的情况下诊断电池加热系统故障发生的位置，是否由电池加热系统内部的加热电路异常导致，且能够通过定期检测电池加热系统的安全隐患提高电池系统的安全性能和使用寿命。

本发明的第二个目的在于提出了一种电池加热系统的故障诊断方法。

为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例提出了一种电池加热系统的故障诊断装置，包括：电池充电系统，用于对所述电池充电系统中的电池组进行充电；与所述电池充电系统相连的电池加热系统，用于在所述电池充电系统的温度不满足预设充电条件时，对所述电池充电系统进行加热；与所述电池加热系统相连的电池管理系统(BatteryManagementSystem,BMS)，用于检测所述电池加热系统是否正常，并在检测到所述电池加热系统发生故障时，断开所述电池充电系统与所述电池加热系统的连接，并对所述电池加热系统进行故障诊断。

本发明实施例的电池加热系统的故障诊断装置，可以实现在不拆卸电池系统的情况下诊断电池加热系统故障发生的位置，并判断是否由电池加热系统内部的加热电路异常导致，能够通过定期检测电池加热系统的安全隐患提高电池系统的安全性能和使用寿命，并且，在整个故障诊断过程中，无需专业技术人员也可完成故障的诊断，降低了技术成本和人力成本，扩大了应用范围。

另外，在本发明的实施例中，所述电池加热系统中的加热电路包括加热膜、加热继电器和电流传感器，其中，所述加热膜的一端与所述电池充电系统的一端相连，所述加热膜的另一端与所述加热继电器的一端相连，所述加热继电器的另一端与所述电流传感器的一端相连，所述电流传感器的另一端与所述电池管理系统相连。

在本发明的实施例中，所述电池管理系统的一端通过第一逻辑开关以及第一信号采集线与所述加热膜的一端相连，所述电池管理系统的另一端通过第二逻辑开关以及第二信号采集线与所述加热膜的另一端相连。

在本发明的实施例中，所述电池管理系统具体用于：断开所述加热继电器，并检测所述加热电路当前是否存在电流值；如果所述加热电路当前存在电流值，则判断所述加热继电器发生粘连故障；如果所述加热电路当前不存在电流值，则闭合所述第一逻辑开关和第二逻辑开关，并分别通过所述第一信号采集线和第二信号采集线在所述加热膜的两端施加电压，并检测所述加热膜两端的电流值是否正常；如果所述加热膜两端的电流值异常，则判断所述加热膜发生断开或虚接故障；如果所述加热膜两端的电流值正常，则判断所述加热膜正常，并断开所述第一逻辑开关和第二逻辑开关，并闭合所述加热继电器；检测所述加热电路当前是否存在电流值；如果所述加热电路当前存在电流值，则判断所述加热继电器处于正常状态；如果所述加热电路当前不存在电流值，则判断所述加热继电器发生常断故障。

在本发明的实施例中，所述电池充电系统的充电电路包括电池组、预充继电器、预充电阻、主正继电器、充电继电器和主负继电器，其中，所述电池组的一端分别与所述预充继电器的一端、所述充电继电器的一端和所述主正继电器的一端相连，所述电池组的另一端与所述主负继电器的一端相连，所述预充继电器的另一端与所述预充电阻的一端相连，所述充电继电器的另一端与所述加热膜的一端相连，所述主负继电器的另一端与所述加热继电器的另一端相连。

在本发明的实施例中，所述电池充电系统的充电电路包括电池组、预充继电器、预充电阻、主正继电器和主负继电器，其中，所述电池组的一端分别与所述预充继电器的一端和所述主正继电器的一端相连，所述电池组的另一端与所述主负继电器的一端相连，所述预充继电器的另一端与所述预充电阻的一端相连，所述主正继电器的另一端与所述加热膜的一端相连，所述主负继电器的另一端与所述加热继电器的另一端相连。

为了实现上述目的，本发明第二方面的实施例提出了一种电池加热系统的故障诊断方法，包括：电池管理系统检测电池充电系统的温度是否满足预设充电条件；当检测所述电池充电系统的温度不满足所述预设充电条件时，所述电池管理系统控制电池加热系统对所述电池充电系统进行加热；所述电池管理系统检测所述电池加热系统是否正常；当检测到所述电池加热系统发生故障时，所述电池管理系统断开所述电池充电系统与所述电池加热系统的连接，并对所述电池加热系统进行故障诊断。

本发明实施例的电池加热系统的故障诊断方法，可以实现在不拆卸电池系统的情况下诊断电池加热系统故障发生的位置，并判断是否由电池加热系统内部的加热电路异常导致，能够通过定期检测电池加热系统的安全隐患提高电池系统的安全性能和使用寿命，并且，在整个故障诊断过程中，无需专业技术人员也可完成故障的诊断，降低了技术成本和人力成本，扩大了应用范围。

另外，在本发明的实施例中，所述电池加热系统中的加热电路包括加热膜、加热继电器和电流传感器，其中，所述加热膜的一端与所述电池充电系统的一端相连，所述加热膜的另一端与所述加热继电器的一端相连，所述加热继电器的另一端与所述电流传感器的一端相连，所述电流传感器的另一端与所述电池管理系统相连。

在本发明的实施中，所述电池管理系统的一端通过第一逻辑开关以及第一信号采集线与所述加热膜的一端相连，所述电池管理系统的另一端通过第二逻辑开关以及第二信号采集线与所述加热膜的另一端相连。

在本发明的实施例中，对所述电池加热系统进行故障诊断具体包括：断开所述加热继电器，并检测所述加热电路当前是否存在电流值；如果所述加热电路当前存在电流值，则判断所述加热继电器发生粘连故障；如果所述加热电路当前不存在电流值，则闭合所述第一逻辑开关和第二逻辑开关，并分别通过所述第一信号采集线和第二信号采集线在所述加热膜的两端施加电压，并检测所述加热膜两端的电流值是否正常；如果所述加热膜两端的电流值异常，则判断所述加热膜发生断开或虚接故障；如果所述加热膜两端的电流值正常，则判断所述加热膜正常，并断开所述第一逻辑开关和第二逻辑开关，并闭合所述加热继电器；检测所述加热电路当前是否存在电流值；如果所述加热电路当前存在电流值，则判断所述加热继电器处于正常状态；如果所述加热电路当前不存在电流值，则判断所述加热继电器发生常断故障。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的电池加热系统的故障诊断装置的结构框图；

图2是根据本发明一个具体实施例的电池加热系统的故障诊断装置中的电池充电系统的充电电路和电池加热系统的加热电路的电路图；

图3是根据本发明一个具体实施例的电池加热系统的故障诊断装置中的电池管理系统的电路图；

图4是根据本发明一个具体实施例的电池加热系统的故障诊断装置中电池管理系统对电池加热系统进行故障判断时的流程图；

图5是根据本发明另一个具体实施例的电池加热系统的故障诊断装置中的电池充电系统的充电电路和电池加热系统的加热电路的电路图；

图6是根据本发明一个实施例的电池加热系统的故障诊断方法的流程图；以及

图7是根据本发明一个具体实施例的电池管理系统对电池加热系统的故障诊断的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

以下结合附图描述根据本发明实施例的电池加热系统的故障诊断装置和方法。

图1是根据本发明实施例的电池加热系统的故障诊断装置的结构框图。

如图1所示，该电池加热系统的故障诊断装置包括：电池充电系统100、电池加热系统200以及电池管理系统300。其中，在本发明的实施例中，电池加热系统200可与电池充电系统100相连，电池管理系统300可与电池加热系统200相连。

需要说明的是，电池充电系统100中具有充电电路，电池加热系统200中具有加热电路。其中，如图2所示，电池充电系统100的充电电路可包括电池组101、预充继电器K2、预充电阻R1、主正继电器K1、充电继电器K3和主负继电器K0，其中，电池组101的一端分别与预充继电器K2的一端、充电继电器K3的一端和主正继电器K1的一端相连，电池组101的另一端与主负继电器K0的一端相连，预充继电器K2的另一端与预充电阻R1的一端相连，充电继电器K3的另一端与加热膜201的一端相连，主负继电器K1的另一端与加热继电器K4的另一端相连。另外，图2中的HV+表示高压放电口、快充口的正极，HV-表示高压放电口、快充口、慢充口的负极，PHV+表示慢充口的正极。此外，上述加热膜201为电池加热系统200中加热电路中的元件，具体可参照后续描述。

如图2所示，电池加热系统200中的加热电路可包括加热膜201、加热继电器K4和电流传感器202，其中，加热膜201的一端与电池充电系统100的一端相连，如加热膜201的一端与充电继电器K3相连，加热膜201的另一端与加热继电器K4的一端相连，加热继电器K4的另一端与电流传感器202的一端相连，电流传感器202的另一端与电池管理系统300相连。

如图1和图2所示，电池充电系统100可用于在电池组101需要充电时对电池充电系统中的电池组101进行充电。具体地，当电池充电系统100需要对电池组101快速充电时，例如，汽车在冬天启动时，闭合主正继电器K1、主负继电器K0并且断开充电继电器K3，当电池充电系统200需要对电池组101慢速、稳定的充电时，例如，汽车平稳行驶的过程中，闭合充电继电器K3、主负继电器K0并且断开主正继电器K1，需要说明的是，预充继电器K2可用于在电池充电系统200需要对电池组101快速充电时，在主正继电器K1闭合前闭合，以和预充电阻R1配合，对电池组101进行预充电，一段时间后断开并且闭合主正继电器K1，以避免突然对电池组101的快速充电所造成的损害。

电池加热系统200可用于在电池充电系统100的温度不满足预设充电条件时，对电池充电系统100进行加热。也就是说，电池充电系统100能够实现对电池组101的成功充电，需要满足一定的温度条件，例如，当在寒冷的冬天启动车辆时，车辆中的电池充电系统100需要由电池加热系统200进行加热处理。其中，上述的预设充电条件指的是预先设定的电池充电系统100能够实现对电池组101进行充电时所需要的温度条件，可以根据当前环境的温度、电池的温度、车辆的型号等进行标定。

电池管理系统300可用于检测电池加热系统200是否正常，并在检测到电池加热系统200发生故障时，断开电池充电系统100与电池加热系统200的连接，并对电池加热系统200进行故障诊断。可以理解，当电池加热系统200出现加热故障时，先断开其与电池充电系统100的连接以保证电池充电系统的安全，然后再由电池管理系统300诊断电池加热系统200的故障原因。具体地，可通过断开电池加热系统200的加热电路中的充电继电器K3以及主负继电器K0来实现断开电池充电系统100与电池加热系统200的连接。

需要说明的是，本发明可通过在加热膜201的两端各增加一条信号采集线以及逻辑开关与电池管理系统300相连。具体地，如图3所示，电池管理系统300的一端可通过第一逻辑开关K5以及第一信号采集线与加热膜201的一端即图2中的A点相连，电池管理系统300的另一端可通过第二逻辑开关K6以及第二信号采集线与加热膜201的另一端即图2中的B点相连。

更具体地，当电池充电系统100中的电池组101需要充电时，首先电池管理系统300可通过电池充电系统100的电压值判断是否需要充电，当需要充电时，电池管理系统300启动充电模式，并在控制电池充电系统100开启充电后，电池管理系统300还可判断电池充电系统100的温度是否满足充电的要求，当不满足充电要求时，电池管理系统300控制电池加热系统200开启加热模式，在电池加热系统200进行加热的过程中，电池管理系统300可检测电池加热系统200工作是否正常，当电池管理系统300获取到电池加热系统200上报的故障时，电池管理系统300可对电池加热系统200进行故障诊断。

具体而言，如图4所示，电池管理系统300对电池加热系统200进行故障诊断的具体实现过程可如下：

如图4所示，当电池管理系统300获取到电池加热系统200上报的故障时，电池管理系统300可先断开充电继电器K3、主负继电器K0，并对加热电路进行诊断，即：断开加热继电器K4，并检测加热电路当前是否存在电流值(S401)，如果加热电路当前存在电流值，则判断加热继电器K4发生粘连故障(S402)，如果加热电路当前不存在电流值，则闭合第一逻辑开关K5和第二逻辑开关K6,并分别通过第一信号采集线和第二信号采集线在加热膜201的两端施加电压，并检测加热膜201两端的电流值是否正常(S403)，如果加热膜201两端的电流值异常，则判断加热膜201发生断开或虚接故障(S404)，如果加热膜201两端的电流值正常，则判断加热膜201正常，并断开第一逻辑开关K5和第二逻辑开关K6，并闭合加热继电器K4(S405)，此时，检测加热电路当前是否存在电流值(S406)，如果加热电路当前存在电流值，则判断加热继电器K4处于正常状态(S407)，如果加热电路当前不存在电流值，则可判断加热继电器K4发生常断故障，即加热继电器K4即使闭合也处于不导通状态。由此，通过上述诊断逻辑即可检测出电池加热系统内部的电路故障原因。

可选的，根据本发明的一个实施例，电池加热系统的故障诊断装置也适用于电池充电系统100中的充电继电器K3取消的情况，如图5所示，电池充电系统100的充电电路包括电池组101、预充继电器K2、预充电阻R1、主正继电器K1和主负继电器K0，其中，电池组101的一端分别与预充继电器K2的一端和主正继电器K1的一端相连，电池组101的另一端与主负继电器K0的一端相连，预充继电器K2的另一端与预充电阻R1的一端相连，主正继电器K1的另一端与加热膜201的一端相连，主负继电器K0的另一端与加热继电器K4的另一端相连，通过第一信号采集线将电池管理系统300与加热膜201的一端相连，第二信号采集线将电池管理系统300与加热膜201的另一端相连，以实现电池管理系统300对电池加热系统200发生加热故障时的诊断。

本发明实施例的电池加热系统的故障诊断装置，通过在电池加热系统中的加热膜两端添加两条信号采集线，以使其与电池管理系统相连，并通过诊断逻辑对电池加热系统进行诊断，实现了在不拆卸电池系统的情况下诊断电池加热系统故障发生的位置，并判断是否由电池加热系统内部的加热电路异常导致，且能够通过定期检测电池加热系统的安全隐患提高电池系统的安全性能和使用寿命，并且，在整个故障诊断过程中，无需专业技术人员也可完成故障的诊断，降低了技术成本和人力成本，扩大了应用范围。

为了实现上述实施例，本发明还提出了一种电池加热系统的故障诊断方法。需要说明的是，电池加热系统的故障诊断方法可应用于电池系统，该电池系统可包括电池充电系统、电池加热系统以及电池管理系统。其中，在本发明的实施例中，电池加热系统可与电池充电系统相连，电池管理系统可通过两条信号采集线与电池加热系统相连。

图6为根据本发明一个实施例的电池加热系统的故障诊断方法的流程图。如图6所示，该电池加热系统的故障诊断方法包括：

S601，电池管理系统检测电池充电系统的温度是否满足预设充电条件。

具体地，当电池充电系统进行充电时，为了使得更好的完成充电，需要电池管理系统检测电池充电系统的温度是否满足预设充电条件，也就是说，电池充电系统能够实现成功充电，需要满足一定的温度条件，例如，当在寒冷的冬天启动车辆时，车辆中的电池充电系统需要被加热处理。其中，上述的预设充电条件指的是预先设定的电池充电系统能够实现对充电时所需要的温度条件，可以根据当前环境的温度、电池的温度、车辆的型号等进行标定。

S602，当检测电池充电系统的温度不满足预设充电条件时，电池管理系统控制电池加热系统对电池充电系统进行加热。

其中，电池加热系统中具有加热电路，电池加热系统中的加热电路可包括加热膜、加热继电器和电流传感器，其中，加热膜的一端与电池充电系统的一端相连，加热膜的另一端与加热继电器的一端相连，加热继电器的另一端与电流传感器的一端相连，电流传感器的另一端与电池管理系统相连。

具体地，当检测电池充电系统的温度不满足预设充电条件时，为了使得电池充电系统成功进行充电，电池管理系统可控制电池加热系统对电池充电系统进行加热。

S603，电池管理系统检测电池加热系统是否正常。

电池管理系统检测电池加热系统在加热的过程中是否正常，从而通过检测电池加热系统保证电池充电系统能够成功完成充电。

S604，当检测到电池加热系统发生故障时，电池管理系统断开电池充电系统与电池加热系统的连接，并对电池加热系统进行故障诊断。

具体地，当检测到电池加热系统发生故障时，断开电池充电系统与电池加热系统的连接，并对电池加热系统进行故障诊断。可以理解，当电池加热系统出现加热故障时，先断开其与电池充电系统的连接以保证电池充电系统的安全，然后再由电池管理系统诊断电池加热系统的故障原因。具体地，可通过断开电池加热系统的加热电路中的充电继电器以及主负继电器来实现断开电池充电系统与电池加热系统的连接。

需要说明的是，本发明可通过在加热膜的两端各增加一条信号采集线以及逻辑开关与电池管理系统相连。具体地，电池管理系统的一端可通过第一逻辑开关以及第一信号采集线与加热膜的一端相连，电池管理系统的另一端可通过第二逻辑开关以及第二信号采集线与加热膜的另一端相连。

具体而言，如图7所示对电池加热系统进行故障诊断具体包括：

当电池管理系统获取到电池加热系统上报的故障时，电池管理系统可先断开充电继电器、主负继电器，并对加热电路进行诊断，即：断开加热继电器，并检测加热电路当前是否存在电流值(S701)，如果加热电路当前存在电流值，则判断加热继电器发生粘连故障(S702)，如果加热电路当前不存在电流值，则闭合第一逻辑开关和第二逻辑开关,并分别通过第一信号采集线和第二信号采集线在加热膜的两端施加电压，并检测加热膜两端的电流值是否正常(S703)，如果加热膜两端的电流值异常，则判断加热膜发生断开或虚接故障(S704)，如果加热膜两端的电流值正常，则判断加热膜正常，并断开第一逻辑开关和第二逻辑开关，并闭合加热继电器(S705)，此时，检测加热电路当前是否存在电流值(S706)，如果加热电路当前存在电流值，则判断加热继电器处于正常状态(S707)，如果加热电路当前不存在电流值，则可判断加热继电器发生常断故障(S708)，即加热继电器即使闭合也处于不导通状态。由此，通过上述诊断逻辑即可检测出电池加热系统内部的电路故障原因。

本发明实施例的电池加热系统的故障诊断方法，通过在电池加热系统中的加热膜两端添加两条信号采集线，以使其与电池管理系统相连，并通过诊断逻辑对电池加热系统进行诊断，实现了在不拆卸电池系统的情况下诊断电池加热系统故障发生的位置，并判断是否由电池加热系统内部的加热电路异常导致，且能够通过定期检测电池加热系统的安全隐患提高电池系统的安全性能和使用寿命，并且，在整个故障诊断过程中，无需专业技术人员也可完成故障的诊断，降低了技术成本和人力成本，扩大了应用范围。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。