CN102043095A - 一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法 - Google Patents

一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法 Download PDF

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陈杰
沈方
陈磊
文青武
彭洁
卜祥贞
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Abstract

本发明提供一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法，用于监测汽车动力电池包内的电芯或电池组之间连接头的阻抗变化，由电芯或电池组、连接头、运算放大器、电流侦测、微处理器、显示单元、数据输出接口、电力输出接口等部分组成，在电动汽车使用中，持续监控连接头的状态变化，便于车主及时发现潜在汽车动力电池包安全问题。同时，维修人员也可以通过本发明提供的阻抗数据，锁定问题连接头并快速予以更换。

Description

一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法
技术领域
本发明涉及一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法。
背景技术
当前动力锂电池电源系统发展的主要问题是：动力电池成组后安全性和使用寿命显著下降，严重时甚至发生电池燃烧、爆炸等事故。造成上述问题的主要原因是动力锂电池成组技术、成组应用技术和电池管理系统(BMS)。
造成电池安全和寿命的原因，主要是电池组的某个部分发生偏差，如内部短路、大电流放电、过充电、电芯阻抗增大和连接头阻抗增大等原因，由于电流的热效应，这些都会导致电池组温度上升，当电池组温度较高时，就会导致一些列副反应，使电池产生热破坏，如电池中的液态电解质是易燃体，电解液受热首先会产生大量气体，在电池内部有限的空间内产生比较大的气压，一旦这种气压大到足以破开电池的外壳，电池就会发生破裂，发生燃烧或者爆炸。
连接头阻抗增大的原因有很多种，如连接头接触不良、插孔型连接头内导体弹性较差、螺母型拉力没有有效传递、连接头材质问题等，这些都会在使用中，造成连接头阻抗增大，由于电流的热效应，连接头阻抗增大，其发热量也逐渐增大，造成电池包内部隐患。以连接头接触不良为例，形成原因最多的就是受到外力的作用，如撞击、振动、摩擦等，特别是汽车在行驶中，由于路况的变化，这些外力可能是不断的发生，不断的外力作用，会造成连接头接触面受损甚至变形，连接端面的变化，会损坏连接头内导体或介质变化，导致接触电阻增大，连接头电气性能下降。另外，长时间暴露在空气中的连接头，其端面会有灰尘沉积，影响连接头的散热能力，同时，灰尘增多导致连接端面变大，变相增大了接触电阻，热沉积和阻抗的增大，又会恶化连接头的电气性能。
作为备受推崇的新能源汽车之一的电动汽车，其加装的电池包，是由多组电池组构成的，而每组电池组又是由数个电芯组成，一般乘用电动轿车往往使用超过一百的电芯，十二或十六个电芯成组，便于电池管理系统进行电池管理，而大型公交车所用的电芯数量更是达到数百个之多，构成的电池组也更加复杂，由此可见，电芯与电芯之间，电池组与电池组之间，都需要连接头进行连接，连接头质量的好坏以及在使用中连接头的寿命变化，都将对整个电池包的寿命和安全性产生巨大的影响。由此，市场需要一种在电动汽车使用中，能连续监控电池包内连接头状况的一种技术，便于车主及时发现潜在的安全问题，及时维修，同时，维修人员也能通过此技术直接锁定问题连接头，快速予以更换。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是针对以上的技术缺陷，提供一种用于动力电池包内的连接头阻抗监测方法，可以及时发现恶化中的连接头，避免对整个动力电池包的寿命和安全产生危害。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法，用于监测电动汽车动力电池包内的电芯或电池组之间连接头的阻抗变化，由电芯或电池组、连接头、运算放大器、电流监测、微处理器、显示单元、数据输出接口、电力输出接口等部分组成，其特征在于所述的二次电池包内部连接头阻抗的监测方法，包含以下步骤：
a.电性连接：多个电芯或电池组之间以连接头连接，连接头、运算放大器、电流监测、微处理器、显示单元、数据输出接口、输出+、输出-分别电性连接；
b.取得连接头两端电压：运算放大器与待监测的连接头的两端连接，带A/D转换的微处理器连接运算放大器取得的电压数值；
c.取得回路电流：电芯或电芯组与电流监测串联，运算放大器通过与电流监测两端连接，带A/D转换的微处理器连接运算放大器取得电流值；
b.计算阻抗：微处理器将取得的电压与电流值计算获得连接头的阻抗大小；
c.阻抗判断：微处理器内存贮一组或多组基准数值，作为阻抗判断的比较值，微处理器将计算出的阻抗数值与基准数值做比较，将对比结果和原始数据传给显示单元，显示单元显示比较结果；或将比较结果和原始数据直接通过数据输出接口输出。
前述的一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法，其中所述的电芯或电池组之间，可以是串联的，也可以是并联的，连接头与电芯或电芯组是串联的。
前述的一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法，其中所述的连接头所连接的可以是单个的电芯与电芯之间，也可以是成组的电芯组与电芯组之间。
前述的一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法，其中所述的连接头的种类可以是任意的，包括但不限于同轴连接器、塑壳/针座型、端子台、焊点型、螺母固定型等种类。
前述的一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法，其中所述的电流监测与要监测电芯是串联的。
前述的一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法，其中所述的电流监测方法是一种比较典型的电阻式的实施方法，本发明的实施包括但不限于此种电流实施方式。
前述的一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法，其中所述的微处理器或是含A/D转换的，或是在运算放大器与微处理器之间设置A/D转换器。
前述的一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法，其中所述的微处理器可以是一个与多个连接头、运算放大器线路连接，分别计算每个连接头的阻抗；
前述的一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法，其中所述的微处理器可以是多个与多个连接头、运算放大器线路连接，一一对应计算每个对应连接头的阻抗；
前述的一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法，其中所述的微处理器可以是一个与多个连接头、运算放大器线路连接，计算多个连接头的总阻抗；
前述的一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法，其中所述的微处理器内用于比较的基准阻抗数值，是直接存贮与微处理器内的一组或多组数值，用于表示阻抗判断的不同级别的判断标准。
前述的一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法，其中所述的微处理器，计算出连接头的阻抗，与微处理器内设定的阻抗标准作比较，然后将计算数据和比较结果都输出到显示单元。
前述的一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法，其中所述的单个或多个微处理器与显示单元连接，将获得的阻抗比对结果显示出来，结果可以是以不同等级显示，如正常、稍高、危险等；
前述的一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法，其中所述的显示单元包括但不限于LCD车载显示屏、发光二极管等。
前述的一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法，其中所述的数据输出接口包括但不限于USB、RS232等接口。
前述的一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法，其中所述的微处理器可直接将计算结果和原始数据输出至显示器，显示器可显示一种或全部显示。
前述的一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法，其中所述的数据输出接口，可以设置在显示单元上，也可以设置在微处理器上。
附图说明
图1系统结构示意图
具体实施方式
一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法，用于监测组成二次电池组的电芯之间连接头的阻抗变化，如图1所示，其典型的实现方法由电芯⑤、连接头③、运算放大器④、电流监测②、微处理器①、显示单元⑥、数据输出接口⑨、输出+⑧、输出-⑦等部分组成，包含以下步骤：
a.电性连接：多个电芯⑤之间以连接头③串联连接，连接头③、运算放大器④、电流监测②、微处理器①、显示单元⑥、数据输出接口⑨分别如图电性连接，输出+⑧和输出-⑦为电池的供电输出接口；
b.取得连接头③两端电压：运算放大器④与待监测的连接头③的两端连接，带A/D转换的微处理器①连接运算放大器④取得的电压数值；
c.取得回路电流：电芯⑤与电流监测②串联，运算放大器④通过与电流监测②两端连接，电流监测②本实施例选取的是电阻式侦测方法，带A/D转换的微处理器①连接运算放大器④取得回路电流值；
d.计算阻抗：微处理器①将取得的电压与电流值通过计算获得连接头③的阻抗大小；
e.阻抗判断：微处理器①内存贮一组或多组基准数值，作为阻抗判断的比较值，微处理器①将计算出的连接头③阻抗数值与基准数值做比较，将对比结果和原始数据传给显示单元⑥，显示单元⑥显示比较结果，如正常、稍高、危险等不同阻抗安全等级；或将比较结果和原始数据通过数据输出接口⑨输出。数据输出接口⑨可以同时分别连接于微处理器①和显示单元⑥上，也可以单独连接在微处理器①或显示单元⑥上，两种方式都可以实现数据传输功能，此功能主要是提供原始数据，供维修人员参考，直接锁定问题连接头，予以更换，节省维修时间。

Claims (17)

1.一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法，用于监测电动汽车动力电池包内的电芯或电池组之间连接头的阻抗变化，由电芯或电池组、连接头、运算放大器、电流监测、微处理器、显示单元、数据输出接口、电力输出接口等部分组成，其特征在于所述的二次电池包内部连接头阻抗的监测方法，包含以下步骤：
a.电性连接：多个电芯或电池组之间以连接头连接，连接头、运算放大器、电流监测、微处理器、显示单元、数据输出接口、输出+、输出-分别电性连接；
b.取得连接头两端电压：运算放大器与待监测的连接头的两端连接，带A/D转换的微处理器连接运算放大器取得的电压数值；
c.取得回路电流：电芯或电芯组与电流监测串联，运算放大器通过与电流监测两端连接，带A/D转换的微处理器连接运算放大器取得电流值；
b.计算阻抗：微处理器将取得的电压与电流值通过计算获得连接头的阻抗大小；
c.阻抗判断：微处理器内存贮一组或多组基准阻抗数值，作为阻抗判断的比较值，微处理器将计算出的阻抗数值与基准数值做比较，将对比结果和原始数据传给显示单元，显示单元显示比较结果；或将比较结果和原始数据直接通过数据输出接口输出。
2.根据权利要求1所述的一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法，其特征在于：电芯或电池组之间可以是串联的，也可以是并联的，连接头与电芯或电芯组是串联的。
3.根据权利要求1所述的一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法，其特征在于：连接头所连接的可以是单个的电芯与电芯之间，也可以是成组的电芯组与电芯组之间。
4.根据权利要求1或3所述的一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法，其特征在于：电池组或电芯之间使用的连接头的种类可以是任意的，包括但不限于同轴连接器、塑壳/针座型、端子台、焊点型、螺母固定型等种类。
5.根据权利要求1所述的一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法，其特征在于：电流监测与要监测电芯是串联的。
6.根据权利要求1或5所述的一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法，其特征在于：侦测回路电流的方法有多种，本发明专利以电阻式侦测是一种比较典型的方法，但电流侦测的方法不限于此种，任何以变通的电流侦测方法实现本发明专利所揭示的方法，皆在本发明保护之列。
7.根据权利要求1所述的一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法，其特征在于：微处理器或是含A/D转换的，或是在运算放大器与微处理器之间设置A/D转换器。
8.根据权利要求1所述的一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法，其特征在于：一个微处理器可与多个连接头、运算放大器线路连接，分别计算每个连接头的阻抗；
9.根据权利要求1所述的一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法，其特征在于：多个微处理器可与多个连接头、运算放大器线路相连接，一一对应计算对应的连接头的阻抗。
10.根据权利要求1所述的一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法，其特征在于：一个微处理器可与多个连接头、运算放大器线路两端连接，计算多连接头的总阻抗；
11.根据权利要求1所述的一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法，其特征在于：微处理器内用于比较的基准阻抗数值，是直接存贮与微处理器内的一组或多组数值，作为阻抗不同级别的判断标准。
12.根据权利要求1或4所述的一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法，其特征在于：微处理器计算出连接头的阻抗，与微处理器内设定的阻抗标准作比较，然后将计算数据和比较结果都输出到显示单元。
13.根据权利要求1或4或5所述的一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法，其特征在于：单个或多个微处理器与显示单元连接，将获得的阻抗比对结果显示出来，结果可以是以不同等级显示，包括但不限于如正常、稍高、危险等警示方法；
14.根据权利要求1或6所述的一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法，其特征在于：显示单元包括但不限于LCD车载显示屏、发光二极管等。
15.根据权利要求1所述的一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法，其特征在于：数据输出接口包括但不限于USB、RS232等接口。
16.根据权利要求1所述的一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法，其特征在于：微处理器可直接将计算结果和原始数据输出至显示器，显示器可显示一种或全部显示。
17.根据权利要求1或9所述的一种动力电池包内连接头的阻抗监测方法，其特征在于：数据输出接口可以设置在显示单元上，也可以设置在微处理器上。
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