[发明专利]一种电池阻抗测量系统

权利要求书

1.一种电池阻抗测量系统，包括主控制器模块、加法器模块、标准电阻、电压采集与信号处理模块、隔直电容和各交流信号源，其特征在于：

所述标准电阻为金属膜电阻；

所述电压采集与信号处理模块用于信号的采集、放大、抬升和滤波；电压采集与信号处理模块检测标准电阻两端的电压值和待测电池两端的电压值，然后传输给主控制器模块对其进行分析和处理，计算出待测电池的阻抗；

所述隔直电容用于隔离开系统中的直流信号成份；

所述各交流信号源由n个交流信号源组成，各个交流信号源产生的恒定交流信号频率不同，n≥2，各交流信号源生成的信号经加法器模块进行加法运算后施加到待测电池上；

所述主控制器模块用于控制电压采集与信号处理模块，并且对其采集回的标准电阻两端电压值和待测电池两端电压值采用多频率傅立叶交流阻抗测量方法来计算出待测电池的阻抗和阻抗谱；以及用于控制各交流信号源产生的信号或组合信号。

2.如权利要求1所述电池阻抗测量系统，其特征在于：

所述多频率傅立叶交流阻抗测量方法具体为：

电压采集与信号处理模块所采集的标准电阻电压为V_i，待测电池电压为V_u，有

V_u＝A₁COSω₁t+A₂COSω₂t+...A_nCOSω_nt，n≥1；

V_i＝B₁COS(ω₁t+θ₁)+B₂COS(ω₂t+θ₂)+...B_nCOS(ω_nt+θ_n)，n≥1；

I_t＝V_i/R；

常数A₁、A₂...A_n分别为各个交流信号源的幅值，ω₁、ω₂...ω_n分别为各个交流信号源的角频率，B₁、B₂...B_n为各个响应信号的幅值，θ₁、θ₂...θ_n为各个响应信号的滞后相位角；

通过傅立叶的复数表达式，将时域信号对频域信号进行绘图，对于余弦信号，其电压信号实部的表达式为：

$V_r\left(\mathrm{\ω}\right)=\frac{1}{T_1}{\∫}_0^{T_1}{V}_{u}COS\left({\mathrm{\ω}}_{1}t\right)dt+\frac{1}{T_2}{\∫}_0^{T_2}{V}_{u}COS\left({\mathrm{\ω}}_{2}t\right)dt+\mathrm{...}\frac{1}{T_n}{\∫}_0^{Tn}{V}_{u}COS\left({\mathrm{\ω}}_{n}t\right)dt$

电压信号虚部的表达式为：

$V_j\left(\mathrm{\ω}\right)=-\[\frac{1}{T_1}{\∫}_0^{T_1}{V}_{u}SIN\left({\mathrm{\ω}}_{1}t\right)dt+\frac{1}{T_2}{\∫}_0^{T_2}{V}_{u}SIN\left({\mathrm{\ω}}_{2}t\right)dt+...\frac{1}{T_n}{\∫}_0^{Tn}{V}_{u}SIN\left({\mathrm{\ω}}_{n}t\right)dt\]$

电流信号实部的表达式为：

$I_r\left(\mathrm{\ω}\right)=\frac{1}{T_1}{\∫}_0^{T_1}{I}_{t}COS\left({\mathrm{\ω}}_{1}t\right)dt+\frac{1}{T_2}{\∫}_0^{T_2}{I}_{t}COS\left({\mathrm{\ω}}_{2}t\right)dt+\mathrm{...}\frac{1}{T_n}{\∫}_0^{Tn}{I}_{t}COS\left({\mathrm{\ω}}_{n}t\right)dt$

电流信号虚部的表达式为：

$I_j\left(\mathrm{\ω}\right)=-\[\frac{1}{T_1}{\∫}_0^{T_1}{I}_{t}SIN\left({\mathrm{\ω}}_{1}t\right)dt+\frac{1}{T_2}{\∫}_0^{t_2}{I}_{t}SIN\left({\mathrm{\ω}}_{2}t\right)dt+...\frac{1}{T_n}{\∫}_0^{Tn}{I}_{t}SIN\left({\mathrm{\ω}}_{n}t\right)dt\]$

通过积分将时域量转换成相应的频域量，在对应整数倍的时间周期内进行积分，消除测量误差；

阻抗根据输出信号和输入信号的复数比进行计算，可得

$Z_r\left(\mathrm{\ω}\right)=\mathrm{Re}\left\{\frac{V_r+{\mathrm{jV}}_j}{I_r+{\mathrm{jI}}_j}\right\}$

$Z_j\left(\mathrm{\ω}\right)=\mathrm{Im}\left\{\frac{V_r+{\mathrm{jV}}_j}{I_r+{\mathrm{jI}}_j}\right\}$

Z_r(ω)和Z_j(ω)分别为阻抗对应的实部和虚部，计算出各个频率下电池的阻抗，最终得出待测电池的阻抗谱。