CN203759127U - 一种均衡过程中的单体电池内阻测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种均衡过程中的单体电池内阻测量装置，属于锂离子电池技术领域。本实用新型通过开关电源和开关阵列实现均衡电流的切换，依次对每一支单体电池施加激励，基于均衡电流和均衡电流在内阻上产生的压降解析出内阻，能够在电池组动态和静态的情况下计算单体电池内阻，实现实时、在线、精确测量电池组内每一支单体电池内阻的目的，且本实用新型设计巧妙，简单实用，性价比高，能够同时实现单体电池内阻测量和电池主动均衡两种功能，提升电池使用的安全性和可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种均衡过程中的单体电池内阻测量装置，属于锂离子电池技术领域。
背景技术
锂离子电池的健康状态与锂离子电池的性能密切相关，锂离子电池的内阻是表征健康状态的一个关键指标，通过测量锂离子电池内阻可以评估、预测电池性能，提升控制策略的可靠性。由于电池内阻的重要作用，业内针对锂离子电池的内阻测量开展了大量研究。
目前，内阻测量方法分为直流法和交流法等方式。交流测量法适应面较广，但是测量的结果与所用信号的波型，和频率、以及是电流强度有关，测量结果相差很大。直流法是对电池接入固定设备并进行较大电流的充放电，以测量断电前后的电压降并测算出电池内阻。无论是交流法还是直流法均需要专业设备，不能实现对所有单体电池内阻的实时在线测量。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种均衡过程中的单体电池内阻测量装置，以解决锂离子电池单体内阻实时精确测量的难题。
本实用新型为解决上述技术问题而提供一种均衡过程中单体电池内阻测量装置，该测量装置包括电池均衡电路和电压采集单元，所述均衡电路包括开关电源和开关阵列，开关电源第一直流接线端对应连接待测电池组的正负极，开关电源第二直流接线端对应连接开关阵列模块的第一直流接线端，开关阵列模块的第二直流接线端对应连接待测电池组每支单体电池的正负极，所述电压采集单元用于与待测电池组各单体电池连接，以采集各单体电池的电压。
所述的测量装置还包括MCU单元，所述的MCU单元与电压采集单元通信连接，用于根据电压采集单元采集到开关电源开启前后的单体电池电压计算单体电池内阻。
所述的开关电源的使能控制端和方向控制端与MCU单元连接。
所述的开关电源的第二直流接线端流经的电流为恒定值。
所述开关阵列串接在开关电源和电池组之间，依次实现电池组内各个单体电池与开关电源的独立连接。
本实用新型的有益效果是：本实用新型通过开关电源和开关阵列实现均衡电流的切换，依次对每一支单体电池施加激励，基于均衡电流和均衡电流在内阻上产生的压降解析出内阻，能够在电池组动态和静态的情况下计算单体电池内阻，实现实时、在线、精确测量电池组内每一支单体电池内阻的目的，且本实用新型设计巧妙，简单实用，性价比高，能够同时实现单体电池内阻测量和电池主动均衡两种功能，提升电池使用的安全性和可靠性。
附图说明
图1是本实用新型均衡过程中单体电池内阻测量装置的原理图；
图2是本实用新型电池组对单体电池充电时锂离子电池内阻测量示意图；
图3是本实用新型单体电池对电池组放电时锂离子电池内阻测量示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明。
本实用新型的一种均衡过程中单体电池内阻测量装置的实施例
如图1所示，本实施例的电池组由12个锂离子单体电池串联而成，本实用新型的均衡过程中单体电池内阻测量装置包括均衡电路、电压采集芯片和MCU，均衡电路包括开关电源和开关阵列，开关电源第一直流接线端（Va+、Va-）分别连接电池组的正负极（V+、V-），开关电源第二直流接线端（Vb+、Vb-）分别连接开关阵列模块的第一直流接线端（Vc+、Vc-），开关阵列模块的第二直流接线端对应连接电池组每支单体电池的正负极，电压采集芯片的采集端分别连接到电池组中各单体电池的两端，用于采集各单体电池两端的电压，电压采集芯片的输出端与MCU单元连接，MCU用于根据电压采集单元采集到开关电源开启前后的单体电池电压计算单体电池内阻，这里也可以不采用的MCU，通过人工计算也可以实现，其中开关电源的第二直流接线端流经的电流为恒定值，开关阵列能够依次实现电池组内各个单体电池与开关电源的独立连接。该装置的测量过程如下：
电池组向单体电池充电时测量单体电池内阻，通过开关阵列选择单体电池Cell10，MCU记录开关电源开启前Cell10的电压为V10，设置DIR为高电平，使能EN；此时电池组向单体电池Cell10充电，记录开关电源开启后Cell10的电压为V10in，流经开关电源第二接线端的电流Ib为设定值，如图2所示，内阻r1=(V10in-V10)/(β*Ib)，其中β为电流修正因子，受电池组电压、单体电压以及开关电源效率影响。
单体电池向电池组放电时测量单体电池内阻，通过开关阵列选择单体电池Cell10。MCU记录开关电源开启前Cell10的电压为V10，设置DIR为低电平，使能EN；此时单体电池Cell10向电池组放电，记录开关电源开启后Cell10的电压为V10in，流经开关电源第二接线端的电流Ib为设定值，如图3所示。内阻r1=(v10-v10in)/(β*Ib)，其中β为电流修正因子，受电池组电压、单体电压以及开关电源效率影响。
本实用新型的锂离子电池内阻测量装置独立性强，不依赖于锂离子电池组对外工况条件，无论是电池组充电、放电还是静置情况下均可以实时、在线测量每一支单体电池的内阻。通过该装置，不仅可以实时测量单体锂离子电池的内阻，还可以实现单体电池与电池组之间的双向主动均衡，提升锂离子电池电量一致性，一举双得。
Claims (5)
1.一种均衡过程中的单体电池内阻测量装置，其特征在于，该测量装置包括电池均衡电路和电压采集单元，所述均衡电路包括开关电源和开关阵列，开关电源第一直流接线端对应连接待测电池组的正负极，开关电源第二直流接线端对应连接开关阵列模块的第一直流接线端，开关阵列模块的第二直流接线端对应连接待测电池组每支单体电池的正负极，所述电压采集单元用于与待测电池组各单体电池连接，以采集各单体电池的电压。
2.根据权利要求1所述的均衡过程中的单体电池内阻测量装置，其特征在于，所述的测量装置还包括MCU单元，所述的MCU单元与电压采集单元通信连接，用于根据电压采集单元采集到开关电源开启前后的单体电池电压计算单体电池内阻。
3.根据权利要求2所述的均衡过程中的单体电池内阻测量装置，其特征在于，所述的开关电源的使能控制端和方向控制端与MCU单元连接。
4.根据权利要求1或2所述的均衡过程中的单体电池内阻测量装置，其特征在于，所述的开关电源的第二直流接线端流经的电流为恒定值。
5.根据权利要求1或2所述的均衡过程中的单体电池内阻测量装置，其特征在于，所述开关阵列串接在开关电源和电池组之间，依次实现电池组内各个单体电池与开关电源的独立连接。
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