[发明专利]一种电动汽车动力电池阻抗谱在线测试系统

说明书

本公开揭示了一种电动汽车动力电池阻抗谱在线测试系统，包括：激励波形发生模块、电压电流转换模块、电流采样电阻、开关阵列、电压电流同步采集模块和微处理器。本公开还揭示了一种电动汽车动力电池阻抗谱在线测试方法。本公开通过采用新型开关阵列切换方式，避免了大量开关的使用，提升了系统的可靠性，同时由于一次对整个一条串联支路的电池进行激励，也大大减小了测量时间；通过采用电压电流同步采样的方式，提高了幅值和相位的测量精度。

技术领域

本公开属于电动汽车电池领域，具体涉及一种电动汽车动力电池阻抗谱在线测试系统。

背景技术

电动汽车由于其清洁环保的优势，应用日益广泛，同时，车载动力电池的安全性和可靠性备受关注，因此，如何对车载动力电池的状态进行合理的管理和监控也是学者们研究的热点。美国特斯拉公司研制了完备的电池管理系统对车载动力电池的状态进行实时监测，但该测试系统仅监测外电压电流信息，无法获得内部电化学参数，无法辨识电池的潜在性缺陷，特斯拉电动汽车起火自燃现象仍时有发生。

国内外众多学者都对电池的检测手段进行了大量的研究，其中，电化学阻抗谱作为一种无损的参数测定和有效的电池动力学行为测定方法，可有效辨识电池的潜在性缺陷。但当前电化学阻抗谱多用于离线测试，尚没有有效的手段可对车载动力电池进行在线的精准诊断。

发明内容

针对现有技术中的不足，本公开的目的在于提供一种电动汽车动力电池阻抗谱在线测试系统，能够有效获得电池内部的电化学参数，辨识出电池的潜在性缺陷。

为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：

一种电动汽车动力电池阻抗谱在线测试系统，包括：

激励波形发生模块，用于产生宽频激励电压信号；

电压电流转换模块，用于将所述宽频激励电压信号转换为宽频激励电流信号；

电流采样电阻，用于对所述宽频激励电流信号进行采样并转换为第一电压信号；

开关阵列，用于调整所述宽频激励电流信号在电动汽车动力电池中的流向；

电压电流同步采集模块，用于采集电动汽车动力电池中的已注入宽频激励电流信号的电芯的端电压信号，以及同步采集所述第一电压信号；

微处理器，用于控制所述激励波形发生模块所产生的宽频激励电压信号的幅值和频率和控制所述开关阵列中开关的通断，还用于提取所述电压电流同步采集模块在宽频范围内每个频点下采集到的端电压信号和第一电压信号的幅值和相位，根据所述幅值和相位获得电动汽车动力电池中每一节电芯的阻抗，并根据所述阻抗获得电动汽车动力电池的阻抗谱。

优选的，所述开关阵列包括n个开关组，每个开关组包括上开关和下开关，上开关的一侧接入由激励波形发生模块和电压电流转换模块构成的激励电流源，另一侧与下开关的一侧共同接入电动汽车动力电池的正极，下开关的另一侧接入负载，其中，n为电动汽车动力电池串联支路数。

优选的，所述开关阵列中的开关为MOS管或光耦继电器。

优选的，所述电压电流同步采集模块包括A/D转换器。

优选的，所述激励波形发生模块包括DDS电路及与DDS电路串接的放大电路。

优选的，所述电压电流转换模块包括大电流运算放大器或达林顿管。

优选的，所述电压电流转换模块转换的输出电流幅值为0.1-1A。

本公开还提供一种电动汽车动力电池测试方法，包括如下步骤：

S100：激励波形发生模块产生宽频激励电压信号并由电压电流转换模块转换为宽频激励电流信号；