CN205643519U - 一种电动汽车电池包带交流电芯内阻检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电动汽车电池包带交流电芯内阻检测系统，包括激励信号模块、电池回路模块、数据采样模块和主控制单元；主控制单元控制激励信号模块产生正弦激励信号，并将正弦激励信号注入到电池回路模块内，通过主句采样模块采集电池回路模块中的分流电阻和每个电池单体上对正弦激励信号的响应进行计算电池单体的内阻。
Description
技术领域
本实用新型涉及电动汽车电池管理系统，特别涉及一种电动汽车电池包带交流电芯内阻检测系统。
背景技术
随着新能源汽车的推广，电池管理系统的安全性越来越受到关注。目前主流的电池管理系统监控电池包总电压，采样每串电芯的电压，电压不平衡时控制均衡，估算电池包的SOC；电芯的内阻作为一个很重要的参数，电芯的内阻可以用于评估电池健康度、电池寿命估算以及进行系统SOC估算，也可作为电池是否损坏的一个评估，但是，只在电芯出厂的时候做过电芯分选，选择一致性较好的电芯来生产电池包，在电池包生产出来后就没有继续关注这一参数。
实用新型内容
本实用新型为解决上述技术问题，提供一种检测电芯内阻估算电池包的SOC的电动汽车电池包带交流电芯内阻检测系统。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
一种电动汽车电池包带交流电芯内阻检测系统，包括激励信号模块、电池回路模块、数据采样模块和主控制单元；
所述激励信号模块包括数字模拟转换器和变压器，所述数字模拟转换器的输入端连接主控制单元，所述数字模拟转换器的输出端口连接变压器的初级一端，所述变压器的初级另一端接地；
所述电池回路模块包括电池包、继电器和分流电阻，所述电池包由多个电池单体串联组成，所述电池包与变压器次级和分流电阻串联连接形成回路，每个电池单体的正极与负极分别连接有继电器，所述电池包两端以及各电池单体之间分别并联连接继电器，奇数位继电器并联连接形成第一连接点，偶数位继电器并联连接形成第二连接点，所述继电器的受控端连接主控制单元；
所述数据采样模块包括第一运算放大器、第二运算放大器和模拟数字转换器，所述第一运算放大器的输入端并联在分流电阻两侧，所述第二运算放大器的输入端分别连接第一连接点和第二连接点，所述第一运算放大器和第二运算放大器的输出端分别连接在模拟数字转换器的输入端，所述模拟数字转换器的输出端连接在主控制单元上。
本实用新型有益效果是：
电池管理系统通过电压取样以及电池交流内阻的检测来判断电池是损坏还是取样线束断线；在线束断线的时候，电池管理系统不会误报电池损坏,使得电池管理系统诊断更加可靠。
进一步优化，为了保护主芯片控制单元MCU，所述数字模拟转换器与主芯片控制单元MCU之间还设有数字隔离器。通过数字隔离器将输入信号进行转换输出；输入、输出和工作电源三者相互隔离，从而对主芯片控制单元MCU进行保护。
进一步优化，为了稳定带负载能力，所述模拟数字转换器DAC与变压器T之间设有射极跟随器。射极跟随器指的是：信号从基极输入，从发射极输出的放大器；其特点为输入阻抗高，输出阻抗低，因而从信号源索取的电流小而且带负载能力强。
进一步优化，为了增加继电器是使用寿命，所述继电器为光耦继电器。光耦继电器无机械触点，故不会出现触电磨损，使用寿命是无限的。
进一步优化，为了在不检测时，减少交流电对电池包的影响，所述电池包与变压器次级、分流电阻形成的回路中还设有继电器开关，所述继电器开关的受控端连接主控制单元。通过在回路中设置继电器开关，在不检测时，主控制单元控制继电器开关断开，避免交流电对电池包的影响。
进一步优化，为了减少直流对电池回路模块中的交流电影响，所述电池回路模块中还包括电容，所述电容与电池包、分流电阻和变压器的次级串联形成回路。电容具有通交流电隔直流电的作用，在回路中增加电容，减少直流电对回路中的交流电进行影响。
进一步优化，所述变压器初级并联连接有电阻，所述电阻的一端连接数字 模拟转换器输出端，所述电阻的另一端接地。在变压器初级并联连接电阻，通过电阻进行分流。
附图说明
图1为本实用新型电动汽车电池包带交流电芯内阻检测系统的一种结构示意图。
具体实施方式
为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
请一并参照图1，如图所示可知，本实用新型电动汽车电池包带交流电芯内阻检测系统，包括激励信号模块、电池回路模块、数据采样模块和主控制单元MCU；所述激励信号模块包括数字模拟转换器DAC和变压器T，所述数字模拟转换器DAC的输入端连接主控制单元MCU，所述数字模拟转换器MCU的输出端口连接变压器T的初级T1一端，所述变压器T的初级T1另一端接地；所述电池回路模块包括电池包、继电器和分流电阻R1，所述电池包由多个电池单体Cell1-Celln串联组成，所述电池包与变压器次级T2和分流电阻R1串联连接形成回路，每个电池单体Cell1-Celln的正极与负极分别连接有继电器K1-Kn+1，所述电池包两端以及各电池单体之间分别并联连接继电器，奇数位继电器并联连接形成第一连接点，偶数位继电器并联连接形成第二连接点，所述继电器K1-Kn+1的受控端连接主控制单元MCU；所述数据采样模块包括第一运算放大器OP-1、第二运算放大器OP-2和模拟数字转换器ADC，所述第一运算放大器OP-1的输入端并联在分流电阻R1两侧，所述第二运算放大器OP-2的输入端分别连接第一连接点和第二连接点，所述第一运算放大器OP-1和第二运算放大器Op-2的输出端分别连接在模拟数字转换器ADC的输入端，所述模拟数字转换器ADC的输出端连接在主控制单元MCU上。
在本实施例中，所述数字模拟转换器与主芯片控制单元MCU之间还设有数字隔离器ADUM；所述模拟数字转换器DAC与变压器T之间设有射极跟随器； 所述继电器K1-Kn+1为光耦继电器；所述电池包与变压器次级T2、分流电阻R1形成的回路中还设有继电器开关K，所述继电器开关K的受控端连接主控制单元MCU；所述电池回路模块中还包括电容C，所述电容C与电池包、分流电阻R1和变压器T的次级T2串联形成回路；所述变压器初级T1并联连接有电阻R2，所述电阻R2的一端连接数字模拟转换器DAC输出端，所述电阻R2的另一端接地。在变压器T的初级T2并联连接电阻，通过电阻R2进行分流。
电池管理系统的主芯片控制单元MCU通过SPI通讯发送数字信号给数字模拟转换器DAC，数字模拟转换器DAC输出正弦波信号,通过射极跟随器连接电阻R4上面产生正弦波交流电压信号。交流电压信号通过变压器T的初级T1、次级T2，在T2上面形成交流正弦波电压激励。主芯片控制单元MCU控制K,K1,K2继电器闭合，其他继电器断开，对于交流激励而言，n串的电池Cell相当于n串电池交流内阻串联，电容C相当于短路。则交流激励电压源对分流电阻R以及n串串联的交流内阻组成的负载放电。通过第一运算放大器OP-1取样分流器R两端的电压信号I(t)以及通过第二运算放大器OP-2取样电池cell1两端的电压信号U(t)，采样的AD值通过数字隔离器发给主控制单元MCU。可以得到加载在电池cell1交流电阻上的电压以及通过的电流，就可以算出cell1的交流内阻。得到第一节交流内阻后，主控制单元MCU打开K1，关闭K3，同样重复上面的步骤得到cell2交流内阻。对于n串电池来说，电池管理系统只要依次打开不同电池的交流电压取样，并通过数字隔离器发到主芯片控制单元MCU处理,就可以得到n串电池的交流内阻.其具体的交流内阻公式为:
电流信号:I＝I0Sin(ωT+φ1)/R1
电压信号:U＝U0Sin(ωT+φ2)
交流内阻R＝U0/I0*ejφ
相位差φ＝φ2-φ1
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效形状或结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种电动汽车电池包带交流电芯内阻检测系统，其特征在于：包括激励信号模块、电池回路模块、数据采样模块和主控制单元；
所述激励信号模块包括数字模拟转换器和变压器，所述数字模拟转换器的输入端连接主控制单元，所述数字模拟转换器的输出端口连接变压器的初级一端，所述变压器的初级另一端接地；
所述电池回路模块包括电池包、继电器和分流电阻，所述电池包由多个电池单体串联组成，所述电池包与变压器次级和分流电阻串联连接形成回路，每个电池单体的正极与负极分别连接有继电器，所述电池包两端以及各电池单体之间分别并联连接继电器，奇数位继电器并联连接形成第一连接点，偶数位继电器并联连接形成第二连接点，所述继电器的受控端连接主控制单元；
所述数据采样模块包括第一运算放大器、第二运算放大器和模拟数字转换器，所述第一运算放大器的输入端并联在分流电阻两侧，所述第二运算放大器的输入端分别连接第一连接点和第二连接点，所述第一运算放大器和第二运算放大器的输出端分别连接在模拟数字转换器的输入端，所述模拟数字转换器的输出端连接在主控制单元上。
2.根据权利要求1所述电动汽车电池包带交流电芯内阻检测系统，其特征在于，所述数字模拟转换器与主控制单元之间还设有数字隔离器。
3.根据权利要求1所述电动汽车电池包带交流电芯内阻检测系统，其特征在于，所述模拟数字转换器与变压器之间设有射极跟随器。
4.根据权利要求1所述电动汽车电池包带交流电芯内阻检测系统，其特征在于，所述继电器为光耦继电器。
5.根据权利要求1所述电动汽车电池包带交流电芯内阻检测系统，其特征在于，所述电池包与变压器次级、分流电阻形成的回路中还设有继电器开关，所述继电器开关的受控端连接主控制单元。
6.根据权利要求1所述电动汽车电池包带交流电芯内阻检测系统，其特征在于，所述电池回路模块中还包括电容，所述电容与电池包、分流电阻和变压器的次级串联形成回路。
7.根据权利要求1所述电动汽车电池包带交流电芯内阻检测系统，其特征 在于，所述变压器初级并联连接有电阻，所述电阻的一端连接数字模拟转换器输出端，所述电阻的另一端接地；在变压器初级并联连接电阻，通过电阻进行分流。
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