一種電池組管理系統(tǒng)的電池內(nèi)阻測算電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電池組管理系統(tǒng)的電池內(nèi)阻測算電路。包括：電池堆，包括至少兩組以上串聯(lián)的儲能電池組；電池管理系統(tǒng)，與電池組一一對應(yīng)，連接電池組內(nèi)單節(jié)電池的兩端，以第一周期實時采集電池組內(nèi)單節(jié)電池電壓；儲能系統(tǒng)中控，通過總線與電池堆和電池管理系統(tǒng)連接，以第二周期實時采集電池堆負極的電流，并向電池管理系統(tǒng)發(fā)送電流值，電池管理系統(tǒng)緩存電流值和電壓值，并在充放電時進行逐點斜率處理以獲取電池內(nèi)阻。通過上述方式，本實用新型無需增加電池內(nèi)阻值激勵裝置或測量裝置，電流和電壓的檢測各自分離且非同步，適用于所有引起電流電壓短時間內(nèi)迅速變化的情況，方便監(jiān)控電池內(nèi)阻的實時變化，同時減少設(shè)備，降低成本。
【專利說明】—種電池組管理系統(tǒng)的電池內(nèi)阻測算電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及儲能電站以及電動汽車控制領(lǐng)域，特別是涉及一種電池組管理系統(tǒng)的電池內(nèi)阻測算電路。

【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)阻是衡量電池性能的一個重要技術(shù)指標。電池處于不同的電量狀態(tài)時，它的內(nèi)阻值不一樣；電池處于不同的使用壽命狀態(tài)下，它的內(nèi)阻值也不同。無論是電池即將失效、容量不足或是充放電不當，都能從它的內(nèi)阻變化中體現(xiàn)出來。因此檢測內(nèi)阻已經(jīng)成為比較流行的判斷電池好壞的方式。
[0003]現(xiàn)有的電池組內(nèi)電池內(nèi)阻的檢測方法使用單獨的裝置進行電池放電，增加了器件數(shù)量及成本，并且電壓的測量與電流的測量要求同時，或者存在特定的測量條件，如自檢放電，即電池內(nèi)阻的測量僅在自檢放電時進行，記錄電流值的同時檢測電壓值并記錄，不適用于電壓采集模塊與電流采集模塊分開檢測的儲能系統(tǒng)。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型解決的技術(shù)問題是，提供一種電池組管理系統(tǒng)的電池內(nèi)阻測算電路，在無需增加電池內(nèi)阻值激勵裝置或測量裝置時，電流和電壓的檢測各自分離且非同步，適用于所有引起電流電壓短時間內(nèi)迅速變化的情況，方便監(jiān)控電池內(nèi)阻的實時變化情況，同時減少設(shè)備，降低成本。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型實施例提供了一種電池組管理系統(tǒng)的電池內(nèi)阻測算電路，包括:電池堆，包括至少兩組以上串聯(lián)的儲能電池組；電池管理系統(tǒng)，與電池組一一對應(yīng)，連接電池組內(nèi)單節(jié)電池的兩端，用于以第一周期對電池組內(nèi)單節(jié)電池電壓進行實時采集；儲能系統(tǒng)中控，通過總線分別與電池堆和電池管理系統(tǒng)電連接，用于以第二周期實時采集電池堆負極的電流；儲能系統(tǒng)中控用于以第二周期向電池管理系統(tǒng)廣播發(fā)送電流值，電池管理系統(tǒng)用于將采集的電壓值和儲能系統(tǒng)中控下發(fā)的電流值進行緩存，并在充電或放電發(fā)生時對緩存的電流值和電壓值進行逐點斜率處理以獲取電池組或電池組內(nèi)的單節(jié)電池的內(nèi)阻R。
[0006]其中，儲能系統(tǒng)中控通過電流檢測器實時采集電池堆負極的電流，其中，電流檢測器包括霍爾電流檢測器或者功率分流器。
[0007]其中，第一周期和第二周期小于等于50ms。
[0008]通過上述方案，本實用新型的有益效果是:通過電池管理系統(tǒng)以第一周期實時采集單節(jié)電池電壓并發(fā)送給儲能系統(tǒng)中控，儲能系統(tǒng)中控以第二周期采集電池堆負極的電流，并緩存電流和電壓，在充放電時對電流和電壓進行逐點斜率處理以獲取電池組或電池組內(nèi)單節(jié)電池的內(nèi)阻R，在無需增加電池內(nèi)阻值激勵裝置或測量裝置時，電流和電壓的檢測各自分離且非同步，適用于所有引起電流電壓短時間內(nèi)迅速變化的情況，方便監(jiān)控電池內(nèi)阻的實時變化，同時減少設(shè)備，降低成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型實施例的電池組管理系統(tǒng)的電池內(nèi)阻測算電路示意圖；
[0010]圖2是本實用新型實施例的放電時對緩存的電壓值進行逐點斜率計算的示意圖；
[0011]圖3是本實用新型實施例的放電時對緩存的電流值進行逐點斜率計算的示意圖；
[0012]圖4是本實用新型實施例的充電時對緩存的電壓值進行逐點斜率計算的示意圖；
[0013]圖5是本實用新型實施例的充電時對緩存的電流值進行逐點斜率計算的示意圖；
[0014]圖6是本實用新型實施例的電池組管理系統(tǒng)的電池內(nèi)阻測算方法的流程示意圖。

【具體實施方式】
[0015]圖1是本實用新型實施例的電池組管理系統(tǒng)的電池內(nèi)阻測算電路示意圖。如圖1所示，本實施例的電池組管理系統(tǒng)的電池內(nèi)阻測算電路包括:電池堆10、儲能系統(tǒng)中控16以及至少兩個以上電池管理系統(tǒng)13、14。其中，電池堆10包括至少兩組以上串聯(lián)的儲能電池組11、12。
[0016]電池管理系統(tǒng)13、14與電池組11、12——對應(yīng)，連接電池組11、12內(nèi)單節(jié)電池的兩端，以第一周期T1對電池組11或電池組12內(nèi)單節(jié)電池電壓進行實時采集。儲能系統(tǒng)中控16通過總線分別與電池堆10和電池管理系統(tǒng)13、14電連接，以第二周期T2通過電流檢測器15實時采集電池堆10負極的電流并以第二周期T2向電池管理系統(tǒng)13或電池管理系統(tǒng)14廣播發(fā)送所采集的電流值。其中，電流檢測器15包括霍爾電流檢測器或者功率分流器，儲能系統(tǒng)中控16還可以由其它中控設(shè)備替代。電池管理系統(tǒng)13或電池管理系統(tǒng)14將采集的電壓值和儲能系統(tǒng)中控16下發(fā)的電流值進行緩存。并在充電或放電發(fā)生時對緩存的電流值和電壓值進行逐點斜率處理以獲取電池組或電池內(nèi)單節(jié)電池的內(nèi)阻R。具體地，電池管理系統(tǒng)13或電池管理系統(tǒng)14查找第一電壓點V1,第二電壓點V2,第一電流點I1,第二電流點I2，然后利用以下關(guān)系式計算出電池組11或電池組12內(nèi)單節(jié)電池的內(nèi)阻R:R =(V2-V1V(I2-11)。在本實用新型的其它實施例中，電池管理系統(tǒng)13或電池管理系統(tǒng)14對電流值和電壓值的逐點斜率計算還可以適用于所有引起電流電壓短時間內(nèi)迅速變化情況。
[0017]在本實施例中，電池管理系統(tǒng)13或電池管理系統(tǒng)14對緩存的電壓值進行逐點斜率計算如圖2或者圖4所示。圖2為本實用新型實施例的放電時對緩存的電壓值進行逐點斜率計算的示意圖，圖4為本實用新型實施例的充電時對緩存的電壓值進行逐點斜率計算的示意圖。依次計算相鄰兩電壓點的斜率，其中，斜率|kv| = I ΛνΙ/ΤρΛ V為兩相鄰電壓點的差值，是根據(jù)實際電池、負載設(shè)備、充電設(shè)備進行配置。當|kV|〈|kV(l|時認為電壓值階躍不明顯，其中，IkvcJ為起始兩相鄰電壓點間的斜率。繼續(xù)計算下一周期T1間隔的兩相鄰電壓點的差值，直至當|kv|>= kv0|時認為電壓值階躍明顯，如圖2中的斜率線21或圖4中的斜率線31，因此選擇電壓點22或電壓點32作為第一電壓點此即當一電壓點的斜率大于或者等于起始兩相鄰電壓點間的斜率時，電壓點為第一電壓點繼續(xù)計算相鄰兩電壓點的斜率，直到出現(xiàn)斜率|kV|〈|kV(l|時認為階躍完成，如圖2中的斜率線23或圖4中的斜率線33，因此選擇電壓點24或電壓點34作為第二電壓點V2。此即當另一電壓點的斜率小于起始兩相鄰電壓點間的斜率時，另一電壓點為第二電壓點V2。在本實用新型的其它實施例中，電池管理系統(tǒng)13或電池管理系統(tǒng)14也可以計算兩相鄰電壓點的差值來查找第一電壓點V1和第二電壓點V2。
[0018]電池管理系統(tǒng)13或電池管理系統(tǒng)14對緩存的電流值進行逐點斜率計算如圖3或者圖5所示。圖3為本實用新型實施例的放電時對緩存的電流值進行逐點斜率計算的示意圖，圖5為本實用新型實施例的充電時對緩存的電流值進行逐點斜率處理的示意圖。依次計算相鄰兩電流點的斜率，其中，斜率|kl| = I Λ Ι|/Τ2，Λ I為兩相鄰電流點的差值。當
ki|<|ki0|時認為電流值階躍不明顯，其中，IkItlI為起始兩相鄰電流點間的斜率。繼續(xù)計算下一周期T2間隔的兩相鄰電流點的差值，直至當|ki|>= IkIcJ時認為電流值階躍明顯，如圖2中的斜率線25或圖4中的斜率線35，因此選擇電流點26或電流點36作為第一電流點Ip此即當一電流點的斜率大于或者等于起始兩相鄰電流點間的斜率時，電流點為第一電流點1:。繼續(xù)計算相鄰兩電流點的斜率，直到出現(xiàn)斜率IkIldkItlI時認為階躍完成，如圖3中的斜率線27或圖5中的斜率線37，因此選擇電流點28或電流點38作為第二電流點12。此即當另一電流點的斜率小于起始兩相鄰電流點間的斜率時，另一電流點為第二電流點12。在本實用新型的其它實施例中，電池管理系統(tǒng)13或電池管理系統(tǒng)14也可以計算兩相鄰電流點的差值來查找第一電流點I1和第二電流點I2。
[0019]在本實施例中，第一周期T1和第二周期T2不相等，因此，電壓的變化與電流的變化無法實時同步，電池管理系統(tǒng)13或電池管理系統(tǒng)14對緩存的電壓值和電流值單獨進行斜率計算處理，以找到第一電壓點V1，第二電壓點V2，第一電流點I1，第二電流點12。且第一周期T1和第二周期T2不宜較長，其值不大于50ms。在一定的時間范圍內(nèi)，優(yōu)選地，如5秒內(nèi)，電壓變化和電流變化的非同步是可以接受的。若電壓變化和電流變化在可接受的時間范圍內(nèi)未出現(xiàn)，則認為變化丟失，需要等待下次充電或放電進行內(nèi)阻計算。
[0020]在本實施例中，電池組11或電池組12內(nèi)所有電池的內(nèi)阻計算方法與上述方法相同，僅在緩存電壓點時保存各節(jié)電池的電壓值，并對所保存的電壓值進行斜率計算選擇電壓點，而電流點是共用的。電池管理系統(tǒng)13或電池管理系統(tǒng)14在計算出電池組11或電池組12內(nèi)各節(jié)電池的內(nèi)阻后，通過CAN總線發(fā)送至儲能系統(tǒng)中控16以用于數(shù)據(jù)處理與顯示。
[0021]在本實施例中，儲能系統(tǒng)中控16以第二周期T2實時采集電池堆10負極的電流并向電池管理系統(tǒng)13或電池管理系統(tǒng)14廣播發(fā)送所采集的電流值，電池管理系統(tǒng)13或電池管理系統(tǒng)14以第一周期T1實時采集電池組11或電池組12內(nèi)單節(jié)電池的電壓，并緩存所采集的電壓值和儲能系統(tǒng)中控16下發(fā)的電流值，在充電或放電發(fā)生時對緩存的電流值和電壓值進行逐點斜率處理以獲取電池組或電池組內(nèi)的單節(jié)電池的內(nèi)阻。電路中無需增加電池內(nèi)阻值激勵裝置或測量裝置，電流和電壓的檢測各自分離且非同步，適用于所有引起電流電壓短時間內(nèi)迅速變化的情況，方便監(jiān)控電池內(nèi)阻的實時變化情況，同時能夠減少設(shè)備，降低成本。
[0022]圖6是本實用新型實施例的電池組管理系統(tǒng)的電池內(nèi)阻測算方法的流程示意圖。如圖6所示，本實施例的電池組管理系統(tǒng)的電池內(nèi)阻測算方法包括以下步驟:
[0023]步驟SlOl:以第一周期T1實時采集并緩存電池組內(nèi)單節(jié)電池的電壓，以第二周期T2實時采集并緩存電池堆負極的電流。
[0024]在步驟SlOl中，第一周期T1和第二周期T2不相等，因此，電壓的變化與電流的變化無法實時同步。另外，第一周期T1和第二周期T2不宜較慢，其值不大于50ms。
[0025]步驟S102:對緩存的電壓進行尋址與選擇，以查找第一電壓點V1和第二電壓點V2并保存。
[0026]在步驟S102，，在充電或者放電時，依次計算兩相鄰電壓點的斜率，當一電壓點的斜率大于或者等于起始兩相鄰電壓點間的斜率時，電壓點為第一電壓點％。繼續(xù)計算相鄰兩電壓點的斜率，當另一電壓點的斜率小于起始兩相鄰電壓點間的斜率時，另一電壓點為第二電壓點V2。在本實用新型的其它實施例中，可以依次計算兩相鄰電壓點的差值來查找第一電壓點V1和第二電壓點V2。
[0027]步驟S103:對緩存的電流進行尋址與選擇，以查找第一電流點I1和第二電流點I2并保存。
[0028]在步驟S103中，在充電或者放電時，依次計算兩相鄰電流點的斜率，當一電流點的斜率大于或者等于起始兩相鄰電流點間的斜率時，電流點為第一電流點I1 ;繼續(xù)計算相鄰兩電流點的斜率，當另一電流點的斜率小于起始兩相鄰電流點間的斜率時，另一電流點為第二電流點12。在本實用新型的其它實施例中，可以依次計算兩相鄰電流點的差值來查找第一電流點I1和第二電流點I2。
[0029]步驟S104:根據(jù)第一電壓點V1、第二電壓點V2、第一電流點I1以及第二電流點I2利用以下關(guān)系式計算單節(jié)電池的內(nèi)阻R:R = (V2-V1V(I2-11)。
[0030]在本實施例中，電池組內(nèi)所有電池的內(nèi)阻計算方法與上述方法相同，僅在緩存電壓點時保存各節(jié)電池的電壓值，并對所保存的電壓值進行斜率計算選擇電壓點，而電流點是共用的。電池管理系統(tǒng)在計算出電池組內(nèi)各節(jié)電池的內(nèi)阻后，通過CAN總線發(fā)送至儲能系統(tǒng)中控以用于數(shù)據(jù)處理與顯示。
[0031]在本實施例中，以第一周期T1采集并緩存電阻內(nèi)單節(jié)電池的電壓，以第一周期T2采集并緩存電阻內(nèi)單節(jié)電池的電流，尋址與選擇緩存的電壓和電流，在充電或放電發(fā)生時對緩存的電流值和電壓值進行逐點斜率計算后再計算出電池的內(nèi)阻。此過程中無需增加電池內(nèi)阻值激勵裝置或測量裝置，電流和電壓的檢測各自分離且非同步，不限于放電條件，適用于所有引起電流電壓短時間內(nèi)迅速變化的情況，方便監(jiān)控電池內(nèi)阻的實時變化情況，同時能夠減少設(shè)備，降低成本。
[0032]綜上所述，本實用新型通過電池管理系統(tǒng)以第一周期采集實時采集單節(jié)電池電壓并發(fā)送給儲能系統(tǒng)中控，儲能系統(tǒng)中控以第二周期采集電池堆負極的電流，并緩存電流和電壓,在充放電時對電流和電壓進行逐點斜率處理以獲取電池組或電池組內(nèi)單節(jié)電池的內(nèi)阻R，在無需增加電池內(nèi)阻值激勵裝置或測量裝置時，電流和電壓的檢測各自分離且非同步，不限于放電條件，適用于所有引起電流電壓短時間內(nèi)迅速變化的情況，方便監(jiān)控電池內(nèi)阻的實時變化，同時能夠減少設(shè)備，降低成本。
[0033]以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電池組管理系統(tǒng)的電池內(nèi)阻測算電路，其特征在于，所述電路包括: 電池堆，包括至少兩組以上串聯(lián)的儲能電池組； 電池管理系統(tǒng)，與所述電池組一一對應(yīng)，連接所述電池組內(nèi)單節(jié)電池的兩端，用于以第一周期對所述電池組內(nèi)單節(jié)電池電壓進行實時采集； 儲能系統(tǒng)中控，通過總線分別與所述電池堆和所述電池管理系統(tǒng)電連接，用于以第二周期實時采集所述電池堆負極的電流； 其中，所述儲能系統(tǒng)中控用于以所述第二周期向所述電池管理系統(tǒng)廣播發(fā)送電流值，所述電池管理系統(tǒng)用于將采集的電壓值和所述儲能系統(tǒng)中控下發(fā)的電流值進行緩存，并在充電或放電發(fā)生時對緩存的所述電流值和所述電壓值進行逐點斜率處理以獲取所述電池組或所述電池組內(nèi)的單節(jié)電池的內(nèi)阻R。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述儲能系統(tǒng)中控通過電流檢測器實時采集所述電池堆負極的電流，其中，所述電流檢測器包括霍爾電流檢測器或者功率分流器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述第一周期和所述第二周期小于等于50ms ο
【文檔編號】G01R31/36GK203838316SQ201320800701
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】鐘弟, 鄭慶飛 申請人:東莞鉅威新能源有限公司