一种BMS的锂电池SOH检测方法技术

本发明专利技术公开了一种BMS的锂电池SOH检测方法，包括利用锂电池交流小信号频域响应特性，通过扫描施加特定频率激励，分别检测锂电池在特定频率下的交流小信号电压响应和电流响应，再与该激励信号进行叠加解算，获得电池该频率下的交流小信号阻抗数据，甚至可以进一步的计算出阻抗角、品质因数、损耗因子等。通过对多组频率下的阻抗数据分析，即可拟合出电池在一段频率内的交流小信号阻抗奈奎斯特图。比对电池出厂时的阻抗图与多次充放电后的阻抗图，即可得出电池的老化情况，即SOH。本发明专利技术的有益效果是：利用电池的交流小信号阻抗频域响应特性，扫描一段频率范围内的电池交流小信号阻抗，得到其奈奎塞特图，并与电池出厂时数据对比，即可计算其SOH。可计算其SOH。可计算其SOH。

【技术实现步骤摘要】
一种BMS的锂电池SOH检测方法


[0001]本专利技术涉及一种锂电池检测方法，具体为一种BMS的锂电池SOH检测方法，属于新能源锂电池储能行业


技术介绍

[0002]随着国家对新能源行业的政策倾斜，锂电池及BMS系统被大量应用在诸多领域。其中锂电池SOH作为反映电池健康程度的一项重要指标，及时测量电池SOH状态，能够及时发现老化电池，规避可能引发的风险。
[0003]通常情况下，储能系统中的锂电池SOH在出厂时为100％，后续随着电池老化而逐渐降低，但同城情况下是BMS系统根据电池容量的损失估算，无法通过直接测量判断，所以在通常的BMS系统中SOH数据并不精确。有些BMS设备可以根据采集到的电压电流数据，通过计算电池容量来估计锂电池的SOH，但估算值可能误差较大，并且精确到单电池的复杂计算对BMS设备算力要求较高。
[0004]通常对锂电池SOH的测量方法是将电池慢充后再满放，通过测量电池容量，与电池额定容量比较来估算电池SOH。但这总测量方法仅仅是通过电池的外部表现，间接的计算锂电池SOH，并不是直接测量，评估电池的老化程度，估算精度较低。
[0005]在锂电池的出厂测试中，厂家会提供的电池在不同频率下的交流小信号阻抗曲线，当电池老化后，其电化学特性改变会在交流小信号阻抗曲线明显体现，所以可以通过该曲线的改变，精确到判断电池的健康程度。
[0006]内阻增大是电池老化的主要表现，老化电池更易发热，容量更小，往往更容易充满或放完，发热也容易与其他电池比更大。但锂电池内阻分为欧姆内阻和极化内阻，他们在不同频率中的交流小信号阻抗是不同的。同时随着电池老化，其曲线各部分曲率会随着电池化学性质变化而改变，这能够有效的帮助电池SOH的判断。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的就在于为了解决上述至少一个技术问题而提供一种BMS的锂电池SOH检测方法。
[0008]本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：一种BMS的锂电池SOH检测方法，包括以下步骤
[0009]步骤一、利用锂电池交流小信号频域响应特性，通过扫描施加特定频率激励，分别检测锂电池在特定频率下的交流小信号电压响应和电流响应；
[0010]步骤二、再与该激励信号进行叠加解算，获得锂电池该频率下的交流小信号阻抗数据；
[0011]步骤三、通过对多组频率下的阻抗数据分析，即可拟合出电池在一段频率内的交流小信号阻抗奈奎斯特图；
[0012]步骤四、比对电池出厂时的阻抗图与多次充放电后的阻抗图，即可得出电池的老
化情况，即SOH；
[0013]其中，用于对锂电池SOH检测的电路包括：
[0014]电池包，其由若干个电池串联构成，且所述电池包电性连接有用于存储电池均衡能量的主动均衡电路、用于发出不同正弦交流信号的正弦激励电路、用于进行电压检测的电压检测电路、用于进行电流检测的电流检测电路，所述主动均衡电路和正弦激励电路均通过单机片进行控制，所述电压检测电路和电流检测电路的检测信号传输至单机片。
[0015]作为本专利技术再进一步的方案：所述锂电池的整个SOH检测电路集成在BMS系统采样从板中。
[0016]作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤二中，对锂电池进行抗阻检测时，在充放电结束后检测锂电池内阻。
[0017]作为本专利技术再进一步的方案：所述电池包的连接电路上连接有主动均衡的开关矩阵。
[0018]作为本专利技术再进一步的方案：所述电池包的电池正极负极均连接有隔直耦合电容。
[0019]作为本专利技术再进一步的方案：所述锂电池的SOH检测电路在初始检测时，先确定线路电阻。
[0020]本专利技术的有益效果是：
[0021]1、整个SOH检测系统集成在BMS系统采样从板中，能够定时检测电池SOH状态。并且不同于通过数据间接估算，板载电路是检测电池一段频率内的阻抗的实际值，误差极小；
[0022]2、由于电池阻抗会随电池的充放电容量变化而微小变化，在充放电结束后检测电池内阻，能够辅助标定电池soc状况。同时也能及时发现阻抗偏离平均值较大的电池，提前预警，及时更换；
[0023]3、采用交流小信号检测电池阻抗从而判断电池SOH的方法体积小成本低易实现，同时配合主动均衡电路，易于改造；
[0024]4、由于检测电路借用了主动均衡电路，需要经过若干继电器，并且检测电路较长，所以为了精确检测电池阻抗，需要在初始时估计线路电阻，排除干扰。
附图说明
[0025]图1为本专利技术SOH检测电路原理示意图；
[0026]图2为本专利技术SOH检测功能原理示意图；
[0027]图3为本专利技术电池交流小信号阻抗奈奎斯特图；
[0028]图4为本专利技术电池老化交流小信号阻抗奈奎斯特图。
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]实施例一
[0031]如图1所示，一种BMS的锂电池SOH检测方法，BAT1～BAT4为锂电池，此处表示电池包内个个串联电池，实际情况中往往需要十几个电池串联，K1～K8为开关矩阵，分别为正极开关(与电池正极相连)、负极开关(与电池负极相连)；K9、K10为主动均衡开关，用于将主动均衡接入电路。L1为主动均衡储能电感，当K9、K10闭合时，用于存储电池均衡能量，此处不解释主动均衡原理；K11、K12为阻抗检测开关；当需要检测电池阻抗时，断开K9、K10闭合K11、K12；C1、C2为隔直耦合电容，连接在电池正极，C1另一端连接正弦交流激励电路，C2另一端连接电压检测电路。正弦交流激励电路由U1电压跟随器，R4～R7、C5～C7组成带通滤波器，U2为正弦信号发生器，此处配置其产生48组从0.1Hz到10kHz的交流信号，U2与U13通讯，U13为单片机，控制U2产生不同频率的正弦信号；电压检测电路由U3、U4、U5三个集成运放组成，负责将电池两端的交流小信号电压响应放大，并向之后的鉴相器传输；K12为电池负极开关，连接激励源虚拟地和电流检测电路。U6为运算放大器，由于其虚断特性的高阻抗，构成虚拟地；U7、U8、U9三个集成运放构成电流检测电路，R20为电流检测电阻，R20将电流信号转换为两侧的电压降，通过U7、U8、U9放大，向之后的鉴相器传输。SW1为模拟开关，通过单片机U13控制，用于选择电压检测和电流检测。模拟开关后连接带通滤波器，用于滤除高次谐波；之后连接半波鉴相器，鉴相器将激励信号与电压或电流信号相乘，并检测其幅值与相位信号检测出来，传输进单片机，由单片机解算电池阻抗。
[0032]实施例二
[0033]如图1至图4所示，一种BMS的锂电池SOH检测方法，包括以下步骤
[0034]步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种BMS的锂电池SOH检测方法，其特征在于：包括以下步骤步骤一、利用锂电池交流小信号频域响应特性，通过扫描施加特定频率激励，分别检测锂电池在特定频率下的交流小信号电压响应和电流响应；步骤二、再与该激励信号进行叠加解算，获得锂电池该频率下的交流小信号阻抗数据；步骤三、通过对多组频率下的阻抗数据分析，即可拟合出电池在一段频率内的交流小信号阻抗奈奎斯特图；步骤四、比对电池出厂时的阻抗图与多次充放电后的阻抗图，即可得出电池的老化情况，即SOH；其中，用于对锂电池SOH检测的电路包括：电池包，其由若干个电池串联构成，且所述电池包电性连接有用于存储电池均衡能量的主动均衡电路、用于发出不同正弦交流信号的正弦激励电路、用于进行电压检测的电压检测电路、用于进行电流检测的电流检测电路，所述主动均衡电路和正弦激励电路均...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚德华，杜鹏飞，
申请(专利权)人：傲普上海新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：