[发明专利]一种二次电池的阻抗测量系统和阻抗测量方法

权利要求书

1.一种二次电池的阻抗测量系统，其特征在于，所述二次电池的阻抗测量系统包括电池模块、电池充电放电模块、电池交流扫频模块和信号收集处理模块构成；

所述电池充电放电模块，包括电子负载、201稳定电源及203三位开关组成，使电池能够达到充电或放电的正常工作状态；其中电子负载为一滑线电阻，电子负载的滑臂与信号收集处理模块连接；电子负载的一端与201稳定电源的正极和203三位开关的203a点连接；电子负载的另一端与电池模块的正极连接；201稳定电源的正极与信号收集处理模块连接，201稳定电源的负极与203三位开关的203b点连接，203三位开关的203d点为空位；203三位开关的203c点与电池模块的负极连接；

所述的交流扫频模块由301交流扫频仪或302开关连接组成；用于对电池在达到充电或放电的正常工作状态之后，对电池模块在不同的稳定频率下进行交流阻抗测量；其中，302开关与电池模块的负极连接，301交流扫频仪与电池模块的正极和信号收集处理模块连接；

所述的信号收集处理模块为top终端硬件、或是个人PC、或是软件程序模块；并以通讯线与电池模块的正极连接；用于收集并处理直流稳定电流值、直流稳定电压值、交流电流激励信号和交流电压响应信号；并用于绘制测量得到的阻抗图谱和所述的阻抗图谱趋势线；并用于分析得到所述二次电池的欧姆内阻、电化学极化阻抗和浓差极化阻抗。

2.根据权利要求1所述一种二次电池的阻抗测量系统，其特征在于，所述电池模块包含铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池；电池既可以是单节二次电池，又可以是若干数量单节电池串联和并联构成的二次电池组。

3.一种用二次电池的阻抗测量系统的阻抗测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

A.利用充电放电回路的双通开关，选择电池的正极和负极与外部电子负载连接，构成放电回路；或者电池的正极和负极与外部稳定电源以及外部电子负载连接，构成充电回路；

B.设置外部电子负载和外部稳定电源的参数，使电池达到测量所需要的直流恒定电流充电或者放电状态，并且记录此状态下的电池直流电压曲线；

C.再将交流扫频仪与电池的正极和负极连接，在某一稳定频率下，交流扫频仪产生并记录稳定的正弦交流激励信号，并检测此激励信号下的二次电池对应的交流电压响应信号；

D.将所述的交流电压响应信号除以所述的交流电流激励信号，得到某一稳定频率下的二次电池的阻抗值，其中，具体的阻抗值分为虚部阻抗和实部阻抗；

E.设定在另一个稳定的频率下，重复步骤C，得到另一稳定频率下的所述二次电池的正弦交流激励信号和对应的交流电压响应信号；

F.在另一个稳定的频率下，重复步骤D，得到另一稳定频率下的二次电池的阻抗值，以及对应的虚部阻抗和实部阻抗；

G.以实部阻抗值为横坐标，虚部阻抗值为纵坐标，绘制不同的稳定频率下的所述的二次电池的阻抗图谱；并利用阻抗图谱、等效电路图和算法，分析得到电池的欧姆内阻阻值、电化学极化阻抗以及浓差极化阻抗；

H.不断的改变稳定频率的数值，重复步骤E和步骤F，得到一系列频率下的所述二次电池的阻抗值，以及对应的虚部阻抗和实部阻抗值；并在所述的阻抗图谱上描点，直至所述的阻抗图谱上面的点能够勾勒出电池的阻抗图谱趋势线。

4.根据权利要求3所述用二次电池的阻抗测量系统的阻抗测量方法，其特征在于，所述稳定的频率值范围为1Hz-1000Hz，在需要设定合适的频率值之前，还需要选定频率测量点。

5.根据权利要求3所述用二次电池的阻抗测量系统的阻抗测量方法，其特征在于，所述稳定的频率值范围为0.01Hz-20000Hz，在更广的频率范围内，选择合理的频率测量点的数量，以及设定频率数值；实现得到较好的阻抗图谱和阻抗图谱趋势线；但是过多的频率测量点，得到足够密集的所述阻抗图谱，将增加总体测量时间；过少的频率测量点，又不能完整的反映出所述的阻抗图谱趋势线；实际在测量频率范围内，对频率取对数，然后在对数化的频率变化线上，每个单位长度上平均采集4-6个点，然后反推出需要设定的所述设定频率值就能满足要求。

6.根据权利要求3所述用二次电池的阻抗测量系统的阻抗测量方法，其特征在于，所述步骤B中设定的直流稳定电流值的取值范围，由电池的容量决定，设定在电池以0.01C倍率至0.5C倍率充电或者放电的数值范围。

7.根据权利要求3所述用二次电池的阻抗测量系统的阻抗测量方法，其特征在于，所述步骤C和步奏E中设定的交流激励电流信号的幅值，为所述的直流稳定电流值的5%-15%，过小的交流激励电流信号的幅值，会使得测量电信号噪音在检测到的所述的交流电压响应信号中占的比例变大，带来一定的误差；过大的交流激励电流信号的幅值，则会影响到电池以所述的直流稳定电流值的充电或者放电的正常工作状态。