[发明专利]一种动力锂电池内阻特性检测系统

说明书

本发明提供了一种动力锂电池内阻特性检测系统，通过分时测量并联锂电池组在不同交流电流激励下的电压和电流响应，计算电池的内阻特性。系统采用整体电池组寿命和单电池组故障两种参数比较方式进行锂电池的故障判断：其中整体电池组寿命采用所有并联锂电池组1～N与参考并联锂电池组的内阻特性进行比较，从正态分布角度来判断并联电池组的整体寿命情况；单电池组故障的判断是将所有并联锂电池组1～N的内阻特性进行统计分析和比较，找出偏差较大的锂电池组，进行单独分析和测试，确定故障原因。本系统可以实现并联锂电池组内阻特性的准确测量，提高锂电池寿命和动态特性的辨识精度。

技术领域

本发明涉及一种动力锂电池内阻特性检测系统，属于电力电子技术领域。

技术背景

电动汽车普遍采用锂电池作为动力来源。由于寿命和使用工况的原因，电池供电系统的故障率比电子系统的故障率高很多，是电动汽车故障的主要来源之一。当锂电池供电系统发生性能下降时，往往就造成电池寿命缩短，甚至可能会热失控、漏气、漏液、短路自燃等安全性问题，造成生命财产损失。

电池作为电池供电系统的基本组成单元，电池的并联可以增大输出电流，提高带负载的能力，因而在供电系统中得到普遍采用。并联方式连接的锂电池模块常见的故障主要是短路故障、断路故障、接触不良、电芯老化等。其中，短路和断路的故障，可以通过测量并联模块的电压参数和电流参数，再与相应的阈值做比较判断即可。

对故障的识别和诊断便于及时发现问题，及时做出故障处理。短路和断路故障通常能够引起电池的内阻的变化，可以通过测量电池的内阻进行判别。在工程应用中，常常采用内阻变化特征作为故障诊断的依据。具体系统实现时，由于锂电池的内阻数值不容易测量，而且内阻的分布规律的特征也较难获得。另外，锂电池的内阻数值在毫欧级别，在离线时，通过端口电压电流特性，比较容易获得内阻的数值，而锂电池的在线测量，则是需要特殊方法才能实现，往往具有很大的难度和误差。

现有基于自身动态过程信息的动态工况条件下的故障检测，锂电池的内阻辨识结果可能存在虚数解，容易影响故障诊断的正确性。如果是平稳工况，会因为激励单一，无法获得激励与响应之间的更加准确的数值关系，通常需要利用外部测量模块来完成锂电池内阻的在线测量。

现有的采用施加交流激励的方法来测量锂电池的内阻，具有较高的测量精度，但是，由于电流和电压的测量和转换精度难以保证，实际技术应用时，很难完成并联锂电池的毫欧级内阻参数的准确测量。目前，交流类电池内阻测量仪器都为单独测量设备，设计复杂、价格较高并且与电池管理系统不能较好的兼容，因此不适合作为内阻在线测量模块。

本发明设计了一种动力锂电池内阻特性检测系统，通过对并联锂电池组在不同电流激励下的电压和电流响应，计算出电池的内阻特性，实现并联锂电池组内阻特性的准确测量，提高锂电池寿命和动态特性的辨识精度。

发明内容

本发明提供了一种动力锂电池内阻特性检测系统，本发明的目的是利用不同电流激励下，并联锂电池组的电压响应不同，对并联锂电池内阻进行准确地测量。针对并联电池模块的故障分析和诊断，单体电池往往由于接触不良或者老化程度不一，造成电池故障的识别正确率下降。本发明提出的方法是结合并联电池模块的端电压、电流激励的动态变化完成并联锂电池的内部等效电阻的在线辨识，同时，采用标准并联锂电池组的参考特性检测和对照，判断锂电池的老化程度，克服单一静态测量带来的锂电池内阻测量误差，保证了电池包并联模块故障模式的可靠在线诊断。本发明提出的并联模块故障诊断方法能有效保证电池系统安全、提升锂电池系统性能检测的正确性，对电动汽车的广泛推广具有重要意义，其社会效益与经济效益大大提高。

本发明实现发明目的采用如下技术方案：

本发明所述的一种动力锂电池内阻特性检测系统，包括：微控制器、直接数字式频率合成器(DDS，Direct Digital Synthesizer)、模拟滤波器、电流激励驱动、并联锂电池组1～N、参考锂电池组、信号调理单元、模数转换器、基准电压产生电路、工业总线、上位机等模块构成。