本發(fā)明屬于電池一致性監(jiān)測，特別是指一種在線監(jiān)測電池一致性的測試裝置和方法。

背景技術：

1、在新能源汽車中，常常是近百顆鋰離子電池通過串聯(lián)或并聯(lián)的方式進行使用，因此電池包內各電池之間的一致性顯得非常重要，否則極有可能因為某一顆電池的失效而造成整輛汽車的起火。因此，亟需一種有效的方式來評估新能源汽車電池包內各電池之間的一致性。

2、現(xiàn)階段常用于評估電池間一致性的參數(shù)主要有：電池的開路電壓、直流內阻和溫度等參數(shù)。這些參數(shù)比較粗糙，不夠精細，尤其是對于磷酸鐵鋰電池，其電壓平臺比較平緩，因此開路電壓無法有效對其進行一致性評估。

3、專利cn117805629a公開的電池一致性評估方法，僅通過電壓、1000hz內阻等參數(shù)進行一致性評估，不夠全面，且無法實現(xiàn)在線評估。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種在線監(jiān)測電池一致性的測試裝置和方法，解決現(xiàn)有技術中存在的問題，能夠實現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)采集速度，從而捕捉微妙到秒級別內各個電化學過程的阻抗變化，進而實現(xiàn)更精細的電池一致性評估。

2、為了達成上述目的，本發(fā)明的解決方案之一是：

3、一種在線監(jiān)測電池一致性的測試裝置，包括與待測電池連接的充放電儀和高通量數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)；所述高通量數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)包括與待測電池的正負極連接的高頻電流電壓數(shù)據(jù)采集模塊，以及與所述高頻電流電壓數(shù)據(jù)采集模塊連接的數(shù)據(jù)處理與一致性分析模塊；

4、所述高頻電流電壓數(shù)據(jù)采集模塊以5v?dc恒流源為輸入，依次經過dac調節(jié)、積分/微分放大器、1.3m?sps?adc高頻采樣、低延時濾波和數(shù)據(jù)幀打包后將數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機電路，單片機電路具有定時器計時控制、系統(tǒng)參數(shù)初始化和通訊收發(fā)的功能；

5、所述數(shù)據(jù)處理與一致性分析模塊的計算分析邏輯為：在數(shù)據(jù)輸入后，進行判斷電流的變化時刻以變換點，提取變換點前后秒的電流、電壓數(shù)據(jù)，然后對電流、電壓數(shù)據(jù)進行拉普拉斯變換并計算平均等效阻抗，再計算整體阻抗，通過整體阻抗比較電池的一致性，最后根據(jù)比較結果篩分異常電池。

6、本發(fā)明的解決方案之二是：

7、一種在線監(jiān)測電池一致性的方法，使用所述測試裝置，包括：

8、步驟1、信號采集

9、使用充電電流對待測電池進行恒流充電時，在某一時刻改變充電電流至并持續(xù)秒，在下一時刻改變充電電流至并持續(xù)秒，其中為該待測電池的1c倍率電流的1/10；整個過程中，利用所述高通量數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)對電流、電壓信號進行采集，采樣頻率為100khz，電流、電壓的采樣精度為萬分之二，獲得電流、電壓隨時間變化的曲線和；

10、步驟2、數(shù)據(jù)處理

11、在所述數(shù)據(jù)處理與一致性分析模塊中，利用拉普拉斯變換對和進行時域數(shù)據(jù)向頻域數(shù)據(jù)的解析，得到和，并計算等效阻抗，其計算公式如下：

12、；

13、；

14、；

15、其中，代表角頻率；代表自然對數(shù)的底數(shù)；代表拉普拉斯變換的收斂域；代表虛數(shù)單位；

16、選取個特征角頻率至的等效阻抗平均值作為該電池在狀態(tài)下的平均等效阻抗，至少為3，其計算公式如下：

17、；

18、步驟3、循環(huán)測試

19、循環(huán)進行次步驟1和步驟2，進行測試電池在下的平均等效阻抗，實現(xiàn)在不停止充電的情況下對電池不同下的阻抗進行實時、在線的電池一致性評估。

20、所述步驟2中，為3，3個特征角頻率、和分別為1300rad/s、130rad/s和13rad/s。

21、所述電池一致性評估選取、、和這四個不同，計算電池的整體阻抗，其計算公式如下：

22、；

23、隨后，統(tǒng)計不同電池的整體阻抗的分布情況，并指定上下規(guī)格線；若存在某顆電池超出整體阻抗的上下規(guī)格線，則表明該電池的一致性較差，需要進行預警。

24、采用上述技術方案后，本發(fā)明具有以下技術效果：

25、①能夠實現(xiàn)在線、實現(xiàn)檢測——電池無需停止充電即可對等效阻抗進行測試并評估電池的一致性情況；

26、②適用性更廣——由于電池的使用都是直流充放電的形式，因此可以擴展至新能源汽車的bms內；

27、③更高的精確度——整體阻抗綜合了不同頻率段、不同下的電化學阻抗信息，反映的電池內部的電化學過程更為全面，因此能夠提高篩分精度；

28、④成本更低，可進行大批量全檢。

技術特征：

1.一種在線監(jiān)測電池一致性的測試裝置，其特征在于：

2.?一種在線監(jiān)測電池一致性的方法，使用如權利要求1所述的在線監(jiān)測電池一致性的測試裝置，其特征在于包括：

3.如權利要求2所述的在線監(jiān)測電池一致性的方法，其特征在于：

4.如權利要求2所述的在線監(jiān)測電池一致性的方法，其特征在于：

技術總結
本發(fā)明提出一種可用于新能源汽車的在線監(jiān)測電池一致性評估的測試裝置和方法，可以實現(xiàn)100k/秒的數(shù)據(jù)采集速度，從而捕捉微秒到秒級別內各個電化學過程的阻抗變化，并通過對比不同下各顆電池的阻抗差異，實現(xiàn)更為精細化地對電池的一致性進行評估。其中，測試裝置包括與待測電池連接的充放電儀和高通量數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，高通量數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)包括與待測電池的正負極連接的高頻電流電壓數(shù)據(jù)采集模塊，以及與高頻電流電壓數(shù)據(jù)采集模塊連接的數(shù)據(jù)處理與一致性分析模塊。測試方法應用測試裝置，尤其涉及其中的高頻電流電壓數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理與一致性分析模塊。

技術研發(fā)人員：蘇宇,顏旭濤,王益,茅越新,洪家樺,齊瓊瓊
受保護的技術使用者：元能科技（廈門）有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/4/28