一種動(dòng)力電池包多電芯焊點(diǎn)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)及其監(jiān)控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電動(dòng)汽車動(dòng)力電池包技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及為一種動(dòng)力電池包多電芯焊點(diǎn)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)及其監(jiān)控方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在當(dāng)前能源匱乏、環(huán)境污染、節(jié)能減排的背景下，我國(guó)的新能源產(chǎn)業(yè)日新月異，特別是電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)更是突飛猛進(jìn)，2014年我國(guó)電動(dòng)汽車年銷售量已達(dá)到4.2萬臺(tái)，但是在電動(dòng)汽車快速發(fā)展的同時(shí)也帶來一些安全問題，特別是近年來世界各地相續(xù)出現(xiàn)電動(dòng)汽車因電池故障起火事件，讓我們意識(shí)到如何保證動(dòng)力電池安全是一個(gè)不容忽視的問題。
[0003]現(xiàn)有車用動(dòng)力電池包包括電池單體、托架、連接導(dǎo)片。電池單體安裝在托架上，連接導(dǎo)片與電池單體焊接連接，例如18650型多電芯動(dòng)力電池包一般是通過焊接進(jìn)行串/并聯(lián)而成的，如圖1所示。而在行駛過程中車輛的顛簸、震動(dòng)均會(huì)對(duì)焊點(diǎn)造成破壞使其松動(dòng)甚至脫落，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致電芯短路起火。因此，有必要研發(fā)一種針對(duì)電池包內(nèi)各焊點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、預(yù)警的監(jiān)控系統(tǒng)及其監(jiān)控方法，以提高電池包的安全性。
[0004]目前常見的焊接質(zhì)量的檢測(cè)方法包括機(jī)械力檢測(cè)、測(cè)電阻檢測(cè)或溫升檢測(cè)等。其中，機(jī)械力檢測(cè)主要靠拉、撬等機(jī)械力檢測(cè)焊接質(zhì)量，一般只適用于個(gè)別抽檢，人為因素影響很大，且存在一定的破壞性;電阻檢測(cè)和溫升檢測(cè)受設(shè)備、材料和環(huán)境影響大，準(zhǔn)確性差，且不利于操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述提到的缺陷和不足，而提供一種動(dòng)力電池包多電芯焊點(diǎn)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的另一目的在于提供一種動(dòng)力電池包多電芯焊點(diǎn)狀態(tài)監(jiān)控方法。
[0007]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其目的采用的技術(shù)方案如下。
[0008]—種動(dòng)力電池包多電芯焊點(diǎn)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，包括BMS、第一PCB板、第二PCB板、N個(gè)電芯以及2N個(gè)繼電器，2，且N為整數(shù);所述電芯兩端分別并聯(lián)一個(gè)繼電器構(gòu)成單模組;單模組相互并聯(lián)后成為總模組，再與BMS并聯(lián)。
[0009]單模組正極端的繼電器安裝于第一PCB板且與第一 PCB板信號(hào)連接;單模組負(fù)極端的繼電器安裝于第二 PCB板且與第二 PCB板信號(hào)連接;所述第一 PCB板和第二 PCB板均與BMS信號(hào)連接;單模組有N，N2 2，且N為整數(shù)。
[0010]所述BMS連接有V⑶。
[0011]一種動(dòng)力電池包多電芯焊點(diǎn)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法，包括以下步驟:
令第η個(gè)單模組的直流內(nèi)阻為?，總模組的直流內(nèi)阻為Rn;第η個(gè)單模組正負(fù)兩端的繼電器分別為繼電器Kn1、Κη2，I < η < Ν，η為整數(shù)；
SI，BMS完全初始化，所有繼電器均處于斷開狀態(tài)；
S2，BMS逐個(gè)檢測(cè)單模組內(nèi)直流內(nèi)阻?的情況； S3，BMS檢測(cè)總模組內(nèi)直流內(nèi)阻匕的情況；
S4，BMS比較單模組的直流內(nèi)阻和總模組的直流內(nèi)阻，評(píng)估單模組電芯焊點(diǎn)狀態(tài)；
S5，如果評(píng)估結(jié)果表明焊點(diǎn)故障，則BMS將電池包的可用充放電功率設(shè)置為O，并上報(bào)VCU提醒客戶;如果評(píng)估結(jié)果表明沒有焊點(diǎn)故障，則本次監(jiān)控結(jié)束。
[0012]步驟S2中，首先，BMS發(fā)送閉合指令到第一 PCB板和第二 PCB板，第一 PCB板和第二PCB板分別閉合K1JPK12, BMS檢測(cè)兩個(gè)閉合繼電器所在的單模組的直流內(nèi)阻，檢測(cè)完成后，BMS發(fā)送斷開指令給第一 PCB板和第二 PCB板，第一 PCB板和第二 PCB板得到斷開指令后分別斷開Kll和Kl2 ；
然后，BMS發(fā)送閉合指令到第一 PCB板和第二 PCB板，第一 PCB板和第二 PCB板分別閉合K2jPK22，BMS檢測(cè)兩個(gè)閉合繼電器所在的單模組的直流內(nèi)阻，檢測(cè)完成后，BMS發(fā)送斷開指令給第一 PCB板和第二 PCB板，第一 PCB板和第二 PCB板得到斷開指令后分別斷開K21和K22;
接著，重復(fù)上述步驟，依次檢測(cè)各個(gè)單模組的直流內(nèi)阻，直到整個(gè)電池包內(nèi)所有電芯所在的單模組均檢測(cè)完畢。
[0013]步驟S3中，BMS發(fā)送閉合所有繼電器指令到第一 PCB板和第二 PCB板，第一 PCB板和第二 PCB板閉合所有繼電器，BMS檢測(cè)總模組的直流內(nèi)阻匕，檢測(cè)完成后，BMS發(fā)送斷開所有繼電器指令給第一 PCB板和第二 PCB板，第一 PCB板和第二 PCB板斷開所有繼電器。
[0014]步驟S4中，單模組的平均直流內(nèi)阻為NRn，令第η個(gè)單模組的檢測(cè)系數(shù)Kn=rn/(NRn);限定檢測(cè)系數(shù)1的上限閾以及下限閾；當(dāng)1大于上限閾或小于下限閾時(shí)，表明第η個(gè)單模組的電芯焊點(diǎn)不正常，則BMS將電池包的可用充放電功率設(shè)置為O，并上報(bào)VCU提醒客戶。
[0015]步驟S2中，BMS檢測(cè)兩個(gè)閉合繼電器所在的單模組的直流內(nèi)阻的方法如下:
兩個(gè)閉合繼電器所在的單模組串聯(lián)一個(gè)精密電阻Ro后形成回路，回路中通有回路電流
10，且回路中設(shè)置3個(gè)均與BMS連接的電壓檢測(cè)點(diǎn)A、B和C，電壓檢測(cè)點(diǎn)A位于單模組外端，電壓檢測(cè)點(diǎn)B位于單模組和精密電阻Ro之間，電壓檢測(cè)點(diǎn)C位于精密電阻Ro外端。BMS檢測(cè)到電壓檢測(cè)點(diǎn)A和B之間的電壓Uab和電壓檢測(cè)點(diǎn)B和C之間的電壓Ucb，則1為UCB/RQ，電芯直流內(nèi)阻rn=UAB*Ro/UcB=Un*Ro/URO，其中Un為兩個(gè)閉合繼電器所在的單模組兩端的電壓，UrQ為精密電阻Ro兩端的電壓。
[0016]步驟S3中，BMS檢測(cè)總模組的直流內(nèi)阻的方法如下:
總模組串聯(lián)一個(gè)精密電阻Ro后形成回路，精密電阻Ro的精度為0.5%，回路中通有回路電流1，且回路中設(shè)置3個(gè)均與BMS連接的電壓檢測(cè)點(diǎn)A、B和C，電壓檢測(cè)點(diǎn)A位于總模組外端，電壓檢測(cè)點(diǎn)B位于總模組和精密電阻Ro之間，電壓檢測(cè)點(diǎn)C位于精密電阻Ro外端;BMS檢測(cè)至IJ電壓檢測(cè)點(diǎn)A和B之間的電壓Uab和電壓檢測(cè)點(diǎn)B和C之間的電壓Ucb，則1為UCB/RQ，總模組的直流內(nèi)阻Rn=UAB*Ro/UCB=Un*R()/UR()，其中Un為總模組兩端的電壓，Uro為精密電阻Ro兩端的電壓。
[0017]本系統(tǒng)通過BMS控制繼電器對(duì)電芯直流電阻情況進(jìn)行檢測(cè)，上報(bào)等控制策略，使得用戶掌握動(dòng)力電池包內(nèi)部電芯焊點(diǎn)的牢固性，對(duì)電池包及整車起到監(jiān)視、預(yù)警等作用。
【附圖說明】
[0018]圖1是電芯并聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明的流程圖；
圖4是單模組的直流內(nèi)阻檢測(cè)圖；
圖中:A-焊點(diǎn)、1-BMS、2-第一PCB板、3-第二PCB板、4-電芯、5-繼電器。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0020]一種動(dòng)力電池包多電芯焊點(diǎn)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，包括BMSl、第一PCB板2、第二PCB板3、N個(gè)電芯4以及2N個(gè)繼電器5，N2 2，且N為整數(shù)。所述電芯4兩端分別并聯(lián)一個(gè)繼電器構(gòu)成單模組;單模組相互并聯(lián)后成為總模組，再與BMSl并聯(lián)。單模組正極端的繼電器5安裝于第一 PCB板2且與第一 PCB板2信號(hào)連接。單模組負(fù)極端的繼電器5安裝于第二 PCB板3且與第二 PCB板3信號(hào)連接。所述第一 PCB板2和第二 PCB板3均與BMSl信號(hào)連接。
[0021]因此，單模組有N，N22，且N為整數(shù)。
[0022]第η個(gè)單模組正負(fù)兩端的繼電器5分別為繼電器Knl、Kn2，l <n<N，n為整數(shù)。通過BMSl中采集模塊單片機(jī)的I/O通道直接控制對(duì)應(yīng)三極管，再以三極管直接驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)繼電器，達(dá)到控制對(duì)應(yīng)繼電器。
[0023]所述BMSI連接有VCU。
[0024]所述BMSl設(shè)有不少于電池包串聯(lián)數(shù)目的O?5V的電壓檢測(cè)電路。即通過多路ADC通道檢測(cè)對(duì)應(yīng)單模組的兩端電壓。這種電路可為分離元器件搭建，也可采用集成IC13BMSl中的單片機(jī)通過檢測(cè)各ADC模擬電壓值測(cè)取對(duì)應(yīng)單模組的電壓狀態(tài)。
[0025]一種動(dòng)力電池包多電芯焊點(diǎn)狀態(tài)監(jiān)控方法，包括以下步驟:
SI，BMS1完全初始化，所有繼電器5均處于斷開狀態(tài)；
S2，BMSI逐個(gè)檢測(cè)單模組內(nèi)直流內(nèi)阻的情況，具體方法如下:首先，BMSI發(fā)送閉合指令到第一 PCB板2和第二 PCB板3，第一 PCB板2和第二 PCB板3分別閉合K1JPK12，BMSl檢測(cè)兩個(gè)閉合繼電器所在的單模組的直流內(nèi)阻，檢測(cè)完成后，BMSl發(fā)送斷開指令給第一PCB板2和第二PCB板3，第一PCB板2和第二PCB板3得到斷開指令后分別斷開K11和K12;
然后，BMSl發(fā)送閉合指令到第一 PCB板2和第二 PCB板3，第一 PCB板2和第二 PCB板3分別閉合K21和K22，BMS1檢測(cè)兩個(gè)閉合繼電器所在的單模組的直流內(nèi)阻，檢測(cè)完成后，BMSl發(fā)送斷開指令給第一 PCB板2和第二 PCB板3，第一 PCB板2和第二 PCB板3得到斷開指令后分別斷開K21 和K22 ；
接著，重復(fù)上述步驟，依次檢測(cè)各個(gè)單模組的直流內(nèi)阻，直到整個(gè)電池包內(nèi)所有電芯所在的單模組均檢測(cè)完畢；
本具體方法，也可以表達(dá)為:BMSl發(fā)送閉合指令到第一 PCB板2和第二 PCB板3，第一 PCB板2和第二 PCB板3分別閉合UPKn2，BMSl檢測(cè)兩個(gè)閉合繼電器所在的單模組的直流內(nèi)阻，檢測(cè)完成后，BMSl發(fā)送斷開指令給第一 PCB板2和第二 PC