[发明专利]一种基于交流阻抗的新能源汽车电池诊断系统

说明书

本发明涉及一种基于交流阻抗的新能源汽车电池诊断系统，该系统包括：上位机单元：包括PC以及用于通信的线束，实现阻抗快速计算和电池健康状态估计；激励单元：包括用以为激励单元提供工作电压的电源模块以及依次连接的CAN收发器、单片机和电流源，所述的单片机通过CAN收发器与PC通信，所述的电流源接收单片机的控制信号产生激励信号到待测锂离子电池；数据采集单元：包括数采卡、采样电阻和采样线束，所述的数采卡通过USB与PC通信，所述的采样电阻接入激励信号回路中，数采卡通过采样线束对电压和电流信号进行采样。与现有技术相比，本发明具有高效率、高实时性、更可靠、使用方便、成本低廉等优点。

技术领域

本发明涉及新能源汽车电池诊断领域，尤其是涉及一种基于交流阻抗的新能源汽车电池诊断系统。

背景技术

近年来，新能源汽车得到了迅速发展，锂离子电池以其循环寿命长、能量密度大、工作温度范围广成为重要的新能源汽车车用动力源之一，随着锂电池应用范围的日益广泛，其能量密度也在不断提高，伴随而来的寿命和安全性问题也越来越突出，故对电池健康状态检测提出了更高的要求。

现有的实车电池管理系统多根据电池的容量衰减来进行电池健康状态估计，手段较为单一，而电池阻抗作为电池的基本参数之一，其本身含有丰富的电池信息，相比于容量可以更加直接反映电池内部物理和化学过程，不仅是探讨材料储锂动力学和界面反应的重要手段，更能由此对电池寿命衰减等提供更好的诊断依据，在判断电池使用性能方面极具潜力，此外，电池阻抗在电池荷电状态、温度估计等方面也有着广泛的应用前景，从而为新一代电池管理系统的开发提供了新的思路，与之相对应地，如何实现阻抗的快速精确测量成为了阻抗应用道路上亟待解决地问题。

目前应用较为广泛的阻抗测量方法是通过对电化学系统施加不同频率的小振幅正弦电流激励来实现的，该方法具有测量精度高，测量频率范围广的优点，但其是一种典型的离线测量方法，需要专业的频率响应分析仪来实现，测量时间久、成本高，且要保证电池处于稳定状态，故其无法满足车载锂离子电池阻抗测量和应用所必须具备的高效率、高实时性等客观要求。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于交流阻抗的新能源汽车电池诊断系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于交流阻抗的新能源汽车电池诊断系统，该系统包括：

上位机单元：包括PC以及用于通信的线束，实现阻抗快速计算和电池健康状态估计；

激励单元：包括用以为激励单元提供工作电压的电源模块以及依次连接的CAN收发器、单片机和电流源，所述的单片机通过CAN收发器与PC通信，所述的电流源接收单片机的控制信号产生激励信号到待测锂离子电池；

数据采集单元：包括数采卡、采样电阻和采样线束，所述的数采卡通过USB与PC通信，所述的采样电阻接入激励信号回路中，数采卡通过采样线束对电压和电流信号进行采样。

所述的PC设有：

激励参数设置模块：与激励单元通信，用以实现在允许范围内对激励电流的大小和激励时间进行设置；

采样参数设置模块：与数据采集单元通信，用以实现在允许范围内对采样频率进行设置；

阻抗快速计算模块：用实现阻抗快速计算、存储阻抗数据、绘制阻抗谱；

电池健康状态估计模块：用以根据阻抗数据及阻抗测量时的温度和荷电状态信息进行电池健康状态估计。

所述的电流源包括：

数模转换模块：用以接收单片机的数字控制信号并将其转换为模拟信号；

运算放大器模块：用以实现模拟信号的放大；