CN108535653B - 一种蓄电池内阻估算方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种蓄电池内阻估算方法，该方法包括有计算内阻步骤、比较内阻步骤以及电池松动判断步骤。对应地，本发明还提供了一种蓄电池的内阻估算装置，所述内阻估算装置包括内阻计算模块、内阻比较模块及电池松动判断模块。能够实时对蓄电池内部的单体锂电池的连接状况进行判断，方便维修，提升维护效率；能够对蓄电池的内阻进行估算，从而对单体电池的健康状态、充放电性能等进行评估。

Description

一种蓄电池内阻估算方法及装置

技术领域

本发明涉及电池管理技术领域，具体涉及一种蓄电池内阻估算方法及装置。

背景技术

蓄电池内阻估算是蓄电池进行充放电过程中，其管理系统对蓄电池瞬间释放的大电流和电压进行实时捕捉，并对蓄电池的内阻进行估算，从而判断蓄电池内部单体电池的连接状态、健康状态和充放电性能。当蓄电池内部的单体电池之间出现连接松动时，不仅会使管理系统对蓄电池的电压采集的准确性产生影响，导致管理系统对蓄电池的进一步管理出现错误处理，而且可能会出现蓄电池脱落、短路、碰撞等安全隐患问题从而造成严重后果。

公开号为CN 105807229 A的专利文献公开了一种牵引蓄电池连接状态检测方法、装置、管理系统和工程车，其主要是通过检测牵引蓄电池组的总内阻是否异常增大来判断是否有单体电池存在连接松动，再通过检测牵引蓄电池组内哪些单体电池异常增大来准确定位出现连接松动的位置，从而提升维护效率，该方法虽然能够对单体电池的连接状态进行判断和确定，但是判断误差率较大，而准确率不高；同时，也不能对单体电池的健康状态、充放电性能等进行评估。

发明内容

本发明提供了一种蓄电池内阻估算方法及装置，能够实时对蓄电池内部的单体锂电池的连接状况进行判断，方便维修，提升维护效率；能够对蓄电池的内阻进行估算，从而对单体电池的健康状态、充放电性能等进行评估。

本发明的技术方案如下：

一种蓄电池内阻估算方法，包括有计算内阻步骤、比较内阻步骤以及电池松动判断步骤；

计算内阻步骤包括:

在蓄电池充放电过程中，在第一时刻获取单体电池的第一电压值U₁和第一电流值I₁，在第二时刻获取单体电池的第二电压值U₂和第二电流值I₂，计算获得ΔI= I₁- I₂和电流变化方向；

判断ΔI是否大于第一预设电流值，在ΔI大于第一预设电流值的情况下，计算获得ΔU= U1- U2、电压变化方向和最小电压变化值；

判断ΔU是否大于第一预设电压值以及电压变化方向是否和电流变化方向一致，在ΔU大于第一预设电压值且电压变化方向和电流变化方向一致的情况下，计算获得单体电池的内阻值，将该内阻值作为单体电池的有效内阻值并计入单体电池的总内阻中。

上述计算内阻步骤，通过前后两次电压和电流的差值，从而计算出每一颗电池的内阻。

比较内阻步骤包括：

计算单体电池的平均内阻值；

判断单体电池的内阻值是否为第一预设内阻值，在判定单体电池的内阻值不等于第一预设内阻值的情况下，单体电池的松动检测次数增加一次；判断单体电池的内阻值是否大于或等于n倍平均内阻值，在单体电池的内阻值大于或等于n倍平均内阻值的情况下，单体电池的已检测到松动的次数单体电池的已检测到松动的次数增加一次。

上述比较内阻步骤，通过计算内阻步骤计算出来的电池内阻，算出本次内阻比较的平均内阻值，从而得出所有电池的松动情况。

电池松动判断步骤包括：

获取单体电池的松动检测次数和已检测到松动的次数，在单体电池的松动检测次数大于第一预设次数值的情况下，判断单体电池的已检测到松动的次数是否大于或等于第二预设次数，在单体电池的已检测到松动的次数大于或等于第二预设次数的情况下，则判定为该颗单体电池连接故障；

在单体电池的已检测到松动的次数小于第二预设次数的情况下，判断单体电池的单体电池的已检测到松动的次数是否小于第三预设次数值以及判断正常内阻平均值是否小于第二预设内阻值，在单体电池的单体电池的已检测到松动的次数小于第三预设次数值且其正常内阻平均值小于第二预设内阻值的情况下，则清除单体电池的松动检测次数信息和已检测到松动的次数信息。

上述电池松动判断步骤，通过比较内阻步骤计算出来的单体电池的松动检测次数以及单体电池的已检测到松动的次数来判断每一颗单体电池是否存在电池连接松动的情况以及对处于连接松动状态的单体电池的位置进行判断，从而完成单体电池存在连接状况的判断。

进一步地，判断ΔI是否大于第一预设电流值之后，还包括：

在ΔI小于第一预设电流值的情况下，保存第二电压值U₂和第二电流值I₂。

进一步地，判断ΔU是否大于第一预设电压值以及电压变化方向是否和电流变化方向一致之后，还包括：

ΔU小于或等于第一预设电压值的情况下，或者电压变化方向不与电流变化方向一致的情况下，将单体电池的内阻值设置为第一预设内阻值，并将所存储的单体电池的有效内阻值计入单体电池的总内阻值中。

进一步地，在单体电池的内阻值大于或等于n倍平均内阻值的情况下，单体电池的已检测到松动的次数增加一次之后，还包括：

将单体电池的内阻值计入到单体电池正常总内阻中；

进一步地，内阻比较步骤还包括：在单体电池的内阻值小于n倍平均内阻值的情况下之后， 将单体电池的内阻值计入单体电池松动总内阻值中。

一种蓄电池的内阻估算装置，包括内阻计算模块、内阻比较模块及电池松动判断模块；

内阻计算模块包括有：

第一采集单元，用于在蓄电池充放电过程中，在第一时刻获取单体电池的第一电压值U₁和第一电流值I₁，在第二时刻获取单体电池的第二电压值U₂和第二电流值I₂，计算获得ΔI= I₁- I₂和电流变化方向；

第一判断单元，用于判断ΔI是否大于第一预设电流值；

第一计算单元，用于在ΔI大于第一预设电流值的情况下，计算获得ΔU= U1- U2、电压变化方向和最小电压变化值；

第二判断单元，用于判断ΔU是否大于第一预设电压值以及电压变化方向是否和电流变化方向一致；

第二计算单元，用于在第四判断单元判定ΔU大于第一预设电压值且电压变化方向和电流变化方向一致的情况下，计算获得单体电池的内阻值，以及将该内阻值计入电池组总内阻值中；

内阻比较模块包括：

第三计算单元，用于计算单体电池的平均内阻值；

第三判断单元，用于判断单体电池的内阻值是否为第一预设内阻值；

第四计算单元，用于在判定单体电池的内阻值不等于第一预设内阻值的情况下，单体电池的松动检测次数增加一次；

第四判断单元，用于判断单体电池的内阻值是否大于或等于n倍平均内阻值；

第五计算单元，用于在单体电池的内阻值大于或等于n倍平均内阻值的情况下，单体电池的已检测到松动的次数增加一次；

电池松动判断模块包括：

第五判断单元，用于获取单体电池的松动检测次数和已检测到松动的次数，并在单体电池的松动检测次数大于第一预设次数值的情况下，判断单体电池的已检测到松动的次数是否大于或等于第二预设次数；

第六判断单元，用于在单体电池的已检测到松动的次数大于或等于第二预设次数的情况下，则判定为该颗单体电池连接故障；

第七判断单元，用于在单体电池的已检测到松动的次数小于第二预设次数的情况下，判断单体电池的单体电池的已检测到松动的次数是否小于第三预设次数值以及判断正常内阻平均值是否小于第二预设内阻值；

第一删除单元，用于在单体电池的单体电池的已检测到松动的次数小于第三预设次数值且其正常内阻平均值小于第二预设内阻值的情况下，则清除单体电池的松动检测次数信息和已检测到松动的次数信息。

进一步地，内阻计算模块还包括：

存储单元，用于在ΔI小于第一预设电流值的情况下，保存第二电压值U₂和第二电流值I₂。

进一步地，内阻计算模块还包括：

第一设置单元，用于在ΔU小于或等于第一预设电压值的情况下，或者电压变化方向不与电流变化方向一致的情况下，将单体电池的内阻值设置为第一预设内阻值；

第六计算单元，用于将所存储的单体电池的有效内阻值计入单体电池的总内阻值中。

进一步地，内阻比较模块还包括：

第七计算单元，用于将单体电池的内阻值计入到单体电池正常总内阻中；

进一步地，内阻比较模块还包括：

第八计算单元，用于将单体电池的内阻值计入单体电池松动总内阻值中。

本发明产生的有益效果：

1. 本发明能够实时对蓄电池内部的单体锂电池的连接状况进行判断，方便维修，提升维护效率；能够对蓄电池的内阻进行估算，从而对单体电池的健康状态、充放电性能等进行评估。

2.本发明能够应用于新能源汽车及轨道机车，对其蓄电池进行内阻评估，判断蓄电池内部单体电池的连接情况，应用较广，判断误差率小，准确率更高。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例所述蓄电池内阻估算方法中计算内阻步骤的流程图；

图2是本发明实施例所述蓄电池内阻估算方法中比较内阻步骤的流程图；

图3是本发明实施例所述蓄电池内阻估算方法中电池松动判断步骤的流程图；

图4是本发明实施例所述的蓄电池内阻估算装置的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

一种蓄电池内阻估算方法，该方法包括有计算内阻步骤、比较内阻步骤以及电池松动判断步骤。

如附图1所示，计算内阻步骤包括:

步骤S101：在蓄电池充放电过程中，在第一时刻获取单体电池的第一电压值U₁和第一电流值I₁，在第二时刻获取单体电池的第二电压值U₂和第二电流值I₂，计算获得ΔI=I₁- I₂和电流变化方向；

步骤S102：判断ΔI是否大于第一预设电流值，在ΔI大于第一预设电流值的情况下，计算获得ΔU= U1- U2、电压变化方向和最小电压变化值，在ΔI小于第一预设电流值的情况下，保存第二电压值U₂和第二电流值I₂；

步骤S103：判断ΔU是否大于第一预设电压值以及电压变化方向是否和电流变化方向一致，在ΔU大于第一预设电压值且电压变化方向和电流变化方向一致的情况下，计算获得单体电池的内阻值，将该内阻值作为单体电池的有效内阻值并计入单体电池的总内阻中；ΔU小于或等于第一预设电压值的情况下，或者电压变化方向不与电流变化方向一致的情况下，将单体电池的内阻值设置为第一预设内阻值，并将所存储的单体电池的有效内阻值计入单体电池的总内阻值中。

上述计算内阻步骤，通过前后两次电压和电流的差值，从而计算出每一颗电池的内阻。

如附图2所示，比较内阻步骤包括：

步骤S201：计算单体电池的平均内阻值；

步骤S202：判断单体电池的内阻值是否为第一预设内阻值，在判定单体电池的内阻值不等于第一预设内阻值的情况下，单体电池的松动检测次数增加一次；判断单体电池的内阻值是否大于或等于n倍平均内阻值，在单体电池的内阻值大于或等于n倍平均内阻值的情况下，单体电池的已检测到松动的次数单体电池的已检测到松动的次数增加一次，将单体电池的内阻值计入到单体电池正常总内阻中；在单体电池的内阻值小于n倍平均内阻值的情况下，将单体电池的内阻值计入到单体电池正常总内阻中。

上述比较内阻步骤，通过计算内阻步骤计算出来的电池内阻，算出本次内阻比较的平均内阻值，从而得出所有电池的松动情况。

如附图3所示，电池松动判断步骤包括：

步骤S301：获取单体电池的松动检测次数和已检测到松动的次数，在单体电池的松动检测次数大于第一预设次数值的情况下，判断单体电池的已检测到松动的次数是否大于或等于第二预设次数，在单体电池的已检测到松动的次数大于或等于第二预设次数的情况下，则判定为该颗单体电池连接故障；

步骤S302：在单体电池的已检测到松动的次数小于第二预设次数的情况下，判断单体电池的单体电池的已检测到松动的次数是否小于第三预设次数值以及判断正常内阻平均值是否小于第二预设内阻值，在单体电池的单体电池的已检测到松动的次数小于第三预设次数值且其正常内阻平均值小于第二预设内阻值的情况下，则清除单体电池的松动检测次数信息和已检测到松动的次数信息。

上述电池松动判断步骤，通过比较内阻步骤计算出来的单体电池的松动检测次数以及单体电池的已检测到松动的次数来判断每一颗单体电池是否存在电池连接松动的情况以及对处于连接松动状态的单体电池的位置进行判断，从而完成单体电池存在连接状况的判断。

本发明所述的通过在计算单体电池内阻、平均内阻的基础上，进一步地对单体内阻与平均内阻之间进行内阻阻值的比较，并给予单体电池内阻阻值的比较结果来进一步地对单体电池松动情况进行判断，并完成对单体电池的健康状态、充放电性能等进行评估，方便维修，提升了维护效率。

如附图4所示，一种蓄电池的内阻估算装置，包括内阻计算模块、内阻比较模块及电池松动判断模块；

内阻计算模块包括有：

第一采集单元，用于在蓄电池充放电过程中，在第一时刻获取单体电池的第一电压值U₁和第一电流值I₁，在第二时刻获取单体电池的第二电压值U₂和第二电流值I₂，计算获得ΔI= I₁- I₂和电流变化方向；

第一判断单元，用于判断ΔI是否大于第一预设电流值；

第一计算单元，用于在ΔI大于第一预设电流值的情况下，计算获得ΔU= U1- U2、电压变化方向和最小电压变化值；

第二判断单元，用于判断ΔU是否大于第一预设电压值以及电压变化方向是否和电流变化方向一致；

第二计算单元，用于在第四判断单元判定ΔU大于第一预设电压值且电压变化方向和电流变化方向一致的情况下，计算获得单体电池的内阻值，以及将该内阻值计入电池组总内阻值中。

内阻比较模块包括：

第三计算单元，用于计算单体电池的平均内阻值；

第三判断单元，用于判断单体电池的内阻值是否为第一预设内阻值；

第四计算单元，用于在判定单体电池的内阻值不等于第一预设内阻值的情况下，单体电池的松动检测次数增加一次；

第四判断单元，用于判断单体电池的内阻值是否大于或等于n倍平均内阻值；

第五计算单元，用于在单体电池的内阻值大于或等于n倍平均内阻值的情况下，单体电池的已检测到松动的次数增加一次。

电池松动判断模块包括：

第五判断单元，用于获取单体电池的松动检测次数和已检测到松动的次数，并在单体电池的松动检测次数大于第一预设次数值的情况下，判断单体电池的已检测到松动的次数是否大于或等于第二预设次数；

第六判断单元，用于在单体电池的已检测到松动的次数大于或等于第二预设次数的情况下，则判定为该颗单体电池连接故障；

第七判断单元，用于在单体电池的已检测到松动的次数小于第二预设次数的情况下，判断单体电池的单体电池的已检测到松动的次数是否小于第三预设次数值以及判断正常内阻平均值是否小于第二预设内阻值；

第一删除单元，用于在单体电池的单体电池的已检测到松动的次数小于第三预设次数值且其正常内阻平均值小于第二预设内阻值的情况下，则清除单体电池的松动检测次数信息和已检测到松动的次数信息。

进一步地，内阻计算模块还包括：

存储单元，用于在ΔI小于第一预设电流值的情况下，保存第二电压值U₂和第二电流值I₂。

进一步地，内阻计算模块还包括：

第一设置单元，用于在ΔU小于或等于第一预设电压值的情况下，或者电压变化方向不与电流变化方向一致的情况下，将单体电池的内阻值设置为第一预设内阻值；

第六计算单元，用于将所存储的单体电池的有效内阻值计入单体电池的总内阻值中。

进一步地，内阻比较模块还包括：

第七计算单元，用于将单体电池的内阻值计入到单体电池正常总内阻中；

进一步地，内阻比较模块还包括：

第八计算单元，用于将单体电池的内阻值计入单体电池松动总内阻值中。

本发明实施例提供的一种蓄电池的内阻估算装置，与上述蓄电池的内阻估算方法出于相同的技术构思，具有相同的有益效果，此处不再赘述。

Claims (10)

1.一种蓄电池内阻估算方法，其特征在于,所述方法包括有计算内阻步骤、比较内阻步骤以及电池松动判断步骤；

所述计算内阻步骤包括:

在蓄电池充放电过程中，在第一时刻获取单体电池的第一电压值U₁和第一电流值I₁，在第二时刻获取单体电池的第二电压值U₂和第二电流值I₂，计算获得ΔI= I₁- I₂和电流变化方向；

判断ΔI是否大于第一预设电流值，在ΔI大于第一预设电流值的情况下，计算获得ΔU= U1- U2、电压变化方向和最小电压变化值；

判断ΔU是否大于第一预设电压值以及电压变化方向是否和电流变化方向一致，在ΔU大于第一预设电压值且电压变化方向和电流变化方向一致的情况下，计算获得单体电池的内阻值，将该内阻值作为单体电池的有效内阻值并计入单体电池的总内阻中；

所述比较内阻步骤包括：

计算单体电池的平均内阻值；

判断单体电池的内阻值是否为第一预设内阻值，在判定单体电池的内阻值不等于第一预设内阻值的情况下，单体电池的松动检测次数增加一次；判断单体电池的内阻值是否大于或等于n倍平均内阻值，在单体电池的内阻值大于或等于n倍平均内阻值的情况下，单体电池的已检测到松动的次数增加一次；

所述电池松动判断步骤包括：

获取单体电池的松动检测次数和已检测到松动的次数，在单体电池的松动检测次数大于第一预设次数值的情况下，判断单体电池的已检测到松动的次数是否大于或等于第二预设次数，在单体电池的已检测到松动的次数大于或等于第二预设次数的情况下，则判定为该颗单体电池连接故障；

在单体电池的已检测到松动的次数小于第二预设次数的情况下，判断单体电池的已检测到松动的次数是否小于第三预设次数值以及判断正常内阻平均值是否小于第二预设内阻值，在单体电池的已检测到松动的次数小于第三预设次数值且其正常内阻平均值小于第二预设内阻值的情况下，则清除单体电池的松动检测次数信息和已检测到松动的次数信息。

2.如权利要求1所述的蓄电池内阻估算方法，其特征在于：

判断ΔI是否大于第一预设电流值之后，还包括：

在ΔI小于第一预设电流值的情况下，保存第二电压值U₂和第二电流值I₂。

3.如权利要求1所述的蓄电池内阻估算方法，其特征在于：

判断ΔU是否大于第一预设电压值以及电压变化方向是否和电流变化方向一致之后，还包括：

ΔU小于或等于第一预设电压值的情况下，或者电压变化方向不与电流变化方向一致的情况下，将单体电池的内阻值设置为第一预设内阻值，并将所存储的单体电池的有效内阻值计入单体电池的总内阻值中。

4.如权利要求1所述的蓄电池内阻估算方法，其特征在于：

在单体电池的内阻值大于或等于n倍平均内阻值的情况下，单体电池的已检测到松动的次数增加一次之后，还包括：

将单体电池的内阻值计入到单体电池正常总内阻中。

5.如权利要求1所述的蓄电池内阻估算方法，其特征在于，还包括：

在单体电池的内阻值小于n倍平均内阻值的情况下， 将单体电池的内阻值计入单体电池松动总内阻值中。

6.一种蓄电池的内阻估算装置，其特征在于， 所述内阻估算装置包括内阻计算模块、内阻比较模块及电池松动判断模块；

所述内阻计算模块包括有：

第一采集单元，用于在蓄电池充放电过程中，在第一时刻获取单体电池的第一电压值U₁和第一电流值I₁，在第二时刻获取单体电池的第二电压值U₂和第二电流值I₂，计算获得ΔI=I₁- I₂和电流变化方向；

第一判断单元，用于判断ΔI是否大于第一预设电流值；

第一计算单元，用于在ΔI大于第一预设电流值的情况下，计算获得ΔU= U1- U2、电压变化方向和最小电压变化值；

第二判断单元，用于判断ΔU是否大于第一预设电压值以及电压变化方向是否和电流变化方向一致；

第二计算单元，用于在第四判断单元判定ΔU大于第一预设电压值且电压变化方向和电流变化方向一致的情况下，计算获得单体电池的内阻值，以及将该内阻值计入电池组总内阻值中；

所述内阻比较模块包括：

第三计算单元，用于计算单体电池的平均内阻值；

第三判断单元，用于判断单体电池的内阻值是否为第一预设内阻值；

第四计算单元，用于在判定单体电池的内阻值不等于第一预设内阻值的情况下，单体电池的松动检测次数增加一次；

第四判断单元，用于判断单体电池的内阻值是否大于或等于n倍平均内阻值；

第五计算单元，用于在单体电池的内阻值大于或等于n倍平均内阻值的情况下，单体电池的已检测到松动的次数增加一次；

所述电池松动判断模块包括：

第五判断单元，用于获取单体电池的松动检测次数和已检测到松动的次数，并在单体电池的松动检测次数大于第一预设次数值的情况下，判断单体电池的已检测到松动的次数是否大于或等于第二预设次数；

第六判断单元，用于在单体电池的已检测到松动的次数大于或等于第二预设次数的情况下，则判定为该颗单体电池连接故障；

第七判断单元，用于在单体电池的已检测到松动的次数小于第二预设次数的情况下，判断单体电池的已检测到松动的次数是否小于第三预设次数值以及判断正常内阻平均值是否小于第二预设内阻值；

第一删除单元，用于在单体电池的已检测到松动的次数小于第三预设次数值且其正常内阻平均值小于第二预设内阻值的情况下，则清除单体电池的松动检测次数信息和已检测到松动的次数信息。

7.如权利要求6所述的蓄电池的内阻估算装置，其特征在于：

所述内阻计算模块还包括：

存储单元，用于在ΔI小于第一预设电流值的情况下，保存第二电压值U₂和第二电流值I₂。

8.如权利要求6所述的蓄电池的内阻估算装置，其特征在于：

所述内阻计算模块还包括：

第一设置单元，用于在ΔU小于或等于第一预设电压值的情况下，或者电压变化方向不与电流变化方向一致的情况下，将单体电池的内阻值设置为第一预设内阻值；

第六计算单元，用于将所存储的单体电池的有效内阻值计入单体电池的总内阻值中。

9.如权利要求6所述的蓄电池的内阻估算装置，其特征在于：

所述内阻比较模块还包括：

第七计算单元，用于将单体电池的内阻值计入到单体电池正常总内阻中。

10.如权利要求6所述的蓄电池的内阻估算装置，其特征在于：

所述内阻比较模块还包括：

第八计算单元，用于将单体电池的内阻值计入单体电池松动总内阻值中。

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