管理模塊和電池故障處理模塊。其中電能轉換電路包括 待測電池接口、單橋臂模塊或H橋臂模塊、電感器和電壓源輸入端；所述單橋臂模塊上的每 個橋臂上均設有晶體管開關；所述H橋臂模塊上的每個橋臂上均設有晶體管開關；所述電 感器與待測電池接口串聯(lián)，所述待測電池接口和電感器與單臂橋模塊或H橋臂模塊橋接， 所述電壓源輸入端與單橋臂模塊或H橋臂模塊并聯(lián)，該電能轉換電路進一步包括與待測電 池接口并聯(lián)的第二電容C2、與電壓源輸入端并聯(lián)的第一電容C1和穩(wěn)壓電阻和設置在每個晶 體管開關上的脈沖接收模塊?？刂茊卧糜趯λ鲭娔苻D換電路進行調制，該控制單元包 括用于對電能轉換電路中當前電流的波形進行調制，獲得調制信號的波形調制模塊、基于 調制信號，產生PWM驅動信號的PWM驅動信號生成模塊、將PWM驅動信號分別隔離，以脈沖 的形式，發(fā)送至電能轉換電路中的每個晶體管開關的驅動信號隔離模塊、根據電能轉換電 路中待測電池的電壓和電能轉換電路中電流的波形，產生保護調制信號，并輸入至PWM驅 動信號生成模塊的過壓過流保護模塊、基于電能轉換電路中待測電池的當前電壓，產生滯 環(huán)控制信號，并輸入至PWM驅動信號生成模塊電池的電壓滯環(huán)控制模塊、用于實時監(jiān)控待 測電池的電量狀態(tài)的電池管理模塊和基于電池管理模塊獲取的待測電池的當前狀態(tài)，對待 測電池出現的異常故障進行處理的電池故障處理模塊。該控制單元還包括與上部設備通訊 的狀態(tài)開關模塊。該系統(tǒng)進一步包括用于采集電能轉換電路中流過電感器的電流的電流傳 感器、對所述電感器的電流進行AD轉換的第一 AD調理電路、將AD轉換后的電感器的電流 反饋給波形調制模塊和過壓過流保護模塊的波形反饋模塊、用于采集待測電池的當前電壓 的電壓傳感器和對待測電池的當前電壓進行AD轉換的第二AD調理電路。外部設備利用CAN 總線與系統(tǒng)中的控制單元、電池故障處理模塊和電池管理模塊通訊。本發(fā)明所述一種基于 諧波檢測的電池壽命檢測系統(tǒng)中，電容交流阻抗C2/jw應遠大于電池阻抗，第二電容C2的值 不能太大，否則會吸收很大比例的交流電流；另一方面，第二電容CjP電感器L共同構成了 截止頻率.
，當開關頻率為20kHz，輸出電流頻率為IOOHz時，要求截止頻率在 1. 5~2k，因此截止頻率限制了電容值不能太小。使用半橋電路情況下，電感器L上的交流 電壓幅值小于等于電池電壓，即輸出電流的幅值和頻率應滿足I jwLI I <Vbat，其中I為輸出 電流的幅值，輸出電流和頻率的乘積wl滿足wl〈 I Vbat/L
[0057] 該系統(tǒng)對電池進行諧波測試之前，需先進行0. 5C容量測試，C/3充放電測試，C/20 小電流ICA測試（Increment Capacity Analysis，ICA曲線橫軸為V，縱軸為dQ/dV)，脈 沖法內阻測試，OCV 測試（Open Circuit Voltage)，阻抗譜測試（EIS:Electrochemical Impedance Spectroscopy)，獲得數據便于諧波測試后的對比分析。利用電能轉換電路對待 測電池進行諧波測試，同時對電壓波動進行采樣，計算阻抗，并分析電池 SOH即健康狀況。 在電池測試過程中判斷是否存在過壓、過流情況，是則封鎖脈沖、切掉電池，如無異常情況 繼續(xù)對待測電池進行諧波測試。一段時間后，測試電池的相關參數變化，即加諧波前的五種 測試，獲得相關數據，與之前數據進行對比，分析諧波對電池性能的影響。
[0058] 如圖2所示，本發(fā)明進一步公開了一種用于上述系統(tǒng)的諧波電流控制方法，該方 法的步驟包括。
[0059] 實現特定頻率和幅值的諧波電流輸出有三種方式，PI控制方式和PR控制方式，其 中PI控制方式包括直接電流控制和虛擬兩相靜止與兩相旋轉系統(tǒng)控制。虛擬靜止與兩相 旋轉控制需要進行兩次變換，PR控制需要進行離散化處理，且參數不易調節(jié)，相比之下，PI 控制方式簡單，根據參數模型整定PI值，可準確控制跟蹤誤差，因此對PI參數模型重點敘 述。
[0060] 直接電流控制
[0061] 比例積分（PI)控制器為I型系統(tǒng)，不能無差跟蹤正弦量，因此使用PI控制跟蹤交 流電流時一定有誤差，即PI控制器的輸入量永不為0。
[0062] V1為電感電壓與電池電壓之和
[0063] V1= V ιη · d = VL out+Vbat (I)
[0064] d為半橋控制的占空比
[0065] d = D+ Δ d (2)
[0066] 其中D為恒定占空比，反映了電池電壓與輸入電壓的比值
[0067] Ad為變化占空比，反映了電感電壓與輸入電壓的比值
[0068] 傳統(tǒng)DC-DC控制電路中，電感電流為直流電流，電感電壓一個控制周期中平均值 為〇,而諧波發(fā)生器中電感電流為交流電流，因此電感電壓不可忽視，其大小為
[0070] 傳統(tǒng)電路只需考慮D，因此PI控制較為簡單，使系統(tǒng)達到穩(wěn)態(tài)的PI參數范圍較廣。 而此處電感電壓和Ad為交流量，即相量。PI控制器的輸入和輸出以及自身傳遞函數都是 相量，一組PI參數對應一種穩(wěn)態(tài)，即各相量之間的相位和大小關系相互關聯(lián)。實際電感電 流與給定電流之間幅值和相位關系取決于PI參數、輸入電壓、電感大小、電流頻率，當電路 中的參數如輸入電壓、電池電壓、電感大小、電流頻率選定后，通過確定PI參數可以使最終 電感電流的大小和相位與參考電流的大小和相位差別很小，近似于跟蹤上給定電流。
[0071] 如圖3所示為PI控制框圖，根據該控制框圖則有
[0072] Iref-Ifbk= e k ⑷
[0073] 其中ek為給定電流與實際電流之差，誤差經過PI控制器后有
[0074] ek · (Vjk1) = Apiout (5)
[0075] 其中kp_jk$ PI控制器傳遞函數，PI輸出量pi _包含兩部分，直流部分PI _和 交流部分A Piciut，直流部分由于電池電壓和輸入電壓比例確定，可自動調整，這里只考慮交 流部分Δρ?。#。
[0077] 其中Kpwm為PI參數調整比例，與PI輸出量之積即為占空比Δ d。
[0078] 由式（6)可得：
[0084] 其中L'為等效電感，可由線路電感、Kpwm和Vin計算出。
[0085] 其向量圖如圖4所示，使實際電感電流值ifbk略滯后于給定電流i "f，則誤差％相 位與大小如圖4所示。誤差ek經過PI控制器后，輸出量Apiciut滯后于誤差ek-個銳角， 由于PI控制器中積分環(huán)節(jié)起主要作用，因此此角度接近90度。由公式6得，電感電壓角度 與ΔΡ?_一致，因此電感電流滯后于Apirnn大約90度。
[0086] 如圖4所示，給定一個ek的大小和角度，如5%Ζ θ，即設定幅值為5%的跟蹤誤 差，Θ任意選定，越接近180度則實際電感電流與給定電流相位差越小，則可列出式10
[0087] 5%Ζ Θ . (Kp-J-K1) = jwL' (10)
[0088] 根據等式兩邊實部和虛部分別相等的原則，可求出 <和k i的值，此為PI參數模 型，根據該模型整定PI參數，可準確設定跟蹤誤差，效果良好。
[0089] 該控制方法步驟如下：
[0090] 步驟1:整定PI參數，按上述公式10計算；
[0091] 步驟2 :將參考值與反饋值作差，其中參考值為正弦交流量；
[0092] 步驟3 :誤差經過PI控制器后，輸出占空比控制開關；
[0093] 步驟4 :電感電流經過AD采樣電路反饋到控制系統(tǒng)，重復步驟2。
[0094] 阻抗測量：
[0095] 在產生諧波電流的基礎上，根據諧波電流引起的電壓波動進行阻抗測量，如圖5 所示為阻抗測量結構圖。
[0096] 其工作過程如下：
[0097] 步驟1 :將諧波發(fā)生器輸出特定頻率和幅值的正弦電流加在電池上；
[0098] 步驟2 :傳感器采集電池電壓Vb和電流i b
[0099] 步驟3 :將\和i b作為土變量，通過全通濾波器構造虛擬的V 2和i 2變量；
[0100] 步驟4 :將v±，￥2與i ±，"分別進行dq變換，得到V d，Vq