【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池管理领域，具体涉及一种锂离子电池检测芯片及检测装置。
技术介绍
1、锂离子电池在电动汽车、移动设备等领域的广泛应用使得对电池性能和安全性的需求日益重要。而主流bms(battery management system，电池管理系统)芯片通常只具有电压、电流和表面温度等基础物理量检测的功能，这些参量不足以准确还原和识别电池内部复杂的电化学行为与力学行为，这从数据源头决定了无法精准掌控电池工作状态，进而无法阻断能量失衡、热失控等安全隐患，难以满足安全预警的迫切需求。电化学阻抗谱数据(electrochemical impedance spectroscopy，eis)中涵盖了从微观尺度锂电池内部物理化学性质、电化学反应、老化机理到宏观尺度锂电池电学特性、热学特性的多尺度数据信息，能够实现电极状态多维度表征，是非常有效的锂离子电池检测手段。然而目前本领域的eis技术通常采用离线实验或复杂仪器来获取电化学阻抗谱，这限制了实时监测的可行性和有效性，不能直接准确的获取电池内部的电化学阻抗谱数据，在对锂离子电池的监控中存在安全隐患，降低客户对相关产品的体验感。
2、因此，如何提供一种能快速有效检测锂离子电池的eis数据的方案，是目前亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术提供一种锂离子电池检测芯片及检测装置，以解决上述技术问题中的至少之一。
2、为达到上述目的及其他相关目的，本申请提供的技术方案如下。
3
4、激励信号产生模块，在目标扫频区间内进行扫频处理，得到每个频率对应的电流激励信号，所述电流激励信号用于激励锂离子电池，以产生响应电压、响应电流及直流电压；
5、eis数据检测模块，输入端接所述响应电压和所述响应电流，在扫频时，获取每个频率对应的阻抗值，基于所述目标扫频区间的多个阻抗值确定eis数据；其中，获取每个频率对应的阻抗值过程包括：分别对所述响应电压和所述响应电流进行放大、抗混叠滤波、模数转换、带通滤波及离散傅里叶变换，得到所述响应电压的离散值和所述响应电流的离散值，根据所述响应电压的离散值与所述响应电流的离散值确定对应频率的阻抗值；
6、电压及温度检测模块，输入端接所述直流电压，对所述直流电压进行模数转化，得到电池电压，并根据所述直流电压进行温度测试，得到电池温度；
7、电流检测及监控模块，输入端接所述锂离子电池的工作电流，对所述工作电流进行模数转化，得到电池电流，并根据所述工作电流和预设异常电流产生监测信号；
8、数据处理模块，输入端接所述eis数据、所述电池电压及所述电池温度、所述监测信号，对所述eis数据、所述电池电压及所述电池温度进行数据存储，并根据所述eis数据更新电池控制信号，以切换所述电流激励信号作用的锂离子电池，基于所述监测信号控制所述锂离子电池的充电和放电。
9、可选地，所述激励信号产生模块包括波形发生器、第一数模转换器、第一放大器及缓冲器，所述波形发生器基于驱动信号在所述目标扫频区间内进行扫频处理，得到多个不同频率的数字信号，将所述数字信号输入所述第一数模转换器，通过所述第一数模转换器对所述数字信号进行数模转换，得到模拟信号，将所述模拟信号输入所述第一放大器，通过所述第一放大器对所述模拟信号进行放大，得到放大后的模拟信号，将放大后的模拟信号输入所述缓冲器，通过所述缓冲器对放大后的模拟信号进行缓冲，对外输出多个不同频率的电流激励信号。
10、可选地，所述eis数据检测模块包括信号放大处理单元、第一过滤器、第一模数转换器、第二过滤器、离散傅里叶变换，信号放大处理单元的输入端接所述响应电压和所述响应电流，对所述响应电流先进行电流放大处理，再对所述响应电压进行电压放大处理，得到每个频率下放大的响应电压和响应电流，所述信号放大处理单元的输出端接所述第一过滤器，所述第一过滤器的输出端接所述第一模数转换器的输入端，所述第一模数转换器的输出端接所述第二过滤器的输入端，所述第二过滤器的输出端接所述离散傅里叶变换的输入端，对放大的响应电压和响应电流进行抗混叠滤波、模数转换、带通滤波及离散傅里叶变换，得到所述响应电流的离散值和所述响应电压的离散值。
11、可选地，所述信号放大处理单元包括第一选择器、第二选择器、第二放大器、第三放大器，所述第一选择器的输入端采集每个频率下的所述响应电压和所述响应电流，通过所述第一选择器和所述第二选择器打开所述第二放大器并关闭所述第三放大器，对所述响应电流进行电流放大处理，得到每个频率下放大的响应电流；通过所述第一选择器和所述第二选择器关闭所述第二放大器并打开所述第三放大器，对所述响应电压进行电压放大处理，得到每个频率下放大的响应电压；所述第一选择器的第一输出端接所述第二放大器的第一输入端，所述第二放大器的第二输入端接参考电压，所述第一选择器的第一输出端还接所述第三放大器的第一输入端，所述第一选择器的第二输出端接所述第三放大器的第二输入端，所述第二放大器的输出端接所述第二选择器，所述第三放大器的输出端接所述第二选择器。
12、可选地，所述电压及温度检测模块包括第三选择器、第二模数转换器及温度传感器，通过所述第三选择器采集所述直流电压，所述温度传感器的输出端接所述第三选择器的输入端，基于所述温度传感器对所述直流电压进行温度检测，得到温度信号，第三选择器的输出端接所述第二模数转换器的输入端，通过第二模数转换器对所述直流电压及所述温度信号进行模数转换，得到所述电池电压和电池温度。
13、可选地，所述电流检测及监控模块包括第三模数转换器及电流保护单元，所述第三模数转换器的输入端接所述工作电流，所述第三模数转换器对所述工作电流进行模数转换，得到所述电池电流，所述电流保护单元的输入端接所述工作电流，通过所述电流保护单元对所述工作电流和所述预设异常电流进行检测，得到所述监测信号。
14、根据本申请实施例的另一个方面，还提供了一种锂离子电池检测装置，包括：如上所述的锂离子电池检测芯片、放大选择模块、锂离子电池模块、电流检测模块；
15、所述放大选择模块接所述电流激励信号及电池控制信号，根据所述电池控制信号对所述电流激励信号作用的锂离子电池切换控制；
16、所述锂离子电池模块接所述电流激励信号，基于所述电流激励信号产生所述响应电压、所述响应电流及所述直流电压；
17、所述电流检测模块接所述锂离子电池模块和工作电压，基于所述工作电压产生所述工作电流。
18、可选地，所述放大选择模块包括第四放大器及第四选择器，所述第四放大器的输入端接所述电流激励信号，所述第四放大器的输出端接所述第四选择器的输入端，所述第四选择器的控制端接所述电池控制信号，所述第四选择器根据所述电池控制信号闭合所述电流激励信号作用的锂离子电池对应支路的开关。
19、可选地，所述锂离子电池模块包括n个锂离本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种锂离子电池检测芯片，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的锂离子电池检测芯片，其特征在于，所述激励信号产生模块包括波形发生器、第一数模转换器、第一放大器及缓冲器，所述波形发生器基于驱动信号在所述目标扫频区间内进行扫频处理，得到多个不同频率的数字信号，将所述数字信号输入所述第一数模转换器，通过所述第一数模转换器对所述数字信号进行数模转换，得到模拟信号，将所述模拟信号输入所述第一放大器，通过所述第一放大器对所述模拟信号进行放大，得到放大后的模拟信号，将放大后的模拟信号输入所述缓冲器，通过所述缓冲器对放大后的模拟信号进行缓冲，对外输出多个不同频率的电流激励信号。
3.如权利要求1所述的锂离子电池检测芯片，其特征在于，所述EIS数据检测模块包括信号放大处理单元、第一过滤器、第一模数转换器、第二过滤器、离散傅里叶变换，信号放大处理单元的输入端接所述响应电压和所述响应电流，对所述响应电流先进行电流放大处理，再对所述响应电压进行电压放大处理，得到每个频率下放大的响应电压和响应电流，所述信号放大处理单元的输出端接所述第一过滤器，所述第一过滤器的输出端接所述第一
4.如权利要求3所述的锂离子电池检测芯片，其特征在于，所述信号放大处理单元包括第一选择器、第二选择器、第二放大器、第三放大器，所述第一选择器的输入端采集每个频率下的所述响应电压和所述响应电流，通过所述第一选择器和所述第二选择器打开所述第二放大器并关闭所述第三放大器，对所述响应电流进行电流放大处理，得到每个频率下放大的响应电流；通过所述第一选择器和所述第二选择器关闭所述第二放大器并打开所述第三放大器，对所述响应电压进行电压放大处理，得到每个频率下放大的响应电压；所述第一选择器的第一输出端接所述第二放大器的第一输入端，所述第二放大器的第二输入端接参考电压，所述第一选择器的第一输出端还接所述第三放大器的第一输入端，所述第一选择器的第二输出端接所述第三放大器的第二输入端，所述第二放大器的输出端接所述第二选择器，所述第三放大器的输出端接所述第二选择器。
5.如权利要求1所述的锂离子电池检测芯片，其特征在于，所述电压及温度检测模块包括第三选择器、第二模数转换器及温度传感器，通过所述第三选择器采集所述直流电压，所述温度传感器的输出端接所述第三选择器的输入端，基于所述温度传感器对所述直流电压进行温度检测，得到温度信号，第三选择器的输出端接所述第二模数转换器的输入端，通过第二模数转换器对所述直流电压及所述温度信号进行模数转换，得到所述电池电压和电池温度。
6.如权利要求1所述的锂离子电池检测芯片，其特征在于，所述电流检测及监控模块包括第三模数转换器及电流保护单元，所述第三模数转换器的输入端接所述工作电流，所述第三模数转换器对所述工作电流进行模数转换，得到所述电池电流，所述电流保护单元的输入端接所述工作电流，通过所述电流保护单元对所述工作电流和所述预设异常电流进行检测，得到所述监测信号。
7.一种锂离子电池检测装置，其特征在于，包括：如权利要求1-6任一项所述的锂离子电池检测芯片、放大选择模块、锂离子电池模块、电流检测模块；
8.如权利要求7所述的锂离子电池检测芯片，其特征在于，所述放大选择模块包括第四放大器及第四选择器，所述第四放大器的输入端接所述电流激励信号，所述第四放大器的输出端接所述第四选择器的输入端，所述第四选择器的控制端接所述电池控制信号，所述第四选择器根据所述电池控制信号闭合所述电流激励信号作用的锂离子电池对应支路的开关。
9.如权利要求8所述的锂离子电池检测芯片，其特征在于，所述锂离子电池模块包括N个锂离子电池及2N+1个电容，第i个所述电容的一端接所述第四选择器的输出端，第一个所述锂离子电池的阳极接所述工作电压的正极，第i个所述锂离子电池的阳极接第i个所述电容的另一端，第i个所述锂离子电池的阳极还接所述电压及温度检测模块，第i个所述锂离子电池的阳极还经串接第i+N个所述电容后接所述EIS数据检测模块，第i个所述锂离子电池的阴极接所述电压及温度检测模块，第i个所述锂离子电池的阴极还经串接的第i+N+1个所述电容后接所述EIS数据检测模块，第i个所述锂离子电池的阴极还接下一个所述锂离子电池的阳极，第N个所述锂离子电池的阴极还接地，其中，N为大于或等于1的正整数，0＜i≤N的正整数。
10.如权利要求7所述的锂离子电池检测芯...
【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池检测芯片，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的锂离子电池检测芯片，其特征在于，所述激励信号产生模块包括波形发生器、第一数模转换器、第一放大器及缓冲器，所述波形发生器基于驱动信号在所述目标扫频区间内进行扫频处理，得到多个不同频率的数字信号，将所述数字信号输入所述第一数模转换器，通过所述第一数模转换器对所述数字信号进行数模转换，得到模拟信号，将所述模拟信号输入所述第一放大器，通过所述第一放大器对所述模拟信号进行放大，得到放大后的模拟信号，将放大后的模拟信号输入所述缓冲器，通过所述缓冲器对放大后的模拟信号进行缓冲，对外输出多个不同频率的电流激励信号。
3.如权利要求1所述的锂离子电池检测芯片，其特征在于，所述eis数据检测模块包括信号放大处理单元、第一过滤器、第一模数转换器、第二过滤器、离散傅里叶变换，信号放大处理单元的输入端接所述响应电压和所述响应电流，对所述响应电流先进行电流放大处理，再对所述响应电压进行电压放大处理，得到每个频率下放大的响应电压和响应电流，所述信号放大处理单元的输出端接所述第一过滤器，所述第一过滤器的输出端接所述第一模数转换器的输入端，所述第一模数转换器的输出端接所述第二过滤器的输入端，所述第二过滤器的输出端接所述离散傅里叶变换的输入端，对放大的响应电压和响应电流进行抗混叠滤波、模数转换、带通滤波及离散傅里叶变换，得到所述响应电流的离散值和所述响应电压的离散值。
4.如权利要求3所述的锂离子电池检测芯片，其特征在于，所述信号放大处理单元包括第一选择器、第二选择器、第二放大器、第三放大器，所述第一选择器的输入端采集每个频率下的所述响应电压和所述响应电流，通过所述第一选择器和所述第二选择器打开所述第二放大器并关闭所述第三放大器，对所述响应电流进行电流放大处理，得到每个频率下放大的响应电流；通过所述第一选择器和所述第二选择器关闭所述第二放大器并打开所述第三放大器，对所述响应电压进行电压放大处理，得到每个频率下放大的响应电压；所述第一选择器的第一输出端接所述第二放大器的第一输入端，所述第二放大器的第二输入端接参考电压，所述第一选择器的第一输出端还接所述第三放大器的第一输入端，所述第一选择器的第二输出端接所述第三放大器的第二输入端，所述第二放大器的输出端接所述第二选择器，所述第三放大器的输出端接所述第二选择器。
5.如权利要求1所述的锂离子电池检测芯片，其特征在于，所述电压及温度检测模块包括第三选择器、第二模数转换器及温度传感器，通过所述第三选择器采集所述直流电压，所述温度传感器的输出端...
【专利技术属性】
技术研发人员：张子启，刘丙生，李俊彦，汪紫薇，付晓君，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十四研究所，
类型：发明
国别省市：
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