一种可扩展电池阻抗快速测量系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种可扩展电池阻抗快速测量系统，涉及测量监测领域，该可扩展电池阻抗快速测量系统包括：谐波注入装置，用于输出固定激励波形，以及接收上位机的控制生成自定义激励波形；给待测电化学系统注入一个特定的电流信号；可扩展信号采样装置，用于采样流经待测电化学系统的电流、电压，输出给上位机；与现有技术相比，本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术装置便携，单通道成本低；谐波注入装置可以采用伪随机二进制序列信号波形作为激励，测量周期大幅度缩短；可扩展信号采样装置的电压采样模块可扩展，自由决定电压测量通道数量，适配不同电池模组；不同电压采样模块间使用相同时间信号，可保证不同模块间采样数据的同步性。可保证不同模块间采样数据的同步性。可保证不同模块间采样数据的同步性。

【技术实现步骤摘要】
一种可扩展电池阻抗快速测量系统和方法


[0001]本专利技术涉及测量监测领域，具体是一种可扩展电池阻抗快速测量系统和方法。

技术介绍

[0002]阻抗测量是对加在系统、电路或元件上的正弦电压U和流过它们的电流I之比的测量。阻抗测量属于电信基本参数测量的一种。
[0003]传统阻抗测量系统扩展性较差，扩展通道成本较高；此外，传统阻抗测量系统激励方式通常为正弦波，测量周期长，功率谱密度不均匀；传统阻抗测量系统体积、重量较大、不便携带，基于以上原因，需要对现有阻抗测量系统进行改进。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种可扩展电池阻抗快速测量系统和方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种可扩展电池阻抗快速测量系统，包括：
[0007]谐波注入装置，用于输出固定激励波形，以及接收上位机的控制生成自定义激励波形；给待测电化学系统注入一个特定的电流信号；
[0008]可扩展信号采样装置，用于采样流经待测电化学系统的电流、电压，计算阻抗或者将采样数据通过以太网输出给上位机；
[0009]上位机，用于控制谐波注入装置生成自定义激励波形，获取可扩展信号采样装置的输入信息，绘制待测电化学系统的阻抗谱，并导出数据以及图片；
[0010]上位机连接谐波注入装置，谐波注入装置连接可扩展信号采样装置，可扩展信号采样装置连接上位机。
[0011]作为本专利技术再进一步的方案：谐波注入装置包括：
[0012]通信模块，用于通过通信接口或以太网口与上位机通信，接收上位机的控制信号，输出给主控芯片；
[0013]主控芯片，用于根据控制信号输出特定的激励信号；
[0014]DAC，用于根据激励信号产生特定波形的电压信号；
[0015]推挽放大电路，将电压信号转化为电流信号输出并放大，输出给待测电化学系统；
[0016]通信模块连接主控芯片，主控芯片连接DAC，DAC连接推挽放大电路。
[0017]作为本专利技术再进一步的方案：可扩展信号采样装置包括：
[0018]电流采样模块，用于采样待测电化学系统的电流信息，输出给采样装置主控单元；
[0019]电压采样模块，用于采样待测电化学系统的电压信息，输出给采样装置主控单元；
[0020]采样装置主控单元，用于根据电流信息、电压信息计算阻抗或者将电流信息、电压想通过以太网输出给上位机；
[0021]电流采样模块连接采样装置主控单元，电压采样模块连接采样装置主控单元，采
样装置主控单元连接上位机，电压采样模块至少为一个。
[0022]作为本专利技术再进一步的方案：电流采样模块包括电阻、放大器、ADC、MCU、RAM、数字隔离器，放大器的同相端和反相端分别连接电阻的两端，放大器的输出端连接ADC的输入端，ADC的输出端连接MCU的第一端，MCU的第二端连接RAM，MCU的第三端连接数字隔离器的第一端，数字隔离器的第二端通过通信线连接采样装置主控单元，数字隔离器的第三端通过同步线连接采样装置主控单元。
[0023]作为本专利技术再进一步的方案：电压采样模块包括放大器、ADC、MCU、RAM、数字隔离器，放大器的同相端和反相端分别连接电池的正极和负极，放大器和电池有多个，放大器的输出端连接ADC的输入端，ADC的输出端连接MCU的第一端，MCU的第二端连接RAM，MCU的第三端连接数字隔离器的第一端，数字隔离器的第二端通过通信线连接采样装置主控单元，数字隔离器的第三端通过同步线连接采样装置主控单元。
[0024]一种可扩展电池阻抗快速测量方法，应用于如上所述的可扩展电池阻抗快速测量系统，所述包括以下步骤：
[0025]步骤1：上位机发送测量开始指令、波形选择指令、采样参数；
[0026]步骤2：谐波注入装置开始激励产生波形，给待测电化学系统注入一个特定的电流信号，可扩展信号采样装置同步采样待测电化学系统的电压、电流信息；
[0027]步骤3：采样完成后，谐波注入装置停止激励；可扩展信号采样装置输出电压、电流信息给上位机；
[0028]步骤4：电压、电流信息传输结束后，上位机开始计算并绘制阻抗谱。
[0029]作为本专利技术再进一步的方案：上位机所用阻抗计算方法基于S变换，信号x(t)的S变换如下：
[0030][0031]；
[0032]由此可以根据电压、电流与时间的函数关系计算得到系统阻抗：
[0033][0034]。
[0035]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术装置便携，单通道成本低；谐波注入装置可以采用伪随机二进制序列信号波形作为激励，测量周期大幅度缩短；可扩展信号采样装置的电压采样模块可扩展，自由决定电压测量通道数量，适配不同电池模组；不同电压采样模块间使用相同时间信号，可保证不同模块间采样数据的同步性。
附图说明
[0036]图1为一种可扩展电池阻抗快速测量系统的原理图。
[0037]图2为谐波注入装置的原理图。
[0038]图3为可扩展信号采样装置的原理图。
[0039]图4为一种可扩展电池阻抗快速测量方法的流程图。
[0040]图5为M序列激励波形图。
[0041]图6为阻抗计算结果与理论值对比图。
具体实施方式
[0042]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。
[0043]请参阅图1，一种可扩展电池阻抗快速测量系统，包括：
[0044]谐波注入装置，用于输出固定激励波形，以及接收上位机的控制生成自定义激励波形；给待测电化学系统注入一个特定的电流信号；
[0045]可扩展信号采样装置，用于采样流经待测电化学系统的电流、电压，计算阻抗或者将采样数据通过以太网输出给上位机；
[0046]上位机，用于控制谐波注入装置生成自定义激励波形，获取可扩展信号采样装置的输入信息，绘制待测电化学系统的阻抗谱，并导出数据以及图片；
[0047]上位机连接谐波注入装置，谐波注入装置连接可扩展信号采样装置，可扩展信号采样装置连接上位机。
[0048]在本实施例中，请参阅图2，谐波注入装置包括：
[0049]通信模块，用于通过通信接口或以太网口与上位机通信，接收上位机的控制信号，输出给主控芯片；
[0050]主控芯片，用于根据控制信号输出特定的激励信号；
[0051]DAC，用于根据激励信号产生特定波形的电压信号；
[0052]推挽放大电路，将电压信号转化为电流信号输出并放大，输出给待测电化学系统；
[0053]通信模块连接主控芯片，主控芯片连接DAC，DAC本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可扩展电池阻抗快速测量系统，其特征在于：该可扩展电池阻抗快速测量系统包括：谐波注入装置，用于输出固定激励波形，以及接收上位机的控制生成自定义激励波形；给待测电化学系统注入一个特定的电流信号；可扩展信号采样装置，用于采样流经待测电化学系统的电流、电压，计算阻抗或者将采样数据通过以太网输出给上位机；上位机，用于控制谐波注入装置生成自定义激励波形，获取可扩展信号采样装置的输入信息，绘制待测电化学系统的阻抗谱，并导出数据以及图片；上位机连接谐波注入装置，谐波注入装置连接可扩展信号采样装置，可扩展信号采样装置连接上位机。2.根据权利要求1所述的可扩展电池阻抗快速测量系统，其特征在于，谐波注入装置包括：通信模块，用于通过通信接口或以太网口与上位机通信，接收上位机的控制信号，输出给主控芯片；主控芯片，用于根据控制信号输出特定的激励信号；DAC，用于根据激励信号产生特定波形的电压信号；推挽放大电路，将电压信号转化为电流信号输出并放大，输出给待测电化学系统；通信模块连接主控芯片，主控芯片连接DAC，DAC连接推挽放大电路。3.根据权利要求1所述的可扩展电池阻抗快速测量系统，其特征在于，可扩展信号采样装置包括：电流采样模块，用于采样待测电化学系统的电流信息，输出给采样装置主控单元；电压采样模块，用于采样待测电化学系统的电压信息，输出给采样装置主控单元；采样装置主控单元，用于根据电流信息、电压信息计算阻抗或者将电流信息、电压想通过以太网输出给上位机；电流采样模块连接采样装置主控单元，电压采样模块连接采样装置主控单元，采样装置主控单元连接上位机，电压采样模块至少为一个。4.根据权利要求3所述的可扩展电池阻抗快速测量系统，其特征在于，电流采样模块包括电阻、放大器、...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁永军，叶铭煊，陈金干，戴海峰，李浩，陈斌，
申请(专利权)人：苏州湛云科技有限公司，
类型：发明
国别省市：