[发明专利]基于隔离技术的高电压储能电堆多通道同步阻抗测量方法

说明书

本发明提供一种基于隔离技术的高电压储能电堆多通道同步阻抗测量方法。本发明方法包括以下步骤：步骤1：交流电流输出模块给被测高电压储能电堆施加的交流电流激励信号；步骤2：多通道隔离型信号采集模块的一个通道采集标准取样电阻两端的交流电压，其余N个通道同步采集被测高压电池堆每个电芯两端的交流电压；步骤3：实时对多通道采集模块同步采样所得数据进行计算，得到被测电池堆各个电芯的交流阻抗。本发明方法可应用于同步测量相同状态下高电压、多电芯的储能电堆内各个电芯的交流阻抗，以表征电芯的差异化。

技术领域

本发明属于高电压电池堆测量技术领域，电池堆包括锂电池堆、燃料电池堆和电解槽组等。具体涉及一种基于隔离技术的高电压储能电堆多通道同步阻抗测量方法。

背景技术

现有的交流阻抗测试分析仪是在固定频率下测试整个电池堆的总阻抗，或用电子开关切换分别测试电池堆内每个电芯的交流阻抗，总阻抗不能反映每个电芯的电阻、电容特性和研究电芯内部的化学反应，电子开关切换因为不同步采样，不能反映相同条件下电芯交流阻抗的差异性。此外，对于大电压的电池堆，目前采用的技术是通过电子负载形式测量，存在相位偏差的问题。所以需要一种新技术来解决上述问题，技术的难点在于不影响电池堆正常状态，给电池堆施加小幅交流电流激励，在电池堆大电压的基础上，同步采集各个电芯两端响应的微弱的交流电压信号、分辨有效信号和计算。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在的问题提供一种基于隔离技术的高电压储能电堆多通道同步阻抗测量方法，可应用于同步测量相同状态下高电压储能电堆内各个电芯的交流阻抗，表征电芯的差异化，便于科研人员研究电池堆电芯间差异化原因以及精确定位拣选替换，对提高电池堆性能提供有效依据。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

基于隔离技术的高电压储能电堆多通道同步阻抗测量方法，包括如下步骤：

步骤1：交流电流输出模块给被测高电压储能电堆施加的交流电流激励信号；

步骤2：多通道信号采集模块的一个通道采集标准取样电阻两端的交流电压，其余N个通道同步采集被测高压电池堆每个电芯两端的交流电压；

步骤3：实时对多通道采集模块同步采样所得数据进行计算，得到被测电池堆各个电芯的交流阻抗。

其中，若步骤1中交流电流输出模块给被测电堆施加固定频率的交流电流激励信号，得到被测电堆各个电芯在设定频率下不同时间的各个电芯的阻抗模值变化；

若步骤1中交流电流输出模块给被测电堆施加扫描频率的交流电流激励信号，则利用被测电堆各个电芯的交流阻抗模值与不同频率下交流电压与交流电流之间的相位差，实时计算被测电堆各个电芯的交流阻抗模值实部Zre和虚部Zim。

所述步骤1中，被测对象是高电压储能电池堆。当电池堆处于静态状态下时，根据电池的容量施加交流激励电流。当电池堆接负载电阻处于恒电流放电状态时，给电堆施加的交流激励电流值为电池堆恒电流放电电流值的5％～10％。

所述步骤2中，每个通道均采用隔离型放大器通过磁耦合的方式采集取样电阻和高电压电池堆内每个电芯的响应的微弱的交流电压信号。取样电阻采用一个固定阻值的电阻，该固定阻值的电阻的大小根据电流大小进行选型，电阻阻值范围为50-200毫欧。

所述步骤3中，计算方式为：

施加激励电流

式中U_R0是不同频率或固定频率不同时间下采集的取样电阻两端的交流电压，R₀为取样电阻。纯电阻的交流电压与交流电流相位差为0，故交流电流由纯电阻两端采集的交流电压进行换算。

电芯的阻抗

式中Ux是不同频率或固定频率不同时间下采集的每个电芯两端的交流电压。