一種電池組管理系統(tǒng)的電池內(nèi)阻測(cè)算方法及電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及儲(chǔ)能電站以及電動(dòng)汽車控制領(lǐng)域，特別是涉及一種電池組管理系統(tǒng)的電池內(nèi)阻測(cè)算方法及電路。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)阻是衡量電池性能的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)。電池處于不同的電量狀態(tài)時(shí)，它的內(nèi)阻值不一樣；電池處于不同的使用壽命狀態(tài)下，它的內(nèi)阻值也不同。無論是電池即將失效、容量不足或是充放電不當(dāng)，都能從它的內(nèi)阻變化中體現(xiàn)出來。因此檢測(cè)內(nèi)阻已經(jīng)成為比較流行的判斷電池好壞的方式。
[0003]現(xiàn)有的電池組內(nèi)電池內(nèi)阻的檢測(cè)方法使用單獨(dú)的裝置進(jìn)行電池放電，增加了器件數(shù)量及成本，并且電壓的測(cè)量與電流的測(cè)量要求同時(shí)，或者存在特定的測(cè)量條件，如自檢放電，即電池內(nèi)阻的測(cè)量?jī)H在自檢放電時(shí)進(jìn)行，記錄電流值的同時(shí)檢測(cè)電壓值并記錄，不適用于電壓采集模塊與電流采集模塊分開檢測(cè)的儲(chǔ)能系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是，提供一種電池組管理系統(tǒng)的電池內(nèi)阻測(cè)算方法及電路，無需增加電池內(nèi)阻值激勵(lì)裝置或測(cè)量裝置，電流和電壓的檢測(cè)不限于放電條件，各自分離且非同步，從而增加了電池內(nèi)阻測(cè)量的樣本空間，簡(jiǎn)化了內(nèi)阻的測(cè)量，以便監(jiān)控電池內(nèi)阻的實(shí)時(shí)變化情況，同時(shí)能夠減少設(shè)備，降低成本。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種電池組管理系統(tǒng)的電池內(nèi)阻測(cè)算方法，包括:以第一周期實(shí)時(shí)采集并緩存電池組內(nèi)單節(jié)電池的電壓，以第二周期實(shí)時(shí)采集并緩存電池堆負(fù)極的電流；對(duì)緩存的電壓進(jìn)行尋址與選擇，以查找第一電壓點(diǎn)V1和第二電壓點(diǎn)V2并保存；對(duì)緩存的電流進(jìn)行尋址與選擇，以查找第一電流點(diǎn)I1和第二電流點(diǎn)I2并保存；根據(jù)第一電壓點(diǎn)V1、第二電壓點(diǎn)V2、第一電流點(diǎn)I1以及第二電流點(diǎn)I2利用以下關(guān)系式計(jì)算單節(jié)電池的內(nèi)阻R:R= (V2-V1) / (I2-11)。
[0006]其中，對(duì)緩存的電壓進(jìn)行尋址與選擇包括在充電或者放電時(shí)，依次計(jì)算兩相鄰電壓點(diǎn)的斜率，當(dāng)一電壓點(diǎn)的斜率大于或者等于起始兩相鄰電壓點(diǎn)間的斜率時(shí)，電壓點(diǎn)為第一電壓點(diǎn)V1;繼續(xù)計(jì)算相鄰兩電壓點(diǎn)的斜率，當(dāng)另一電壓點(diǎn)的斜率小于起始兩相鄰電壓點(diǎn)間的斜率時(shí)，另一電壓點(diǎn)為第二電壓點(diǎn)V2。
[0007]其中，對(duì)緩存的電壓進(jìn)行尋址與選擇還包括在充電或者放電時(shí)，依次計(jì)算兩相鄰電壓點(diǎn)的差值。
[0008]其中，對(duì)緩存的電流進(jìn)行尋址與選擇包括在充電或者放電時(shí)，依次計(jì)算兩相鄰電流點(diǎn)的斜率，當(dāng)一電流點(diǎn)的斜率大于或者等于起始兩相鄰電流點(diǎn)間的斜率時(shí)，電流點(diǎn)為第一電流點(diǎn)I1;繼續(xù)計(jì)算相鄰兩電流點(diǎn)的斜率，當(dāng)另一電流點(diǎn)的斜率小于起始兩相鄰電流點(diǎn)間的斜率時(shí)，另一電流點(diǎn)為第二電流點(diǎn)12。
[0009]其中，對(duì)緩存的電流進(jìn)行尋址與選擇還包括在充電或者放電時(shí)，依次計(jì)算兩相鄰電流點(diǎn)的差值。
[0010]其中，第一周期和第二周期不大于50ms。
[0011]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種電池組管理系統(tǒng)的電池內(nèi)阻測(cè)算電路，包括:電池堆，包括至少兩組以上串聯(lián)的儲(chǔ)能電池組；電池管理系統(tǒng)，與電池組一一對(duì)應(yīng)，以第一周期對(duì)電池組內(nèi)單個(gè)電池電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)采集；儲(chǔ)能系統(tǒng)中控，以第二周期實(shí)時(shí)采集電池堆負(fù)極的電流；儲(chǔ)能系統(tǒng)中控以第二周期向電池管理系統(tǒng)廣播發(fā)送電流值，電池管理系統(tǒng)將采集的電壓值和儲(chǔ)能系統(tǒng)中控下發(fā)的電流值進(jìn)行緩存，并在充電或放電發(fā)生時(shí)對(duì)緩存的電流值和電壓值進(jìn)行逐點(diǎn)斜率計(jì)算后利用以下關(guān)系式計(jì)算出內(nèi)阻R:R=(V2-V1Vd2-11)，其中，V1為第一電壓點(diǎn)，V2為第二電壓點(diǎn)，I1為第一電流點(diǎn)，I2為第二電流點(diǎn)。
[0012]其中，儲(chǔ)能系統(tǒng)中控通過電流檢測(cè)器實(shí)時(shí)采集電池堆負(fù)極的電流，其中，電流檢測(cè)器包括霍爾電流檢測(cè)器或者功率分流器。
[0013]其中，電池管理系統(tǒng)依次計(jì)算相鄰兩電壓點(diǎn)的斜率，當(dāng)一電壓點(diǎn)的斜率大于或者等于起始兩相鄰電壓點(diǎn)間的斜率時(shí)，電壓點(diǎn)為第一電壓點(diǎn)V1;繼續(xù)計(jì)算相鄰兩電壓點(diǎn)的斜率，當(dāng)另一電壓點(diǎn)的斜率小于起始兩相鄰電壓點(diǎn)間的斜率時(shí)，另一電壓點(diǎn)為第二電壓點(diǎn)v2。
[0014]其中，電池管理系統(tǒng)依次計(jì)算相鄰兩電流點(diǎn)的斜率，當(dāng)一電流點(diǎn)的斜率大于或者等于起始兩相鄰電流點(diǎn)間的斜率時(shí)，電流點(diǎn)為第一電流點(diǎn)I1;繼續(xù)計(jì)算相鄰兩電流點(diǎn)的斜率，當(dāng)另一電流點(diǎn)的斜率小于起始兩相鄰電流點(diǎn)間的斜率時(shí)，另一電流點(diǎn)為第二電流點(diǎn)12。
[0015]通過上述方案，本發(fā)明的有益效果是:通過分別以第一周期和第二周期采集并緩存電池阻內(nèi)單節(jié)電池的電壓和電流，并進(jìn)行尋址與選擇，以查找第一電壓點(diǎn)V1、第二電壓點(diǎn)V2、第一電流點(diǎn)I1以及第二電流點(diǎn)I2，從而計(jì)算出單節(jié)電池的內(nèi)阻R，無需增加電池內(nèi)阻值激勵(lì)裝置或測(cè)量裝置，電流和電壓的檢測(cè)不限于放電條件，各自分離且非同步，從而增加了電池內(nèi)阻測(cè)量的樣本空間，簡(jiǎn)化了內(nèi)阻的測(cè)量，以便監(jiān)控電池內(nèi)阻的實(shí)時(shí)變化情況，同時(shí)能夠減少設(shè)備，降低成本。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的電池組管理系統(tǒng)的電池內(nèi)阻測(cè)算電路示意圖；
[0017]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的放電時(shí)對(duì)緩存的電壓值進(jìn)行逐點(diǎn)斜率計(jì)算的示意圖；
[0018]圖3是本發(fā)明實(shí)施例的放電時(shí)對(duì)緩存的電流值進(jìn)行逐點(diǎn)斜率計(jì)算的示意圖；
[0019]圖4是本發(fā)明實(shí)施例的充電時(shí)對(duì)緩存的電壓值進(jìn)行逐點(diǎn)斜率計(jì)算的示意圖；
[0020]圖5是本發(fā)明實(shí)施例的充電時(shí)對(duì)緩存的電流值進(jìn)行逐點(diǎn)斜率計(jì)算的示意圖；
[0021]圖6是本發(fā)明實(shí)施例的電池組管理系統(tǒng)的電池內(nèi)阻測(cè)算方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的電池組管理系統(tǒng)的電池內(nèi)阻測(cè)算電路示意圖。如圖1所示，本實(shí)施例的電池組管理系統(tǒng)的電池內(nèi)阻測(cè)算電路包括:電池堆10、儲(chǔ)能系統(tǒng)中控16以及至少兩個(gè)以上電池管理系統(tǒng)13、14。其中，電池堆10包括至少兩組以上串聯(lián)的儲(chǔ)能電池組 11、12。
[0023]電池管理系統(tǒng)13、14與電池組11、12--對(duì)應(yīng)，以第一周期T1對(duì)電池組11或電池組12內(nèi)單個(gè)電池電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。儲(chǔ)能系統(tǒng)中控16以第二周期T2通過電流檢測(cè)器15實(shí)時(shí)采集電池堆10負(fù)極的電流并以第二周期T2向電池管理系統(tǒng)13或電池管理系統(tǒng)14廣播發(fā)送所采集的電流值。其中，電流檢測(cè)器15包括霍爾電流檢測(cè)器或者功率分流器，儲(chǔ)能系統(tǒng)中控16還可以由其它中控設(shè)備替代。電池管理系統(tǒng)13或電池管理系統(tǒng)14將采集的電壓值和儲(chǔ)能系統(tǒng)中控16下發(fā)的電流值進(jìn)行緩存。并在充電或放電發(fā)生時(shí)對(duì)緩存的電流值和電壓值進(jìn)行逐點(diǎn)斜率計(jì)算以查找第一電壓點(diǎn)V1，第二電壓點(diǎn)V2，第一電流點(diǎn)I1，第二電流點(diǎn)I2，然后利用以下關(guān)系式計(jì)算出電池組11或電池組12內(nèi)單節(jié)電池的內(nèi)阻R =R=(V2-V1)/(I2-11)。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，電池管理系統(tǒng)13或電池管理系統(tǒng)14對(duì)電流值和電壓值的逐點(diǎn)斜率計(jì)算還可以適用于所有引起電流電壓短時(shí)間內(nèi)迅速變化情況。
[0024]在本實(shí)施例中，電池管理系統(tǒng)13或電池管理系統(tǒng)14對(duì)緩存的電壓值進(jìn)行逐點(diǎn)斜率計(jì)算如圖2或者圖4所示。圖2為本發(fā)明實(shí)施例的放電時(shí)對(duì)緩存的電壓值進(jìn)行逐點(diǎn)斜率計(jì)算的示意圖，圖4為本發(fā)明實(shí)施例的充電時(shí)對(duì)緩存的電壓值進(jìn)行逐點(diǎn)斜率計(jì)算的示意圖。依次計(jì)算相鄰兩電壓點(diǎn)的斜率，其中，斜率IkvI = I ΛνΙ/ΤρΛν為兩相鄰電壓點(diǎn)的差值，是根據(jù)實(shí)際電池、負(fù)載設(shè)備、充電設(shè)備進(jìn)行配置。當(dāng)|kV|〈|kV(l|時(shí)認(rèn)為電壓值階躍不明顯，其中，IkvcJ為起始兩相鄰電壓點(diǎn)間的斜率。繼續(xù)計(jì)算下一周期T1間隔的兩相鄰電壓點(diǎn)的差值，直至當(dāng)|kV|>=|kV(l|時(shí)認(rèn)為電壓值階躍明顯，如圖2中的斜率線21或圖4中的斜率線31，因此選擇電壓點(diǎn)22或電壓點(diǎn)32作為第一電壓點(diǎn)V”此即當(dāng)一電壓點(diǎn)的斜率大于或者等于起始兩相鄰電壓點(diǎn)間的斜率時(shí)，電壓點(diǎn)為第一電壓點(diǎn)繼續(xù)計(jì)算相鄰兩電壓點(diǎn)的斜率，直到出現(xiàn)斜率|kv|〈 IkvcJ時(shí)認(rèn)為階躍完成，如圖2中的斜率線23或圖4中的斜率線33，因此選擇電壓點(diǎn)24或電壓點(diǎn)34作為第二電壓點(diǎn)V2。此即當(dāng)另一電壓點(diǎn)的斜率小于起始兩相鄰電壓點(diǎn)間的斜率時(shí)，另一電壓點(diǎn)為第二電壓點(diǎn)V2。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，電池管理系統(tǒng)13或電池管理系統(tǒng)14也可以計(jì)算兩相鄰電壓點(diǎn)的差值來查找第一電壓點(diǎn)％和第二電壓點(diǎn)V2。
[0025]電池管理系統(tǒng)13或電池管理系統(tǒng)14對(duì)緩存的電流值進(jìn)行逐點(diǎn)斜率計(jì)算如圖3或者圖5所示。圖3為本發(fā)明實(shí)施例的放電時(shí)對(duì)緩存的電流值進(jìn)行逐點(diǎn)斜率計(jì)算的示意圖，圖5為本發(fā)明實(shí)施例的充電時(shí)對(duì)緩存的電流值進(jìn)行逐點(diǎn)斜率計(jì)算的示意圖。依次計(jì)算相鄰兩電流點(diǎn)的斜率，其中，斜率IkIl = I Λ I |/Τ2，Λ I為兩相鄰電流點(diǎn)的差值。當(dāng)IkI I〈 IkItl時(shí)認(rèn)為電流值階躍不明顯，其中，IkIcJ為起始兩相鄰電流點(diǎn)間的斜率。繼續(xù)計(jì)算下一周期T2間隔的兩相鄰電流點(diǎn)的差值，直至當(dāng)IkIb=IkIcJ時(shí)認(rèn)為電流值階躍明顯，如圖2中的斜率線25或圖4中的斜率線35，因此選擇電流點(diǎn)26或電流點(diǎn)36作為第一電流點(diǎn)I115此即當(dāng)一電流點(diǎn)的斜率大于或者等于起始兩相鄰電流點(diǎn)間的斜率時(shí)，電流點(diǎn)為第一電流點(diǎn)I。繼續(xù)計(jì)算相鄰兩電流點(diǎn)的斜率，直到出現(xiàn)斜率IkIldkItlI時(shí)認(rèn)為階躍完成，如圖3中的斜率線27或圖5中的斜率線37，因此選擇電流點(diǎn)28或電流點(diǎn)38作為第二電流點(diǎn)12。此即當(dāng)另一電流點(diǎn)的斜率小于起始兩相鄰電流點(diǎn)間的斜率時(shí)，另一電流點(diǎn)為第二電流點(diǎn)12。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，電池管理系統(tǒng)13或電池管理系統(tǒng)14也可以計(jì)算兩相鄰電流點(diǎn)的差值來查找第一電流點(diǎn)I1和第二電流點(diǎn)I2。
[0026]在本實(shí)施例中，第一周期T1和第二周期T2不相等，因此，電壓的變化與電流的變化無法實(shí)時(shí)同步，電池管理系統(tǒng)13或電池管理系統(tǒng)14對(duì)緩存的電壓值和電流值單獨(dú)進(jìn)行斜率計(jì)