CN117269803A - 电储能系统电池簇电阻检测装置的无源测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电能储能系统电阻测量技术领域，公开一种电储能系统电池簇电阻检测装置的无源测量系统及方法。无源测量系统包括控制装置用于计算电池模组的电阻值，交互模块连接控制装置用于向控制装置输入参数并显示从控制装置传输回的电池模组的电阻值，信号调理电路连接控制装置和检测装置，用于将测量电流和电压信号转换为控制装置能够识别的标准信号并输入到控制装置，驱动电路连接控制装置和检测装置，用于控制第一开关和第二开关的开闭，其中，电池模组的电阻值包括电池模组电阻的最大值、电池模组电阻的最小值和电池模组电阻的平均值。该无源测量系统及方法无需外加驱动电源一次可以检测多个电池模组的电阻。

Description

电储能系统电池簇电阻检测装置的无源测量系统及方法

技术领域

本申请涉及电能储能系统电阻测量技术领域，例如涉及一种用于电储能系统电池簇电阻检测装置的无源测量系统及方法。

背景技术

目前，电能储能系统中，储能电池的长时间使用后，电池存在老化效应，其容量和电阻较出厂时会发生很大变化，由于电池的不一致性，不同电池的老化情况有差异，表现为电池的电阻和容量不一致，随着储能电池不断循环的充放电，会加剧单体电池之间的不一致性。

现有的电池簇中存在多个电池模组(PACK)串联于一起。每个电池模组中多个电池电阻的测量方法中需外加驱动电源且检测效率低下。

在实现本公开实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：

电能储能系统中，为了实现电池模组电阻一致性检测急需一种简单高效的无源测量系统和方法。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键／重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。

本公开实施例提供一种电储能系统电池簇电阻检测装置的无源测量系统和方法，无需外加驱动电源一次可以检测多个电池模组的电阻。

在一些实施例中，所述电池簇电阻检测装置包括电池簇和电连接所述电池簇的检测装置，所述电池簇包括多个串联的电池模组，所述检测装置包括并联的第一电阻和第二电阻、控制所述第一电阻的第一开关、控制所述第二电阻的第二开关、电路的总开关和电流检测装置，所述无源测量系统包括控制装置、交互模块、信号调理电路和驱动电路。所述控制装置用于计算电池模组的电阻值；所述交互模块连接所述控制装置用于向所述控制装置输入参数并显示从所述控制装置传输回的电池模组的电阻值；所述信号调理电路连接所述控制装置和检测装置用于将测量电流和电压信号转换为所述控制装置能够识别的标准信号并输入到所述控制装置；所述驱动电路连接所述控制装置和所述检测装置用于控制所述第一开关和所述第二开关的开闭，其中，所述电池模组的电阻值包括电池模组电阻的最大值、电池模组电阻的最小值和电池模组电阻的平均值。

在一些实施例中，所述控制装置包括：控制功率开关模块，所述控制功率开关模块连接所述驱动电路。

在一些实施例中，所述控制装置还包括：计算模块，所述计算模块连接所述交互模块，用于接收从所述交互模块传输的参数并计算第一电阻参考值、第二电阻参考值、第一电阻误差值和第二电阻误差值。

在一些实施例中，所述参数包括电池簇的额定电流、电池模组的数量和电池模组的充电截止电压。

在一些实施例中，所述控制装置还包括电阻计算评估模块，所述电阻计算评估模块连接所述信号调理电路，用于接收电压标准信号和电流标准信号。

在一些实施例中，所述计算模块还连接所述控制功率开关模块和所述电阻计算评估模块，其中，所述计算模块在所述第一开关导通且所述第二开关关断后计算第一电流误差值，所述计算模块在所述第二开关导通且所述第一开关关断后计算第二电流误差值。

在一些实施例中，所述电阻计算评估模块还连接所述控制功率开关模块，所述电阻计算评估模块在所述第一开关导通且所述第二开关关断后计算第三电流平均值和第一电压平均值，所述电阻计算评估模块在所述第二开关导通且所述第一开关关断后计算第四电流平均值和第二电压平均值。

在一些实施例中，所述电阻计算评估模块根据所述第三电流平均值、所述第一电压平均值、所述第四电流平均值和所述第二电压平均值计算所述电池模组的电阻值。

在一些实施例中，所述电阻计算评估模块还连接所述交互模块，用于向所述交互模块输入电池模组的电阻值。

在一些实施例中，所述无源测量方法包括获取电池模组的数量、电池模组的充电截止电压、和电池簇的额定电流并结合第一电阻额定值和第二电阻额定值计算第一电阻误差值和第二电阻误差值；在第一电阻误差值和第二电阻误差值均小于第一预设百分比K1时控制第一开关和第二开关的通断获取第一电流和第二电流以计算第一电流误差值和第二电流误差值；在第一电流误差值和第二电流误差值均小于第二预设百分比K2时控制第一开关和第二开关的通断获取第三电流和每个电池模组的第一电压以及第四电流和每个电池模组的第二电压以计算第三电流平均值、第一电压平均值、第四电流平均值和第二电压平均值；根据第三电流平均值、第一电压平均值、第四电流平均值和第二电压平均值计算电池模组的电阻值。

在一些实施例中，所述获取电池模组的数量、电池模组的充电截止电压、和电池簇的额定电流并结合第一电阻额定值和第二电阻额定值计算第一电阻误差值和第二电阻误差值，包括计算模块获取通过交互模块输入的电池模组的数量、电池模组的充电截止电压和电池簇的额定电流三个参数；根据所述三个参数计算第一电阻参考值和第二电阻参考值；将第一电阻参考值和第二电阻参考值结合计算模块已存储的第一电阻额定值和第二电阻额定值计算第一电阻误差值和第二电阻误差值。

在一些实施例中，所述根据所述三个参数计算第一电阻参考值和第二电阻参考值，包括：R1_REF = (N×Ucl) / (0.2×Iq)；R2_REF = (N×Ucl) / (Iq)；其中，R1_REF为第一电阻参考值，R2_REF为第二电阻参考值，N为电池模组的数量，Ucl为电池模组的充电截止电压，Iq为电池簇的额定电流。

在一些实施例中，所述将第一电阻参考值和第二电阻参考值结合计算模块已存储的第一电阻额定值和第二电阻额定值计算第一电阻误差值和第二电阻误差值，包括D1=ABS((R1_REF-R1)/ R1_REF); D2=ABS((R2_REF-R2)/ R2_REF); 其中，D1为第一电阻误差值，D2为第二电阻误差值，R1为第一电阻额定值，R2为第二电阻额定值，ABS()为求取绝对值。

在一些实施例中，所述在第一电阻误差值和第二电阻误差值均小于第一预设百分比K1时控制第一开关和第二开关的通断获取第一电流和第二电流以计算第一电流误差值和第二电流误差值，包括通过计算模块比较第一电阻误差值和第二电阻误差值与第一预设百分比K1的大小关系；在第一电阻误差值和第二电阻误差值均小于第一预设百分比K1时，驱动电路控制第一开关导通和第二开关关断，计算模块在延时t1秒后获取第一电流以计算第一电流误差值；在计算出第一电流误差值后，驱动电路控制第二开关导通和第一开关关断，计算模块在延时t2秒后获取第二电流以计算第二电流误差值。

在一些实施例中，所述计算第一电流误差值和所述第二电流误差值，包括DI1=ABS((Iq-Id1)/ Iq); DI2= ABS((Iq-Id2)/ Iq); 其中，DI1为第一电流误差值，DI2为第二电流误差值，Id1为第一电阻支路的第一电流，Id2为第二电阻支路的第二电流。

在一些实施例中，延时t1秒包括延时1秒，延时t2秒包括延时1秒，第一预设百分比K1取k1=1%。

在一些实施例中，所述无源测量方法还包括在第一电阻误差值和第二电阻误差值不同时小于第一预设百分比K1时，上报阻值不符故障。

在一些实施例中，所述在第一电流误差值和第二电流误差值均小于第二预设百分比K2时控制第一开关和第二开关的通断获取第三电流和每个电池模组的第一电压以及第四电流和每个电池模组的第二电压以计算第三电流平均值、第一电压平均值、第四电流平均值和第二电压平均值，包括通过计算模块比较第一电流误差值和第二电流误差值与第二预设百分比K2的大小关系；在第一电流误差值和第二电流误差值均小于第二预设百分比K2时，驱动电路控制第一开关导通和第二开关关断，计算模块在运行t3秒后获取第三电流和每个电池模组的第一电压以计算第三电流平均值和第一电压平均值；在计算出第三电流平均值和第一电压平均值后，驱动电路控制第二开关导通和第一开关关断，计算模块在运行t4秒后获取第四电流和每个电池模组的第二电压以计算第四电流平均值和第二电压平均值。

在一些实施例中，所述计算第三电流平均值、第一电压平均值、第四电流平均值和第二电压平均值，包括：

AVE(Id3)=; AVE(Id4)=/>;

AVE(Up1)=/>; AVE(Up2/>)=/>;

其中，Id3为第一电阻支路的第三电流，AVE(Id3)为第三电流平均值，Id4/>为第二电阻支路的第四电流，AVE(Id4)为第四电流平均值，Up1/>为第m个电池模组的第一电压，AVE(Up1/>)为第一电压平均值，Up2/>为第m个电池模组的第二电压，AVE(Up2/>)为第二电压平均值，n为采样总数，k为第k个采样，m为电池模组的总数，AVE()为求取平均值。

在一些实施例中，运行t3秒包括运行10秒，运行t4秒包括运行1秒，第二预设百分比K2取k2=10%。

在一些实施例中，在第一电流误差值和第二电流误差值不同时小于第二预设百分比K2时，上报电流不符故障。

在一些实施例中，所述计算电池模组电阻的平均值，包括Rdc(m)={ AVE(Up1)- AVE(Up2/>)}/{ AVE(Id3)- AVE(Id4)};其中，Rdc(m)为第m个电池模组电阻的平均值。

本公开实施例提供的电储能系统电池簇电阻检测装置的无源测量系统和方法，可以实现以下技术效果：

该无源测量系统采用对应的无源测量方法能够同时对个电池簇内的每个电池模组进行电阻测量，得到相应的电池模组电阻的最大值、电池模组电阻的最小值和电池模组电阻的平均值。从而简单且高效的实现了无需外加驱动电源一次可以检测多个电池模组的内阻，快速判断电池模组的内阻一致性。

以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本申请。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：

图1是本公开实施例提供的一种电池簇电阻检测装置的示意图；

图2是本公开实施例提供的一种电储能系统电池簇电阻检测装置的无源测量系统的示意图；

图3是本公开实施例提供的一种电储能系统电池簇电阻检测装置的无源测量方法的示意图；

图4是本公开实施例提供的一种电储能系统电池簇电阻检测装置的无源测量方法的再一示意图；

图5是本公开实施例提供的一种电储能系统电池簇电阻检测装置的无源测量方法的另一示意图；

图6是本公开实施例提供的一种电储能系统电池簇电阻检测装置的无源测量方法的又一示意图。

附图标记：

1、电池簇；11、电池模组；

2、检测装置；21、第一电阻；22、第二电阻；23、第一开关；24、第二开关；25、电路的总开关；26、电流检测装置；

3、控制装置；31、控制功率开关模块；32、计算模块；33、电阻计算评估模块；

4、交互模块；

5、信号调理电路；

6、驱动电路。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。

本公开实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开实施例的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

本公开实施例中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本公开实施例及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本公开实施例中的具体含义。

另外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开实施例中的具体含义。

除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

由于电池具有电压，并且内阻较小，所以导致使用常用的万用表难以准确测量。常用的阻抗测试方法有以下四种:

(1)开路电压法，基于蓄电池内阻与电压的关系，使用测量端电压的方式来估算电池的内部阻抗，精度不高。因为当电池处于浮充状态下，其容量即使变得很小，端电压仍可能表现正常。

(2)密度法，通过测量电池内电解液的密度来计算阻抗，应用对象为铅酸电池。

(3)直流放电法，对所测电池进行大幅值的电流放电，检测电池上的瞬间压降，计算电池的阻抗，在实践中有一定的应用。由于电池系统的特殊性放电时间有严格的限制，一般不建议超过 5 秒钟，放电电流可以很大，一般是几十到一百安培。

直流放电法存在局限性，只能在离线即电池非充放电状态下测量，且若外加电流过大，还可能损害电池，而若电流过小时，阻值精度得不到有效的保障此外外界的充电纹波负载扰动等均对电池阻抗测量有一定的影响，并且重复性测量效果也不好，尤其重要的是，直流内阻并不能完全真实的反映电池的内部机理。

(4)交流阻抗法，由锂离子电池和负载构成回路，外加交流激励信号注入电池两端，通过电池因此产生的响应信号和激励信号计算出电池内阻。交流阻抗法不需要放电，电池不用处于离线或者静置状态，可以实现在线测量，同时施加的小振幅交流信号，对电池自身的影响不大，因此交流阻抗法被广泛应用于阻抗测量研究中。但是这种方法对交流信号的控制精度和检测信号的检测精度有很高要求，因此控制系统的价格比较昂贵。并且由于现阶段的储能系统的电压等级越来越高，已经接近功率器件单体的最高电压等级了，因此测量系统的复杂程度也越来越复杂，工程实现比较难。

注入不同频率的交流信号，交流激励信号与响应的比值(此比值即为电池的阻抗)随频率的变化被称为交流阻抗谱法，因电池本身是一个电化学系统也被称为电化学阻抗谱法，电池在全频率上的交流阻抗呈现在坐标轴上的曲线被称为电池的交流阻抗谱(Electrochemical Impedance Spectroscopy，EIS)。

在交流阻抗法的基础上根据外部扰动信号的发生方式可分成两种交流阻抗谱的测量技术，一种是激励信号发生装置与电池直接相连，激励信号发生装置一般为额外的功率器件，如DC/DC变换器，通过功率器件产生交流激励信号获取电池因此产生的响应信号，计算电池相应的交流阻抗谱，这种方法被称为功率级交流阻抗谱测量技术。邓坚等设计了一种集成于并联的 Boost 和DC/AC/DC的级联车载燃料电池内阻测试系统通过Matlab仿真验证了可行性，得到了较高精度的数据，但还停留在理论仿真阶段，文献中燃料电池和开关电源直接相连，利用开关电源将纹波电流注入燃料电池，通过实验结果对燃料电池的健康状态进行预测，此方法具有一定的示范性；Hong等人基于两路并联的升压变换器拓扑结构设计了一种两自由度的控制方案，用于交流阻抗谱的在线测量，并对拓扑结构建模，但此方法还处于模型阶段。目前功率级交流阻抗谱测量技术大多还处在理论阶段，研究刚刚起步，多数仍是通过模型的测量方法进行研究。

因此，已有的设计方案方法比较复杂，无法实现编写和项目现场的简单应用。设备复杂，并且造价较高，以实验室应用为主。对测试人员的专业能力要求较高，无法实现一些简单的故障分析和预判。

如图1-2所示，本公开实施例提供一种电储能系统电池簇电阻检测装置的无源测量系统。电池簇电阻检测装置包括电池簇1和电连接电池簇1的检测装置2，电池簇1包括多个串联的电池模组11，检测装置2包括并联的第一电阻21和第二电阻22、控制第一电阻21的第一开关23、控制第二电阻22的第二开关24、电路的总开关25和电流检测装置26，无源测量系统包括控制装置3、交互模块4、信号调理电路5和驱动电路6。控制装置3用于计算电池模组11的电阻值。交互模块4连接控制装置3用于向控制装置3输入参数并显示从控制装置3传输回的电池模组11的电阻值。信号调理电路5连接控制装置3和检测装置2用于将测量电流和电压信号转换为控制装置3能够识别的标准信号并输入到控制装置3。驱动电路6连接控制装置3和检测装置2用于控制第一开关23和第二开关24的开闭，其中，电池模组11的电阻值包括电池模组11电阻的最大值、电池模组11电阻的最小值和电池模组11电阻的平均值。

采用本公开实施例提供的无源测量系统。电储能系统集成时，将电芯按照一定的组合成电池模组11，一般情况下电池模组11有风冷和液冷两种形式。风冷形式的电池模组11采用1并16串联(也有其他数量串联)；液冷形式的电池模组11采用较多的是1并52串联或者1并48串联(也存在其他联接数量形式)。电池模组11是进行储能集成的最小单元，电池模组11按照一定的电压等级和容量串联成电池簇1，一般有两种电压等级1000伏或者1500伏两种，一般情况下1500系统风冷簇串联24个电池模组11，液冷采用8个电池模组11。在集成过程中和应用维护过程中，电池模组11的内阻一致性策略是现场检测和发现问题的必要手段。因此采用一种简单的可以一次检测多个电池模组11内阻的装置可以提高效率。其中，电池模组11电阻的最大值表示为Rdc_max、电池模组11电阻的最小值Rdc_min和电池模组11电阻的平均值Rdc_ave。

图1中左侧虚线框为一个电池簇1。电池簇1包括多个串联的第一电池模组，第二电池模组…第N电池模组，其对应的电压分别是Up(1)，Up(2)…Up(m)。图1中上端是电池簇1的正极，下端是电池簇1的负极。一般情况下m的最大值为25或者8，其他情况下可以扩展。每个电池簇1的电压通过电池模组11的正负接地端子引出，用于检测装置2检测电压。图1中右侧虚线框是检测装置2。图中电路的总开关25表示为功率开关S，用于系统的上电和紧急断电。系统分为两个之路，第一开关23表示为S1。第二开关24表示为S2。第一电阻21表示为R1和第二电阻22表示为R2。S1支路经过电阻R1，S2支路经过电阻R2，其中S1和S2采用电力电子开关，具有快速开通和关断能力，并且可以多次开断。S1支路用于建立0.2C的放电电流，S2支路用于建立1C的放电电流。图中Id为电流检测装置26，可以测量装置的电流。

控制装置3与交互模块4、信号调理电路5和驱动电路6通信连接。控制装置3可以是数字信号处理器(DSP)。交互模块4用于人机交互，为控制装置3输入需要的参数，比如：电池簇1的额定电流Iq、电池模组11的数量N和电池模组11的充电截止电压Ucl。信号调理电路5负责将电流Id和每个电池模组11的电压Up(1)、Up(2)…Up(m)的模拟信号转换可以进行数模转换的标准信号并输入给DSP。驱动电路6控制S1和S2的通断。

如图2所示，可选地，控制装置3包括：控制功率开关模块31，控制功率开关模块31连接驱动电路6。

具体地，控制功率开关模块31会发出控制信号给驱动电路6以控制S1的通和断以及S2的通和断。

如图2所示，可选地，控制装置3还包括：计算模块32，计算模块32连接交互模块4，用于接收从交互模块4传输的参数并计算第一电阻参考值、第二电阻参考值、第一电阻误差值和第二电阻误差值。参数包括电池簇的额定电流、电池模组的数量和电池模组的充电截止电压。

具体地，电池簇1形成之后Iq、N和Ucl就已知。由于交互模块4和计算模块32通信连接，就可以通过人工将这些参数输入计算模块32中。计算模块32中存储有相应的算法进行计算以得到第一电阻参考值、第二电阻参考值、第一电阻误差值和第二电阻误差值。

如图1-2所示，可选地，控制装置3还包括：电阻计算评估模块33，电阻计算评估模块33连接信号调理电路5，用于接收电压标准信号和电流标准信号。电阻计算评估模块33还连接控制功率开关模块31，电阻计算评估模块33在第一开关23导通且第二开关24关断后计算第三电流平均值和第一电压平均值，电阻计算评估模块33在第二开关24导通且第一开关23关断后计算第四电流平均值和第二电压平均值。

具体地，控制功率开关模块31经驱动电路6控制第一开关23导通且第二开关24关断。信号调理电路5接收到电流检测装置26传输的测量电流和其它的检测装置2传输的测量电压转换为电压标准信号和电流标准信号，然后传输到电阻计算评估模块33。其中测量电流是每隔一段时间进行检测一次，测量电压是检测每隔电池模组11的电压，经电阻计算评估模块33求取平均值，最终得到第三电流平均值和第一电压平均值。同样的方法，第二开关24导通且第一开关23关断，可以得到第四电流平均值和第二电压平均值。

如图2所示，优选地，计算模块32还连接控制功率开关模块31和电阻计算评估模块33，其中，计算模块32在第一开关23导通且第二开关24关断后计算第一电流误差值，计算模块32在第二开关24导通且第一开关23关断后计算第二电流误差值。

具体地，控制功率开关模块31控制第一开关23和第二开关24的通断后电流检测装置26会检测到相应的电流，计算模块32接收到该电流值。

可选地，电阻计算评估模块33根据第三电流平均值、第一电压平均值、第四电流平均值和第二电压平均值计算电池模组11的电阻值。

具体地，第一电压平均值与第二电压平均值的差值除以第四电流平均值与第三电流平均值的差值获取每个电池模组11的电阻的值平均值。而平均值中最大的为最大值最小的为最小值。

如图2所示，可选地，电阻计算评估模块33还连接交互模块4，用于向交互模块4输入电池模组的电阻值。

具体地，在计算得出电池模组11电阻的最大值、电池模组11电阻的最小值和电池模组11电阻的平均值后将这些数据输入到交互模块4显示出来以方便观察。

如图3所示，本公开实施例提供一种电储能系统电池簇电阻检测装置的无源测量方法，应用于前述的无源测量系统，无源测量方法包括：

步骤S1：获取电池模组的数量、电池模组的充电截止电压、和电池簇的额定电流并结合第一电阻额定值和第二电阻额定值计算第一电阻误差值和第二电阻误差值。

步骤S2：在第一电阻误差值和第二电阻误差值均小于第一预设百分比K1时控制第一开关和第二开关的通断获取第一电流和第二电流以计算第一电流误差值和第二电流误差值。

步骤S3：在第一电流误差值和第二电流误差值均小于第二预设百分比K2时控制第一开关和第二开关的通断获取第三电流和每个电池模组的第一电压以及第四电流和每个电池模组的第二电压以计算第三电流平均值、第一电压平均值、第四电流平均值和第二电压平均值。

步骤S4：根据第三电流平均值、第一电压平均值、第四电流平均值和第二电压平均值计算电池模组的电阻值。

具体地，第一电阻误差值和第二电阻误差值主要是用于判断计算得到的第一电阻和第二电阻的参考值与额定值之间的比例关系来确定两个电阻的选取是否合适。如果选取的电阻符合要求则在通过计算第一电流误差值和第二电流误差值来判断电池簇的额定电流与两个支路的测量电流之间的比例关系是否符合要求。如果测量的电流值符合要求则计算每个支路的电流平均值和对应的每个电池模组11的电压平均值，并据此最终得到电池模组的电阻值。

如图4所示，优选地，步骤S1具体包括：

步骤S11：计算模块32获取通过交互模块4输入的电池模组11的数量、电池模组11的充电截止电压和电池簇的额定电流三个参数。

步骤S12：根据三个参数计算第一电阻参考值和第二电阻参考值；

步骤S13：将第一电阻参考值和第二电阻参考值结合计算模块32已存储的第一电阻额定值和第二电阻额定值计算第一电阻误差值和第二电阻误差值。

其中，R1_REF = (N×Ucl) / (0.2×Iq)；R2_REF = (N×Ucl) / (Iq)；R1_REF为第一电阻参考值，R2_REF为第二电阻参考值，N为电池模组的数量，Ucl为电池模组的充电截止电压，Iq为电池簇的额定电流。

其中，D1=ABS((R1_REF-R1)/ R1_REF)；D2=ABS((R2_REF-R2)/ R2_REF)；D1为第一电阻误差值，D2为第二电阻误差值，R1为第一电阻额定值，R2为第二电阻额定值，ABS()为求取绝对值。

具体地，可以通过人工的方式经交互模块4输入三个参数。也可以将这些参数提前存储到交互模块4中以在需要的时候进行选取。交互模块4与计算模块32通信连通，交互模块4将这些参数输出到计算模块32。计算模块32将这些参数代入公式R1_REF = (N ×Ucl)/ (0.2 × Iq)和R2_REF = (N ×Ucl) / (Iq)中计算从而得出第一电阻参考值和第二电阻参考值。之后在根据公式D1=ABS((R1_REF-R1)/ R1_REF)和D2=ABS((R2_REF-R2)/ R2_REF)，利用计算模块32中存储的第一电阻额定值和第二电阻额定值求取第一电阻误差值和第二电阻误差值。这电阻误差值代表的就是电阻的参考值与额定值的差值的绝对值与参考值之间的比例关系。通过这个比例关系可以直观的看出选用的电阻是否合适。

如图5所示，优选地，步骤S2具体包括：

步骤S21：通过计算模块32比较第一电阻误差值和第二电阻误差值与第一预设百分比K1的大小关系。

步骤S22：在第一电阻误差值和第二电阻误差值均小于第一预设百分比K1时，驱动电路6控制第一开关23导通和第二开关24关断，计算模块32在延时t1秒后获取第一电流以计算第一电流误差值。

步骤S23：在计算出第一电流误差值后，驱动电路6控制第二开关24导通和第一开关23关断，计算模块32在延时t2秒后获取第二电流以计算第二电流误差值。

其中，DI1= ABS((Iq-Id1)/ Iq)；DI2= ABS((Iq-Id2)/ Iq)；DI1为第一电流误差值，DI2为第二电流误差值，Id1为第一电阻支路的第一电流，Id2为第二电阻支路的第二电流。

其中，延时t1秒包括延时1秒，延时t2秒包括延时1秒，第一预设百分比K1取k1=1%。

具体地，第一预设百分比K1存储在计算模块32中。在计算模块32计算得到第一电阻误差值和第二电阻误差值后将二者与K1进行比较，如果D1和D2都小于K1，则选取的电阻符合要求。控制功率开关模块31会控制驱动电路6先使第一开关23导通和第二开关24关断延时t1秒通过检测装置2测量第一支路的第一电流在通过信号调理电路5转换为电流标准信号输出到电阻计算评估模块33进而输出到计算模块32根据公式DI1= ABS((Iq-Id1)/Iq)进行计算得到第一支路的第一电流误差值，其中，电池簇的额定电流Iq之前已经输入。同样的方法也可以得到第二支路的第二电流误差值。第一预设百分比K1优选1%。t1优选1秒。t2优选1秒。延时可以让检测更加准确。第一预设百分比K1的优选值是经过长期实践得到的数据。

优选地，无源测量方法还包括：在第一电阻误差值和第二电阻误差值不同时小于第一预设百分比K1时，上报阻值不符故障。

具体地，只要有一个电阻的电阻误差值不满足小于第一预设百分比K1的条件时计算模块32就会上报故障，停机检查。

如图6所示，优选地，步骤S3具体包括：

步骤S31：通过计算模块32比较第一电流误差值和第二电流误差值与第二预设百分比K2的大小关系；

步骤S32：在第一电流误差值和第二电流误差值均小于第二预设百分比K2时，驱动电路6控制第一开关23导通和第二开关24关断，计算模块32在运行t3秒后获取第三电流和每个电池模组11的第一电压以计算第三电流平均值和第一电压平均值。

步骤S33：在计算出第三电流平均值和第一电压平均值后，驱动电路6控制第二开关24导通和第一开关23关断，计算模块32在运行t4秒后获取第四电流和每个电池模组11的第二电压以计算第四电流平均值和第二电压平均值。

其中，AVE(Id3)=；AVE(Id4)=/>；AVE(Up1/>)=；AVE(Up2/>)=/>；Id3/>为第一电阻支路的第三电流，AVE(Id3)为第三电流平均值，Id4/>为第二电阻支路的第四电流，AVE(Id4)为第四电流平均值，Up1/>为第m个电池模组11的第一电压，AVE(Up1/>)为第一电压平均值，Up2/>为第m个电池模组的第二电压，AVE(Up2/>)为第二电压平均值，n为采样总数，k为第k个采样，m为电池模组11的总数，AVE()为求取平均值。

其中，运行t3秒包括运行10秒，运行t4秒包括运行1秒，第二预设百分比K2取k2=10%。

具体地，第二预设百分比K2存储在计算模块32中。在计算模块32计算得到第一电流误差值和第二电流误差值后将二者与K2进行比较，如果DI1和DI2都小于K2，则支路的电流值符合要求。控制功率开关模块31会控制驱动电路6先使第一开关23导通和第二开关24关断延时t3秒通过检测装置2测量第一支路的第三电流在通过信号调理电路5转换为电流标准信号输出到电阻计算评估模块33进而输出到计算模块32，t3秒内会进行多次测量，根据公式AVE(Id3)=计算第三电流平均值。同时，通过检测装置2测量每个电池模组11的第一电压在通过信号调理电路5转换为电压标准信号输出到电阻计算评估模块33进而输出到计算模块32，根据公式AVE(Up1/>)=/>计算第一电压平均值。同样的方法可以计算第二支路的第四电流平均值和第二电压平均值。t3优选 10秒，t4优选1秒，第二预设百分比K2优选 10%。延时可以让检测更加准确。第二预设百分比K2的优选值是经过长期实践得到的数据。

优选地，无源测量方法还包括：在第一电流误差值和第二电流误差值不同时小于第二预设百分比K2时，上报电流不符故障。

具体地，只要有一个支路的电流误差值不满足小于第二预设百分比K2的条件时计算模块32就会上报故障，停机检查。

优选地，计算电池模组11电阻的平均值，包括Rdc(m)={ AVE(Up1)- AVE(Up2)}/{ AVE(Id3)- AVE(Id4)};其中，Rdc(m)为第m个电池模组11电阻的平均值。

具体地，通过上述步骤中计算得到的AVE(Up1)，AVE(Up2/>)，AVE(Id4)和AVE(Id3)，根据上述公式计算出每个电池模组11的电阻的平均值，然后从这些值中取最大值和最小值并计算总的平均值，也就是说：电池模组11电阻的最大值、电池模组11电阻的最小值和电池模组11电阻的平均值。同时输出到交互模块4上显示出来以方便观察。

本发明的无源测量系统采用对应的无源测量方法能够同时对个电池簇1内的每个电池模组11进行电阻测量，得到相应的电池模组11电阻的最大值、电池模组11电阻的最小值和电池模组11电阻的平均值。从而简单且高效的实现了无需外加驱动电源一次可以检测多个电池模组11的内阻，快速判断电池模组11的内阻一致性。

以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。本公开的实施例并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (22)

1.一种电储能系统电池簇电阻检测装置的无源测量系统，其特征在于，所述电池簇电阻检测装置包括电池簇和电连接所述电池簇的检测装置，所述电池簇包括多个串联的电池模组，所述检测装置包括并联的第一电阻和第二电阻、控制所述第一电阻的第一开关、控制所述第二电阻的第二开关、电路的总开关和电流检测装置，所述无源测量系统包括：

控制装置，用于计算电池模组的电阻值；

交互模块，连接所述控制装置，用于向所述控制装置输入参数并显示从所述控制装置传输回的电池模组的电阻值；

信号调理电路，连接所述控制装置和所述检测装置，用于将测量电流和电压信号转换为所述控制装置能够识别的标准信号并输入到所述控制装置；

驱动电路，连接所述控制装置和所述检测装置，用于控制所述第一开关和所述第二开关的开闭；

其中，所述电池模组的电阻值包括电池模组电阻的最大值、电池模组电阻的最小值和电池模组电阻的平均值。

2.根据权利要求1所述的无源测量系统，其特征在于，所述控制装置包括：控制功率开关模块，所述控制功率开关模块连接所述驱动电路。

3.根据权利要求2所述的无源测量系统，其特征在于，所述控制装置还包括：计算模块，所述计算模块连接所述交互模块，用于接收从所述交互模块传输的参数并计算第一电阻参考值、第二电阻参考值、第一电阻误差值和第二电阻误差值。

4.根据权利要求3所述的无源测量系统，其特征在于，所述参数包括电池簇的额定电流、电池模组的数量和电池模组的充电截止电压。

5.根据权利要求4所述的无源测量系统，其特征在于，所述控制装置还包括：电阻计算评估模块，所述电阻计算评估模块连接所述信号调理电路，用于接收电压标准信号和电流标准信号。

6.根据权利要求5所述的无源测量系统，其特征在于，所述计算模块还连接所述控制功率开关模块和所述电阻计算评估模块，其中，所述计算模块在所述第一开关导通且所述第二开关关断后计算第一电流误差值，所述计算模块在所述第二开关导通且所述第一开关关断后计算第二电流误差值。

7.根据权利要求5所述的无源测量系统，其特征在于，所述电阻计算评估模块还连接所述控制功率开关模块，所述电阻计算评估模块在所述第一开关导通且所述第二开关关断后计算第三电流平均值和第一电压平均值，所述电阻计算评估模块在所述第二开关导通且所述第一开关关断后计算第四电流平均值和第二电压平均值。

8.根据权利要求7所述的无源测量系统，其特征在于，所述电阻计算评估模块根据所述第三电流平均值、所述第一电压平均值、所述第四电流平均值和所述第二电压平均值计算所述电池模组的电阻值。

9.根据权利要求8所述的无源测量系统，其特征在于，所述电阻计算评估模块还连接所述交互模块，用于向所述交互模块输入电池模组的电阻值。

10.一种电储能系统电池簇电阻检测装置的无源测量方法，应用于权利要求1-9中任一项所述的无源测量系统，其特征在于，所述无源测量方法包括：

获取电池模组的数量、电池模组的充电截止电压、和电池簇的额定电流并结合第一电阻额定值和第二电阻额定值计算第一电阻误差值和第二电阻误差值；

在第一电阻误差值和第二电阻误差值均小于第一预设百分比K1时控制第一开关和第二开关的通断获取第一电流和第二电流以计算第一电流误差值和第二电流误差值；

在第一电流误差值和第二电流误差值均小于第二预设百分比K2时控制第一开关和第二开关的通断获取第三电流和每个电池模组的第一电压以及第四电流和每个电池模组的第二电压以计算第三电流平均值、第一电压平均值、第四电流平均值和第二电压平均值；

根据第三电流平均值、第一电压平均值、第四电流平均值和第二电压平均值计算电池模组的电阻值。

11.根据权利要求10所述的无源测量方法，其特征在于，所述获取电池模组的数量、电池模组的充电截止电压、和电池簇的额定电流并结合第一电阻额定值和第二电阻额定值计算第一电阻误差值和第二电阻误差值，包括：

计算模块获取通过交互模块输入的电池模组的数量、电池模组的充电截止电压和电池簇的额定电流三个参数；

根据所述三个参数计算第一电阻参考值和第二电阻参考值；

将第一电阻参考值和第二电阻参考值结合计算模块已存储的第一电阻额定值和第二电阻额定值计算第一电阻误差值和第二电阻误差值。

12.根据权利要求11所述的无源测量方法，其特征在于，所述根据所述三个参数计算第一电阻参考值和第二电阻参考值，包括：

R1_REF = (N×Ucl) / (0.2×Iq)；

R2_REF = (N×Ucl) / (Iq)；

其中，R1_REF为第一电阻参考值，R2_REF为第二电阻参考值，N为电池模组的数量，Ucl为电池模组的充电截止电压，Iq为电池簇的额定电流。

13.根据权利要求12所述的无源测量方法，其特征在于，所述将第一电阻参考值和第二电阻参考值结合所述计算模块已存储的第一电阻额定值和第二电阻额定值计算第一电阻误差值和第二电阻误差值，包括：

D1=ABS((R1_REF-R1)/ R1_REF);

D2=ABS((R2_REF-R2)/ R2_REF);

其中，D1为第一电阻误差值，D2为第二电阻误差值，R1为第一电阻额定值，R2为第二电阻额定值，ABS()为求取绝对值。

14.根据权利要求10所述的无源测量方法，其特征在于，所述在第一电阻误差值和第二电阻误差值均小于第一预设百分比K1时控制第一开关和第二开关的通断获取第一电流和第二电流以计算第一电流误差值和第二电流误差值，包括：

通过计算模块比较第一电阻误差值和第二电阻误差值与第一预设百分比K1的大小关系；

在第一电阻误差值和第二电阻误差值均小于第一预设百分比K1时，驱动电路控制第一开关导通和第二开关关断，计算模块在延时t1秒后获取第一电流以计算第一电流误差值；

在计算出第一电流误差值后，驱动电路控制第二开关导通和第一开关关断，计算模块在延时t2秒后获取第二电流以计算第二电流误差值。

15.根据权利要求14所述的无源测量方法，其特征在于，所述计算第一电流误差值和所述第二电流误差值，包括：

DI1= ABS((Iq-Id1)/ Iq);

DI2= ABS((Iq-Id2)/ Iq);

其中，DI1为第一电流误差值，DI2为第二电流误差值，Id1为第一电阻支路的第一电流，Id2为第二电阻支路的第二电流。

16.根据权利要求14所述的无源测量方法，其特征在于，延时t1秒包括延时1秒，延时t2秒包括延时1秒，第一预设百分比K1取k1=1%。

17.根据权利要求14所述的无源测量方法，其特征在于，还包括：

在第一电阻误差值和第二电阻误差值不同时小于第一预设百分比K1时，上报阻值不符故障。

18.根据权利要求10所述的无源测量方法，其特征在于，所述在第一电流误差值和第二电流误差值均小于第二预设百分比K2时控制第一开关和第二开关的通断获取第三电流和每个电池模组的第一电压以及第四电流和每个电池模组的第二电压以计算第三电流平均值、第一电压平均值、第四电流平均值和第二电压平均值，包括：

通过计算模块比较第一电流误差值和第二电流误差值与第二预设百分比K2的大小关系；

在第一电流误差值和第二电流误差值均小于第二预设百分比K2时，驱动电路控制第一开关导通和第二开关关断，计算模块在运行t3秒后通过信号调理电路获取第三电流和每个电池模组的第一电压以计算第三电流平均值和第一电压平均值；

在计算出第三电流平均值和第一电压平均值后，驱动电路控制第二开关导通和第一开关关断，计算模块在运行t4秒后通过信号调理电路获取第四电流和每个电池模组的第二电压以计算第四电流平均值和第二电压平均值。

19.根据权利要求18所述的无源测量方法，其特征在于，所述计算第三电流平均值、第一电压平均值、第四电流平均值和第二电压平均值，包括：

AVE(Id3)=;

AVE(Id4)=;

AVE(Up1)=/>;

AVE(Up2)=/>;

其中，Id3为第一电阻支路的第三电流，AVE(Id3)为第三电流平均值，Id4/>为第二电阻支路的第四电流，AVE(Id4)为第四电流平均值，Up1/>为第m个电池模组的第一电压，AVE(Up1/>)为第一电压平均值，Up2/>为第m个电池模组的第二电压，AVE(Up2/>)为第二电压平均值，n为采样总数，k为第k个采样，m为电池模组的总数，AVE()为求取平均值。

20.根据权利要求18所述的无源测量方法，其特征在于，运行t3秒包括运行10秒，运行t4秒包括运行1秒，第二预设百分比K2取k2=10%。

21.根据权利要求18所述的无源测量方法，其特征在于，还包括：

在第一电流误差值和第二电流误差值不同时小于第二预设百分比K2时，上报电流不符故障。

22.根据权利要求18所述的无源测量方法，其特征在于，所述计算电池模组电阻的平均值，包括：

Rdc(m)={ AVE(Up1)- AVE(Up2/>)}/{ AVE(Id3)- AVE(Id4)};

其中，Rdc()为第m个电池模组电阻的平均值。