[發(fā)明專利]用于測量高電壓電池的特性的設(shè)備有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201680075931.5 | 申請日： | 2016-12-22 |
| 公開（公告）號： | CN108431618B | 公開（公告）日： | 2021-03-26 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | S·德布魯克;D·魏恩;P·克嫩 | 申請（專利權(quán)）人： | 威拓股份有限公司 |
| 主分類號： | G01R31/389 | 分類號： | G01R31/389;G01R31/385;G01R31/392 |
| 代理公司： | 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100 | 代理人： | 顧嘉運;楊潔 |
| 地址： | 比利*** | 國省代碼： | 暫無信息 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 用于 測量 電壓 電池 特性 設(shè)備 | ||
描述了用于對電池或其它能量存儲設(shè)備的特性進(jìn)行便攜式或手持式測量的系統(tǒng)、方法和組成部分。具體而言，本發(fā)明涉及用于測量高電壓電池(例如，0.1至1kV)和/或如在電動或混合動力汽車或車輛中使用的汽車電池的特性的系統(tǒng)、方法和組成部分。具體而言，本發(fā)明涉及用于例如對高電壓電池(例如，0.1至1kV)和/或如在電動或混合動力汽車中使用的汽車電池執(zhí)行電池診斷測試的系統(tǒng)、方法和組成部分。一種這樣的特征或診斷參數(shù)是此類電池的阻抗，而一種這樣的方法是阻抗譜測試。
本發(fā)明涉及用于測量電池或其它能量存儲設(shè)備的特性的系統(tǒng)、方法和組成部分。具體而言，本發(fā)明涉及用于測量高電壓電池(例如，0.1至1kV和/或如在電動或混合動力汽車中使用的汽車電池)的特性的系統(tǒng)、方法和組成部分。具體而言，本發(fā)明涉及用于例如對高電壓電池(例如，0.1至1kV和/或如在電動或混合動力汽車中使用的汽車電池)執(zhí)行電池診斷測試的系統(tǒng)、方法和組成部分。一種這樣的特征或診斷參數(shù)是此類電池的阻抗，而一種這樣的方法是阻抗譜測試。優(yōu)選地，本發(fā)明涉及用于測量電池或其它能量存儲設(shè)備的特性的便攜式或手持式設(shè)備。
背景
通過電池阻抗譜測試來測量電池阻抗是一種建立電池在不同頻率處的阻抗的已知的方式。為了測量電池在特定頻率處的阻抗，該特定頻率處的電流需要通過電力電子裝置或一些其它形式的發(fā)生器來被注入到電池中。電池阻抗測量設(shè)備監(jiān)視被注入的電流和所得到的電壓響應(yīng)兩者，并且針對被注入的頻率確定阻抗的實部和虛部。所得到的阻抗特性(連同其它測量)是針對電池的充電狀態(tài)(SoC)和健康狀態(tài)(SoH)等的指標(biāo)。由于電池具有顯著的電容，因此將AC電流注入到此類電池中要求相當(dāng)大量的能量。
低電壓手持式電池測試儀
大多數(shù)手持式電池測試儀被設(shè)計成用于12V鉛酸電池，該12V鉛酸電池用于汽車應(yīng)用、應(yīng)急電源(UPS)、住宅太陽能存儲設(shè)備等。用于這些電池的手持式設(shè)備的構(gòu)造是可行的，因為低電壓和有限的電流允許能夠在相對緊湊的設(shè)備中產(chǎn)生所必需的電流以及測量這些電流和電壓響應(yīng)的設(shè)備構(gòu)造。為了在正弦波的正半周期間遞送必需的能量且在正弦波的負(fù)半周期間儲存該能量，設(shè)備可配備有相當(dāng)大的電池(針對[1]，7Ah/4.8V(參考文獻(xiàn)在文本的結(jié)尾))以覆蓋被注入的電流的能量要求。低電壓還允許用小電容器對電池電壓進(jìn)行平衡，以及用小電阻器或電感器對電流進(jìn)行限制[1][2][3]。其它手持式設(shè)備僅能夠測量直至40V的電壓和電阻[4]，而一些電池分析儀直達(dá)600Vdc并可測量直至6V的交流紋波(ac-ripple)電流[5]。雖然后一種設(shè)備能夠在向電池系統(tǒng)注入特定電流時測量被測試的電池的電壓響應(yīng)和阻抗，但是它們不能夠為大電池(諸如汽車電池)提供所必需的電流注入。
高電壓電池測試儀的缺點
在更高的電壓處，這些阻抗測量設(shè)備依賴于外部雙向電源(主要是電力電子裝置)來將所必需的電流注入到被測試的電池中。這些電源具有一些缺點：
·電源的比能量(specific power)是低的，例如，常規(guī)的商業(yè)應(yīng)用具有僅220W/kg的比能量[6]，這導(dǎo)致沉重且龐大的測試裝備。為了在600V電池中注入10A電流，這將要求27kg的轉(zhuǎn)換器。
·電源要求雙向并網(wǎng)(grid-connection)，從而將應(yīng)用限制于靜止的測試臺。
·由于電源的大尺寸和重量，電池必須被運送到測試設(shè)施，而不是當(dāng)汽車已發(fā)生故障且這可能是由于電池的性能損失造成的時在本地車庫處或道路上測試電池。
如果便攜式系統(tǒng)要承擔(dān)雙向電源的角色，則將必須裝配能夠為阻抗譜測試遞送所必需的能量和電能的能量存儲系統(tǒng)。
阻抗譜測量的要求最嚴(yán)格的應(yīng)用是低頻電流的注入，因為存儲系統(tǒng)首先需要儲存由電池遞送的能量，接著是從該存儲系統(tǒng)到電池的相同量的能量的遞送。在較高的頻率處，需要較小的存儲，因為在一個半周期內(nèi)所包括的能量減小。
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