[发明专利]一种电池交流阻抗的测量电路及测量方法

说明书

本发明提出了一种电池交流阻抗的测量电路及测量方法，属于电池测量技术领域。该测量电路包括电池电流信号调理模块，以获取加载在电池上的激励电流并进行放大滤波，与电池连接的电池响应电压信号调理模块，以测量电池对激励电流的响应电压并进行放大滤波，以及与电池电流信号调理模块和电池响应电压信号调理模块均连接的信号处理与控制模块，以正交计算激励电流的正交值，并将激励电流、正交值和响应电压进行互相关得到互相关结果，且基于该互相关结果计算阻抗模和阻抗角，得到电池的交流阻抗。本发明能够以简单的方式，快速准确地测量电池的交流阻抗，且尤其适用于测量动力电池单体的交流阻抗。

技术领域

本发明属于电池测量技术领域，涉及一种阻抗测量技术，尤其涉及一种交流阻抗的测量技术。

背景技术

新能源电动汽车被认为是解决能源、环境问题的有效途径，受到了各国的大力支持和推进。在新能源车上，动力电池需要提供强大的驱动力，并且还要向动力转向系统、信号系统、点火系统等提供电能。为了更好地了解电池使用状态，需要获取和分析电池的各种状态(寿命、内部温度、荷电状态等)。早期的电池状态估计主要是针对电池的荷电状态，通过对电压、电流、温度的检测，借助各种算法实现。交流阻抗测量作为一种频域分析手段，相比时域分析方法，可以提供更多的信息。

目前，动力电池的交流阻抗测量大多基于电化学工作站，采用交流阻抗法(EIS)能够非常精确地得到电池的阻抗信息，但是算法复杂，设备体积庞大，不适用于车载阻抗测量。为了实现车载阻抗测量，必须引入更加简单的阻抗计算方法，在保证精度和快速性的同时，优化阻抗计算算法，获取能够反映电池状态的阻抗信息，实现车载动力电池单体的阻抗测量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电池单体交流阻抗的测量电路及测量方法，以实现基于简单的方式快速测量单体电池的交流阻抗，且同时保证测量结果的精确性。

为了达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种电池交流阻抗的测量电路，包括电池电流信号调理模块，以获取加载在电池上的激励电流并对所述激励电流进行放大滤波，与所述电池连接的电池响应电压信号调理模块，以测量所述电池对所述激励电流的响应电压并所述响应电压进行放大滤波，以及与所述电池电流信号调理模块和所述电池响应电压信号调理模块均连接的信号处理与控制模块，以正交计算所述激励电流的正交值，并将所述激励电流、所述正交值和所述响应电压进行互相关得到互相关结果，且基于所述互相关结果计算阻抗模和阻抗角，得到所述电池的交流阻抗。

优选地，所述测量电路还包括串联在所述电池上的采样电阻，所述电池电流信号调理模块的输入端连接在所述采样电阻的两端；所述电池响应电压信号调理模块的输入端连接在所述电池的两端。

上述电池交流阻抗的测量电路还包括连接在所述电池电流信号调理模块和所述电池响应电压信号调理模块以及所述信号处理与控制模块之间的电压电流采样模块，以从所述电池电流信号调理模块测量所述激励电流，从所述电池响应电压信号调理模块测量所述响应电压，并向所述信号处理与控制模块传送所述激励电流和所述响应电压。

优选地，所述电压电流采样模块为高精度同步采样AD芯片，对所述激励电流和所述响应电压进行同步采样。

上述电池交流阻抗的测量电路还包括连接在所述电压电流采样模块和所述信号处理与控制模块之间的通信模块，以向所述信号处理与控制模块传送所述激励电流和所述响应电压。

所述信号处理与控制模块包括与所述通信模块连接的正交子模块，以对所述激励电流进行正交计算得到所述正交值。

优选地，所述信号处理与控制模块还包括与所述通信模块和所述正交模块均连接的阻抗计算子模块，以根据所述激励电流、所述正交值和所述响应电压得到所述电池的交流阻抗。

经过所述互相关计算，同相相关运算结果X为：