CN112578301A - 一种在线检测电池变频交流阻抗装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种在线检测电池变频交流阻抗装置，包括处理器单元、电池组、激励负载电阻、激励发生模块、电流采样电阻、电流采样模块、多路复用切换开关、电压采样模块、通信模块；多路复用切换开关对电池组的每一节电芯进行单独开合控制；所述处理器单元包括FFT数字电路，激励发生模块与处理器单元连接，FFT数字电路与电压采样模块和电流采样模块连接。本发明可实现免停机实时检测电池组电芯变频交流阻抗，提高了电池维护效率，降低了电池维护成本。电池管理系统根据本发明测得的数据，在运行过程中实时分析电池组电芯的SOH状态，可提前对电池电芯衰老发出预警，防止衰老的电芯在充放电过程中过热起火造成整个电池损坏。
Description
技术领域
本发明涉及电力设施技术领域，尤其涉及一种在线检测电池变频交流阻抗装置。
背景技术
各种储能用电池模组，如储能电站、电动汽车、大数据服务器机房备用电源、移动应急电源车等，需要对电池健康度（SOH）、电池荷电状态（SOC）进行实时监测。电池内阻的检测数据是衡量电池健康度（SOH）、电池荷电状态（SOC）的重要依据。目前检测电池内阻的主要手段，即采用专业内阻检测设备对电池逐个的测试。检测时需要将电池从系统中拆下进行测试，检测过程中，系统或设备不能正常工作。在对电池模组内的多个电芯进行内阻测试时，检测过程复杂、繁琐，工作量大。 另外，现有的检测装置，只支持电池定态下的内阻测试，无法在系统不停机的情况对电池进行不同频率的内阻测试。因此，有必要提供一种在线检测电池变频交流阻抗装置来解决上述技术问题。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种在线检测电池变频交流阻抗装置。该装置应用在电池管理系统中，可实现免停机实时检测电池变频交流阻抗。
本发明采用如下技术方案：一种在线检测电池变频交流阻抗装置，其特征在于：包括处理器单元、电池组、激励负载电阻、激励发生模块、电流采样电阻、电流采样模块、多路复用切换开关、电压采样模块、通信模块，电池组通过电路与激励负载电阻、激励开关、电流采样电阻、放电接触器、充电接触器、负载及充电装置连接；多路复用连接在电压采样模块和电池组之间，电池组包括多节电芯，多路复用切换开关对电池组的每一节电芯进行单独开合控制；电压采样模块的信号输出端与处理器单元连接；电流采样模块输入端与电流采样电阻连接、输出端与处理器单元连接；通信模块与处理器单元连接并将信号传输至外部电池管理系统主机；所述处理器单元包括FFT数字电路，激励发生模块与处理器单元连接，FFT数字电路与电压采样模块和电流采样模块连接。
进一步的，所述电压采样模块和电流采样模块内均包括直流信号采集电路和交流信号采集电路，其中交流信号采集电路包括多级信号放大电路。
本发明应用在电池管理系统中，可实现免停机实时检测电池组电芯不同频率状态下的交流阻抗，提高了电池维护效率，降低了电池维护成本。电池管理系统根据本发明测得的数据，在运行过程中实时分析电池组电芯的SOH状态，可提前对电池电芯衰老发出预警，防止衰老的电芯在充放电过程中过热起火造成整个电池损坏。
附图说明
图1为本发明的电路原理示意图；
图2为本发明的电压采样模块及电流采样模块的电路结构示意图；
图中对应的部件名称为：1电池组；2激励负载电阻；3激励发生模块；4电流采样电阻；5多路复用切换开关；6电压采样模块；7电流采样模块；8FFT数字电路；9放电接触器；10负载；11充电接触器；12充电装置；13通信模块； 100处理器单元。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参阅图1至图2所示，本发明提供一种在线检测电池变频交流阻抗装置，包括处理器单元100、电池组1、激励负载电阻2、激励发生模块3、电流采样电阻4、电流采样模块7、多路复用切换开关5、电压采样模块6、通信模块13，电池组1通过电路与激励负载电阻2、激励开关3、电流采样电阻4、放电接触器9、充电接触器11、负载10及充电装置12连接；多路复用切换开关5连接在电压采样模块6和电池组1之间，电池组1包括多节电芯，多路复用切换开关5对电池组的每一节电芯进行单独开合控制；电压采样模块7的信号输出端与处理器单元100连接；电流采样模块7输入端与电流采样电阻4连接、输出端与处理器单元100连接；通信模块13与处理器单元100连接并将信号传输至外部电池管理系统主机；所述处理器单元100包括FFT数字电路8，激励发生模块3与处理器单元100连接，FFT数字电路8与电压采样模块6和电流采样模块7连接。所述电压采样模块6和电流采样模块7内均包括直流信号采集电路和交流信号采集电路，其中交流信号采集电路包括多级信号放大电路。
本发明的工作过程如下：断开充电接触器11、放电接触器9，处理器单元100控制激励发生模块3产生不同频率的扰动信号，对电池组1产生不同频率的扰动。同时，电压采样模块6通过多路复用切换开关5采集电池组1的单节电芯电压信号，多路复用切换开关5将单节电压信息5.1送入电压采样模块6进行处理，处理后分为三个信号，分别为直流电压信号6.1、一级放大交流电压信号6.2、二级放大交流电压信号6.3，最终6.1、6.2、6.3汇总成8.1传至FFT数字电路8进行FFT计算，6.1直流电压信号用于上报电芯单体信息，6.2、6.3交流电压信号用于内阻测算的电压分量。电流采样电阻4的电流信号4.1被电流采样模块7采集并进行处理，处理后分为三个信号，分别为直流电流信号7.1、一级放大交流电流信号7.2、二级放大交流电流信号7.3，最终7.1、7.2、7.3汇总成8.2传至FFT数字电路8进行FFT计算。直流电流信号7.1用于上报电池系统的工作电流， 7.2、7.3用于内阻测算的电流分量。FFT数字电路8将电压采样模块6和电流采样模块7传入的信号进行FFT计算转化为频域信号，再通过处理器单元100进行诊断计算，得出当前电芯的内阻数据。由通信模块13将信号传输至外部电池管理系统主机。
针对每节电芯的内阻测算，通过多路复用切换开关5进行切换，重复上述操作。
通过对信号进行FFT计算，可以有效的滤除杂波信号干扰。
为保证测量精确度，电压采样模块6和电流采样模块7内部包含了直流信号采集电路和交流信号采集电路，交流采集电路又分为多级信号放大电路，用于测量不同范围的电流和电压值。
电池管理系统根据实时检测的电芯内阻数据，在运行过程中分析电池组电芯的SOH状态，可提前对电池电芯衰老发出预警，防止衰老的电芯在充放电过程中过热起火造成整个电池损坏。
以上所述，仅是本发明的最佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，利用上述揭示的方法内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，均属于权利要求书保护的范围。
Claims (2)
1.一种在线检测电池变频交流阻抗装置，其特征在于：包括处理器单元、电池组、激励负载电阻、激励发生模块、电流采样电阻、电流采样模块、多路复用切换开关、电压采样模块、通信模块，电池组通过电路与激励负载电阻、激励开关、电流采样电阻、放电接触器、充电接触器、负载及充电装置连接；多路复用连接在电压采样模块和电池组之间，电池组包括多节电芯，多路复用切换开关对电池组的每一节电芯进行单独开合控制；电压采样模块的信号输出端与处理器单元连接；电流采样模块输入端与电流采样电阻连接、输出端与处理器单元连接；通信模块与处理器单元连接并将信号传输至外部电池管理系统主机；所述处理器单元包括FFT数字电路，激励发生模块与处理器单元连接，FFT数字电路与电压采样模块和电流采样模块连接。
2.根据权利要求1所述的在线检测电池变频交流阻抗装置，其特征在于：所述电压采样模块和电流采样模块内均包括直流信号采集电路和交流信号采集电路，其中交流信号采集电路包括多级信号放大电路。
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| CN113253123A (zh) * | 2021-04-26 | 2021-08-13 | 清华大学 | 一种燃料电池全工况在线阻抗测试装置和方法 |
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2021
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| CN113253123B (zh) * | 2021-04-26 | 2022-05-31 | 清华大学 | 一种燃料电池全工况在线阻抗测试装置和方法 |
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