一种在线自学习锂电池的内阻测量装置及其测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种在线自学习锂电池的内阻测量装置及其测量方法，包括锂电池本体，还包括：电流传感器，用以检测锂电池本体的电流信号；电量传感器，用以检测和计算锂电池本体的当前电量；温度传感器，用以检测锂电池本体表面的温度；循环次数计数器，用以计算锂电池本体已经使用过的循环次数；控制器，通过电流信号参数、当前电量参数、温度参数、电压信号参数和循环次数参数，用以计算锂电池本体的当前内阻；电压控制器，用以将锂电池本体的端电压模拟信号转换为数字信号；校正负载，用以本内阻测量装置的在线学习和校正。本发明专利技术能够离线检测标定结合在线自学习校正的锂电池剩余使用时间，同时具有鲁棒性好、精度较高、在线自适应的特点。

An on-line self-learning device for measuring internal resistance of lithium batteries and its measurement method

【技术实现步骤摘要】
一种在线自学习锂电池的内阻测量装置及其测量方法
本专利技术涉及锂电池检测技术，更具体地说，涉及一种在线自学习锂电池的内阻测量装置及其测量方法。
技术介绍
电池内阻是锂电池的重要参数之一，它是表征锂电池状态、功率、寿命等关键指标的重要标志。通常对于锂电池内阻的有：离线检测、在线检测、在线估算等三种评估测量方法。离线检测是传统的测量手段，常用的有HPPC直流内阻检测、交流内阻检测等方法。其特点精度高、可重复性好，但是因为需要满足比较严格的静置、充放电等前提条件，因而不适合在线检测锂电池的状态。在线检测在近年来也出现了许多方法，比如专利“蓄电池内阻在线检测仪及内阻检测方法”(CN102262184A)。这些方法需要在电池上附件较多的检测器件，增加了电池组的复杂程度，但是由于电池在运行过程中电化学特性活跃，电压电流检测值变化大，往往内阻检测精度低，可重复性差。在线估算的方法是结合离线检测的数据来推测动态运行时电池的状态，结合前两种方法的优点，比如专利“一种在线估算动力锂电池电池内阻的方法”(CN103728495A)，“一种锂离子电池直流内阻推测方法”(CN104330636A)。这些不需要附件检测器件，利用静态电池的数据来在线估算电池内阻，但是在估算中会严重受当前电池工况的干扰和影响所以往往精度较低，并且可能存在累计误差。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术的目的是提供一种在线自学习锂电池的内阻测量装置及其测量方法，利用离线检测标定，使其具有鲁棒性好、精度较高、在线自学习的特点。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一方面，一种在线自学习锂电池的内阻测量装置，包括锂电池本体，还包括：电流传感器，用以检测锂电池本体的电流信号，并将电流信号参数传至控制器；电量传感器，用以检测和计算锂电池本体的当前电量，并将当前电量参数传至控制器；温度传感器，用以检测锂电池本体表面的温度，并将温度参数传至控制器；循环次数计数器，用以计算锂电池本体已经使用过的循环次数，并将循环次数参数传至控制器；电压控制器，用以将锂电池本体的端电压模拟信号转换为数字信号，并传至控制器；控制器，通过电流信号参数、当前电量参数、温度参数和循环次数参数，用以计算锂电池本体的当前内阻；校正负载，用以本内阻测量装置的在线学习和校正。还包括：显示模块，与控制器相连，用以显示控制器的计算结果。所述的控制器为ARM、DSP或单片机。所述的电流传感器为串入于锂电池本体回路中的精密电阻、霍尔传感器或分流器。所述的电量传感器为Ah积分电路、电量管理芯片或向电池管理系统。所述的温度传感器为接触式或非接触式传感器。所述的循环次数计数器为充放电截止电压触发的计数电路，或充放电曲线数据在控制器中直接计算。所述的显示模块为LCD显示模块、数码管显示模块或简化为一个数据接口，连接至更上层的显控平台。所述的校正负载为电阻器、电容器或电池组。所述的电压控制器为A/D转换器，或A/D电压检测电路。另一方面，一种在线自学习锂电池的内阻测量方法，通过电流传感器、电量传感器、温度传感器、电压传感器和循环次数计数器分别检测锂电池本体的电流信号参数、当前电量参数、温度参数、电压信号参数和循环次数参数，并将上述的相关参数传至控制器，通过控制器的标定、计算和自学习对锂电池本体进行内阻的测量；所述标定采用离线方法得到锂电池本体的基本信息和本内阻测量装置的初始参数，在锂电池本体充分静置后，恒流放电10s，记录放电前的电压U1和放电后的电压U2，则内阻为R：其中，I为放电电流；所述标定还包括：电量-内阻标定，在常温T下，根据上述公式分别进行测量新锂电池本体电量SOC为满电量S1、上阀值S2、下阀值S3、低电量S4时的电阻值RS1,RS2,RS3,RS4；温度-内阻标定，在满电量下，取不同的温度，通过上述方法测量新锂电池本体内阻，温度取值范围为0℃～50℃，取值数量为4个值，以T1＝0℃、T2＝20℃、T3＝30℃、T4＝50℃表示，在对应温度下测得内阻值RT1,RT2,RT3,RT4；循环次数-内阻标定，根据锂电池本体的电池寿命周期中取4个拐点，以J1＝0次、J2＝0.2J次、J3＝0.5J次、J4＝J次表示，其中J为锂电池本体总循环次数，在满电量下、温度T下，测得内阻值RJ1,RJ2,RJ3,RJ4；所述计算包括以下计算步骤：步骤1，读取锂电池原始内阻R0，R0通常选取锂电池室温，满电量下新电池的内阻值RS1，即R0＝RS1；步骤2，计算电量修正系数αS，根据离线标定的数据，使用线性化处理可以得到电量变化对内阻的影响：其中，Sx为电气电量，取值在[S4,S1]之间；步骤3，计算电池循环容量衰减系数αJ：其中，Jx为当前循环次数，取值在[J1,J4]之间；步骤4，计算电池温度系数αT：其中，Tx为当前温度，取值在[T1,T4]之间；步骤5，计算锂电池内阻R1：R1＝R0×αS×αJ×αT×kn其中，kn为当前第n次自学习之后的自学习系数，其初始值k0为1；所述电流传感器、电量传感器、温度传感器电压传感器和循环次数计数器分别检测的参数与实际锂电池的参数之间的偏差通过自学习来修正参数，具体为：在锂电池充电满之后，锂电池被静置30分钟以上时，本内阻测量装置对校正负载放电，恒流放电10s，记录放电前的电压U′1和放电后的电压U′2，则内阻为R′：其中，I′为放电电量，I′与离线标定时的电流I取值相一致。根据同时在当前电量、温度、循环次数条件下，再使用计算步骤得到内阻R′1，两个内阻值的差值为：ΔR′＝R′-R′1。若当前自学习系数为kn，则自学习系数可以完成更新：其中，kn+1为新的自学习系数，α为滤波系数。在上述的技术方案中，本专利技术所提供的一种在线自学习锂电池的内阻测量装置及其测量方法，具有较高的鲁棒性，且通过自学习能够对检测的参数与实际锂电池的参数之间的偏差进行修正参数，不但提高了内阻测量计算结果的精准度，还提高了在线自适应。附图说明图1是本专利技术的框架结构图；图2是本专利技术计算锂电池内阻计算的流程图；图3是本专利技术实施例的框架结构图。具体实施方式下面结合附图和实施例进一步说明本专利技术的技术方案。请结合图1和图2所示，本专利技术所提供的一种在线自学习锂电池的内阻测量装置，包括锂电池本体1，还包括：电流传感器2，用以检测锂电池本体1的电流信号，并将电流信号参数传至控制器7。如果电流较小，可以之间在电池回路中串入精密电阻测量；如果电流较大，则可以使用霍尔传感器或者使用分流器测量。电量传感器3，用以检测和计算锂电池本体1的当前电量，并将当前电量参数传至控制器7。根据成本和精度的不同，可以选择Ah积分电路、电量管理芯片或者是向电池管理系统读取。温度传感器4，用以检测锂电池本体1表面的温度，并将温度参数传至控制器7。可以是接触式或非接触式传感器，通常可以使用贴片式铂电阻。循环次数计数器5，用以计算锂电池本体1已经使用过的循环次数，并将循环次数参数传至控制器7。可以使用一个充放电截止电压触发的计数电路，或者用充放电曲线数据在控制器中直接计算。电压控制器6，用以将锂电池本体1的端电压模拟信号转换为数字信号，并传至控制器7。通常使用A/D转换器采集电压值，如果电池端电压与A/D转换器测量范围差距较大，可以在前端加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在线自学习锂电池的内阻测量装置，包括锂电池本体，其特征在于，还包括：电流传感器，用以检测锂电池本体的电流信号，并将电流信号参数传至控制器；电量传感器，用以检测和计算锂电池本体的当前电量，并将当前电量参数传至控制器；温度传感器，用以检测锂电池本体表面的温度，并将温度参数传至控制器；循环次数计数器，用以计算锂电池本体已经使用过的循环次数，并将循环次数参数传至控制器；电压控制器，用以将锂电池本体的端电压模拟信号转换为数字信号，并传至控制器；控制器，通过电流信号参数、当前电量参数、温度参数、电压参数和循环次数参数，用以计算锂电池本体的当前内阻；校正负载，用以本内阻测量装置的在线学习和校正。

【技术特征摘要】
1.一种在线自学习锂电池的内阻测量装置，包括锂电池本体，其特征在于，还包括：电流传感器，用以检测锂电池本体的电流信号，并将电流信号参数传至控制器；电量传感器，用以检测和计算锂电池本体的当前电量，并将当前电量参数传至控制器；温度传感器，用以检测锂电池本体表面的温度，并将温度参数传至控制器；循环次数计数器，用以计算锂电池本体已经使用过的循环次数，并将循环次数参数传至控制器；电压控制器，用以将锂电池本体的端电压模拟信号转换为数字信号，并传至控制器；控制器，通过电流信号参数、当前电量参数、温度参数、电压参数和循环次数参数，用以计算锂电池本体的当前内阻；校正负载，用以本内阻测量装置的在线学习和校正。2.如权利要求1所述的一种在线自学习锂电池的内阻测量装置，其特征在于，还包括：显示模块，与控制器相连，用以显示控制器的计算结果。3.如权利要求1所述的一种在线自学习锂电池的内阻测量装置，其特征在于：所述的控制器为ARM、DSP或单片机。4.如权利要求1所述的一种在线自学习锂电池的内阻测量装置，其特征在于：所述的电流传感器为串入于锂电池本体回路中的精密电阻、霍尔传感器或分流器。5.如权利要求1所述的一种在线自学习锂电池的内阻测量装置，其特征在于：所述的电量传感器为Ah积分电路、电量管理芯片或向电池管理系统。6.如权利要求1所述的一种在线自学习锂电池的内阻测量装置，其特征在于：所述的温度传感器为接触式或非接触式传感器。7.如权利要求1所述的一种在线自学习锂电池的内阻测量装置，其特征在于：所述的循环次数计数器为充放电截止电压触发的计数电路，或充放电曲线数据在控制器中直接计算。8.如权利要求2所述的一种在线自学习锂电池的内阻测量装置，其特征在于：所述的显示模块为LCD显示模块、数码管显示模块或简化为一个数据接口，连接至更上层的显控平台。9.如权利要求1所述的一种在线自学习锂电池的内阻测量装置，其特征在于：所述的校正负载为电阻器、电容器或电池组。10.如权利要求1所述的一种在线自学习锂电池的内阻测量装置，其特征在于：所述的电压控制器为A/D转换器，或A/D电压检测电路。11.一种在线自学习锂电池的内阻测量方法，其特征在于：通过电流传感器、电量传感器、温度传感器、电压传感器和循环次数计数器分别检测锂电池本体的电流信号参数、当前电量参数、温度参数、电压信号参数和循环次数参数，并将上述的相关参数传至控制器，通过控制器的标定、计算和自学习对锂电池本体进行内阻的测量；所述标定采...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡继康，徐丽敏，申屠理锋，刘金龙，吕忱，奚嘉奇，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31