[实用新型]一种电池内阻分量测量装置

说明书

本实用新型提供了一种电池内阻分量测量装置，包括：充放电控制器，连接串联电池组，用于对串联电池组进行直流充放电；交流内阻测试仪，用于对串联电池组中的单电池输出小振幅的交流电，并通过检测电池电压响应获取电池内阻；两个模拟开关组，分别连接交流内阻测试仪和串联电池组，用于控制交流内阻测试仪与某一单电池的链接；数据采集装置或电池管理单元，其分别连接所述充放电控制器和模拟开关组，用于控制所述模拟开关组的动作，以及采集记录充放电过程中各个单电池的端电压及电路电流；以及上位机，其与所述数据采集装置/电池管理单元、充放电控制器和交流内阻测试仪通信连接，用于控制各装置的运行，以及接受并处理各装置采集的数据。

技术领域

本实用新型属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种电池内阻分量测量装置。

背景技术

锂离子电池内阻是影响电池功率输出性能的关键参数。目前对于电池直流内阻的研究主要极中在欧姆内阻分量的检测辨识方面，研究其随电池循环老化过程的变化趋势，将其作为表征电池SOH的特征参量。电池各内阻分量对应了不同的电化学过程，如附图1所示，其中R_o表示欧姆内阻，R_ct为界面电荷转移引起的电化学极化内阻，R_d为离子扩散引起的阻抗(电池电化学阻抗谱如附图2所示)。这些过程又具有不同的时间常数和反应速率，研究各分量的参数辨识方法以及随工况参数的变化趋势对于分析电池性能衰退机制具有重要意义。

直流脉冲法是一种常用的测试电池系统内阻的电化学测试方法。直流脉冲法测试电池内阻的原理是对处于稳态的电池系统施加较大的电流，持续较短时间，分析此过程中电池的电压的变化。脉冲电流会使电池的端电压发生瞬间的变化，由此过程可以计算出电池的欧姆内阻，然后保持电流不变，电池内部开始出现极化，电压也逐渐发生变化，其等效电路如3(a)所示。如附图3(b)所示，t₁至t₂时间段，电池脉冲放电，t₂时脉冲电流撤去，电池电压发生瞬间变化，变化大小为ΔU₁，这一阶段主要是电池的欧姆内阻起作用。然后电池电压变化为ΔU₂，并逐渐变大，这体现了电池的极化内阻的作用。通过分析不同阶段电池脉冲放电电压的改变，就能得到电池各种内阻的信息。

虽然直流脉冲法可以用于测试锂离子电池各内阻分量，但在实际的测量时，电池内部界面上，尤其是在离子/电子导电结合处，SEI和固液界面的电荷转移速度非常快，时间常数只有几十ms。而脉冲电池测试中，仪器采样频率通常不超过10HZ，即采样间隔不小于100ms。采样时间间隔内，电化学极化过程对应的极化电压已经衰减至可以忽略不计，使得在测试中很难将电荷转移内阻与欧姆内阻分离开，因此在直流脉冲法测试中由突变的电压计算出的电阻一般是由欧姆内阻和电荷转移内阻两部分组成。如附图4所示，其电阻测试不够精确，需要和交流电池内阻测试仪或者电化学阻抗谱联合使用才能更准确地测试出电池各部分内阻。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题在于提供一种电池内阻分量测量装置，使得电池内阻测试更加精确和便捷。

本实用新型的电池内阻分量测量装置，包括一体式集成的：

充放电控制器，连接串联电池组，用于对串联电池组进行直流充放电；

交流内阻测试仪，用于对串联电池组中的单电池输出小振幅的交流电，并通过检测电池电压响应获取电池内阻；

两个模拟开关组，用于控制交流内阻测试仪与某一单电池的链接；

数据采集装置或电池管理单元，其分别连接所述充放电控制器和模拟开关组，用于控制所述模拟开关组的动作，以及采集记录充放电过程中各个单电池的端电压及电路电流；

以及上位机，其与所述数据采集装置/电池管理单元、充放电控制器和交流内阻测试仪通信连接，用于控制各装置的运行，以及接受并处理各装置采集的数据。