[发明专利]一种基于伪随机信号的电池阻抗在线测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于伪随机信号的电池阻抗在线测量装置及方法，通过常用的电子仪器设备搭建简单的电池阻抗测试平台，成本低，采用伪随机二进制激励信号PRBS代替正弦信号，能够实现电池阻抗的在线快速测量，较为准确完整地测量出电池的频域阻抗特性。

技术领域

本发明属于新能源电动汽车技术领域，涉及一种汽车动力电池的阻抗在线测量装置，具体涉及一种基于伪随机信号的电池阻抗在线测量装置，还涉及一种基于上述装置的在线测量方法，对电动汽车电池可能出现的故障进行早期预警。

背景技术

随着环境问题和能源危机的日益严重，近年来新能源电动汽车因其环境友好的特点逐步成为了目前主要的交通工具之一。电池是电动汽车的主要能量来源，电池参数反映了其目前可用的性能和健康状态等，以此确保电动汽车安全稳定的运行。

电池的性能与很多因素有关，如温度、容量、电压、荷电状态(SOC)、健康状态(SOH)。电池的阻抗特性是描述电池性能随着对应的SOC、SOH和温度变化的主要方式。然而电池是一个具有典型非线性特性的电化学系统，并且只有电池电流和端电压能够直接测量得到，电池阻抗等参数很难直接测量。因此准确的阻抗测量方法成为了电动汽车电池监测系统研究和发展的关键。很多文献中已经分析清楚电池阻抗的变化与电池的荷电状态、健康状态或电池老化等因素有关。电池内部阻抗的变化通常反映了其循环寿命等重要性能，对内部阻抗的测量目前被认为是研究电池质量的重要方法之一。

近年来，常用的电池阻抗测量方法分为在线测量和离线测量，主要有密度法、开路电压法、直流放电法、热量损失法、交流注入法和电化学阻抗谱等。电化学阻抗谱(EIS)是电池阻抗测量中最常用的方法之一，但由于其速度慢，过程复杂，并不是在线测量实用的方法。交流注入测试法，则多用于在线测量领域，具有安全性、可靠性和高精度的特点，常作为车辆运行过程中对动力电池性能监测的一种手段。交流注入法的原理是采用一个交流信号激励源注入几十毫安的电流到电池内部，测出电池极柱上的响应电压，其优点是电池种类不受限制，测量时间短，一般在100ms左右，用小电流检测对电池损害小，可以在线检测电池，无需放电负载，电流较小，测量精度高，速度快，是目前通用的方法之一。但是此方法对注入的交流信号的选择尤为关键，通常采用正弦交流信号，其主要缺点是一次只能测试一个频率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种基于伪随机信号的电池阻抗在线测量装置及方法，采用常用的仪器设备搭建电池阻抗在线测试平台，采用伪随机信号作为激励信号，可实现快速在线测量电池阻抗。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于伪随机信号的电池阻抗在线测量装置，包括：信号发生器、Holland电流泵和示波器；

信号发生器的输入端接收伪随机二进制信号，信号发生器的输出端连接Holland电流泵，Holland电流泵的输出端连接被测电池系统，Holland电流泵的输出端和被测电池系统的输出端分别连接示波器；

信号发生器，用于产生伪随机电压测试信号；

Holland电流泵，用于将电压测试信号转换成电流激励信号，并将电流激励信号输入被测电池系统；

示波器，用于采集电流激励信号和被测电池系统输出的端电压，根据电流激励信号和电池输出电压，计算得到电池阻抗。

进一步的，所述伪随机信号采用GALOIS软件产生。

进一步的，Holland电流泵调整输入电压和输出电流之间的线性关系，使得输出电流与输入的电压频率相等，相位相等，幅值成线性关系。

进一步的，所述电池系统采用“四线法”连接，由被测电池引出四个端线，其中两根端线作为电池系统的输入端，与Holland电流泵相连注入激励信号；另两根端线作为电池系统的输出端，连接负载，测得电池的输出端电压。

相应的，本发明还提供了一种基于伪随机信号的电池阻抗在线测量方法，包括以下过程：