CN110988728A - 一种锂电池包内部连接异常快速诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的属于电池包诊断技术领域，具体为一种锂电池包内部连接异常快速诊断方法，该锂电池包内部连接异常快速诊断方法的具体诊断步骤如下：S1：将充放电测试仪串联在锂电池包上；S2：测定锂电池包输出电压和输出电流：测定对锂电池包的输出电压和输出电流测定，利用放电过程中电压时间积分而不是电流时间积分来判断出电池包内部连接是否异常，可以通过BMS或软件板对电池单体电压采集结果，通过电压累加和得到电池总压，然后进行电压和时间积分，此方法能够在较短时间之内判断出电池包内部是否有连接异常；可以在电池充放电测试过程中进行电池包内部连接异常的诊断，如无异常就不需要终止正常充放电测试。

Description

一种锂电池包内部连接异常快速诊断方法

技术领域

本发明涉及电池包诊断技术领域，具体为一种锂电池包内部连接异常快速诊断方法。

背景技术

目前锂电池已经广泛应用于两轮三轮等小型储能应用场景。与铅酸电池相比，锂电池具有能量密度高，体积小，充放电循环次数高等优点，锂电代替铅酸已经是一种趋势。

在小型储能锂电池包生产过程中需要对成品电池包进行充放容量测试以验证电池包充放电功能和容量。只有通过容量测试的电池包才能正常出货，以保证产品功能和品质正常。

对锂电池包进行充放电测试除了能验证电池包的容量是否达到要求，同时通过额定容量和实际测试容量对比可以发现电池包内部线束或者铜排连接问题。其原理为电池包在对外放电过程中，理论上电池包输出的功率和充放电测试仪测试得到的功率基本上相等，但由于电池包内部连接线或者铜排连接不良，导致接触电阻增加，这样电池包输出的部分功率在接触电阻上以热量的形式耗散掉，导致充放电测试仪测得的容量低于电池包的额定容量。

目前对电池包内部的连接测试有三种方式：

用内阻测试仪测试连接阻值或者电池内阻。此种方式由于要接触连接点，测试时可能破坏连接状态，导致测试结果不准。另外如果是虚焊用内阻仪可能测试不出来，特别是某些虚焊点在大电流放电过程中受热形变后阻值才会变大。

充放电测试仪测试充放电容量，充放电测试中通常在完成一个充电或者放电循环后根据充放电的实际容量判定电池包内部连接是否存在虚焊或者未锁紧等连接异常。该方法虽然有效但比较耗时，如果发现异常整改后还要重新进行容量测试，大大延长了产品测试时间；

人工检查方式检查铜排螺丝是否松动，镍片是否虚焊等，这种方式由于人为判断，容易漏检误判，且耗费大量人工。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂电池包内部连接异常快速诊断方法，以解决上述背景技术中提出的用内阻测试仪测试连接阻值或者电池内阻，测试时可能破坏连接状态，导致测试结果不准，虚焊用内阻仪可能测试不出来，充放电测试仪测试充放电容量，比较耗时，发现异常整改后还要重新进行容量测试，大大延长了产品测试时间，人工检查方式检查铜排螺丝是否松动，镍片是否虚焊等，容易漏检误判，且耗费大量人工的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种锂电池包内部连接异常快速诊断方法，该锂电池包内部连接异常快速诊断方法的具体诊断步骤如下：

S1：将充放电测试仪串联在锂电池包上：充放电测试仪通过导线串联在锂电池包的两极上，此时充放电测试仪等效为负载，此处，设定负载为RL；

S2：测定锂电池包输出电压和输出电流：测定对锂电池包的输出电压和输出电流测定，设定输出电压和输出电流分别为Vo、Io；

S3：判断接触电阻情况：设定接触电阻为Rx：

理想情况下接触电阻Rx可以忽略或者是一个极小的值，则Vo＝C1+Cn，则Vo对于时间的积分应该等于或者微小于电池包电压对于时间的积分，C1+Cn即电池包电压，为电池单体的电压累加和；

当接触电阻Rx较大时，Vo＝C1+Cn-Vx,Vx为接触电阻Rx上的电压，则Vo对于时间的积分应该明显小于电池包电压对于时间的积分，从而判断得出接触电阻Rx过大。

优选的，所述步骤S3中通过BMS对电池单体电压采集。

优选的，所述步骤S3中通过软件板对电池单体电压采集。

优选的，所述步骤S1中充放电测试仪与锂电池包之间串联的导线采用银质导线。

优选的，所述步骤S1中负载上还串联一个可调阻值式电阻。

优选的，所述可调阻值式电阻为滑动变阻器，且滑动变阻器的量程为0-15欧姆。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)利用放电过程中电压时间积分而不是电流时间积分来判断出电池包内部连接是否异常，可以通过BMS或软件板对电池单体电压采集结果，通过电压累加和得到电池总压，然后进行电压和时间积分，此方法能够在较短时间之内判断出电池包内部是否有连接异常；

2)可以在电池充放电测试过程中进行电池包内部连接异常的诊断，如无异常就不需要终止正常充放电测试，所以测试过程不需要另外增加工序。

附图说明

图1为本发明诊断方法的流程图；

图2为本发明诊断方法的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例：

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种锂电池包内部连接异常快速诊断方法，该锂电池包内部连接异常快速诊断方法的具体诊断步骤如下：

S1：将充放电测试仪串联在锂电池包上：充放电测试仪通过导线串联在锂电池包的两极上，此时充放电测试仪等效为负载，此处，设定负载为RL；

S2：测定锂电池包输出电压和输出电流：测定对锂电池包的输出电压和输出电流测定，设定输出电压和输出电流分别为Vo、Io；

S3：判断接触电阻情况：设定接触电阻为Rx：

理想情况下接触电阻Rx可以忽略或者是一个极小的值，则Vo＝C1+Cn，则Vo对于时间的积分应该等于或者微小于电池包电压对于时间的积分，C1+Cn即电池包电压，为电池单体的电压累加和，通过BMS对电池单体电压采集或者通过软件板对电池单体电压采集；

BMS是电池管理系统(BATTERYMANAGEMENTSYSTEM)的简称，是电池与用户之间的纽带。其主要对象是二次电池，主要就是为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过度充电和过度放电，可用于电动汽车，电瓶车，机器人，无人机等；

电池管理系统可用于电动汽车，水下机器人等。一般而言电池管理系统要实现以下几个功能：

(1)准确估测SOC：

准确估测动力电池组的荷电状态(StateofCharge，即SOC)，即电池剩余电量，保证SOC维持在合理的范围内，防止由于过充电或过放电对电池造成损伤，并随时显示混合动力汽车储能电池的剩余能量，即储能电池的荷电状态。

(2)动态监测：

在电池充放电过程中，实时采集电动汽车蓄电池组中的每块电池的端电压和温度、充放电电流及电池包总电压，防止电池发生过充电或过放电现象。同时能够及时给出电池状况，挑选出有问题的电池，保持整组电池运行的可靠性和高效性，使剩余电量估计模型的实现成为可能。除此以外，还要建立每块电池的使用历史档案，为进一步优化和开发新型电、充电器、电动机等提供资料，为离线分析系统故障提供依据。

电池充放电的过程通常会采用精度更高、稳定性更好的电流传感器来进行实时检测，一般电流根据BMS的前端电流大小不同，来选择相应的传感器量程进行接近，以400A为例，通常采用开环原理，国内外的厂家均采用可以耐低温、高温、强震的JCE400-ASS电流传感器，选择传感器时需要满足精度高，响应时间快的特点。

(3)电池间的均衡：

即为单体电池均衡充电，使电池组中各个电池都达到均衡一致的状态。均衡技术是目前世界正在致力研究与开发的一项电池能量管理系统的关键技术。

如图2所示，当接触电阻Rx较大时，Vo＝C1+Cn-Vx,Vx为接触电阻Rx上的电压，则Vo对于时间的积分应该明显小于电池包电压对于时间的积分，从而判断得出接触电阻Rx过大。

如图2所示，对比电压时间积分和电流时间积分诊断时间：

电流时间积分：理想情况下接触电阻Rx可以忽略或者是一个极小的值，则Vo＝C1+Cn，Io＝Vo/RL＝(C1+Cn)/RL,则Io对于时间的积分应该等于或者微小于电池包的额定AH。

当接触电阻Rx较大时，Vo＝C1+Cn-Vx,Io＝Vo/RL＝(C1+Cn-Vx)/RL,则Io经过对时间的积分后应该明显小于电池包的额定容量，此时通过放电测试仪所测得的AH积分结果即可判断出接触电阻过大的问题。

电压时间积分：理想情况下接触电阻Rx可以忽略或者是一个极小的值，则Vo＝C1+Cn，则Vo对于时间的积分应该等于或者微小于电池包电压(单体电压累加和C1+Cn)对于时间的积分。

当接触电阻Rx较大时，Vo＝C1+Cn-Vx,则Vo对于时间的积分应该明显小于电池包电压(单体电压累加和C1+Cn)对于时间的积分，对于小型储能电池包由于充放电电流通常为10A左右，而充放电电压通常在60V(针对60V电池包)，那么通过电压积分来判断的时间只需要电流积分时间的六分之一。所以通过电压时间积分的方式能够缩短判断电池内部连接是否异常的时间。

步骤S1中充放电测试仪与锂电池包之间串联的导线采用银质导线，银质导线的电阻率较小，对实验的准确性影响较小，且能够重复利用，不需要很长的尺寸。

步骤S1中负载上还串联一个可调阻值式电阻，能够根据不同的需求进行调控电路中的电阻，方便对Rx更好的测定。

可调阻值式电阻为滑动变阻器，且滑动变阻器的量程为0-15欧姆，较为贴近接触电阻Rx，从而能够辅助对接触电阻Rx测定。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种锂电池包内部连接异常快速诊断方法，其特征在于：该锂电池包内部连接异常快速诊断方法的具体诊断步骤如下：

S1：将充放电测试仪串联在锂电池包上：充放电测试仪通过导线串联在锂电池包的两极上，此时充放电测试仪等效为负载，此处，设定负载为RL；

S2：测定锂电池包输出电压和输出电流：测定对锂电池包的输出电压和输出电流测定，设定输出电压和输出电流分别为Vo、Io；

S3：判断接触电阻情况：设定接触电阻为Rx：

理想情况下接触电阻Rx可以忽略或者是一个极小的值，则Vo＝C1+Cn，则Vo对于时间的积分应该等于或者微小于电池包电压对于时间的积分，C1+Cn即电池包电压，为电池单体的电压累加和；

当接触电阻Rx较大时，Vo＝C1+Cn-Vx,Vx为接触电阻Rx上的电压，则Vo对于时间的积分应该明显小于电池包电压对于时间的积分，从而判断得出接触电阻Rx过大。

2.根据权利要求1所述的一种锂电池包内部连接异常快速诊断方法，其特征在于：所述步骤S3中通过BMS对电池单体电压采集。

3.根据权利要求1所述的一种锂电池包内部连接异常快速诊断方法，其特征在于：所述步骤S3中通过软件板对电池单体电压采集。

4.根据权利要求1所述的一种锂电池包内部连接异常快速诊断方法，其特征在于：所述步骤S1中充放电测试仪与锂电池包之间串联的导线采用银质导线。

5.根据权利要求1所述的一种锂电池包内部连接异常快速诊断方法，其特征在于：所述步骤S1中负载上还串联一个可调阻值式电阻。

6.根据权利要求5所述的一种锂电池包内部连接异常快速诊断方法，其特征在于：所述可调阻值式电阻为滑动变阻器，且滑动变阻器的量程为0-15欧姆。

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