[發明專利]一種集成在BMS系統中的鋰電池內阻檢測電路

在審

• 申請號: 202210584784.1
• 申請日: 2022-05-26
• 公開（公告）號: CN114994554A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 尚德華;杜鵬飛
• 申請（專利權）人: 傲普（上海）新能源有限公司
• 主分類號: G01R31/389
• 分類號: G01R31/389;G01R31/392;G01R31/367
• 代理公司: 蘇州一號院知識產權代理有限公司 32513
• 代理人: 陸華君

本發明涉及一種集成在BMS系統中的鋰電池內阻檢測電路，包括主動均衡電路，主動均衡電路包括正極開關、負極開關，內阻檢測開關K11連接隔直耦合電容C1的正端，隔直耦合電容C1的負端連接正弦交流激勵電路，所述正弦交流激勵電路產生1KHz的交流信號；內阻檢測開關K11連接隔直耦合電容C2的正端，隔直耦合電容C2的負端連接電壓檢測電路；電壓檢測電路將電池兩端的交流小信號電壓響應放大后傳輸至半波鑒相器；內阻檢測開關K12連接虛擬地和電流檢測電路，電流檢測電路的輸出傳輸至半波鑒相器。本發明的鋰電池內阻檢測電路采用交流小信號檢測電池內阻的方法體積小成本低易實現，同時配合主動均衡電路，易于改造。

技術領域

本發明涉及鋰電池內阻檢測技術領域，尤其是一種集成在BMS系統中的鋰電池內阻檢測電路。

背景技術

鋰電池及BMS系統被大量應用在諸多領域。其中鋰電池內阻作為反映電池老化狀況的一項重要指標，及時測量電池內阻狀態，能夠及時發現老化電池，規避可能引發的風險。

通常情況下，儲能系統中的鋰電池內阻由廠家出廠時測量并匹配，后續無法再做測量，所以在通常的BMS系統中并不具備測量鋰電池內阻的能力。有些 BMS設備可以根據采集到的電壓電流數據，通過計算來估計鋰電池的內阻，但估算值可能誤差較大，并且復雜的計算對BMS設備算力要求較高。

通常對鋰電池內阻的測量方法是在電池兩端瞬間施加大電流，測量此時的電流值和電池電壓值，即可計算得電池內阻。但這種測量方法需要較大的電流源，通常需要提供5C以上電流，可能要上千安培，這無疑在BMS系統中是無法實現的。

在鋰電池的出廠測試中，廠家所提供的電池內阻曲線通常為時域形式，同時與之對應的，也有電池內阻的頻域響應曲線。通過選擇有效頻率的激勵信號，測量電池的特定頻率下的小信號交流阻抗，從而得到電池內阻。

內阻增大是電池老化的主要表現，老化電池更易發熱，容量更小，往往更容易充滿或放完，發熱也容易與其他電池比更大。單個老化電池往往會拖累整個儲能系統的容量，雖然通過BMS的均衡功能能夠改善部分狀況，但老化電池依然會惡性循環，治標不治本。所以及時檢測電池內阻，及時判斷電池的老化狀況是十分有必要的。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種集成在BMS系統中的鋰電池內阻檢測電路，能夠及時檢測鋰電池內阻。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種集成在BMS系統中的鋰電池內阻檢測電路，包括主動均衡電路，所述主動均衡電路包括可與電池正極相連的正極開關、可與電池負極相連的負極開關，可與正極開關相連的內阻檢測開關K11連接隔直耦合電容C1的正端，隔直耦合電容C1的負端連接正弦交流激勵電路，所述正弦交流激勵電路產生1KHz的交流信號；

內阻檢測開關K11連接隔直耦合電容C2的正端，隔直耦合電容C2的負端連接電壓檢測電路；電壓檢測電路將電池兩端的交流小信號電壓響應放大后傳輸至半波鑒相器；

可與負極開關相連的內阻檢測開關K12連接虛擬地和電流檢測電路，電流檢測電路的輸出傳輸至半波鑒相器；

所述正弦激勵電路包括正弦信號發生器U2，正弦信號發生器U2與單片機 U13通訊連接，由單片機U13控制正弦信號發生器U2輸出正弦信號；半波鑒相器的輸出傳輸至單片機U13。

優選的，所述隔直耦合電容C1的負端通過電阻R2連接電壓跟隨器U1、第一帶通濾波器至正弦信號發生器U2。

優選的，所述隔直耦合電容C2的負端通過電容C9、電阻R10接電壓檢測電路的一輸入側；內阻檢測開關K12通過電容C10、電阻R12接電壓檢測電路的另一輸入側。

優選的，內阻檢測開關K12通過電阻R18、電容C11接入電流檢測電路的一輸入側；內阻檢測開關K12通過電阻R18、電阻R20、電容C12接入電流檢測電路的另一輸入側；