CN112698233B - 一种锂离子动力电池包虚焊检测方法及系统 - Google Patents
一种锂离子动力电池包虚焊检测方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种锂离子动力电池包虚焊检测方法，属于锂离子动力电池包检测技术领域，包括：对待检测的锂离子动力电池包进行充放电测试，得到电池包的充放电电压关系曲线图，该电压关系曲线图包含电池包共N串单体电芯对应的充放电电压关系曲线；根据电池包的充放电电压关系曲线图，判断N串单体电芯对应的充放电电压关系曲线的一致性是否达到设定标准；若是，则待检测的锂离子动力电池包焊接正常；若否，则判断充放电电压关系曲线图中是否存在充高放低的充放电电压关系曲线；若是，则确定电池包存在虚焊现象。本发明可有效的检验由正常的单体电芯成组后的电池包是否存在虚焊。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子动力电池包检测技术领域，特别涉及一种锂离子动力电池包虚焊检测方法及系统。
背景技术
通常将锂离子电芯单体通过串联和并联的方式组合在一起形成电池包(Pack)，而电池包(Pack)成组是通过极片进行焊接形成，因此焊接质量直接决定了电池包的电性能和安全性能。在焊接过程中极片如果不能很好的与电芯极柱结合，会造成虚焊，这种焊接会使极片接触电阻增大，还有电芯内部出现极耳虚焊等现象，导致充放电过程中电池系统一致性变差，从而影响电池包系统的容量和能量，甚至影响电池包的循环寿命和安全性能。
目前，电池包虚焊检测方法并不统一，常用的方法有：(1)外力检测：用手拔几下，摇几下，没有出现松动的话，可以判断为没有虚焊；(2)肉眼观察：而观察法只能在焊接时进行，当模组组装完成后，则不能观测焊点，很难保证检测的准确性。因而，需要提出一种有效的检验电芯成组后电池包是否存在虚焊的方法。
发明内容
本发明的目的在于克服上述背景技术中的不足，以提高电池包虚焊检测的有效性。
为实现以上目的，采用一种锂离子动力电池包虚焊检测方法，包括如下步骤：
对待检测的锂离子动力电池包进行充放电测试，得到电池包的充放电电压关系曲线图，该电压关系曲线图包含电池包共N串单体电芯对应的充放电电压关系曲线；
根据电池包的充放电电压关系曲线图，判断N串单体电芯对应的充放电电压关系曲线的一致性是否达到设定标准；
若是，则确定待检测的锂离子动力电池包焊接正常；
若否，则判断充放电电压关系曲线图中是否存在充高放低的充放电电压关系曲线；
若是，则确定电池包存在虚焊现象；
若否，则确定待检测的锂离子动力电池包焊接正常。
进一步地，所述N串单体电芯对应的充放电电压关系曲线的一致性的设定标准为：
所述电池包的容量在50％SOC条件下，各单体电芯静态压差≤10mV，以及所述电池包的容量在20％～80％SOC条件下，各单体电芯放电动态压差≤50mV。
进一步地，所述充高放低的充放电电压关系曲线为该串充电阶段的电压曲线在其它所有串充电电压曲线的最上面，该串放电阶段的电压曲线在其它所有串放电电压曲线的最下面。
进一步地，在所述确定电池包存在虚焊现象之后，还包括：
测量所述N串单体电芯带过流排连接的内阻R1i以及测量所述N串单体电芯的内阻R2i，得到焊接内阻值Ri＝R1i-R2i，i＝1，2，…，N；
分别画出焊接内阻Ri和单体电芯的内阻R2i的分布图；
根据焊接内阻Ri和单体电芯的内阻R2i的分布图，分别判断焊接内阻Ri和单体电芯的内阻R2i是否出现离散点；
若焊接内阻Ri出现离散点的且离散点的串号与表现出充高放低的充放电曲线的串号一致，则确定该焊接内阻Ri所对应串号的单体电芯的外部存在虚焊的情况；
若单体电芯的内阻R2i出现离散点，则确定该单体电芯的内阻R2i所对应串号的单体电芯内部存在虚焊的情况。
进一步地，所述根据焊接内阻Ri和单体电芯的内阻R2i的分布图，分别判断焊接内阻Ri和单体电芯的内阻R2i是否出现离散点，包括：
若所述单体电芯的内阻R2i的极差＜0.1mΩ，方差＜5E-5，则确定所述单体电芯的内阻R2i未出现离散点，否则确定所述单体电芯的内阻R2i出现离散点；
若所述焊接内阻Ri的极差<0.02mΩ，方差<1.7E-5，则确定所述焊接内阻Ri未出现离散点，否则确定所述焊接内阻Ri出现离散点。
另一方面，采用一种锂离子动力电池包虚焊检测系统，包括：
充放电测试模块用于对待检测的锂离子动力电池包进行充放电测试，得到电池包的充放电电压关系曲线图，该电压关系曲线图包含电池包共N串单体电芯对应的充放电电压关系曲线；
一致性判断模块用于根据电池包的充放电电压关系曲线图，判断N串单体电芯对应的充放电电压关系曲线的一致性是否达到设定标准；
第一确定模块用于在一致性判断模块输出结果为是时，确定待检测的锂离子动力电池包焊接正常；
充高放低判断模块用于在一致性判断模块输出结果为否时，判断充放电电压关系曲线图中是否存在充高放低的充放电电压关系曲线；
第二确定模块用于在充高放低判断模块的输出结果为是时，确定确定电池包存在虚焊现象。
进一步地，所述N串单体电芯对应的充放电电压关系曲线的一致性的设定标准为：
所述电池包的容量在50％SOC条件下，各单体电芯静态压差≤10mV，以及所述电池包的容量在20％～80％SOC条件下，各单体电芯放电动态压差≤50mV。
进一步地，所述充高放低的充放电电压关系曲线为该串充电阶段的电压曲线在其它所有串充电电压曲线的最上面，该串放电阶段的电压曲线在其它所有串放电电压曲线的最下面。
进一步地，还包括精确判断模块，用于判断所述电池包存在外部虚焊现象还是内部虚焊现象，具体包括：
测量单元用于测量所述N串单体电芯带过流排连接的内阻R1i以及测量所述N串单体电芯的内阻R2i，得到焊接内阻值Ri＝R1i-R2i，i＝1，2，…，N；
分布图构造单元用于分别画出焊接内阻Ri和单体电芯的内阻R2i的分布图；
离散点判断单元用于根据焊接内阻Ri和单体电芯的内阻R2i的分布图，分别判断焊接内阻Ri和单体电芯的内阻R2i是否出现离散点；
外部虚焊判断单元用于在焊接内阻Ri出现离散点的且离散点的串号与表现出充高放低的充放电曲线的串号一致时，确定该焊接内阻Ri所对应串号的单体电芯的外部存在虚焊的情况；
内部虚焊判断单元用于在单体电芯的内阻R2i出现离散点时，确定该单体电芯的内阻R2i所对应串号的单体电芯内部存在虚焊的情况。
进一步地，所述离散点判断单元具体用于：
在所述单体电芯的内阻R2i的极差＜0.1mΩ，方差＜5E-5时，则确定所述单体电芯的内阻R2i未出现离散点，否则确定所述单体电芯的内阻R2i出现离散点；
在所述焊接内阻Ri的极差<0.02mΩ，方差<1.7E-5时，确定所述焊接内阻Ri未出现离散点，否则确定所述焊接内阻Ri出现离散点。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：本发明可有效的检验电池包是否存在虚焊，而且该检测对动力电池包无损伤，易于实现，利于大规模推广。
附图说明
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述：
图1是一种锂离子动力电池包虚焊检测方法的流程图；
图2是另一种锂离子动力电池包虚焊检测方法的流程图；
图3是锂离子动力电池包充放电电压曲线图；
图4是焊接内阻分布图；
图5是单体电芯内阻分布图；
图6是一种锂离子动力电池包虚焊检测系统的结构图。
具体实施方式
为了更进一步说明本发明的特征，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。所附图仅供参考与说明之用，并非用来对本发明的保护范围加以限制。
如图1所示，本实施例公开了一种锂离子动力电池包虚焊检测方法，包括如下步骤S1至S6：
S1、对待检测的锂离子动力电池包进行充放电测试，得到电池包的充放电电压关系曲线图，该电压关系曲线图包含电池包共N串单体电芯对应的充放电电压关系曲线；
S2、根据电池包的充放电电压关系曲线图，判断N串单体电芯对应的充放电电压关系曲线的一致性是否达到设定标准，若是则执行步骤S3，若否则执行步骤S4；
S3、确定待检测的锂离子动力电池包焊接正常；
S4、判断充放电电压关系曲线图中是否存在充高放低的充放电电压关系曲线，若是则执行步骤S5，若否则执行步骤S3；
S5、确定电池包存在虚焊现象。
虚焊会导致接触内阻变大，充电过程中，相同的电流下，电压会上升的较快，同理，放电阶段，电压会下降的较快，根据充放电曲线检测可以快速有效判断由正常的单体电芯成组后的电池包是否存在虚焊，而且该检测对动力电池包无损伤。
作为进一步优选的方案，所述N串单体电芯对应的充放电电压关系曲线的一致性的设定标准为：
所述电池包的容量在50％SOC条件下，各单体电芯静态压差≤10mV，以及所述电池包的容量在20％～80％SOC条件下，各单体电芯放电动态压差≤50mV。
需要说明的是，N串单体电芯对应的充放电电压关系曲线的一致性符合设定标准，则说明一致性好，反之一致性差。以上标准均去除管理系统采样误差，压差计算方法为电池包中单体最高电压减去最低电压即压差。
作为进一步优选的技术方案，所述充高放低的充放电电压关系曲线为该串充电阶段的电压曲线在其它所有串充电电压曲线的最上面，该串放电阶段的电压曲线在其它所有串放电电压曲线的最下面。
比如若充电阶段第N串的电压曲线在其它所有串充电电压曲线的最上面，同时在放电阶段电压曲线在其它所有串放电电压曲线的最下面，则说明第N串电芯存在虚焊。
作为进一步优选的技术方案，如图2所示，在上述步骤S5：确定电池包存在虚焊现象之后，还包括如下步骤：
采用电池内阻仪测量所述N串单体电芯带过流排连接的内阻R1i以及测量所述N串单体电芯的内阻R2i，得到焊接内阻值Ri＝R1i-R2i，i＝1，2，.....，N；
分别画出焊接内阻Ri和单体电芯的内阻R2i的分布图；
根据焊接内阻Ri和单体电芯的内阻R2i的分布图，分别判断焊接内阻Ri和单体电芯的内阻R2i是否出现离散点；
若焊接内阻Ri出现离散点的且离散点的串号与表现出充高放低的充放电曲线的串号一致，则确定该焊接内阻Ri所对应串号的单体电芯的外部存在虚焊的情况；
若单体电芯的内阻R2i出现离散点，则确定该单体电芯的内阻R2i所对应串号的单体电芯内部存在虚焊的情况。
本实施例在确定电池包存在虚焊情况下，可进一步判断是单体电芯内部存在虚焊情况还是外部存在虚焊情况。另外需要说明的是，一般不会出现焊接内阻出现离散点但与表现出充高放低的充放电曲线的串号不一致的情况，假如出现，则需对电池包进行充放电第2次复测，是否同样出现相同的故障曲线。
作为进一步优选的技术方案，所述根据焊接内阻Ri和单体电芯的内阻R2i的分布图，分别判断焊接内阻Ri和单体电芯的内阻R2i是否出现离散点，包括：
若所述单体电芯的内阻R2i的极差＜0.1mΩ，方差＜5E-5，则确定所述单体电芯的内阻R2i未出现离散点，否则确定所述单体电芯的内阻R2i出现离散点；
若所述焊接内阻Ri的极差<0.02mΩ，方差<1.7E-5，则确定所述焊接内阻Ri未出现离散点，否则确定所述焊接内阻Ri出现离散点。
以下通过一具体实施例对本方案实施过程进行说明：
以额定容量为105Ah正常的单体电芯成组的1并45串电池包(1P45S)作为检测目标参照步骤a)至步骤d)进行检测：
a)对待检测的锂离子动力电池包每一串(共45串)电芯进行编号(1,2,…,45)，然后对电池包进行1C充放电测试，记录45串充放过程中的电压和容量数据，画出时间-电压关系曲线如图3.
b)根据电压曲线一致性判断方法：50％SOC条件下，电池包各单体电芯静态压差：20mV>10mV；在20％～80％SOC条件下，电池包各单体电芯放电动态压差：248mV>10mV，则说明一致性差，通过充放电曲线观察其中一串(第23串)出现充高放低的现象，初步判断电池包虚焊。
c)进一步判断第23串单体电芯属于电芯外部虚焊，还是电芯内部虚焊：采用内阻仪测量45串带过流排的内阻R11,R12,R13……R145，再用内阻仪测量45串电芯内阻R21,R22,R23……R245，计算焊接内阻R1＝R11-R21，依次计算R2,R3,…R45，数据如下表1。分别作出焊接内阻和电芯内阻分布图(图4和图5)，同时计算极差和方差，根据正常电池包的极差和方差的界限值，判断是否有离散点出现。焊接内阻分布正常，电芯内阻分布出现异常点第23串且与充放电曲线表现出的充高放低串号(第23串)一致则电芯内部出现虚焊。
表1：电池包焊接内阻和电芯内阻
通过该方法能快速判断锂离子电池包中是否存在虚焊的情况并找到虚焊电芯，并可精确判断是电芯内部虚焊还是电芯外部虚焊，便于对虚焊电芯进行及时维护。
如图6所示，本实施例公开了一种锂离子动力电池包虚焊检测系统，包括：
充放电测试模块10，用于对待检测的锂离子动力电池包进行充放电测试，得到电池包的充放电电压关系曲线图，该电压关系曲线图包含电池包共N串单体电芯对应的充放电电压关系曲线；
一致性判断模块20，用于根据电池包的充放电电压关系曲线图，判断N串单体电芯对应的充放电电压关系曲线的一致性是否达到设定标准；
第一确定模块30，用于在一致性判断模块20输出结果为是时，确定待检测的锂离子动力电池包焊接正常；
充高放低判断模块40，用于在一致性判断模块20输出结果为否时，判断充放电电压关系曲线图中是否存在充高放低的充放电电压关系曲线；
第二确定模块50，用于在充高放低判断模块40的输出结果为是时，确定电池包存在虚焊现象。
作为进一步优选的技术方案，所述N串单体电芯对应的充放电电压关系曲线的一致性的设定标准为：
所述电池包的容量在50％SOC条件下，各单体电芯静态压差≤10mV，以及所述电池包的容量在20％～80％SOC条件下，各单体电芯放电动态压差≤50mV。
作为进一步优选的技术方案，所述所述充高放低的充放电电压关系曲线为该串充电阶段的电压曲线在其它所有串充电电压曲线的最上面，该串放电阶段的电压曲线在其它所有串放电电压曲线的最下面。
作为进一步优选的技术方案，还包括精确判断模块，用于判断所述电池包存在外部虚焊现象还是内部虚焊现象，具体包括：
测量单元用于测量所述N串单体电芯带过流排连接的内阻R1i以及测量所述N串单体电芯的内阻R2i，得到焊接内阻值Ri＝R1i-R2i，i＝1，2，…，N；
分布图构造单元用于分别画出焊接内阻Ri和单体电芯的内阻R2i的分布图；
离散点判断单元用于根据焊接内阻Ri和单体电芯的内阻R2i的分布图，分别判断焊接内阻Ri和单体电芯的内阻R2i是否出现离散点；
外部虚焊判断单元用于在焊接内阻Ri出现离散点的且离散点的串号与表现出充高放低的充放电曲线的串号一致时，确定该焊接内阻Ri所对应串号的单体电芯的外部存在虚焊的情况；
内部虚焊判断单元用于在单体电芯的内阻R2i出现离散点时，确定该单体电芯的内阻R2i所对应串号的单体电芯内部存在虚焊的情况。
作为进一步优选的技术方案，所述离散点判断单元具体用于：
在所述单体电芯的内阻R2i的极差＜0.1mΩ，方差＜5E-5时，则确定所述单体电芯的内阻R2i未出现离散点，否则确定所述单体电芯的内阻R2i出现离散点；
在所述焊接内阻Ri的极差<0.02mΩ，方差<1.7E-5时，确定所述焊接内阻Ri未出现离散点，否则确定所述焊接内阻Ri出现离散点。
本实施例所公开的锂离子动力电池包虚焊检测系统与上述实施例公开的锂离子动力电池包虚焊检测方法具有相应的技术特征及技术效果，该处不再赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种锂离子动力电池包虚焊检测方法，其特征在于，包括：
对待检测的锂离子动力电池包进行充放电测试，得到电池包的充放电电压关系曲线图，该电压关系曲线图包含电池包共N串单体电芯对应的充放电电压关系曲线；
根据电池包的充放电电压关系曲线图，判断N串单体电芯对应的充放电电压关系曲线的一致性是否达到设定标准；
若是，则待检测的锂离子动力电池包焊接正常；
若否，则判断充放电电压关系曲线图中是否存在充高放低的充放电电压关系曲线；
若是，则确定电池包存在虚焊现象；
若否，则确定待检测的锂离子动力电池包焊接正常；
在确定电池包存在虚焊现象之后还包括：
测量所述N串单体电芯带过流排连接的内阻R1i以及测量所述N串单体电芯的内阻R2i，得到焊接内阻值Ri＝R1i-R2i，i＝1，2，…，N；
分别画出焊接内阻Ri和单体电芯的内阻R2i的分布图；
根据焊接内阻Ri和单体电芯的内阻R2i的分布图，分别判断焊接内阻Ri和单体电芯的内阻R2i是否出现离散点；
若焊接内阻Ri出现离散点的且离散点的串号与表现出充高放低的充放电曲线的串号一致，则确定该焊接内阻Ri所对应串号的单体电芯的外部存在虚焊的情况；
若单体电芯的内阻R2i出现离散点，则确定该单体电芯的内阻R2i所对应串号的单体电芯内部存在虚焊的情况；
所述根据焊接内阻Ri和单体电芯的内阻R2i的分布图，分别判断焊接内阻Ri和单体电芯的内阻R2i是否出现离散点，包括：
若所述单体电芯的内阻R2i的极差＜0.1mΩ，方差＜5E-5，则确定所述单体电芯的内阻R2i未出现离散点，否则确定所述单体电芯的内阻R2i出现离散点；
若所述焊接内阻Ri的极差<0.02mΩ，方差<1.7E-5，则确定所述焊接内阻Ri未出现离散点，否则确定所述焊接内阻Ri出现离散点。
2.如权利要求1所述的锂离子动力电池包虚焊检测方法，其特征在于，所述N串单体电芯对应的充放电电压关系曲线的一致性的设定标准为：
所述电池包的容量在50％SOC条件下，各单体电芯静态压差≤10mV，以及所述电池包的容量在20％～80％SOC条件下，各单体电芯放电动态压差≤50mV。
3.如权利要求1所述的锂离子动力电池包虚焊检测方法，其特征在于，所述充高放低的充放电电压关系曲线为该串充电阶段的电压曲线在其它所有串充电电压曲线的最上面，该串放电阶段的电压曲线在其它所有串放电电压曲线的最下面。
4.一种锂离子动力电池包虚焊检测系统，其特征在于，包括：
充放电测试模块用于对待检测的锂离子动力电池包进行充放电测试，得到电池包的充放电电压关系曲线图，该电压关系曲线图包含电池包共N串单体电芯对应的充放电电压关系曲线；
一致性判断模块用于根据电池包的充放电电压关系曲线图，判断N串单体电芯对应的充放电电压关系曲线的一致性是否达到设定标准；
第一确定模块用于在一致性判断模块输出结果为是时，确定待检测的锂离子动力电池包焊接正常；
充高放低判断模块用于在一致性判断模块输出结果为否时，判断充放电电压关系曲线图中是否存在充高放低的充放电电压关系曲线；
第二确定模块用于在充高放低判断模块的输出结果为是时，确定确定电池包存在虚焊现象；
还包括精确判断模块，用于判断所述电池包存在外部虚焊现象还是内部虚焊现象，具体包括：
测量单元用于测量所述N串单体电芯带过流排连接的内阻R1i以及测量所述N串单体电芯的内阻R2i，得到焊接内阻值Ri＝R1i-R2i，i＝1，2，…，N；
分布图构造单元用于分别画出焊接内阻Ri和单体电芯的内阻R2i的分布图；
离散点判断单元用于根据焊接内阻Ri和单体电芯的内阻R2i的分布图，分别判断焊接内阻Ri和单体电芯的内阻R2i是否出现离散点；
外部虚焊判断单元用于在焊接内阻Ri出现离散点的且离散点的串号与表现出充高放低的充放电曲线的串号一致时，确定该焊接内阻Ri所对应串号的单体电芯的外部存在虚焊的情况；
内部虚焊判断单元用于在单体电芯的内阻R2i出现离散点时，确定该单体电芯的内阻R2i所对应串号的单体电芯内部存在虚焊的情况；
所述离散点判断单元具体用于：
在所述单体电芯的内阻R2i的极差＜0.1mΩ，方差＜5E-5时，则确定所述单体电芯的内阻R2i未出现离散点，否则确定所述单体电芯的内阻R2i出现离散点；
在所述焊接内阻Ri的极差<0.02mΩ，方差<1.7E-5时，确定所述焊接内阻Ri未出现离散点，否则确定所述焊接内阻Ri出现离散点。
5.如权利要求4所述的锂离子动力电池包虚焊检测系统，其特征在于，所述N串单体电芯对应的充放电电压关系曲线的一致性的设定标准为：
所述电池包的容量在50％SOC条件下，各单体电芯静态压差≤10mV，以及所述电池包的容量在20％～80％SOC条件下，各单体电芯放电动态压差≤50mV。
6.如权利要求4所述的锂离子动力电池包虚焊检测系统，其特征在于，所述充高放低的充放电电压关系曲线为该串充电阶段的电压曲线在其它所有串充电电压曲线的最上面，该串放电阶段的电压曲线在其它所有串放电电压曲线的最下面。
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