[发明专利]一种采用SOGI的电池内阻在线测量方法

说明书

本发明公开了一种采用SOGI的电池内阻在线测量方法，包括：待测电池外接频率为ω的交流恒流源和电阻R_r形成闭环电路；交流电流信号注入电池，在电池端产生交流电压信号预处理后经A/D采样器得到u_B，在R_r上产生的交流电压信号预处理后经A/D采样器得到u_R；u_B经过频率为ω的SOGI正交信号发生器得到与u_B同幅值、等相位的u_BE；u_R经过频率为ω的SOGI正交信号发生器得到与u_R同幅值、等相位的u_RE以及与u_RE正交的信号qu_RE；u_BE和u_RE相乘得到U，U经过频率为2ω的SOGI正交信号发生器，提取交流信号U_2w，U减去U_2w得到直流量U_o；定义U_R满足：根据U_o和U_R，计算得到待测电池内阻值R。本发明能够有效降低电压谐波对电池检测精度的影响，可测量多个频率点电阻值且对恒流源控制精度要求低。

技术领域

本发明涉及一种电池内阻检测方法，特别是一种采用SOGI的电池内阻在线测量方法，属于电池管理、内阻检测及健康度估计领域。

背景技术

电池在数据机房、通讯基站等UPS后备电源领域有广泛应用。对电池进行等效串联内阻在线检测至关重要，内阻值不仅可以用于电池健康度状态估计，作为电池维护的重要依据，还可以作为电池实时荷电状态估计的辅助信息。电池内阻测试方法主要有直流放电法与交流信号注入法。直流放电法通过检测放电瞬间电压变化量计算内阻值，交流信号法注入法通过对电池注入交流电流信号并检测交流电流在电池端产生的交流电压信号来实现内阻检测，具有检测迅速准确的特点。江莉等人所著《阀控式密封铅酸电池在线监测系统的研究》[D]介绍了交流信号注入法测量电池内阻的原理，如图1所示，交流电流注入电池，在电池端产生一个交流电压，将该交流电压与电流相乘，再经过低通滤波即可实现电池内阻测量。

交流电流信号为：

在电池端产生电压为：

式中R_Z为电池复阻抗，电池内阻应该为：

同时在电流采样电阻R_r上产生一个交流电压：

将u_B与u_R两个电压相乘得：

将2倍频分量经低通滤波器滤除，得到：

式中采样电阻R_r、恒流源幅值I均为已知固定值，只要测得输出电压U_o，就可以得到电池内阻R。而且检测速度极快，只要输出电压U_o稳定就可以立即得到电池内阻值。

如图1所示的交流信号注入法电池内阻测量系统存在以下不足之处：1.电压电流经过带通滤波器滤波，无法将低频信号彻底滤除。而电池在充电机浮充状态下，充电机会在电池端电压上产生1Hz左右的低频干扰，带通滤波器很难将该低频信号滤除；在后级的低通滤波器部分，同样无法将该低频信号。2.当测试不同电池时，需要不同的检测频率，如蓄电池测试时，注入的交流电流频率为70Hz左右，锂电池测试时，注入的交流信号频率为1kHz左右，如果硬件电路部分采用固定的滤波器参数，则无法实现多频率下的电池内阻测量。3.需要精确的电流幅值信息，对恒流源控制精度有较严格要求。