[发明专利]带板载有限能量激励的实时交流阻抗检测的电池管理系统

说明书

一种使用交流阻抗检测电池组的电池管理系统(BMS)。所述BMS控制器产生脉冲调制信号到同步降压转换器等的板载激励调节器，且对调制信号进行扫频控制来调制电容等有限能量单元。所述电容调制信号作为交流激励施加到所述电池组的端子。由同步采样得到的所述电池组的电压是对所述交流激励信号的响应。交流激励信号电流和响应信号电池电压经过处理、傅里叶变换得到相应的尼奎斯特图。曲线偏移可指示电池单元的老化情况。产生所述交流激励信号的所述电容器只从所述电池组汲取极少能量，因此交流阻抗检测可在包括充电、放电和空闲模式在内的所有模式下进行而无需外部电源。

技术领域

本发明涉及电池管理系统，且更具体地说，涉及电池交流阻抗的实时检测。

背景技术

电动汽车(EV)等大型系统由电池组供电，电池组由控制电池组充放电的电池管理系统(BMS)管理。BMS还可具有空闲模式，在此模式中电池组与充电器和负载断开连接。

BMS可监测电池组的健康状况或老化情况。辅助充电器或电源可产生交流信号，用于施加到电池以测量其阻抗。这些交流检测系统中有一些仅当电源可用、在充电模式下，由充电器对电池充电时才工作。最近，也出现在空闲模式下使用外部电源来检测电池。

虽然这些电池检测系统很有用，但希望有一个实时电池检测系统，此系统在充电、放电和空闲三种模式下都可以工作并检测电池。例如，希望在EV运行(放电模式)、充电(充电模式)和EV不充电或放电(空闲模式)时，对电池执行交流阻抗检测。这种实时在线检测系统可以更早地检测到电池问题，而无需等到充电模式才进行。例如在驾驶过程中岩石刺穿电池组时出现损坏的电池单元，或在EV停泊且未充电时被故意破坏者损坏电池单元，无需等待EV连接到充电器就可以检测到电池的问题。

在电池检测期间，BMS或检测系统产生交流激励信号，并将其施加到电池组，同时测得电池组对交流激励信号的响应。此交流激励信号可在充电模式下使用充电器的能量产生。但是，对于放电模式和空闲模式，充电器可能无法使用，因此需要外部电源在放电和空闲模式期间产生交流激励信号。然而，这种额外的外部电源是不符合期望的。

因此，需要在没有外部电源或充电器的情况下产生交流激励信号。电池组本身可以供电，但又不希望从电池组中汲取大量能量以产生交流激励信号，因为这会消耗掉电池组的电量。一些交流阻抗检测系统有一个大的直流组件，这个大的直流组件会导致电源消耗较大电流。如果将电池用作此类交流激励信号的电源，那么这个大的直流组件可能会过度消耗电池电量。

对于本领域人员来说，下列技术课题成为近期致力发展的目标。需要利用电池组存储的能量产生交流激励信号，但不会从电池组中汲取大量能量。利用存储单元中的有限能量产生交流激励信号，以便仅从电池组中汲取有限能量。需要一个可以在包括充电、放电和空闲在内的所有模式下运行的实时交流阻抗电池检测系统。

发明内容

本发明的目标是提供一种电池管理检测器、电池管理交流阻抗检测器和带交流阻抗检测的电池管理系统，仅从电池组中汲取有限能量产生交流激励信号，可在包括充电、放电和空闲在内的所有模式下运行的实时交流阻抗电池检测，从而解决当前技术水平下的前述缺点。