用于动力电池的交流阻抗测试系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于动力电池的交流阻抗测试系统，包括交流信号单元、功率放大单元、隔直电容、采样单元和数据处理单元。交流信号单元用于产生基础交流信号。功率放大单元用于放大基础交流信号并输出放大交流信号。功率放大单元、隔直电容和动力电池连接为回路，从而向动力电池注入放大交流信号。采样单元用于对功率放大单元端的交流电压和交流电流进行采样并输出对应的采样信号。数据处理单元用于根据采样信号进行数据处理、基于欧姆定律而得到动力电池的交流阻抗。本发明专利技术方案简单、测试方便，易于实现，准确度高，还以可避免对动力电池造成损害。

【技术实现步骤摘要】
用于动力电池的交流阻抗测试系统和方法
本专利技术涉及动力电池阻抗测试领域，具体涉及一种用于动力电池的交流阻抗测试系统和方法。
技术介绍
随着环境的日益恶化和石油资源的紧缺，汽车产业不断在调整。电动汽车因其污染小，更环保、噪音小等优点成为目前备受欢迎的新能源汽车。而新能源汽车的核心就是动力电池，汽车动力电池的电压通常为几十伏至几百伏之间，容量在几十AH至几百AH，故很难通过单体电池完成。因此，汽车动力电池通常是将多节电压等级和容量一致的单体电池通过串并联组成电池组供给汽车使用。组成电池组的单体电池要求除电压等级和容量一致要求外，电池阻抗也需尽可能一致，因此快速准确测量动力电池阻抗成为目前研究电池变化的关键问题。目前电池阻抗的测试方法主要有直流测试法，交流测试法及时域直流脉冲测试法等。直流测试法需让电池在短时间内强制通过一个很大的电流，测量此时电池两端的电压，继而通过公式计算电池阻抗。该方法由于电池通过大电流时，电极极化，会产生极化内阻，故测量时间必须很短，否则测出阻抗值误差偏大。此外，大电流通过电池会对电池内部电极有一定的损伤从而减少电池寿命。交流测试法则是通过恒压源或恒流源产生小幅值的正弦波信号注入电池，滤除干扰后，测量出电池两端的电压响应信号和两者间的相位差，即可得出电池的交流阻抗。该方法无需对电池进行放电，所以不会对电池的性能产生影响，可实现电池阻抗的在线检测，测量结果的精确度受纹波电流等影响，因此要求测试设备需具备一定的抗干扰能力。而时域脉冲测试法则是根据脉冲前后电池电压的升降通过欧姆定律计算得出电池欧姆内阻，而动力电池容量通常较大，为了得到明显的电压变化则需通过大电流，受设备中接触器的开关时间限制，会引入较大的测量误差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种方案简单、易于实现、误差较小、避免对动力电池造成损害、能够灵活进行测试的用于动力电池的交流阻抗测试系统。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种用于动力电池的交流阻抗测试系统，用于对动力电池进行交流阻抗测试，所述用于动力电池的交流阻抗测试系统包括：交流信号单元，所述交流信号单元用于产生基础交流信号；功率放大单元，所述功率放大单元与所述交流信号单元相连接，用于放大所述基础交流信号并输出放大交流信号；隔直电容，所述功率放大单元、所述隔直电容和所述动力电池连接为回路，从而向所述动力电池注入所述放大交流信号；采样单元，所述采样单元用于对所述功率放大单元端的交流电压和交流电流进行采样并输出对应的采样信号；数据处理单元，所述数据处理单元与所述采样单元相连接，用于根据所述采样信号进行数据处理而得到所述动力电池的交流阻抗。优选的，所述交流信号单元用于产生频率可调的所述基础交流信号。优选的，所述功率放大单元包括开关功率放大器以及控制所述开关功率放大器的控制系统。优选的，所述开关功率放大器采用半桥、全桥或多电平拓扑。优选的，所述控制系统采用的控制方法为：提供一给定信号，对所述给定信号进行信号调理，根据调理后的所述给定信号和反馈的所述开关功率放大器的输出信号得到控制信号，对所述控制信号进行PI调节，根据PI调节后的所述控制信号生成用于控制所述开关功率放大器的PWM调制信号，利用所述的PWM调制信号控制所述开关功率放大器，并对所述开关功率放大器的输出信号进行滤波。优选的，所述采样单元包括用于对所述功率放大单元端的交流电压进行采样并输出对应采样信号的交流电压采样模块、用于对所述功率放大单元端的交流电流进行采样并输出对应采样信号的交流电流采样模块。优选的，所述交流电压采样模块包括电压传感器，或者所述交流电压采样模块包括差分采样电阻和与所述差分采样电阻相连接的电压AD转换器。优选的，所述交流电流采样模块包括电流传感器和与所述电流传感器相连接的电流AD转换器，或者所述交流电流采样模块包括电流互感器、与所述电流互感器相连接的整流器和与所述整流器相连接的电流AD转换器。本专利技术还提供一种上述用于动力电池的交流阻抗测试系统采用的交流阻抗测试方法，用于对动力电池进行交流阻抗测试，所述用于动力电池的交流阻抗测试方法为：所述交流信号单元产生所述基础交流信号，所述功率放大单元放大所述基础交流信号并输出所述放大交流信号，所述隔直电容滤除所述放大交流信号中的直流干扰，滤除直流干扰后的所述放大交流信号注入所述动力电池，所述采样单元对所述功率放大单元端的交流电压和交流电流进行采样并输出对应的采样信号，所述数据处理单元根据所述采样信号进行数据处理而得到所述动力电池的交流阻抗。所述数据处理单元根据所述采样信号进行数据处理而得到所述动力电池的交流阻抗的方法为：根据所述采样信号获得所述功率放大单元端的交流电压信号UACsin(2πft+β)和交流电流信号IACsin(2πft+α)，计算所述动力电池和所述隔直电容的总交流阻抗再计算所述动力电池的交流阻抗ZE＝Z-ZC，其中为所述隔直电容的交流阻抗，f为所述交流信号的频率，C为所述隔直电容的容值。由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：本专利技术方案简单、测试方便，易于实现，准确度高，还以可避免对动力电池造成损害。附图说明附图1为本专利技术的用于动力电池的交流阻抗测试系统的工作流程图。附图2为本专利技术的用于动力电池的交流阻抗测试系统的电路原理图。附图3为本专利技术的用于动力电池的交流阻抗测试系统中全桥开关功率放大器的拓扑图。附图4为本专利技术的用于动力电池的交流阻抗测试系统中半桥开关功率放大器的拓扑图。附图5为本专利技术的用于动力电池的交流阻抗测试系统中多电平开关功率放大器的拓扑图。附图6为本专利技术的用于动力电池的交流阻抗测试系统中控制系统的控制框图。附图7为本专利技术的用于动力电池的交流阻抗测试方法的流程图。具体实施方式下面结合附图所示的实施例对本专利技术作进一步描述。实施例一：如附图1所示和附图2所示，一种用于动力电池的交流阻抗测试系统，包括交流信号单元、功率放大单元、隔直电容、采样单元和数据处理单元。交流信号单元用于产生基础交流信号，它包括信号发生器/交流信号源。交流信号单元产生的基础交流信号频率可调。功率放大单元与交流信号单元相连接，用于放大基础交流信号并输出放大交流信号，该功率放大单元包括功率放大器。由交流信号单元输出的交流信号通常是相对较微弱的，不具备带负载能力，不能够直接使用，因此需要通过功率放大器进行信号放大后才注入动力电池。功率放大器发展到现在已经历经了三代，从电子管功率放大器到晶体管线性功率放大器再到数字式开关功率放大器，线性功率放大器相较开关功率放大器其效率低、功耗大、可靠性差，而且体积庞大，使用非常不方便。故在本方案中采用开关功率放大器，该开关功率放大器可以采用全桥、半桥、多电平等拓扑，分别如图3至图5所示。此时，功率放大单元除了包括该开关功率放大器，还包括控制开关功率放大器的控制系统。为了系统的安全和质量，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于动力电池的交流阻抗测试系统，用于对动力电池进行交流阻抗测试，其特征在于：所述用于动力电池的交流阻抗测试系统包括：/n交流信号单元，所述交流信号单元用于产生基础交流信号；/n功率放大单元，所述功率放大单元与所述交流信号单元相连接，用于放大所述基础交流信号并输出放大交流信号；/n隔直电容，所述功率放大单元、所述隔直电容和所述动力电池连接为回路，从而向所述动力电池注入所述放大交流信号；/n采样单元，所述采样单元用于对所述功率放大单元端的交流电压和交流电流进行采样并输出对应的采样信号；/n数据处理单元，所述数据处理单元与所述采样单元相连接，用于根据所述采样信号进行数据处理而得到所述动力电池的交流阻抗。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于动力电池的交流阻抗测试系统，用于对动力电池进行交流阻抗测试，其特征在于：所述用于动力电池的交流阻抗测试系统包括：
交流信号单元，所述交流信号单元用于产生基础交流信号；
功率放大单元，所述功率放大单元与所述交流信号单元相连接，用于放大所述基础交流信号并输出放大交流信号；
隔直电容，所述功率放大单元、所述隔直电容和所述动力电池连接为回路，从而向所述动力电池注入所述放大交流信号；
采样单元，所述采样单元用于对所述功率放大单元端的交流电压和交流电流进行采样并输出对应的采样信号；
数据处理单元，所述数据处理单元与所述采样单元相连接，用于根据所述采样信号进行数据处理而得到所述动力电池的交流阻抗。


2.根据权利要求1所述的用于动力电池的交流阻抗测试系统，其特征在于：所述交流信号单元用于产生频率可调的所述基础交流信号。


3.根据权利要求1所述的用于动力电池的交流阻抗测试系统，其特征在于：所述功率放大单元包括开关功率放大器以及控制所述开关功率放大器的控制系统。


4.根据权利要求3所述的用于动力电池的交流阻抗测试系统，其特征在于：所述开关功率放大器采用半桥、全桥或多电平拓扑。


5.根据权利要求3所述的用于动力电池的交流阻抗测试系统，其特征在于：所述控制系统采用的控制方法为：提供一给定信号，对所述给定信号进行信号调理，根据调理后的所述给定信号和反馈的所述开关功率放大器的输出信号得到控制信号，对所述控制信号进行PI调节，根据PI调节后的所述控制信号生成用于控制所述开关功率放大器的PWM调制信号，利用所述的PWM调制信号控制所述开关功率放大器，并对所述开关功率放大器的输出信号进行滤波。


6.根据权利要求1所述的用于动力电池的交流阻抗测试系统，其特征在于：所述采样单元包括用于对所述功率放大单元端的交流...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩金刚，顾欣，储秀红，
申请(专利权)人：千黎苏州电源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32