一種動力電池包多電芯焊點狀態監控系統及其監控方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電動汽車動力電池包技術領域，具體涉及為一種動力電池包多電芯焊點狀態監控系統及其監控方法。
【背景技術】
[0002]在當前能源匱乏、環境污染、節能減排的背景下，我國的新能源產業日新月異，特別是電動汽車產業更是突飛猛進，2014年我國電動汽車年銷售量已達到4.2萬臺，但是在電動汽車快速發展的同時也帶來一些安全問題，特別是近年來世界各地相續出現電動汽車因電池故障起火事件，讓我們意識到如何保證動力電池安全是一個不容忽視的問題。
[0003]現有車用動力電池包包括電池單體、托架、連接導片。電池單體安裝在托架上，連接導片與電池單體焊接連接，例如18650型多電芯動力電池包一般是通過焊接進行串/并聯而成的，如圖1所示。而在行駛過程中車輛的顛簸、震動均會對焊點造成破壞使其松動甚至脫落，嚴重時會導致電芯短路起火。因此，有必要研發一種針對電池包內各焊點進行監測、預警的監控系統及其監控方法，以提高電池包的安全性。
[0004]目前常見的焊接質量的檢測方法包括機械力檢測、測電阻檢測或溫升檢測等。其中，機械力檢測主要靠拉、撬等機械力檢測焊接質量，一般只適用于個別抽檢，人為因素影響很大，且存在一定的破壞性;電阻檢測和溫升檢測受設備、材料和環境影響大，準確性差，且不利于操作。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于克服上述提到的缺陷和不足，而提供一種動力電池包多電芯焊點狀態監控系統。
[0006]本發明的另一目的在于提供一種動力電池包多電芯焊點狀態監控方法。
[0007]本發明實現其目的采用的技術方案如下。
[0008]—種動力電池包多電芯焊點狀態監控系統，包括BMS、第一PCB板、第二PCB板、N個電芯以及2N個繼電器，2，且N為整數;所述電芯兩端分別并聯一個繼電器構成單模組;單模組相互并聯后成為總模組，再與BMS并聯。
[0009]單模組正極端的繼電器安裝于第一PCB板且與第一 PCB板信號連接;單模組負極端的繼電器安裝于第二 PCB板且與第二 PCB板信號連接;所述第一 PCB板和第二 PCB板均與BMS信號連接;單模組有N，N2 2，且N為整數。
[0010]所述BMS連接有V⑶。
[0011]一種動力電池包多電芯焊點狀態監控系統的監控方法，包括以下步驟:
令第η個單模組的直流內阻為?，總模組的直流內阻為Rn;第η個單模組正負兩端的繼電器分別為繼電器Kn1、Κη2，I < η < Ν，η為整數；
SI，BMS完全初始化，所有繼電器均處于斷開狀態；
S2，BMS逐個檢測單模組內直流內阻?的情況； S3，BMS檢測總模組內直流內阻匕的情況；
S4，BMS比較單模組的直流內阻和總模組的直流內阻，評估單模組電芯焊點狀態；
S5，如果評估結果表明焊點故障，則BMS將電池包的可用充放電功率設置為O，并上報VCU提醒客戶;如果評估結果表明沒有焊點故障，則本次監控結束。
[0012]步驟S2中，首先，BMS發送閉合指令到第一 PCB板和第二 PCB板，第一 PCB板和第二PCB板分別閉合K1JPK12, BMS檢測兩個閉合繼電器所在的單模組的直流內阻，檢測完成后，BMS發送斷開指令給第一 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檢測兩個閉合繼電器所在的單模組的直流內阻，檢測完成后，BMS發送斷開指令給第一 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，重復上述步驟，依次檢測各個單模組的直流內阻，直到整個電池包內所有電芯所在的單模組均檢測完畢。
[0013]步驟S3中，BMS發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檢測總模組的直流內阻匕，檢測完成后，BMS發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阻為NRn，令第η個單模組的檢測系數Kn=rn/(NRn);限定檢測系數1的上限閾以及下限閾；當1大于上限閾或小于下限閾時，表明第η個單模組的電芯焊點不正常，則BMS將電池包的可用充放電功率設置為O，并上報VCU提醒客戶。
[0015]步驟S2中，BMS檢測兩個閉合繼電器所在的單模組的直流內阻的方法如下:
兩個閉合繼電器所在的單模組串聯一個精密電阻Ro后形成回路，回路中通有回路電流
10，且回路中設置3個均與BMS連接的電壓檢測點A、B和C，電壓檢測點A位于單模組外端，電壓檢測點B位于單模組和精密電阻Ro之間，電壓檢測點C位于精密電阻Ro外端。BMS檢測到電壓檢測點A和B之間的電壓Uab和電壓檢測點B和C之間的電壓Ucb，則1為UCB/RQ，電芯直流內阻rn=UAB*Ro/UcB=Un*Ro/URO，其中Un為兩個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檢測總模組的直流內阻的方法如下:
總模組串聯一個精密電阻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，且回路中設置3個均與BMS連接的電壓檢測點A、B和C，電壓檢測點A位于總模組外端，電壓檢測點B位于總模組和精密電阻Ro之間，電壓檢測點C位于精密電阻Ro外端;BMS檢測至IJ電壓檢測點A和B之間的電壓Uab和電壓檢測點B和C之間的電壓Ucb，則1為UCB/RQ，總模組的直流內阻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]本系統通過BMS控制繼電器對電芯直流電阻情況進行檢測，上報等控制策略，使得用戶掌握動力電池包內部電芯焊點的牢固性，對電池包及整車起到監視、預警等作用。
【附圖說明】
[0018]圖1是電芯并聯結構示意圖；
圖2是本發明的結構示意圖； 圖3是本發明的流程圖；
圖4是單模組的直流內阻檢測圖；
圖中:A-焊點、1-BMS、2-第一PCB板、3-第二PCB板、4-電芯、5-繼電器。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖，對本發明作進一步詳細說明。
[0020]一種動力電池包多電芯焊點狀態監控系統，包括BMSl、第一PCB板2、第二PCB板3、N個電芯4以及2N個繼電器5，N2 2，且N為整數。所述電芯4兩端分別并聯一個繼電器構成單模組;單模組相互并聯后成為總模組，再與BMSl并聯。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信號連接。單模組負極端的繼電器5安裝于第二 PCB板3且與第二 PCB板3信號連接。所述第一 PCB板2和第二 PCB板3均與BMSl信號連接。
[0021]因此，單模組有N，N22，且N為整數。
[0022]第η個單模組正負兩端的繼電器5分別為繼電器Knl、Kn2，l <n<N，n為整數。通過BMSl中采集模塊單片機的I/O通道直接控制對應三極管，再以三極管直接驅動對應繼電器，達到控制對應繼電器。
[0023]所述BMSI連接有VCU。
[0024]所述BMSl設有不少于電池包串聯數目的O?5V的電壓檢測電路。即通過多路ADC通道檢測對應單模組的兩端電壓。這種電路可為分離元器件搭建，也可采用集成IC13BMSl中的單片機通過檢測各ADC模擬電壓值測取對應單模組的電壓狀態。
[0025]一種動力電池包多電芯焊點狀態監控方法，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；
S2，BMSI逐個檢測單模組內直流內阻的情況，具體方法如下:首先，BMSI發送閉合指令到第一 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檢測兩個閉合繼電器所在的單模組的直流內阻，檢測完成后，BMSl發送斷開指令給第一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檢測兩個閉合繼電器所在的單模組的直流內阻，檢測完成后，BMSl發送斷開指令給第一 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，重復上述步驟，依次檢測各個單模組的直流內阻，直到整個電池包內所有電芯所在的單模組均檢測完畢；
本具體方法，也可以表達為:BMSl發送閉合指令到第一 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檢測兩個閉合繼電器所在的單模組的直流內阻，檢測完成后，BMSl發送斷開指令給第一 PCB板2和第二 PC