用于电动作业车辆和设备的聚合电池的接地故障测试的方法

技术领域

本发明涉及电动作业车辆中的接地故障检测的领域。

背景技术

电动作业车辆依赖于可再充电的电池，随着时间的推移，电池可能会劣化并且可能产生接地故障。例如，电缆与套管的摩擦可能导致绝缘体随着时间的推移而磨损，从而导致导线与套管接触。这种接地故障可以通过使用隔离监测器测量电阻来检测。

电动作业车辆可以包括聚合电池，该聚合电池包括多个电池组。接地故障可能仅影响其中一个电池组。

已知在机器级安装隔离监测器以检测是否存在接地故障。尽管可以检测到与聚合电池相关的接地故障，但是对于能够识别哪个单独的电池组具有接地故障是有帮助的，从而可以替换所讨论的单独的电池组。通常，除了机器级隔离监测器之外，通过在每个电池组中安装单独的隔离监测器来实现对哪个电池组具有接地故障的识别，这可能是昂贵且低效的。如果这些隔离监测器中的多于一个同时在线，则会发生干扰，因此它们通常离线，直到在机器级检测到故障，然后依次一个接一个地开启，直到故障被隔离。实际上，接地故障可能在机器级触发警报或通知，例如在键打开时，此后用户将需要一个接一个地扫过隔离监测器，以便检测哪个电池组具有故障。然后，具有故障的电池组可以离线或更换。

该接地故障检测可以不在电池充电期间或在松散电池上执行。如果接地故障检测可以作为服务的一部分或在松散电池上执行，则将是有益的。

发明内容

针对该背景技术，提供了一种对用于电动作业车辆的聚合电池执行接地故障测试的方法，其中聚合电池未连接到电动作业车辆，并且其中聚合电池包括多个电池组和多个接触器，其经配置便于连接到电路和从多个电池组中的每一个的电路断开。该方法包括将接地故障检测工具连接到电路。该方法还包括将接地故障检测工具连接到电池管理系统服务工具。在隔离监测器检测到存在接地故障的情况下，该方法还包括按顺序执行以下步骤。步骤(a)：打开多个接触器。步骤(b)：对多个接触器的闭合进行排序以将多个电池组中的每一个依次包括在具有隔离监测器的电路中，并且使用隔离监测器来确定包括在具有隔离监测器的电路中的电池组是否包括故障的电池组，其中故障的电池组包括接地故障。步骤(c)：断开故障的电池组或电池组。

还提供了一种用于电动作业车辆的聚合电池的接地故障测试设备，其中聚合电池未连接到电动作业车辆，并且其中聚合电池包括多个电池组和多个接触器，其经配置便于连接到电路和从多个电池组中的每一个的电路断开。接地故障测试设备包括隔离监测器，其经配置连接到聚合电池和用于电动作业车辆的电池管理系统服务工具。在隔离监测器检测到存在接地故障的情况下，接地故障测试设备和电池管理系统服务工具经配置按顺序执行以下步骤。步骤(a)：打开多个接触器。步骤(b)：对多个接触器的闭合进行排序以将多个电池组中的每一个依次包括在具有隔离监测器的电路中，并且使用隔离监测器来确定包括在具有隔离监测器的电路中的电池组是否包括故障的电池组，其中故障的电池组包括接地故障。步骤(c)：断开故障的电池组或电池组。

这样，多个电池组中的接地故障的位置可以由单个隔离监测器确定，并且故障的电池组可以被断开，直到可以替换或修理它。

附图说明

现在仅通过示例的方式，参照附图描述本发明的具体实施例，其中：

图1示出了根据本发明的实施例的连接到隔离监测器的多个电池组的示意图。

图2示出了说明根据本发明的实施例的接地故障定位的方法的流程图。

图3示出了说明根据本发明的实施例的接地故障定位的方法的流程图。

图4示出了根据本发明的实施例的电池组批次中的接地故障定位的示意图。

图5示出了根据本发明的实施例的连接到隔离监测器和电池管理系统服务工具的聚合电池的示意图。

具体实施方式

根据本发明的实施例，提供了一种用于电动作业车辆的聚合电池的接地故障定位方法，该聚合电池包括多个电池组。电路经配置将多个电池组彼此连接，连接到接地故障检测工具和连接到电池管理系统(BMS)服务工具。接地故障检测工具包括隔离监测器。在整个说明书中，接地故障检测工具将被称为隔离监测器，但不限于包括隔离监测器。电路包括多个接触器，其经配置将多个电池组中的每一个从电路断开。多个接触器可以包括用于多个电池组中的每一个的一个或多个接触器。多个电池组可以包括多个接触器，或者多个接触器可以是多个电池组外部的电路的一部分。该方法包括使用隔离监测器来检测是否存在接地故障。打开多个连接器以将所有电池组从电路断开。通过对多个接触器的闭合进行排序以将多个电池组中的每一个包括在具有隔离监测器的电路中，来确定哪个电池组有故障。断开故障的电池组。

还提供了一种用于电动作业车辆的聚合电池的接地故障定位设备，其经配置定位接地故障。聚合电池包括多个电池组。接地故障定位设备包括电池管理系统(BMS)服务工具和隔离监测器。电路经配置将多个电池组连接到隔离监测器和BMS维修工具，其中电路包括多个接触器，其经配置将多个电池组中的每一个从电路断开。接地故障定位设备经配置通过使用隔离监测器检测接地故障的存在来定位接地故障。在检测到接地故障的情况下，该设备使用电池管理系统来打开多个接触器，并且通过对多个接触器的闭合进行排序来定位故障的电池组中的接地故障，以将多个电池组中的每一个包括在具有隔离监测器的电路中。该设备断开故障的电池组。

这样，多个电池组中的接地故障的定位可以由隔离监测器和服务工具确定，并且故障的电池组可以被断开直到可以替换它。

参考图1，示出了根据本发明的实施例的将多个电池组连接到隔离监测器的电路的示意图。聚合电池包括至少一个电池组。在图1所示的示例性实施例中，示出了五(5)个电池组110、120、130、140和150。应当理解，聚合电池可以包括比图1所示更少或更多的电池组。每个电池组110、120、130、140和150包括蓄电模块111、121、131、141和151；第一接触器112、122、132、142和152；以及第二接触器113、123、133、143和153。图1示出了处于打开位置的第一接触器112、122、132、142和152，以及第二接触器113、123、133、143和153，使得电池组110、120、130、140和150从电路断开。应当理解，接触器中的每一个可以是打开或闭合的。在聚合电池在电动作业车辆上时的正常使用中，预期所有接触器将闭合，使得所有电池组包括在电路中。在根据本发明的实施例(稍后描述)的方法中，在给定时间，接触器可以全部闭合、全部打开、或打开和闭合的混合。在其它实施例中，每个电池组可以包括一个或多个接触器。在其它实施例中，每个电池组可以不包括接触器，并且每个电池组可以连接到包括一个或多个接触器的电路的一部分，使得每个电池组可以单独地连接到电路和从电路断开。

蓄电模块111、121、131、141和151可以包括可再充电的蓄电模块。多个电池组110、120、130、140和150可以彼此并联连接。隔离监测器160经配置在电路中与多个电池组110、120、130、140和150连接。BMS服务工具170可以连接到多个电池组110、120、130、140和150以及连接到隔离监测器160。BMS服务工具170可以经由控制器区域网络连接到多个电池组110、120、130、140和150以及隔离监测器160。隔离监测器可以通过控制器区域网络(CAN)与BMS服务工具通信。

在实施例中，多个接触器可以包括继电器开关。在另一个实施例中，多个接触器可以在电路的负极侧。

电池组可以包括单个蓄电模块或多个蓄电模块。电池组可以在其它地方称为电池或电池模块。

图2的流程图示出了根据本发明的实施例的接地故障定位的方法。该方法可以用于聚合电池，其包括多个电池组(如图1所示的110、120、130、140和150，但是应当理解，可以存在更少或更多的电池组)、隔离监测器160和经配置将多个电池组110、120、130、140和150连接到隔离监测器160的电路，其中该电路包括多个接触器(图1中的112、122、132、142、152、113、123、133、143和153)，其经配置将多个电池组110、120、130、140和150中的每一个从电路断开。该方法可以包括使用隔离监测器160来检测是否存在接地故障的步骤210。在存在接地故障的情况下，在步骤220，可以通知用户存在接地故障。在步骤230，可以打开每个电池组至少一个接触器，以将多个电池组从电路断开。例如，参考图1，接触器113、123、133、143和153可以被打开。在步骤240，通过使用隔离监测器160依次测试每个电池组，在多个电池组中定位包括接地故障的故障的电池组。步骤240可以包括对多个接触器的闭合进行排序(例如113、123、133、143和153)，以将多个电池组(例如110、120、130、140和150)中的每一个依次包括在具有隔离监测器160的电路中。该顺序可以涉及在任一时刻闭合多个接触器中的一个(例如113、123、133、143和153)。在步骤250断开故障的电池组。故障的电池组可以保持断开直到其被修理或更换。

在实施例中，该方法还可以包括通知用户哪个电池组有故障和/或故障的电池组需要修理或更换的步骤。

定位故障的电池组的步骤240可以包括依次闭合多个电池组的每一个中的接触器。当单独的电池组包括在具有隔离监测器160的电路中时，隔离监测器将确定在电池组中是否存在接地故障。参考图3，示出了根据本发明的实施例的用于图1所示的设备的方法，该设备包括5个电池组110、120、130、140和150。如果步骤与图2中的步骤相同，则它们共享附图标记。在步骤230，接触器113、123、133、143和153打开。接触器112、122、132、142和152可以保持闭合。然后，步骤240可以包括一个接一个地闭合打开的接触器113、123、133、143和153中的每一个，使得多个电池组110、120、130、140和150被一个接一个地包括在具有隔离监测器160的电路中。步骤310可以包括闭合接触器112，使用隔离监测器检测电池组110中是否存在接地故障，然后打开接触器112。步骤320可以包括闭合接触器122，使用隔离监测器检测电池组120中是否存在接地故障，然后打开接触器122。步骤330可以包括闭合接触器132，使用隔离监测器检测电池组130中是否存在接地故障，然后打开接触器132。步骤340可以包括闭合接触器142，使用隔离监测器检测电池组140中是否存在接地故障，然后打开接触器142。步骤350可以包括闭合接触器152，使用隔离监测器检测电池组150中是否存在接地故障，然后打开接触器152。

在给定电池组中发现故障的情况下，该方法可以继续检查剩余的电池组。在另一个实施例中，该方法可以闭合所有接触器以将所有多个电池组包括在具有隔离监测器160的电路中，以检查没有剩余接地故障。在没有剩余接地故障的情况下，该方法结束。在接地故障剩余的情况下，该方法恢复对剩余电池组的排序。

在另一个实施例中，步骤240可以包括将多个电池组的批次包括在具有隔离监测器160的电路中，以便缩小接地故障的位置。例如，在聚合电池包括x个电池组的情况下，步骤240可以包括在具有隔离监测器160的电路中包括第一批次x/2个电池组，然后在具有隔离监测器160的电路中包括第二批次x/2个电池组。然后可以确定哪一批次x/2电池组包括故障的电池组。包括故障的电池组的批次x/2电池组可以一个接一个地包括在具有隔离监测器160的电路中，或者分成另外的批次x/4电池组。这样，与将每个电池组一个接一个地包括在具有隔离监测器160的电路中时相比，隔离监测器160可能需要进行更少的测试。应当理解，该方法可以用包含不同比例的电池组总数的不同批次的电池组来执行。可以有更少或更多的分割成批的迭代。最小批量可以大于1。批次之间可能存在重叠，使得特定电池组在给定迭代中被包括在多于一个批次中。

图4示出了批量测试电池组的示例。聚合电池510包括12个电池组401至412。聚合电池510可以被分成包括六个电池组401至406的第一批次520和包括六个电池组407至412的第二批次530。为了测试第一批次520，通过闭合第一批次520的所有接触器并且打开第二批次530的每个电池组中的接触器，可以将第一批次520包括在具有隔离监测器160的电路中。为了测试第二批次530，通过闭合第二批次530的所有接触器并且打开第一批次520的每个电池组中的接触器，可以将第二批次530包括在具有隔离监测器160的电路中。一旦已经确定哪个批次包含故障的电池组，该批次可以被分成两个子批次，每个子批次包含3个电池组。在图4所示的示例性场景中，发现第一批次520有故障，并且被分成包括电池组401至403的第一子批次540和包括电池组404至406的第二子批次550。为了测试第一子批次540，通过闭合第一子批次540的所有接触器并且打开第二子批次550的每个电池组中的接触器，可以将第一子批次540包括在具有隔离监测器160的电路中。为了测试第二子批次550，通过闭合第二子批次550的所有接触器并且打开第一子批次540的每个电池组中的接触器，可以将第二子批次550包括在具有隔离监测器160的电路中。一旦已经确定哪个子批次包含故障的电池组，则可以通过将子批次内的每个电池组包括在具有隔离监测器160的电路中来一个接一个地测试该子批次内的每个电池组。在图4所示的示例性情形中，发现故障的电池组在第一子批次540中，并且电池组401、402和403一个接一个地包括在具有隔离监测器的电路中。这样，隔离监测器进行7次测试(而不是如果依次测试12个电池组中的每一个则需要12次测试)。聚合电池510也可以可替代地分成三批次，每批次包含四个电池组。每个批次四个电池组可以被分成两个子批次两个电池组。

图5示出了隔离监测器160连接到聚合电池600的示例性布置，其中聚合电池600包括多个电池组610、620、630、640和650。BMS服务工具170经由CAN总线(由虚线表示)连接到聚合电池600和隔离监测器160。在使用中，用户可以在聚合电池600和BMS服务工具170之间安装隔离监测器160(或接地故障检测工具)。