[发明专利]一种在线检测动力电池内阻的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在线检测动力电池内阻的方法，特别涉及在线检测由锂充电电池串联构成的电池组中各单体电池的内阻的方法。

背景技术

串联构成的电池组广泛应用于电动工具、电动汽车、风力发电、光伏发电的储能系统。动力电池组由多个可充电的单体电池串联构成,可充电电池在存储和使用过程中充、放电性能会逐渐衰退,电池内阻逐渐增大，表现为荷电能力下降，充放电过程中因内阻增大导致电池内部发热，严重的发热会损伤电池内部的电化学结构，造成内部短路、起火、爆炸等安全事故。

内阻是反应电池状态的重要标志之一。无论是电池即将失效、容量衰减或是电池内部的电化学结构出现异常，都可以从它的内阻变化中体现出来。通过测量电池内阻，对电池的健康状况进行判断，对性能衰退或失效的电池进行预警，可有效地避免电池过充、过放、过热等危及电池寿命和运行安全的情况发生。

中国专利CN101276949B公布了“一种用于混合动力汽车电池性能检测装置的检测方法”，利用混合动力汽车的整车控制器在汽车启动过程中和启动后各采集一组电池的输出电压和电流对，然后计算电池的内阻。该方法以混合动力汽车的发动机作为电池内阻测量过程中的放电负载，放电回路中的逆变器和发动机导致放电回路包含了容性负载、开关负载、电机感性负载，负载特性复杂且不稳定,开关负载产生的谐波影响电压采样的准确性，电容负载和感性负载导致放电回路中的电压与电流之间产生相位差，影响电压、电流采样在时间上的对应关系，电压、电流的测量精度难以得到保证。

中国专利CN102205800B，公开了“一种智能电动车电池管理系统”，该技术方案中，采用交流压降内阻测量法进行电池内阻的测量，具体测量方法是：给电池施加（注入）一个固定频率和固定电流的小电流信号(目前一般使用1KHZ频率，50mA小电流)，并对电池端电压进行电压采样，整流、滤波、信号放大等一系列处理后，通过计算得到该电池的内阻值。

由于电动汽车配用的动力电池的内阻极小（单体电池的初始内阻一般小于2毫欧），对单体电池施加小电流信号（通常注入电流100mA），在单体电池上产生的电压响应微弱(约200微伏)，整流、滤波等一系列处理电路也会引入信号噪声，使用通常的测量电路，测量准确度难以得到保证。实现微弱电压信号的高精密度检测，必须使用极为复杂测量电路，导致实际应用成本大幅度提高。

当今动力电池，特别是电动汽车使用的动力电池，普遍配用充电器、充电桩、大型充电机，使用直流恒流充电的方式为动力电池组充电。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种在线检测电池内阻的方法,通过检测充电过程中外部充电机提供的直流充电电流和该充电电流所引起的电池组中各单体电池端电压的变化量,计算出各单体电池的直流内阻。

本发明的具体技术方案包括：一种在线检测动力电池内阻的方法,参见图1,包括动力电池组、充电器、电源模块PM、电源开关KX、管理模块GM、电流检测模块CS、充电开关KC、放电开关KD、充电连接器JC、放电连接器JD，通讯模块，还包括至少1个电压检测模块和至少1个隔离模块。

所述的动力电池组，参见图1，由1-10个电池模块串联构成，每个电池模块由6-12个可充电的单体电池串联构成，动力电池组的电源输出连接点包括正电极P+，负电极P-。

所述的充电器是为动力电池组充电的设备，充电器为动力电池组提供直流充电电流。

所述的电源模块PM由DC/DC隔离变换器电路和电源滤波电路组成。DC/DC变换器的一个输入端连接至动力电池组的正电极P+,另一个输入端经电流传感器连接至动力电池组的负电极P-。DC/DC变换器的输出端连接至管理模块GM，为管理模块GM及与管理模块GM相连接的其他模块提供工作电源，电源模块与置于外部的电源开关KX连接，电源开关KX控制DC/DC变换器输入电源的闭合和分断。

所述的管理模块GM包括微控制器MCU，参见图1，所述的微控制器MCU是可编程序的单片计算机集成电路,包括但不限于8051系列的微控制器和ARM系列的微控制器。管理模块GM与隔离模块、电流检测模块CS、充电开关KC、放电开关KD、通讯模块相连接。微控制器MCU执行预制的程序，控制充电开关KC和放电开关KD的导通和关断，并在控制充电开关KC导通的前、后瞬间和关断的前、后瞬间检测动力电池组的充电电流和动力电池组中各单体电池的端电压，再依据充电开关KC导通的前、后和关断的前、后检测到的充电电流的变化量和与该充电电流变化量相对应的各单体电池端电压的变化量，计算各单体电池的直流内阻。