CN104698383B - 一种电池组管理系统的电池内阻测算方法及电路 - Google Patents
一种电池组管理系统的电池内阻测算方法及电路 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种电池组管理系统的电池内阻测算方法及电路。其测算方法包括:分别以第一周期和第二周期实时采集并缓存电池组内单节电池的电压和电池堆负极的电流;对缓存的电压进行寻址与选择,以查找第一电压点V1和第二电压点V2并保存;对缓存的电流进行寻址与选择,以查找第一电流点I1和第二电流点I2并保存;利用以下关系式计算单节电池的内阻R:R=(V2‑V1)/(I2‑I1)。通过上述方式,本发明无需增加电池内阻值激励装置或测量装置,电流和电压的检测不限于放电条件,各自分离且非同步,从而增加了电池内阻测量的样本空间,简化了内阻的测量,方便监控电池内阻的实时变化情况,同时能够减少设备,降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及储能电站以及电动汽车控制领域,特别是涉及一种电池组管理系统的电池内阻测算方法及电路。
背景技术
内阻是衡量电池性能的一个重要技术指标。电池处于不同的电量状态时,它的内阻值不一样;电池处于不同的使用寿命状态下,它的内阻值也不同。无论是电池即将失效、容量不足或是充放电不当,都能从它的内阻变化中体现出来。因此检测内阻已经成为比较流行的判断电池好坏的方式。
现有的电池组内电池内阻的检测方法使用单独的装置进行电池放电,增加了器件数量及成本,并且电压的测量与电流的测量要求同时,或者存在特定的测量条件,如自检放电,即电池内阻的测量仅在自检放电时进行,记录电流值的同时检测电压值并记录,不适用于电压采集模块与电流采集模块分开检测的储能系统。
发明内容
本发明解决的技术问题是,提供一种电池组管理系统的电池内阻测算方法及电路,无需增加电池内阻值激励装置或测量装置,电流和电压的检测不限于放电条件,各自分离且非同步,从而增加了电池内阻测量的样本空间,简化了内阻的测量,以便监控电池内阻的实时变化情况,同时能够减少设备,降低成本。
为解决上述技术问题,本发明实施例提供了一种电池组管理系统的电池内阻测算方法,包括:以第一周期实时采集并缓存电池组内单节电池的电压,以第二周期实时采集并缓存电池堆负极的电流;通过斜率计算方式对缓存的电压进行寻址与选择,以查找第一电压点V1和第二电压点V2并保存;通过斜率计算方式对缓存的电流进行寻址与选择,以查找第一电流点I1和第二电流点I2并保存;根据第一电压点V1、第二电压点V2、第一电流点I1以及第二电流点I2利用以下关系式计算单节电池的内阻R:R=(V2-V1)/(I2-I1);其中,对缓存的电压进行寻址与选择包括在充电或者放电时,依次计算两相邻电压点的斜率的绝对值,当一电压点的斜率的绝对值大于或者等于起始两相邻电压点间的斜率的绝对值时,电压点为第一电压点V1;继续计算相邻两电压点的斜率的绝对值,当另一电压点的斜率的绝对值小于起始两相邻电压点间的斜率的绝对值时,另一电压点为第二电压点V2;其中,对缓存的电流进行寻址与选择包括在充电或者放电时,依次计算两相邻电流点的斜率的绝对值,当一电流点的斜率的绝对值大于或者等于起始两相邻电流点间的斜率的绝对值时,电流点为第一电流点I1;继续计算相邻两电流点的斜率的绝对值,当另一电流点的斜率的绝对值小于起始两相邻电流点间的斜率的绝对值时,另一电流点为第二电流点I2。
其中,对缓存的电压进行寻址与选择还包括在充电或者放电时,依次计算两相邻电压点的差值。
其中,对缓存的电流进行寻址与选择还包括在充电或者放电时,依次计算两相邻电流点的差值。
其中,第一周期和第二周期不大于50ms。
为解决上述技术问题,本发明实施例还提供了一种电池组管理系统的电池内阻测算电路,包括:电池堆,包括至少两组以上串联的储能电池组;电池管理系统,与电池组一一对应,以第一周期对电池组内单个电池电压进行实时采集;储能系统中控,以第二周期实时采集电池堆负极的电流;储能系统中控以第二周期向电池管理系统广播发送电流值,电池管理系统将采集的电压值和储能系统中控下发的电流值进行缓存,并在充电或放电发生时对缓存的电流值和电压值进行逐点斜率计算后利用以下关系式计算出内阻R:R=(V2-V1)/(I2-I1),其中,V1为第一电压点,V2为第二电压点,I1为第一电流点,I2为第二电流点;其中,电池管理系统依次计算相邻两电压点的斜率的绝对值,当一电压点的斜率大于或者等于起始两相邻电压点间的斜率的绝对值时,电压点为第一电压点V1;继续计算相邻两电压点的斜率的绝对值,当另一电压点的斜率的绝对值小于起始两相邻电压点间的斜率的绝对值时,另一电压点为第二电压点V2;其中,电池管理系统依次计算相邻两电流点的斜率的绝对值,当一电流点的斜率的绝对值大于或者等于起始两相邻电流点间的斜率的绝对值时,电流点为第一电流点I1;继续计算相邻两电流点的斜率的绝对值,当另一电流点的斜率的绝对值小于起始两相邻电流点间的斜率的绝对值时,另一电流点为第二电流点I2。
其中,储能系统中控通过电流检测器实时采集电池堆负极的电流,其中,电流检测器包括霍尔电流检测器或者功率分流器。
通过上述方案,本发明的有益效果是:通过分别以第一周期和第二周期采集并缓存电池阻内单节电池的电压和电流,并进行寻址与选择,以查找第一电压点V1、第二电压点V2、第一电流点I1以及第二电流点I2,从而计算出单节电池的内阻R,无需增加电池内阻值激励装置或测量装置,电流和电压的检测不限于放电条件,各自分离且非同步,从而增加了电池内阻测量的样本空间,简化了内阻的测量,以便监控电池内阻的实时变化情况,同时能够减少设备,降低成本。
附图说明
图1是本发明实施例的电池组管理系统的电池内阻测算电路示意图;
图2是本发明实施例的放电时对缓存的电压值进行逐点斜率计算的示意图;
图3是本发明实施例的放电时对缓存的电流值进行逐点斜率计算的示意图;
图4是本发明实施例的充电时对缓存的电压值进行逐点斜率计算的示意图;
图5是本发明实施例的充电时对缓存的电流值进行逐点斜率计算的示意图;
图6是本发明实施例的电池组管理系统的电池内阻测算方法的流程示意图。
具体实施方式
图1是本发明实施例的电池组管理系统的电池内阻测算电路示意图。如图1所示,本实施例的电池组管理系统的电池内阻测算电路包括:电池堆10、储能系统中控16以及至少两个以上电池管理系统13、14。其中,电池堆10包括至少两组以上串联的储能电池组11、12。
电池管理系统13、14与电池组11、12一一对应,以第一周期T1对电池组11或电池组12内单个电池电压进行实时采集。储能系统中控16以第二周期T2通过电流检测器15实时采集电池堆10负极的电流并以第二周期T2向电池管理系统13或电池管理系统14广播发送所采集的电流值。其中,电流检测器15包括霍尔电流检测器或者功率分流器,储能系统中控16还可以由其它中控设备替代。电池管理系统13或电池管理系统14将采集的电压值和储能系统中控16下发的电流值进行缓存。并在充电或放电发生时对缓存的电流值和电压值进行逐点斜率计算以查找第一电压点V1,第二电压点V2,第一电流点I1,第二电流点I2,然后利用以下关系式计算出电池组11或电池组12内单节电池的内阻R:R=(V2-V1)/(I2-I1)。在本发明的其它实施例中,电池管理系统13或电池管理系统14对电流值和电压值的逐点斜率计算还可以适用于所有引起电流电压短时间内迅速变化情况。
在本实施例中,电池管理系统13或电池管理系统14对缓存的电压值进行逐点斜率计算如图2或者图4所示。图2为本发明实施例的放电时对缓存的电压值进行逐点斜率计算的示意图,图4为本发明实施例的充电时对缓存的电压值进行逐点斜率计算的示意图。依次计算相邻两电压点的斜率的绝对值,其中,斜率|kv|=|△v|/T1,△v为两相邻电压点的差值,是根据实际电池、负载设备、充电设备进行配置。当|kv|<|kv0|时认为电压值阶跃不明显,其中,|kv0|为起始两相邻电压点间的斜率的绝对值。继续计算下一周期T1间隔的两相邻电压点的差值,直至当|kv|>=|kv0|时认为电压值阶跃明显,如图2中的斜率线21或图4中的斜率线31,因此选择电压点22或电压点32作为第一电压点V1。此即当一电压点的斜率的绝对值大于或者等于起始两相邻电压点间的斜率的绝对值时,电压点为第一电压点V1。继续计算相邻两电压点的斜率的绝对值,直到出现斜率|kv|<|kv0|时认为阶跃完成,如图2中的斜率线23或图4中的斜率线33,因此选择电压点24或电压点34作为第二电压点V2。此即当另一电压点的斜率的绝对值小于起始两相邻电压点间的斜率的绝对值时,另一电压点为第二电压点V2。在本发明的其它实施例中,电池管理系统13或电池管理系统14也可以计算两相邻电压点的差值来查找第一电压点V1和第二电压点V2。
电池管理系统13或电池管理系统14对缓存的电流值进行逐点斜率计算如图3或者图5所示。图3为本发明实施例的放电时对缓存的电流值进行逐点斜率计算的示意图,图5为本发明实施例的充电时对缓存的电流值进行逐点斜率计算的示意图。依次计算相邻两电流点的斜率的绝对值,其中,斜率|kI|=|△I|/T2,△I为两相邻电流点的差值。当|kI|<|kI0|时认为电流值阶跃不明显,其中,|kI0|为起始两相邻电流点间的斜率的绝对值。继续计算下一周期T2间隔的两相邻电流点的差值,直至当|kI|>=|kI0|时认为电流值阶跃明显,如图2中的斜率线25或图4中的斜率线35,因此选择电流点26或电流点36作为第一电流点I1。此即当一电流点的斜率的绝对值大于或者等于起始两相邻电流点间的斜率的绝对值时,电流点为第一电流点I1。继续计算相邻两电流点的斜率的绝对值,直到出现斜率|kI|<|kI0|时认为阶跃完成,如图3中的斜率线27或图5中的斜率线37,因此选择电流点28或电流点38作为第二电流点I2。此即当另一电流点的斜率的绝对值小于起始两相邻电流点间的斜率的绝对值时,另一电流点为第二电流点I2。在本发明的其它实施例中,电池管理系统13或电池管理系统14也可以计算两相邻电流点的差值来查找第一电流点I1和第二电流点I2。
在本实施例中,第一周期T1和第二周期T2不相等,因此,电压的变化与电流的变化无法实时同步,电池管理系统13或电池管理系统14对缓存的电压值和电流值单独进行斜率计算处理,以找到第一电压点V1,第二电压点V2,第一电流点I1,第二电流点I2。且第一周期T1和第二周期T2不宜较长,其值不大于50ms。在一定的时间范围内,优选地,如5秒内,电压变化和电流变化的非同步是可以接受的。若电压变化和电流变化在可接受的时间范围内未出现,则认为变化丢失,需要等待下次充电或放电进行内阻计算。
在本实施例中,电池组11或电池组12内所有电池的内阻计算方法与上述方法相同,仅在缓存电压点时保存各节电池的电压值,并对所保存的电压值进行斜率计算选择电压点,而电流点是共用的。电池管理系统13或电池管理系统14在计算出电池组11或电池组12内各节电池的内阻后,通过CAN总线发送至储能系统中控16以用于数据处理与显示。
在本实施例中,储能系统中控16以第二周期T2实时采集电池堆10负极的电流并向电池管理系统13或电池管理系统14广播发送所采集的电流值,电池管理系统13或电池管理系统14以第一周期T1实时采集电池组11或电池组12内单个电池的电压,并缓存所采集的电压值和储能系统中控16下发的电流值,在充电或放电发生时对缓存的电流值和电压值进行逐点斜率计算后再计算出电池的内阻。电路中无需增加电池内阻值激励装置或测量装置,电流和电压的检测不限于放电条件,各自分离且非同步,从而增加了电池内阻测量的样本空间,简化了内阻的测量,以便监控电池内阻的实时变化情况,同时能够减少设备,降低成本。
图6是本发明实施例的电池组管理系统的电池内阻测算方法的流程示意图。如图6所示,本实施例的电池组管理系统的电池内阻测算方法包括以下步骤:
步骤S101:以第一周期T1实时采集并缓存电池组内单节电池的电压,以第二周期T2实时采集并缓存电池堆负极的电流。
在步骤S101中,第一周期T1和第二周期T2不相等,因此,电压的变化与电流的变化无法实时同步。另外,第一周期T1和第二周期T2不宜较慢,其值不大于50ms。
步骤S102:对缓存的电压进行寻址与选择,以查找第一电压点V1和第二电压点V2并保存。
在步骤S102,,在充电或者放电时,依次计算两相邻电压点的斜率的绝对值,当一电压点的斜率的绝对值大于或者等于起始两相邻电压点间的斜率的绝对值时,电压点为第一电压点V1。继续计算相邻两电压点的斜率的绝对值,当另一电压点的斜率的绝对值小于起始两相邻电压点间的斜率的绝对值时,另一电压点为第二电压点V2。在本发明的其它实施例中,可以依次计算两相邻电压点的差值来查找第一电压点V1和第二电压点V2。
步骤S103:对缓存的电流进行寻址与选择,以查找第一电流点I1和第二电流点I2并保存。
在步骤S103中,在充电或者放电时,依次计算两相邻电流点的斜率的绝对值,当一电流点的斜率的绝对值大于或者等于起始两相邻电流点间的斜率的绝对值时,电流点为第一电流点I1;继续计算相邻两电流点的斜率的绝对值,当另一电流点的斜率的绝对值小于起始两相邻电流点间的斜率的绝对值时,另一电流点为第二电流点I2。在本发明的其它实施例中,可以依次计算两相邻电流点的差值来查找第一电流点I1和第二电流点I2。
步骤S104:根据第一电压点V1、第二电压点V2、第一电流点I1以及第二电流点I2利用以下关系式计算单节电池的内阻R:R=(V2-V1)/(I2-I1)。
在本实施例中,电池组内所有电池的内阻计算方法与上述方法相同,仅在缓存电压点时保存各节电池的电压值,并对所保存的电压值进行斜率计算选择电压点,而电流点是共用的。电池管理系统在计算出电池组内各节电池的内阻后,通过CAN总线发送至储能系统中控以用于数据处理与显示。
在本实施例中,以第一周期T1采集并缓存电阻内单节电池的电压,以第一周期T2采集并缓存电阻内单节电池的电流,寻址与选择缓存的电压和电流,在充电或放电发生时对缓存的电流值和电压值进行逐点斜率计算后再计算出电池的内阻。此过程中无需增加电池内阻值激励装置或测量装置,电流和电压的检测不限于放电条件,各自分离且非同步,从而增加了电池内阻测量的样本空间,简化了内阻的测量,以便监控电池内阻的实时变化情况,同时能够减少设备,降低成本。
综上所述,本发明通过分别以第一周期和第二周期采集并缓存电池阻内单节电池的电压和电流,并进行寻址与选择,以查找第一电压点V1、第二电压点V2、第一电流点I1以及第二电流点I2,从而计算出单节电池的内阻R,无需增加电池内阻值激励装置或测量装置,电流和电压的检测不限于放电条件,各自分离且非同步,从而增加了电池内阻测量的样本空间,简化了内阻的测量,以便监控电池内阻的实时变化情况,同时能够减少设备,降低成本。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种电池组管理系统的电池内阻测算方法,其特征在于,所述方法包括:
以第一周期实时采集并缓存电池组内单节电池的电压,以第二周期实时采集并缓存电池堆负极的电流;
对缓存的所述电压进行寻址与选择,以查找第一电压点V1和第二电压点V2并保存;
对缓存的所述电流进行寻址与选择,以查找第一电流点I1和第二电流点I2并保存;
根据所述第一电压点V1、所述第二电压点V2、所述第一电流点I1以及所述第二电流点I2利用以下关系式计算所述单节电池的内阻R:
R=(V2-V1)/(I2-I1);
其中,所述对缓存的所述电压进行寻址与选择包括在充电或者放电时,依次计算两相邻电压点的斜率的绝对值,当一所述电压点的斜率的绝对值大于或者等于起始两相邻电压点间的斜率的绝对值时,所述电压点为所述第一电压点V1;
继续计算相邻两所述电压点的斜率的绝对值,当另一所述电压点的斜率的绝对值小于所述起始两相邻电压点间的斜率的绝对值时,所述另一所述电压点为所述第二电压点V2;
其中,所述对缓存的所述电流进行寻址与选择包括在充电或者放电时,依次计算两相邻电流点的斜率的绝对值,当一所述电流点的斜率的绝对值大于或者等于起始两相邻电流点间的斜率的绝对值时,所述电流点为所述第一电流点I1;
继续计算相邻两所述电流点的斜率的绝对值,当另一所述电流点的斜率小于所述起始两相邻电流点间的斜率的绝对值时,所述另一所述电流点为所述第二电流点I2。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述对缓存的所述电压进行寻址与选择还包括在充电或者放电时,依次计算两相邻所述电压点的差值。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述对缓存的所述电流进行寻址与选择还包括在充电或者放电时,依次计算两相邻所述电流点的差值。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一周期和所述第二周期不大于50ms。
5.一种电池组管理系统的电池内阻测算电路,其特征在于,所述电路包括:
电池堆,包括至少两组以上串联的储能电池组;
电池管理系统,与所述电池组一一对应,以第一周期对所述电池组内单个电池电压进行实时采集;
储能系统中控,以第二周期实时采集所述电池堆负极的电流;
所述储能系统中控以所述第二周期向所述电池管理系统广播发送电流值,所述电池管理系统将采集的电压值和所述储能系统中控下发的电流值进行缓存,并在充电或放电发生时对缓存的所述电流值和所述电压值进行逐点斜率计算后利用以下关系式计算出内阻R:
R=(V2-V1)/(I2-I1)
其中,V1为第一电压点,V2为第二电压点,I1为第一电流点,I2为第二电流点;
其中,所述电池管理系统依次计算相邻两电压点的斜率的绝对值,当一所述电压点的斜率的绝对值大于或者等于起始两相邻电压点间的斜率的绝对值时,所述电压点为所述第一电压点V1;继续计算相邻两所述电压点的斜率的绝对值,当另一所述电压点的斜率的绝对值小于所述起始两相邻电压点间的斜率的绝对值时,所述另一所述电压点为所述第二电压点V2;
所述电池管理系统依次计算相邻两电流点的斜率的绝对值,当一所述电流点的斜率的绝对值大于或者等于起始两相邻电流点间的斜率的绝对值时,所述电流点为所述第一电流点I1;继续计算相邻两所述电流点的斜率的绝对值,当另一所述电流点的斜率的绝对值小于所述起始两相邻电流点间的斜率的绝对值时,所述另一所述电流点为所述第二电流点I2。
6.根据权利要求5所述的电路,其特征在于,所述储能系统中控通过电流检测器实时采集所述电池堆负极的电流,其中,所述电流检测器包括霍尔电流检测器或者功率分流器。
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GR01 | Patent grant | ||
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