一種電動汽車電池包帶交流電芯內(nèi)阻檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電動汽車電池包帶交流電芯內(nèi)阻檢測系統(tǒng)，包括激勵信號模塊、電池回路模塊、數(shù)據(jù)采樣模塊和主控制單元；主控制單元控制激勵信號模塊產(chǎn)生正弦激勵信號，并將正弦激勵信號注入到電池回路模塊內(nèi)，通過主句采樣模塊采集電池回路模塊中的分流電阻和每個電池單體上對正弦激勵信號的響應(yīng)進行計算電池單體的內(nèi)阻。
【專利說明】
一種電動汽車電池包帶交流電芯內(nèi)阻檢測系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及電動汽車電池管理系統(tǒng)，特別涉及一種電動汽車電池包帶交流電芯內(nèi)阻檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著新能源汽車的推廣，電池管理系統(tǒng)的安全性越來越受到關(guān)注。目前主流的電池管理系統(tǒng)監(jiān)控電池包總電壓，采樣每串電芯的電壓，電壓不平衡時控制均衡，估算電池包的S0C;電芯的內(nèi)阻作為一個很重要的參數(shù)，電芯的內(nèi)阻可以用于評估電池健康度、電池壽命估算以及進行系統(tǒng)SOC估算，也可作為電池是否損壞的一個評估，但是，只在電芯出廠的時候做過電芯分選，選擇一致性較好的電芯來生產(chǎn)電池包，在電池包生產(chǎn)出來后就沒有繼續(xù)關(guān)注這一參數(shù)。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型為解決上述技術(shù)問題，提供一種檢測電芯內(nèi)阻估算電池包的SOC的電動汽車電池包帶交流電芯內(nèi)阻檢測系統(tǒng)。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案為:
[0005]—種電動汽車電池包帶交流電芯內(nèi)阻檢測系統(tǒng)，包括激勵信號模塊、電池回路模塊、數(shù)據(jù)采樣模塊和主控制單元；
[0006]所述激勵信號模塊包括數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器和變壓器，所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的輸入端連接主控制單元，所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的輸出端口連接變壓器的初級一端，所述變壓器的初級另一端接地；
[0007]所述電池回路模塊包括電池包、繼電器和分流電阻，所述電池包由多個電池單體串聯(lián)組成，所述電池包與變壓器次級和分流電阻串聯(lián)連接形成回路，每個電池單體的正極與負極分別連接有繼電器，所述電池包兩端以及各電池單體之間分別并聯(lián)連接繼電器，奇數(shù)位繼電器并聯(lián)連接形成第一連接點，偶數(shù)位繼電器并聯(lián)連接形成第二連接點，所述繼電器的受控端連接主控制單元；
[0008]所述數(shù)據(jù)采樣模塊包括第一運算放大器、第二運算放大器和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，所述第一運算放大器的輸入端并聯(lián)在分流電阻兩側(cè)，所述第二運算放大器的輸入端分別連接第一連接點和第二連接點，所述第一運算放大器和第二運算放大器的輸出端分別連接在模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸入端，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出端連接在主控制單元上。
[0009]本實用新型有益效果是:
[0010]電池管理系統(tǒng)通過電壓取樣以及電池交流內(nèi)阻的檢測來判斷電池是損壞還是取樣線束斷線;在線束斷線的時候，電池管理系統(tǒng)不會誤報電池損壞，使得電池管理系統(tǒng)診斷更加可靠。
[0011]進一步優(yōu)化，為了保護主芯片控制單元MCU，所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器與主芯片控制單元MCU之間還設(shè)有數(shù)字隔離器。通過數(shù)字隔離器將輸入信號進行轉(zhuǎn)換輸出；輸入、輸出和工作電源三者相互隔離，從而對主芯片控制單元MCU進行保護。
[0012]進一步優(yōu)化，為了穩(wěn)定帶負載能力，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器DAC與變壓器T之間設(shè)有射極跟隨器。射極跟隨器指的是:信號從基極輸入，從發(fā)射極輸出的放大器;其特點為輸入阻抗高，輸出阻抗低，因而從信號源索取的電流小而且?guī)ж撦d能力強。
[0013]進一步優(yōu)化，為了增加繼電器是使用壽命，所述繼電器為光耦繼電器。光耦繼電器無機械觸點，故不會出現(xiàn)觸電磨損，使用壽命是無限的。
[0014]進一步優(yōu)化，為了在不檢測時，減少交流電對電池包的影響，所述電池包與變壓器次級、分流電阻形成的回路中還設(shè)有繼電器開關(guān)，所述繼電器開關(guān)的受控端連接主控制單元。通過在回路中設(shè)置繼電器開關(guān)，在不檢測時，主控制單元控制繼電器開關(guān)斷開，避免交流電對電池包的影響。
[0015]進一步優(yōu)化，為了減少直流對電池回路模塊中的交流電影響，所述電池回路模塊中還包括電容，所述電容與電池包、分流電阻和變壓器的次級串聯(lián)形成回路。電容具有通交流電隔直流電的作用，在回路中增加電容，減少直流電對回路中的交流電進行影響。
[0016]進一步優(yōu)化，所述變壓器初級并聯(lián)連接有電阻，所述電阻的一端連接數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器輸出端，所述電阻的另一端接地。在變壓器初級并聯(lián)連接電阻，通過電阻進行分流?！靖綀D說明】
[0017]圖1為本實用新型電動汽車電池包帶交流電芯內(nèi)阻檢測系統(tǒng)的一種結(jié)構(gòu)示意圖。 【具體實施方式】
[0018]為詳細說明本實用新型的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實施方式并配合附圖詳予說明。
[0019]請一并參照圖1，如圖所示可知，本實用新型電動汽車電池包帶交流電芯內(nèi)阻檢測系統(tǒng)，包括激勵信號模塊、電池回路模塊、數(shù)據(jù)采樣模塊和主控制單元MCU;所述激勵信號模塊包括數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器DAC和變壓器T，所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器DAC的輸入端連接主控制單元 MCU，所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器MCU的輸出端口連接變壓器T的初級T1 一端，所述變壓器T的初級 T1另一端接地;所述電池回路模塊包括電池包、繼電器和分流電阻R1，所述電池包由多個電池單體Celll-Celln串聯(lián)組成，所述電池包與變壓器次級T2和分流電阻R1串聯(lián)連接形成回路，每個電池單體Celll-Celln的正極與負極分別連接有繼電器Kl-Kn+1，所述電池包兩端以及各電池單體之間分別并聯(lián)連接繼電器，奇數(shù)位繼電器并聯(lián)連接形成第一連接點，偶數(shù)位繼電器并聯(lián)連接形成第二連接點，所述繼電器Kl-Kn+1的受控端連接主控制單元MCU;所述數(shù)據(jù)采樣模塊包括第一運算放大器0P-1、第二運算放大器0P-2和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC，所述第一運算放大器0P-1的輸入端并聯(lián)在分流電阻R1兩側(cè)，所述第二運算放大器0P-2的輸入端分別連接第一連接點和第二連接點，所述第一運算放大器0P-1和第二運算放大器Op-2的輸出端分別連接在模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC的輸入端，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC的輸出端連接在主控制單元MCU上。
[0020]在本實施例中，所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器與主芯片控制單元MCU之間還設(shè)有數(shù)字隔離器ADUM;所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器DAC與變壓器T之間設(shè)有射極跟隨器；所述繼電器Kl-Kn+1為光耦繼電器;所述電池包與變壓器次級T2、分流電阻R1形成的回路中還設(shè)有繼電器開關(guān)K，所述繼電器開關(guān)K的受控端連接主控制單元MCU;所述電池回路模塊中還包括電容C，所述電容C與電池包、分流電阻R1和變壓器T的次級T2串聯(lián)形成回路;所述變壓器初級T1并聯(lián)連接有電阻R2，所述電阻R2的一端連接數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器DAC輸出端，所述電阻R2的另一端接地。 在變壓器T的初級T2并聯(lián)連接電阻，通過電阻R2進行分流。[〇〇21]電池管理系統(tǒng)的主芯片控制單元MCU通過SPI通訊發(fā)送數(shù)字信號給數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器DAC，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器DAC輸出正弦波信號，通過射極跟隨器連接電阻R4上面產(chǎn)生正弦波交流電壓信號。交流電壓信號通過變壓器T的初級T1、次級T2,在T2上面形成交流正弦波電壓激勵。主芯片控制單元M⑶控制K，K1，K2繼電器閉合，其他繼電器斷開，對于交流激勵而言，n串的電池Cell相當(dāng)于n串電池交流內(nèi)阻串聯(lián)，電容C相當(dāng)于短路。則交流激勵電壓源對分流電阻R以及n串串聯(lián)的交流內(nèi)阻組成的負載放電。通過第一運算放大器0P-1取樣分流器 R兩端的電壓信號I(t)以及通過第二運算放大器0P-2取樣電池celll兩端的電壓信號U(t)， 采樣的AD值通過數(shù)字隔離器發(fā)給主控制單元MCU?？梢缘玫郊虞d在電池celll交流電阻上的電壓以及通過的電流，就可以算出celll的交流內(nèi)阻。得到第一節(jié)交流內(nèi)阻后，主控制單元 MCU打開K1，關(guān)閉K3,同樣重復(fù)上面的步驟得到cell2交流內(nèi)阻。對于n串電池來說，電池管理系統(tǒng)只要依次打開不同電池的交流電壓取樣，并通過數(shù)字隔離器發(fā)到主芯片控制單元MCU 處理，就可以得到n串電池的交流內(nèi)阻.其具體的交流內(nèi)阻公式為:
[0022]電流信號:I = 10Sin(?T+<M)/Rl
[0023]電壓信號:U = U0Sin( ?T+<i)2)
[0024]交流內(nèi)阻 R = U0/10*ej(i)
[0025]相位差 <}> = <}) 2_1
[0026]以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效形狀或結(jié)構(gòu)變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種電動汽車電池包帶交流電芯內(nèi)阻檢測系統(tǒng)，其特征在于:包括激勵信號模塊、電池回路模塊、數(shù)據(jù)采樣模塊和主控制單元； 所述激勵信號模塊包括數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器和變壓器，所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的輸入端連接主控制單元，所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的輸出端口連接變壓器的初級一端，所述變壓器的初級另一端接地； 所述電池回路模塊包括電池包、繼電器和分流電阻，所述電池包由多個電池單體串聯(lián)組成，所述電池包與變壓器次級和分流電阻串聯(lián)連接形成回路，每個電池單體的正極與負極分別連接有繼電器，所述電池包兩端以及各電池單體之間分別并聯(lián)連接繼電器，奇數(shù)位繼電器并聯(lián)連接形成第一連接點，偶數(shù)位繼電器并聯(lián)連接形成第二連接點，所述繼電器的受控端連接主控制單元； 所述數(shù)據(jù)采樣模塊包括第一運算放大器、第二運算放大器和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，所述第一運算放大器的輸入端并聯(lián)在分流電阻兩側(cè)，所述第二運算放大器的輸入端分別連接第一連接點和第二連接點，所述第一運算放大器和第二運算放大器的輸出端分別連接在模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸入端，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出端連接在主控制單元上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述電動汽車電池包帶交流電芯內(nèi)阻檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器與主控制單元之間還設(shè)有數(shù)字隔離器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述電動汽車電池包帶交流電芯內(nèi)阻檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器與變壓器之間設(shè)有射極跟隨器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述電動汽車電池包帶交流電芯內(nèi)阻檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述繼電器為光親繼電器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述電動汽車電池包帶交流電芯內(nèi)阻檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述電池包與變壓器次級、分流電阻形成的回路中還設(shè)有繼電器開關(guān)，所述繼電器開關(guān)的受控端連接主控制單元。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述電動汽車電池包帶交流電芯內(nèi)阻檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述電池回路模塊中還包括電容，所述電容與電池包、分流電阻和變壓器的次級串聯(lián)形成回路。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述電動汽車電池包帶交流電芯內(nèi)阻檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述變壓器初級并聯(lián)連接有電阻，所述電阻的一端連接數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器輸出端，所述電阻的另一端接地;在變壓器初級并聯(lián)連接電阻，通過電阻進行分流。
【文檔編號】G01R31/36GK205643519SQ201620435317
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月13日
【發(fā)明人】蔡建兵, 劉心文, 趙明
【申請人】福建省汽車工業(yè)集團云度新能源汽車股份有限公司