本發(fā)明屬于電性能測試領(lǐng)域，具體涉及一種蓄電池組的檢測方法。

背景技術(shù)：

電動汽車動力電池組在長期的充放電過程中，由于電池組內(nèi)各單體電池間充電接受能力的差異、自放電率的差異、容量衰減速率的差異，可能會導(dǎo)致各電芯在充放電時的實時電壓分配不均，呈發(fā)散趨勢，容易造成電池組內(nèi)部電池離散性加大，個別電池性能衰減加劇，從而導(dǎo)致整組電池失效，因此將影響整個電池系統(tǒng)的可靠性。

由于動力電池容量和端電壓的限制，在電動車輛采用的動力電池應(yīng)用中通常需要多個電池進(jìn)行串聯(lián)、并聯(lián)組合來達(dá)到較高的電壓和較大的容量。而由于電池特性的高度非線性，同時電池組中眾多電池之間存在制造工藝、材質(zhì)、使用環(huán)境、連接方式等差異，單個電池之間存在容量、端電壓和內(nèi)阻的不一致在所難免。再者，動力電池組的單體電池之間的串并聯(lián)的連接方式(螺栓連接、鉚接、超聲焊接或激光焊接等)也會對蓄電池模組在成組完成后的各單體電池的一致性產(chǎn)生影響。與此同時，蓄電池模組在實際使用過程中，內(nèi)部溫度場的差異性也同樣會對單體電池一致性產(chǎn)生影響。這些影響蓄電池模組不一致的因素，綜合起來作用于蓄電池模組將會使其內(nèi)部單體電池的差異性迅速擴(kuò)大，最終導(dǎo)致蓄電池模組整體的功率性能下降，實際使用壽命大大降低。

因此，蓄電池模組的不一致的表征應(yīng)該體現(xiàn)在動態(tài)的充放電過程中。而目前行業(yè)內(nèi)提高蓄電池模組內(nèi)單體電池一致性的方法，通常為通過對單體電池化成分容的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，將一致性匹配高的電池進(jìn)行歸檔配組，以此提高成組后的蓄電池模組的一致程度。但這種方法的弊端為僅參考了單體電池的自身的靜態(tài)數(shù)據(jù)，動態(tài)充放電過程以及成組工藝對蓄電池模組的一致性影響并沒有進(jìn)一步考察。

如何在生產(chǎn)線的質(zhì)檢過程就能對蓄電池模組內(nèi)單體電池一致性進(jìn)行判定且更能體現(xiàn)實際使用過程電池模組的差異情形，是蓄電池測試技術(shù)的重要內(nèi)容，也是提高蓄電池模組實際使用壽命迫切需要解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有的蓄電池模組生產(chǎn)制造過程，只注重生產(chǎn)前單體電池的一致性分選以及蓄電池模組分選配組，卻忽視組成電池模組后電池內(nèi)部電池一致性的變化的問題，本發(fā)明提出一種檢測蓄電池組內(nèi)單體電池一致性的方法。

實現(xiàn)本發(fā)明上述目的的技術(shù)方案為：

一種檢測蓄電池組內(nèi)單體電池一致性的方法，包括步驟：

所述電池組為多個單電池串聯(lián)和/或并聯(lián)組成，將其中并聯(lián)的電池模組視作一個電池單體；

在蓄電池組的放電過程中，實時獲取蓄電池組中每個單體電池的電壓極差、電壓相對極差、每個電池單體的電壓標(biāo)準(zhǔn)差中的一種或多種；將獲取表征蓄電池組內(nèi)單體電池一致性的統(tǒng)計數(shù)值與閾值進(jìn)行比較，以此對蓄電池組在質(zhì)檢過程中的一致性進(jìn)行動態(tài)檢測。

其中，所述的檢測蓄電池組內(nèi)單體電池一致性的方法，以蓄電池組的充放電過程的測試數(shù)據(jù)作為分析依據(jù)，包括以下步驟，

(1)對成品蓄電池模組進(jìn)行充放電測試，讀取單體電壓數(shù)據(jù)。

(2)選取充放過程的任一時刻的各單體電池電壓值，通過統(tǒng)計方法，對這一時刻蓄電池模組內(nèi)各單體電池一致性進(jìn)行量化。量化的內(nèi)容包括極差、相對極差、標(biāo)準(zhǔn)差中的一種或多種；

(3)以(2)步驟選取的過程時刻計算得到的蓄電池模組內(nèi)各單體電池一致性的表征形式以及數(shù)值，與設(shè)定好的一致性控制閥值進(jìn)行比較，判定蓄電池模組內(nèi)各單體電池電壓一致性是否滿足要求。

計算得到蓄電池模組實時的動態(tài)單體電池電壓離散程度數(shù)值，與設(shè)定好的閥值進(jìn)行比較。低于一致性閥值的，單體電池電壓的一致性滿足要求；超出設(shè)定的一致性閥值的，單體電池電壓的差異性則視為過大，不符合要求。

目前現(xiàn)有評價蓄電池組內(nèi)單體電池的一致性的方式一般采用電壓、內(nèi)阻、容量等電池參數(shù)，但內(nèi)阻和容量均為電池靜態(tài)下的測量值，無法與實際電池使用過程的充放電過程相結(jié)合，所以通常在車載應(yīng)用過程，評價電池一致性均采用電池電壓為判定參數(shù)。

本發(fā)明將統(tǒng)計學(xué)的極差和標(biāo)準(zhǔn)差用以在線判斷蓄電池組內(nèi)單體電池的一致性，結(jié)合軟件可以做到實時數(shù)據(jù)記錄、計算并與閥值進(jìn)行比較，使得電池模組內(nèi)單體電池的一致性判定在質(zhì)檢過程中就加以控制，而不是常規(guī)的靜態(tài)下電池參數(shù)的單一狀態(tài)值的判定，并且結(jié)合軟件計算，處理數(shù)據(jù)速度快，偏差問題可以第一時間發(fā)現(xiàn)。

其中，對蓄電池模組進(jìn)行質(zhì)檢充放電測試的制度如下：

1)電池模組放置在檢測夾具上，啟動程序后，擱置1min；

2)在20±5℃環(huán)境條件下，電池系統(tǒng)以2C恒流放電2min或任意單體電池電壓達(dá)到放電截止電壓3.00V，停止放電，靜置5min；

3)在20±5℃環(huán)境條件下，電池系統(tǒng)以2C恒流充電2min或任意單體電池電壓達(dá)到充電截止電壓4.15V，停止充電，靜置5min；

4)測試過程數(shù)據(jù)采集時間間隔均設(shè)置為1s。

其中，所述檢測夾具對電池模組的電壓、以及組成模組的單體電池電壓進(jìn)行檢測。

其中，極差系數(shù)計算公式如下：

U_j＝(U_max-U_min)/U_p×100 (1)

式中：U_j—極差系數(shù)(％)；

U_max—電池模塊成品中最高單體蓄電池電壓，單位為伏(V)；

U_min—電池模塊成品中最低單體蓄電池電壓，單位為伏(V)；

U_p—電池模塊成品的平均單體蓄電池電壓，單位為伏(V)。

標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)(％)的計算方法如下：

標(biāo)準(zhǔn)差

標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)

式中：

V_δ—標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)(％)，保留兩位整數(shù)，小數(shù)部分按四舍五入的原則處置；

n—電池模塊中的單體電池串聯(lián)個數(shù)；

V_n—電池模塊中單個電池電壓，單位為伏(V)；

V—電池模塊中的單體電池的平均電壓，單位為伏(V)。

其中，對于鋰離子電池組成的電池單體，所述閾值的范圍為0.01～0.5V。

進(jìn)一步地，對于計算所得的標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)，控制閾值范圍為0.001-0.015；對于計算所得的極差系數(shù)，控制閾值范圍為0.001-0.02。

通過這種在線動態(tài)檢測方式，可以對充放電過程中的電池電壓一致性不達(dá)標(biāo)的蓄電池模組予以剔除，并查找不一致原因。一方面，可能是蓄電池模組在成組前，分選配組的單體電池本身的一致性就不符合要求；另一方面，可能是蓄電池模組在成組過程中，電連接工藝存在漏焊/虛焊等工藝問題。如果在成組前，單體電池一致性符合要求，但在成組完成后的質(zhì)檢過程，出現(xiàn)單體電池電壓一致性變差，則可以從電池電連接處的連接質(zhì)量。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明提出的方法，通過設(shè)定質(zhì)檢過程不同的充放電制度，考察蓄電池模組在指定的使用工況下，內(nèi)部單體電池一致性程度。經(jīng)過這種制度進(jìn)行的質(zhì)檢，蓄電池模組出廠時的一致性表征數(shù)據(jù)更具說服力，實際車載使用過程的一致性更能得到有效保證。特別是在產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)檢過程，如果蓄電池模組質(zhì)檢過程中，就將不符合一致性要求的不合格品剔除，使用過程的一致性問題將有所改善。

附圖說明

圖1為48V蓄電池模組檢測夾具示意圖。

圖2為48V蓄電池模組質(zhì)檢過程電壓曲線。

具體實施方式

現(xiàn)以以下實施例來說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

實施例中使用的手段，如無特別說明，均使用本領(lǐng)域常規(guī)的手段。

實施例1：

下面將結(jié)合48V蓄電池模組的質(zhì)檢說明，對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

一種用于汽車起停系統(tǒng)的48V電池系統(tǒng)，在生產(chǎn)過程中的中間產(chǎn)品48V蓄電池模組，由13只單體動力電池通過激光焊接方式串聯(lián)連接。48V蓄電池模組檢測設(shè)備具有單體電池采集并進(jìn)行一致性分析與判定的功能，檢測夾具如圖1所示。

將其中并聯(lián)的電池模組視作一個單體電池。在模組一端有7個接頭、另一端也有七個，與充放電儀連接后可測得13組電壓曲線，如圖2。原圖為彩色，示出了各單體電池電壓曲線(V1…～V13)以及電池模組電壓曲線(V總)。

對蓄電池模組進(jìn)行質(zhì)檢充放電測試，具體制度如下：

1)電池模組放置在檢測夾具上，啟動程序后，擱置1min；

2)在20±5℃環(huán)境條件下，電池系統(tǒng)以2C恒流放電2min或任意單體電池電壓達(dá)到放電截止電壓3.00V，停止放電，靜置5min；

3)在20±5℃環(huán)境條件下，電池系統(tǒng)以2C恒流充電2min或任意單體電池電壓達(dá)到充電截止電壓4.15V，停止充電，靜置5min；

4)測試過程數(shù)據(jù)采集時間間隔均設(shè)置為1s。

設(shè)定蓄電池充放電過程中的單體電池電壓標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)的閾值為0.015。充放電過程中對任意時刻記錄的電池電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)的計算并與設(shè)定好的單體電池電壓標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)閾值0.015進(jìn)行比對。計算標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)(％)的計算方法如下：

標(biāo)準(zhǔn)差

標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)

式中：

V_δ—標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)(％)，保留兩位整數(shù)；

n—電池模塊中的單體電池串聯(lián)個數(shù)，實施例中n為13；

V_n—電池模塊中單個電池電壓，單位為伏(V)；

V—電池模塊中的單體電池的平均電壓，單位為伏(V)。

測試過程中，測試設(shè)備的程控軟件實時計算單體電池的電壓標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)并對比測試前系統(tǒng)輸入的一致性設(shè)定閾值。測試過程出現(xiàn)蓄電池模組內(nèi)單體電池電壓一致性不符合閥值要求的時刻，檢測設(shè)備會提示報警信息，將其作為不合格品進(jìn)行剔除。

質(zhì)檢過程的充放電電壓曲線如圖2所示，選取其中5個時刻點(測試前擱置t₁時刻、2C恒流放電中t₂時刻、放電后擱置t₃時刻、2C恒流充電中t₄時刻、2C恒流充電后擱置t₅時刻)進(jìn)行單體電壓一致性的計算，計算結(jié)果如下表所示：

表1：計算結(jié)果

以上5個時刻點計算得到的標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)與設(shè)定的一致性閥值0.015進(jìn)行比較，均未超出閾值范圍，檢測設(shè)備不提示報警。整個質(zhì)檢過程中，測試軟件會將充放電曲線中每個記錄時刻的電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行計算并與閾值比較，具體方法同上面選取的5個時刻點。

經(jīng)過這種方式對48V電池模組進(jìn)行一致性的質(zhì)檢，保證充放電全過程中單體電池的一致性均在希望控制的閾值范圍內(nèi)，不符合要求的將予以剔除或返修。

以上的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。