[發明專利]一種鋰離子電池組電化學阻抗譜在線測量裝置

有效

• 申請號: 201810469418.5
• 申請日: 2018-05-16
• 公開（公告）號: CN108663631B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 呂超;張滔;劉海洋
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01R31/389
• 分類號: G01R31/389
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 岳昕

1.一種鋰離子電池組電化學阻抗譜在線測量裝置，其特征在于，所述裝置包括處理器(1)、信號發生器(2)、V-I轉換電路(3)、開關切換電路(4)和采樣電路(5)，

處理器(1)，用于將各頻率的正弦波進行分組，將分組后的各頻率的正弦波分別加載到最低頻正弦信號的不同區段；

以頻率為ω₀的正弦基波為基礎，從ω₁到ω_n分為m組，分別疊加在頻率為ω₀的正弦基波的t_1s～t_1e,t_2s～t_2e……t_ms～t_me段；所述ω₀表示第1個正弦波的頻率，ω₁表示第2個正弦波的頻率，ω_n表示第n+1個正弦波的頻率；

信號發生器(2)，用于得到加載后的不同區段的電壓激勵信號；

處理器(1)，還用于控制開關切換電路(4)的切換；

開關切換電路(4)，用于對不同鋰離子電池單體進行切換，使切換選擇的鋰離子電池單體接收不同區段的電流激勵信號；

V-I轉換電路(3)，用于將所述的不同區段的電壓激勵信號分別轉化為電流激勵信號；

采樣電路(5)，用于從切換選擇的鋰離子電池單體上獲得不同區段的響應電壓信號；

處理器(1)，還用于對獲得的不同區段的響應電壓信號進行快速傅氏變換，得到該鋰離子電池單體不同區段的電壓向量，通過該電壓向量和V-I轉換電路(3)得到的電流激勵信號，獲得各頻率下的阻抗，對各頻率下的阻抗進行擬合，從而得到各激勵信號下的鋰離子電池單體的阻抗譜。

2.根據權利要求1所述的一種鋰離子電池組電化學阻抗譜在線測量裝置，其特征在于，V-I轉換電路(3)包括電阻R1-R12、電阻Rs、二極管D1-D2、三極管Q1-Q2和運算放大器U1-U3，

信號發生器(2)的電壓激勵信號輸出端同時連接電阻R5的一端和電阻R6的一端，電阻R5的另一端連接電源地，電阻R6的另一端同時連接運算放大器U1的反相輸入端、電阻R9的一端和電阻R8的一端，運算放大器U1的同相輸入端連接電阻R7的一端，電阻R7的另一端連接電源地，

運算放大器U1的正電源端同時連接+15V供電電源、電阻R1的一端和電阻R3的一端，電阻R1的另一端同時連接二極管D1的正極和三極管Q1的基極，二極管D1的負極同時連接運算放大器U1的輸出端和二極管D2的正極，二極管D2的負極同時連接電阻R2的一端和三極管Q2的基極，電阻R2的另一端同時連接運算放大器U1的負電源端、15V供電電源和電阻R4的一端，電阻R4的另一端連接三極管Q2的集電極，三極管Q2的發射極同時連接三極管Q1的發射極、電阻R8的另一端和電阻Rs的一端，三極管Q1的集電極連接電阻R3的另一端，

電阻Rs的另一端同時連接電阻R12的一端和運算放大器U3的同相輸入端，運算放大器U3的反相輸入端同時連接運算放大器U3的輸出端和電阻R11的一端，電阻R11的另一端同時連接電阻R10的一端和運算放大器U2的反相輸入端，運算放大器U2的同相輸出端連接電源地，電阻R10的另一端同時連接運算放大器U2的輸出端和電阻R9的另一端，

電阻R12的另一端和接地線均連接鋰離子電池組(6)。

3.根據權利要求1所述的一種鋰離子電池組電化學阻抗譜在線測量裝置，其特征在于，開關切換電路(4)包括n對對頂MOS管，

V-I轉換電路(3)電流激勵信號的正極輸出端同時連接n個對頂MOS管的一端，V-I轉換電路(3)電流激勵信號的負極輸出端同時連接另外的n個對頂MOS管的一端，每對對頂MOS管的另一端之間串聯一個鋰離子電池單體，n個鋰離子電池單體串聯。

4.根據權利要求3所述的一種鋰離子電池組電化學阻抗譜在線測量裝置，其特征在于，采樣電路(5)從每個鋰離子電池單體兩端采集該鋰離子電池單體的響應電壓。

5.根據權利要求2所述的一種鋰離子電池組電化學阻抗譜在線測量裝置，其特征在于，V-I轉換電路(3)輸出的激勵電流I_out為：

式中，V_in為V-I轉換電路輸入的激勵電壓，R_S為電阻Rs的電阻值。