[发明专利]电池分析装置与方法及阻抗分析装置

说明书

技术领域

一种阻抗分析技术，特别涉及一种电池分析装置与方法及阻抗分析装置。

背景技术

随着车辆科技的发展，缩短了人与人之间的距离，也促使人类生活质量的提升。使用石化燃料的车辆所运转的是使用液态燃料的引擎，并且测量车辆燃料的剩余量并不难。但是，随着环保意识抬头与避免对能源（石油）的过度依赖，具有低环境污染、低噪音、污染源易控制且使用能源多元化的电动车辆（Electric Vehicle，EV）变为广受注目的焦点。

一般来说，电动车辆使用存储于电池的电能而驱动。但对于电力驱动车辆来说，经常的会有大电流的充放电过程，因此电池的电量状态并不易精确地测量出来，因此电池的管理及分析则显得非常重要。然而，电池的残余容量（State of Charge，SOC）及电池的健康状态（State of Healthy，SOH）皆可反映在电池内部阻抗的变化上，因此一般皆知可由电池的直流内阻及温度来估测电池的残余容量与健康状态。其中，电池的残余容量即表示电池的电量状态，电池的健康状态亦为电池的状态参数，其为一种量化地表示因老化效应而造成的电池内部阻抗的变化参数。因此，通过检查电池健康状态可让使用者知更换电池的适当时间。

前述检测电池的作法目前主流大都使用阻抗追踪技术，其主要使用直流阻抗（DC Impedance）和开回路电压（Open Circuit Voltage）去计算电池化学容量，并配合查表方式（Look-Up Table），进而估计出电池的残余容量与健康状态。但是，前述的开回路电压并非电池于离线状态（Off-Line State）下所测量而得，故利用查表的方式而对应出电池的残余容量与健康状态的准确性上是值得商榷的。另外，前述的开回路电压需于轻载或休息状态下测量，且需在特定充放电过程中才能进行容量的更新，而无法在任一时间实时得知的电池讯息。因此，如何有效实时得知电池的内部参数特性并推得电池的残余容量与健康状态则是首要的课题。

发明内容

本公开的一实施范例在于提供一种电池分析装置与方法及阻抗分析装置。

本公开的一实施范例提出一种电池分析装置，其适于电池模块，而此电池模块具有至少一电池芯。前述电池分析装置包括电源供应单元、信号提取单元、信号调节单元、频域分析单元、时域分析单元与处理单元。电源供应单元用以提供变频电压信号至前述电池芯，其中变频电压信号具有多个频率，这些频率的范围介于第一频率与第二频率之间。信号提取单元用以提取前述电池芯响应于变频电压信号而产生的电流信号。信号调节单元耦接电源供应单元与信号提取单元，用以接收并调节变频电压信号与电流信号，以产生调节后的变频电压信号与调节后的电流信号。

频域分析单元耦接信号提取单元，用以接收调节后的变频电压信号与调节后的电流信号，并对调节后的变频电压信号与调节后的电流信号进行频域分析，以获得频域参数。时域分析单元耦接信号提取单元，用以接收调节后的变频电压信号与调节后的电流信号，并对调节后的变频电压信号与调节后的变频电流信号进行时域分析，以获得时域参数。处理单元耦接频域分析单元与时域分析单元，用以接收并依据频域参数、时域参数，以取得对应前述电池芯的电化学特征。

本公开的一实施范例提出一种电池分析方法，适于电池模块，此电池模块具有至少一电池芯。前述电池分析方法包括下列步骤。提供变频电压信号至前述电池芯，其中变频电压信号具有多个频率，这些频率的范围介于第一频率与第二频率之间。提取前述电池芯响应于变频电压信号而产生的电流信号。调节变频电压信号与电流信号，以产生调节后的变频电压信号与调节后的电流信号。对调节后的变频电压信号与调节后的电流信号进行频域分析，以获得频域参数。对调节后的变频电压信号与调节后的电流信号进行时域分析，以获得时域参数。依据频域参数、时域参数，以取得对应前述电池芯的电化学特征。