[发明专利]一种串并联电池系统阻抗谱在线检测系统及检测方法

说明书

一种串并联电池系统阻抗谱在线检测系统及检测方法，包括电池串单元、扰动单元和微控制器；电池串单元和扰动单元串联连接后形成电池支路，M个电池支路并行连接组成串并联电池系统，M≥2；串并联电池系统的扰动单元连接到微控制器的IO端，串并联电池系统的电池串单元连接到微控制器的ADC模数转换端；本发明通过对串并联电池系统中的电池支路进行周期激励信号耦合，串并联电池系统中其他支路任然能够正常工作，因此本发明的系统能够对被测等效电池进行实时在线检测；冗余电池支路的工作模式，实现对系统影响的最小化，甚至消除，能够不改变原有串并联电池系统外特性继续正常运行。

技术领域

本发明属于阻抗谱在线检测技术领域，特别涉及一种串并联电池系统阻抗谱在线检测系统及检测方法。

背景技术

随着传统能源、交通等行业对环境造成的压力逐年增加，社会对新能源的需求愈发强烈。政府也出台了大量政策鼓励和扶持新能源产业的高速发展。

在新能源产业中，电化学电池作为能源存储设备被大量采用来提供电力供应。例如新能源发电系统中需要采用电池作为储能设备支撑电网；新能源电动汽车中，采用锂离子电池作为汽车动力电源；在新能源配套的储能产品中更是大量使用各类电化学电池作为基本电源使用。

电池由于单体电压较低或电流较小，在新能源场景中应用时，往往需要串并联使用，形成串联的电池系统。同时，由于单体电池的不一致性，串联系统中个别电池使用过程中会加速老化、衰减，由于不当使用，或制造问题造成个别电池内在问题，如锂晶枝生长造成内短路等，如不能及时加以识别，将很容易造成系统效率下降，严重情况下甚至会造成系统故障，乃至热失控，电池系统烧毁等重大损失。而此类问题从电池的外特性上往往难以识别，只能通过电池内在的电化学特征予以识别。因此如何检测串联电池系统中每个电池内在的电化学特性，成为避免此类问题的先决条件。

而目前能进行电池电化学特性无损检测都是采用阻抗谱技术，通过扫描电池的阻抗谱分析电池内部的电化学特性。但传统方法进行电池阻抗谱检测往往需要采用专用设备，进行离线检测。此类专用设备主要通过向单体电源注入不同频率的微量扰动，检测其对微量扰动的响应进行采样实现检测，因此对采样系统的精度往往要求非常高。由于频率范围往往较宽，因此生成宽频率范围微量信号设备成本巨大且能够检测的通道数量有限，需要花费大量的时间。同时由于无法在线检测，不能实时的发现电源单体存在的问题，存在巨大的漏检风险。由于需要离线检测，会造成串联电源系统无法正常工作，会造成收益损失，特别是在新能源汽车等领域内是不被允许的，或需要做重复的资源投入以确保系统的不中断供电，系统成本将成倍增加。现有的阻抗谱检测装置中都需要额外增加激励源，造成检测设备投资成本很高，不利于电池产品在新能源产业中的健康发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种串并联电池系统阻抗谱在线检测系统及检测方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种串并联电池系统阻抗谱在线检测系统，包括电池串单元、扰动单元和微控制器；电池串单元和扰动单元串联连接后形成电池支路，M个电池支路并行连接组成串并联电池系统，M≥2；串并联电池系统的扰动单元连接到微控制器的IO端，串并联电池系统的电池串单元连接到微控制器的ADC模数转换端；

微控制器用于给扰动单元发送驱动信号、开关信号和缓冲开关信号；

电池串单元用于给微控制器输入电压信号和电流信号；

扰动单元用于实现电池支路的导通及断开功能。

进一步的，电池串单元包括N个等效电池，N≥1；N个等效电池串联后形成电池串单元。