CN111679216B - 一种检测动力电池高压连接可靠性的装置和方法 - Google Patents

一种检测动力电池高压连接可靠性的装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种检测动力电池高压连接可靠性的装置和方法，该装置包括控制器、电压传感器、第一电控开关、第二电控开关、电阻R、电容C和二极管D；其在动力电池的高压正负母线之间接入一个RC回路，通过电压传感器检测电容C的电压，控制器计算出动力电池高压回路的内阻，再根据该内阻判定动力电池高压连接是否可靠，保证了检测的准确性，避免了出现动力电池过放的风险；电压传感器与高精度电流传感器相比，成本更低；另外在检测完成之后通过二极管D对电容C进行放电，也保证了安全性。

Description

一种检测动力电池高压连接可靠性的装置和方法
技术领域
本发明属于新能源汽车动力电池领域，具体涉及一种检测动力电池高压连接可靠性的装置和方法。
背景技术
化学电池作为一种新型清洁能源，逐渐被公众认为是目前更为可靠且高效的能量载体，所以在有高能量需求的领域得到了广泛应用。其中新能源汽车日渐火热，主要就是靠动力电池提供清洁的能源。动力电池是电池模块、结构件、高压连接件、高压元器件等部件的集成，其中高压连接件是连接每个电池模块及高压元器件形成高压回路的关键，如果高压连接出现断路、短路及连接不良，都将影响动力电池的可靠性。高压连接的断路和短路都可以通过电压电流的监测进行诊断，可以得到有效监控，但难以检测出高压连接不良。高压连接不良会导致连接点的阻抗较大，在动力电池大电流的充放电过程中将会产生内阻损耗，严重情况下将导致拉弧和烧蚀零部件。所以高压连接的可靠性是体现动力电池安全可靠的关键指标之一，检测动力电池高压连接可靠性也就成为动力电池合格出厂的重要步骤。
目前检测动力电池高压连接可靠性的方法有两种：一种是利用充放电设备对动力电池进行充放电，其存在动力电池过放的风险；另一种是采用高精度电流传感器进行电流检测，然后计算内阻，其成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种检测动力电池高压连接可靠性的装置和方法，以在保证检测准确的同时避免出现动力电池过放的风险，并降低成本。
本发明所述的检测动力电池高压连接可靠性的装置，包括控制器、电压传感器、第一电控开关、第二电控开关、电阻R、电容C和二极管D，第一电控开关的一连接端接电阻R的一端，电阻R的另一端接电容C的一端和第二电控开关的一连接端，第二电控开关的另一连接端接二极管D的正极，二极管D的负极接电容C的另一端，电压传感器与电容C并联，且与控制器的电压采集端连接，控制器的第一输出端与第一电控开关的控制端连接，控制器的第二输出端与第二电控开关的控制端连接；检测时，第一电控开关的另一连接端接动力电池的高压正母线，电容C的另一端接动力电池的高压负母线。
优选的，所述第一电控开关为第一继电器，所述第二电控开关为第二继电器；第一继电器的开关一端接电阻R的一端，第二继电器的开关一端接电阻R的另一端，第二继电器的开关另一端接二极管D的正极，控制器的第一输出端与第一继电器的线圈一端连接，第一继电器的线圈另一端接地，控制器的第二输出端与第二继电器的线圈一端连接，第二继电器的线圈另一端接地；检测时，第一继电器的开关另一端接动力电池的高压正母线。
优选的，所述控制器为单片机或者电池管理系统(即BMS)。如果上述装置作为动力电池下线检测的一个独立的检测工装，则控制器可采用单片机；如果上述装置作为主机厂使用的集成在整车动力电池系统中的部件，则控制器可直接利用电池管理系统(即BMS)。
本发明所述的检测动力电池高压连接可靠性的方法，采用上述装置，将第一电控开关的另一连接端接动力电池5的高压正母线，将电容C的另一端接动力电池5的高压负母线，而后执行如下步骤：
S1、控制器控制第二电控开关断开，控制第一电控开关闭合，然后执行S2；
S2、控制器开启计时，然后执行S3；
S3、控制器判断计时时间是否等于预设时间阈值Tth，如果是，则执行S4，否则继续执行S3；
S4、控制器获取此时电压传感器采集的电压值Uth，然后执行S5；
S5、控制器利用公式：
Figure BDA0002556157280000021
计算动力电池高压回路的内阻Rb，然后执行S6；其中，Ub表示动力电池端的总电压；
S6、控制器判断动力电池高压回路的内阻Rb是否小于或等于预设内阻阈值R0，如果是，则执行S7，否则执行S8；
S7、控制器判定动力电池高压连接可靠(即动力电池高压连接良好)，然后执行S9；
S8、控制器判定动力电池高压连接不可靠(即动力电池高压连接不良)，然后执行S9；
S9、控制器控制第一电控开关断开，控制第二电控开关闭合，然后结束。
本发明在动力电池的高压正负母线之间接入一个RC回路，通过电压传感器检测电容C的电压，控制器计算出动力电池高压回路的内阻，再根据该内阻判定动力电池高压连接是否可靠，保证了检测的准确性，避免了出现动力电池过放的风险；电压传感器与高精度电流传感器相比，成本更低；另外在检测完成之后通过二极管D对电容C进行放电，也保证了安全性。
附图说明
图1为本实施例中检测动力电池高压连接可靠性的装置的原理图。
图2为本实施例在检测动力电池高压连接可靠性的过程中控制器的处理流程图。
图3为充电过程中电容C两端的电压曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明。
如图1所示的检测动力电池高压连接可靠性的装置，包括控制器1、电压传感器2、第一继电器3、第二继电器4、电阻R、电容C和二极管D；电阻R和电容C根据所要检测的动力电池电压范围进行匹配选型。第一继电器3的开关一端接电阻R的一端，电阻R的另一端接电容C的一端和第二继电器4的开关一端，第二继电器4的开关另一端接二极管D的正极，二极管D的负极接电容C的另一端，电压传感器2与电容C并联，且与控制器1的电压采集端连接，控制器1的第一输出端与第一继电器3的线圈一端连接，第一继电器3的线圈另一端接地，控制器1的第二输出端与第二继电器4的线圈一端连接，第二继电器4的线圈另一端接地；检测时，第一继电器3的开关另一端接动力电池5的高压正母线，电容C的另一端和二极管D的负极接动力电池5的高压负母线。控制器1采用单片机，该装置作为动力电池下线检测的一个独立的检测工装，控制器1会与下线检测设备通信连接。
在检测前要先确认动力电池内部回路已接通，然后再进行动力电池高压连接可靠性检测。
采用如图1所示的装置检测动力电池高压连接可靠性的方法为：将第一继电器3的开关另一端接动力电池5的高压正母线，将电容C的另一端和二极管D的负极接动力电池5的高压负母线，而后执行如下步骤(参见图2)：
S1、控制器1控制第二继电器4的开关断开，控制第一继电器3的开关闭合，然后执行S2。
S2、控制器1开启计时，然后执行S3。
S3、控制器1判断计时时间是否等于预设时间阈值Tth，如果是，则执行S4，否则继续执行S3。
S4、控制器1获取此时电压传感器采集的电压值Uth，然后执行S5。
S5、控制器1利用公式：
Figure BDA0002556157280000031
计算动力电池高压回路的内阻Rb，然后执行S6；其中，Ub表示动力电池端的总电压，e表示自然指数，R表示电阻R的阻值，C表示电容C的电容值，其原理参见图3。
S6、控制器1判断动力电池高压回路的内阻Rb是否小于或等于预设内阻阈值R0，如果是，则执行S7，否则执行S8；由于动力电池会自带内阻，所以预设内阻阈值R0是根据动力电池的条件设定的，其设定方式属于现有技术。
S7、控制器1判定动力电池高压连接可靠(即动力电池高压连接良好)，然后执行S9。
S8、控制器1判定动力电池高压连接不可靠(即动力电池高压连接不良)，需排查连接不良位置，然后执行S9。
S9、控制器1控制第一继电器3的开关断开，控制第二继电器4的开关闭合，然后结束。
在控制器1判定动力电池高压连接可靠或不可靠后，会将动力电池高压连接可靠或不可靠的信息发送给下线检测设备。
另外，如果控制器1是直接利用的电池管理系统(即BMS)，则电池管理系统可以根据动力电池高压连接可靠性的判定结果进行充放电功率限制。

Claims (3)

1.一种检测动力电池高压连接可靠性的方法，其特征在于：采用的装置包括控制器(1)、电压传感器(2)、第一电控开关、第二电控开关、电阻R、电容C和二极管D，第一电控开关的一连接端接电阻R的一端，电阻R的另一端接电容C的一端和第二电控开关的一连接端，第二电控开关的另一连接端接二极管D的正极，二极管D的负极接电容C的另一端，电压传感器(2)与电容C并联，且与控制器(1)的电压采集端连接，控制器(1)的第一输出端与第一电控开关的控制端连接，控制器(1)的第二输出端与第二电控开关的控制端连接；检测时，第一电控开关的另一连接端接动力电池(5)的高压正母线，电容C的另一端接动力电池(5)的高压负母线，而后执行如下步骤：
S1、控制器(1)控制第二电控开关断开，控制第一电控开关闭合，然后执行S2；
S2、控制器(1)开启计时，然后执行S3；
S3、控制器(1)判断计时时间是否等于预设时间阈值Tth，如果是，则执行S4，否则继续执行S3；
S4、控制器(1)获取此时电压传感器采集的电压值Uth，然后执行S5；
S5、控制器(1)利用公式：
Figure FDA0003676275560000011
计算动力电池高压回路的内阻Rb，然后执行S6；其中，Ub表示动力电池端的总电压；
S6、控制器(1)判断动力电池高压回路的内阻Rb是否小于或等于预设内阻阈值R0，如果是，则执行S7，否则执行S8；
S7、控制器(1)判定动力电池高压连接可靠，然后执行S9；
S8、控制器(1)判定动力电池高压连接不可靠，然后执行S9；
S9、控制器(1)控制第一电控开关断开，控制第二电控开关闭合，然后结束。
2.根据权利要求1所述的检测动力电池高压连接可靠性的方法，其特征在于：所述第一电控开关为第一继电器(3)，所述第二电控开关为第二继电器(4)；第一继电器(3)的开关一端接电阻R的一端，第二继电器(4)的开关一端接电阻R的另一端，第二继电器(4)的开关另一端接二极管D的正极，控制器(1)的第一输出端与第一继电器(3)的线圈一端连接，第一继电器(3)的线圈另一端接地，控制器(1)的第二输出端与第二继电器(4)的线圈一端连接，第二继电器(4)的线圈另一端接地；检测时，第一继电器(3)的开关另一端接动力电池(5)的高压正母线。
3.根据权利要求1或2所述的检测动力电池高压连接可靠性的方法，其特征在于：所述控制器(1)为单片机或者电池管理系统。
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