專利名稱：鋰離子電池健康狀態(tài)估算系統(tǒng)及使用該系統(tǒng)對(duì)鋰離子電池健康狀態(tài)估算的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及估算系統(tǒng)，特別是涉及鋰離子電池健康狀態(tài)估算系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及利用上述系統(tǒng)對(duì)鋰離子電池健康狀態(tài)估算的方法。
背景技術(shù)：
國(guó)際電工協(xié)會(huì)(IEEE1118-1996)為蓄電池維護(hù)制定了以定期測(cè)試內(nèi)阻預(yù)測(cè)蓄電池壽命的標(biāo)準(zhǔn)以來(lái)，中國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部郵電工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心對(duì)YD/799-2002也進(jìn)行了內(nèi)阻規(guī)范的增補(bǔ)。隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)信息的普及、通訊電源、網(wǎng)絡(luò)供能、動(dòng)力機(jī)組、發(fā)電配電，以及各行各業(yè)使用的蓄電池組數(shù)量激增。作為后備電源最后一個(gè)環(huán)節(jié)，做到對(duì)蓄電池在線質(zhì)量狀態(tài)的準(zhǔn)確了解不僅是使蓄電池能夠提供穩(wěn)定后備支持能力的重要保證和依據(jù)，而且有利于蓄電池資源進(jìn)行優(yōu)化整合。 鋰離子動(dòng)力電池隨著使用時(shí)間和循環(huán)次數(shù)的增加，都會(huì)逐步的老化，其老化原因主要是由于電極集流體氧化、電解液分解、活性物質(zhì)脫落等，造成電池?zé)o法繼續(xù)保持良好的電量輸出。通過(guò)電池健康狀態(tài)的估算，為電池的維護(hù)更換提供依據(jù)。國(guó)際電工協(xié)會(huì)(IEEE1118-1996)規(guī)定，當(dāng)電池的容量下降到電池標(biāo)稱容量的80%時(shí)為落后電池，就需要更換電池，健康狀態(tài)用SOH表示,其計(jì)算公式為SOH=(當(dāng)前容量-標(biāo)稱容量)/標(biāo)稱容量。由于容量測(cè)試方法耗時(shí)較長(zhǎng)，國(guó)際電工協(xié)會(huì)在(IEEE1118-2005)中規(guī)定，明顯的電池內(nèi)阻值變化意味著電池的性能變壞。其計(jì)算公式為SOH=(當(dāng)前的動(dòng)態(tài)內(nèi)阻值-初始內(nèi)部阻值)/初始內(nèi)部阻值。目前電池健康狀態(tài)的主要測(cè)試方法和系統(tǒng)包括一下幾種(I)內(nèi)阻測(cè)試方法。內(nèi)阻與容量的相關(guān)性是當(dāng)電池的內(nèi)阻大于初始值(基值)的25%時(shí)，電池將無(wú)法通過(guò)容量測(cè)試。當(dāng)電池的內(nèi)阻大于初始值的2倍時(shí)，電池的容量將在其額定容量的80%以下。基于此推出的蓄電池內(nèi)阻測(cè)試儀主要采用了國(guó)際流行的異頻法(交流測(cè)試法)測(cè)試，通過(guò)給蓄電池加一特定交流信號(hào)(I)，然后用高性能帶通濾波器檢測(cè)蓄電池內(nèi)阻上的壓降(U)，R = U/I。內(nèi)阻方法測(cè)試方便，不論蓄電池是否充滿電，均可測(cè)試?？梢栽诰€測(cè)試，也可以離線測(cè)試，測(cè)試速度快，適于大范圍測(cè)試。但該方法測(cè)試所得的內(nèi)阻和容量的關(guān)系參數(shù)，是基于鉛酸蓄電池，不是針對(duì)鋰離子動(dòng)力電池，該測(cè)試參數(shù)不適合于鋰離子動(dòng)力電池。內(nèi)阻測(cè)試方法測(cè)試得到的，只是電池的內(nèi)部集流體金屬導(dǎo)體之間的電阻，不能得到鋰離子動(dòng)力電池內(nèi)部的實(shí)際集流體和活性物質(zhì)材料之間的阻值，活性物質(zhì)材料和電解液之間的阻值，電解液和隔膜之間的阻值，鋰離子在電解液工作過(guò)程中的遷移阻值。故該方法不能準(zhǔn)確的測(cè)得鋰離子動(dòng)力電池的實(shí)際內(nèi)部阻值大小。(2)實(shí)際容量測(cè)試方法。通過(guò)一定的電流⑴對(duì)蓄電池進(jìn)行放電到蓄電池的最低允許電壓所用的時(shí)間(T)，Q= I*T推算出蓄電池的實(shí)際容量。通過(guò)電池的實(shí)際容量和初始容量的比值來(lái)推算電池的健康狀態(tài)。該方法只能離線測(cè)試，要拆下蓄電池工作量很大；測(cè)試過(guò)程中，首先必須使待測(cè)蓄電池先充滿電，然后才能開(kāi)始放電測(cè)試，充電和放電過(guò)程中需要大量的時(shí)間。該方法不適合鋰離子動(dòng)力電池健康狀態(tài)的在線測(cè)量，且不適合快速測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足而完成的，本發(fā)明的目的是提供結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、專門針對(duì)鋰離子電池、可以準(zhǔn)確地在線快速測(cè)定鋰離子動(dòng)力電池實(shí)際內(nèi)部阻值和內(nèi)部各化學(xué)組分的阻抗并確定鋰離子電池實(shí)際狀況的鋰離子電池健康狀態(tài)估算系統(tǒng)。本發(fā)明的鋰離子電池健康狀態(tài)估算系統(tǒng)，包括單片機(jī)中央控制模塊、輸出交流脈沖的交流脈沖輸出模塊、電池模塊和顯示模塊，所述單片機(jī)中央控制模塊分別與交流脈沖輸出模塊、電池模塊和顯示模塊連接，所述交流脈沖輸出模塊和所述電池模塊連接，所述電池模塊為鋰離子動(dòng)力電池。

本發(fā)明的鋰離子電池健康狀態(tài)估算系統(tǒng)還可以是所述交流脈沖輸出模塊分別對(duì)與其連接的電池模塊輸出兩種頻率的交流脈沖信號(hào)。所述交流脈沖輸出模塊分別對(duì)與其連接的電池模塊輸出5963Hz和3Hz頻率的交流脈沖信號(hào)。所述單片機(jī)中央控制模塊包括數(shù)據(jù)接收部分、數(shù)據(jù)分析部分、數(shù)據(jù)處理部分和結(jié)果發(fā)送部分，所述數(shù)據(jù)接收部分與電池模塊連接用于接收電池模塊針對(duì)交流脈沖輸出的交流脈沖信號(hào)作出的響應(yīng)信號(hào)數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)分析部分與所述數(shù)據(jù)接收部分連接用于分析接收到的響應(yīng)信號(hào)數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)處理部分與所述數(shù)據(jù)分析部分連接用于對(duì)分析后響應(yīng)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，所述結(jié)果發(fā)送部分分別與數(shù)據(jù)處理部分和顯示模塊連接用于將數(shù)據(jù)處理的結(jié)果顯示在顯示模塊中。所述交流脈沖輸出模塊包括高速DA數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部分、高頻運(yùn)算放大器和高頻三極管，所述高頻為頻率在6MHz以上，所述高速DA數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部分與所述單片機(jī)中央控制模塊輸出端連接，所述高速DA數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部分分別與高頻運(yùn)算放大器和高頻三極管連接。所述單片機(jī)中央控制模塊為pIC高單頻片機(jī)，所述電池模塊與所述單片機(jī)中央控制模塊的數(shù)據(jù)接收部分連接。所述顯示模塊為液晶顯示屏或LED指示燈，所述顯示模塊與所述單片機(jī)中央控制模塊的結(jié)果發(fā)送部分連接。本發(fā)明的鋰離子電池健康狀態(tài)估算系統(tǒng)，包括單片機(jī)中央控制模塊、輸出交流脈沖的交流脈沖輸出模塊、電池模塊和顯示模塊，所述單片機(jī)中央控制模塊分別與交流脈沖輸出模塊、電池模塊和顯示模塊連接，所述交流脈沖輸出模塊和所述電池模塊連接，所述電池模塊為鋰離子動(dòng)力電池。這樣，使用時(shí)，單片機(jī)中央控制模塊控制交流脈沖輸出模塊對(duì)電池模塊輸出不同頻率的交流脈沖信號(hào)，電池模塊對(duì)不同的交流脈沖信號(hào)作出不同的響應(yīng)信號(hào)，這些不同的響應(yīng)信號(hào)發(fā)送至單片機(jī)中央控制模塊，單片機(jī)中央控制模塊對(duì)上述響應(yīng)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收、分析和處理得出估算的鋰離子電池健康狀況并發(fā)送至顯示模塊顯示出來(lái)。因此相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、專門針對(duì)鋰離子電池、可以準(zhǔn)確地在線快速測(cè)定鋰離子動(dòng)力電池實(shí)際內(nèi)部阻值和內(nèi)部各化學(xué)組分的阻抗并確定鋰離子電池實(shí)際狀況。
本發(fā)明的另一個(gè)發(fā)明目的是提供使用上述的鋰離子電池健康狀態(tài)估算系統(tǒng)對(duì)鋰離子電池健康狀態(tài)估算的方法。該方法從鋰離子電池的最底層電化學(xué)信息入手估算，更加接近電池實(shí)際狀況，而且可以在線快速測(cè)量和估算。本發(fā)明的使用鋰離子電池健康狀態(tài)估算系統(tǒng)對(duì)鋰離子電池健康狀態(tài)估算的方法，包括以下步驟A、將電池模塊安裝在鋰離子電池健康狀態(tài)估算系統(tǒng)內(nèi)，將其與所述單片機(jī)中央控制模塊和電池模塊分別連接；B、所述單片機(jī)中央控制模塊控制所述交流脈沖輸出模塊向所述電池模塊輸出5963Hz和3Hz的交流脈沖信號(hào)；C、所述電池模塊針對(duì)B步驟的交流脈沖信號(hào)發(fā)出響應(yīng)并將該響應(yīng)信號(hào)傳數(shù)據(jù)輸至單片機(jī)中央控制模塊，所述單片機(jī)中央控制模塊接收該響應(yīng)信號(hào)數(shù)據(jù)并分析5963Hz測(cè) 得的響應(yīng)信號(hào)，通過(guò)處理得到電池健康狀態(tài)的估算值；D、所述單片機(jī)中央控制模塊將處理后的結(jié)果發(fā)送至與所述其連接的顯示模塊上顯示電池健康狀態(tài)的估算值。本發(fā)明的使用鋰離子電池健康狀態(tài)估算系統(tǒng)對(duì)鋰離子電池健康狀態(tài)估算的方法通過(guò)上述步驟可以快速在線測(cè)量并得出鋰離子電池的真實(shí)實(shí)際的健康狀態(tài)，結(jié)果準(zhǔn)確性聞。


圖I本發(fā)明鋰離子電池健康狀態(tài)估算系統(tǒng)實(shí)施例示意圖。圖2本發(fā)明鋰離子電池健康狀態(tài)估算系統(tǒng)實(shí)施例鋰離子電池內(nèi)部阻抗的等效電路圖。圖號(hào)說(shuō)明I…單片機(jī)中央控制模塊2…交流脈沖輸出模塊3…電池模塊4…顯示模塊
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖的圖I至圖2對(duì)本發(fā)明的鋰離子電池健康狀態(tài)估算系統(tǒng)以及使用該系統(tǒng)對(duì)鋰離子電池健康狀態(tài)估算的方法作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的鋰離子電池健康狀態(tài)估算系統(tǒng)，請(qǐng)參考圖I至圖2，包括單片機(jī)中央控制模塊I、輸出交流脈沖的交流脈沖輸出模塊2、電池模塊3和顯示模塊4，所述單片機(jī)中央控制模塊I分別與交流脈沖輸出模塊2、電池模塊3和顯示模塊4連接，所述交流脈沖輸出模塊2和所述電池模塊3連接，所述電池模塊3為鋰離子動(dòng)力電池。這樣，使用時(shí)，單片機(jī)中央控制模塊I控制交流脈沖輸出模塊2對(duì)電池模塊3輸出不同頻率的交流脈沖信號(hào)，電池模塊3對(duì)不同的交流脈沖信號(hào)作出不同的響應(yīng)信號(hào)，這些不同的響應(yīng)信號(hào)發(fā)送至單片機(jī)中央控制模塊1，單片機(jī)中央控制模塊I對(duì)上述響應(yīng)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收、分析和處理得出估算的鋰離子電池健康狀況并發(fā)送至顯示模塊4顯示出來(lái)。本發(fā)明的原理為鋰離子動(dòng)力電池即電池模塊3，在使用過(guò)程中，其功能相當(dāng)于一個(gè)電解池。當(dāng)對(duì)電池模塊3進(jìn)行交流阻抗測(cè)量，不同頻率的交流脈沖通過(guò)電解池(電池模塊3)時(shí)，電解池(電池模塊3)內(nèi)部的各個(gè)組分對(duì)交流電會(huì)產(chǎn)生不同的響應(yīng)。由于使用小幅度對(duì)稱交流電對(duì)電極極化，當(dāng)頻率足夠高時(shí)，以致每半周期所持續(xù)的時(shí)間很短，不致引起嚴(yán)重的濃差極化及表面狀態(tài)變化。而且在電極上交替地出現(xiàn)陽(yáng)極過(guò)程的陰極過(guò)程，即使測(cè)量訊號(hào)長(zhǎng)時(shí)間作用于電解池(電池模塊3)，也不會(huì)導(dǎo)致極化現(xiàn)階段象的積累性發(fā)展。所以不同頻率的交流脈沖電流通過(guò)作為電池模塊3的鋰離子電池內(nèi)部時(shí)，正極集流體和活性物質(zhì)材料之間，活性物質(zhì)材料和電解液之間，電解液和隔膜之間，電解液和負(fù)極材料之間，負(fù)極材料和負(fù)極集流體之間，可以測(cè)得不同的響應(yīng)，由此根據(jù)不同的響應(yīng)信號(hào)輸送至單片機(jī)中央控制模塊1，單片機(jī)中央控制模塊I分析得出電池內(nèi)部的各組分阻抗。鋰離子電池(電池模塊3)內(nèi)部阻抗分析得出其簡(jiǎn)化電路圖如圖2所，在圖2中Rct表示電荷轉(zhuǎn)移電阻，與電子轉(zhuǎn)移速度的負(fù)數(shù)成正比。轉(zhuǎn)移速度越快，電阻越小。Cd表示雙電層電容。Rs表示溶液電阻。Zw表示W(wǎng)arburg阻抗,傳質(zhì)過(guò)程限制的電阻。通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出，鋰離子動(dòng)力電池(電池模塊3)在老化過(guò)程中，可以通過(guò)Rct和Rs的變化來(lái)推算鋰離子動(dòng)力電池的損耗程度。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)輸出5963Hz的交流脈沖信號(hào)時(shí)，可以得到鋰離子動(dòng)力電池的Rs，當(dāng)輸出3Hz的交流脈沖信號(hào)時(shí)，所得到的值減去Rs的值可得到Rct的值。因此相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、專門針對(duì)鋰離子電池、可以準(zhǔn)確地在線快速測(cè)定鋰離子動(dòng)力電池實(shí)際內(nèi)部阻值和內(nèi)部各化學(xué)組分的阻抗并 確定鋰離子電池實(shí)際狀況。具體分析本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果滲透至鋰離子電池內(nèi)部，從電池模塊3即鋰離子電池的最底層電化學(xué)信息入手估算鋰離子電池的健康狀態(tài)?，F(xiàn)有的電池內(nèi)阻測(cè)量方式，得到的只是電池內(nèi)部導(dǎo)體的電阻，不能得到電池內(nèi)部各化學(xué)組分的阻抗。本發(fā)明通過(guò)交流阻抗的測(cè)量方式，輸出不同的交流脈沖信號(hào)，分析得出電池的內(nèi)部各化學(xué)組分的阻抗大小，使估算系統(tǒng)估算出來(lái)的值更接近真實(shí)工作中的電池，更符合電池實(shí)際。本發(fā)明的鋰離子電池健康狀態(tài)估算系統(tǒng)，請(qǐng)參考圖I至圖2，在前面技術(shù)方案的基礎(chǔ)上具體可以是所述交流脈沖輸出模塊2分別對(duì)與其連接的電池模塊3輸出兩種頻率的交流脈沖信號(hào)。這樣的優(yōu)點(diǎn)是輸出兩個(gè)不同頻率的交流脈沖信號(hào)，篩選出Rs和Rct作為估算的參數(shù)，保證系統(tǒng)估算鋰離子電池健康狀況的準(zhǔn)確性。通過(guò)對(duì)復(fù)雜的電池內(nèi)部化學(xué)系統(tǒng)測(cè)試得到大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，挑選出Rs和Rct這兩個(gè)特征值作為鋰離子動(dòng)力電池健康狀態(tài)估算的參數(shù)。通過(guò)公式，使Rs參數(shù)和Rct兩個(gè)參數(shù)在估算過(guò)程中相互獨(dú)立又相互影響，將估算結(jié)果分成5個(gè)等級(jí)，使估算結(jié)果更準(zhǔn)確，降低估算誤差。進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案為所述交流脈沖輸出模塊2分別對(duì)與其連接的電池模塊3輸出5963Hz和3Hz頻率的交流脈沖信號(hào)。高頻率的交流脈沖信號(hào)，得到的是鋰離子電池的電子轉(zhuǎn)移阻抗，低頻率的交流脈沖信號(hào)，得到的是鋰離子電池的傳質(zhì)阻抗，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得出，在5963Hz的高頻中，可以得到Rs的起始點(diǎn)，在3Hz的低頻中，可以得到Rs+Rct的值的節(jié)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理后，可以得到Rct的值。進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案為所述單片機(jī)中央控制模塊I包括數(shù)據(jù)接收部分、數(shù)據(jù)分析部分、數(shù)據(jù)處理部分和結(jié)果發(fā)送部分，所述數(shù)據(jù)接收部分與電池模塊3連接用于接收電池模塊3針對(duì)交流脈沖輸出的交流脈沖信號(hào)作出的響應(yīng)信號(hào)數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)分析部分與所述數(shù)據(jù)接收部分連接用于分析接收到的響應(yīng)信號(hào)數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)處理部分與所述數(shù)據(jù)分析部分連接用于對(duì)分析后響應(yīng)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，所述結(jié)果發(fā)送部分分別與數(shù)據(jù)處理部分和顯示模塊4連接用于將數(shù)據(jù)處理的結(jié)果顯示在顯示模塊4中。這樣，保證單片機(jī)中央控制模塊I可以對(duì)電池模塊3輸送到的響應(yīng)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行接受、分析和處理，保證估算出被測(cè)試的鋰離子電池健康狀態(tài)。更進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案是在前面技術(shù)方案的基礎(chǔ)上所述交流脈沖輸出模塊2包括高速DA數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部分、高頻運(yùn)算放大器和高頻三極管，所述高頻為頻率在6MHz以上，所述高速DA數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部分與所述單片機(jī)中央控制模塊I輸出端連接，所述高速DA數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部分分別與高頻運(yùn)算放大器和高頻三極管連接。這樣的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)單片機(jī)中央控制模塊I控制DA數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部分對(duì)電池模塊3實(shí)時(shí)輸出不同頻率的交流脈沖，響應(yīng)信號(hào)輸入單片機(jī)中央控制模塊I進(jìn)行實(shí)時(shí)估算，將得到的估算值實(shí)時(shí)傳輸給顯示模塊4顯示，實(shí)現(xiàn)鋰離子電池健康狀態(tài)的實(shí)時(shí)在線估算和快速測(cè)量。還可以是所述單片機(jī)中央控制模塊I為PIC高頻單片機(jī)，所述電池模塊3與所述單片機(jī)中央控制模塊I的數(shù)據(jù)接收部分連接。Pic高頻單片機(jī)，能控制高速DA，并對(duì)測(cè)試得到的高頻響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行及時(shí)的數(shù)據(jù)處理，防止出現(xiàn)數(shù)據(jù)處理滯后，其他高頻系列單片機(jī)同樣可以使用。使用PIC高頻單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)處理速度快，控制高速DA完全沒(méi)有問(wèn)題。另外，還可以是所述顯示模塊4為液晶顯示屏或LED指示燈，所述顯示模塊4與所述單片機(jī)中央控制模塊I的結(jié)果發(fā)送部分連接。 本發(fā)明還保護(hù)使用上述的鋰離子電池健康狀態(tài)估算系統(tǒng)對(duì)鋰離子電池健康狀態(tài)估算的方法，包括以下步驟A、將電池模塊3安裝在鋰離子電池健康狀態(tài)估算系統(tǒng)內(nèi)，將其與所述單片機(jī)中央控制模塊I和電池模塊3分別連接；B、所述單片機(jī)中央控制模塊I控制所述交流脈沖輸出模塊2向所述電池模塊3輸出5963Hz和3Hz的交流脈沖信號(hào)；C、所述電池模塊3針對(duì)B步驟的交流脈沖信號(hào)發(fā)出響應(yīng)并將該響應(yīng)信號(hào)傳數(shù)據(jù)輸至單片機(jī)中央控制模塊1，所述單片機(jī)中央控制模塊I接收該響應(yīng)信號(hào)數(shù)據(jù)并分析5963HZ測(cè)得的響應(yīng)信號(hào)，通過(guò)處理得到電池健康狀態(tài)的估算值；D、所述單片機(jī)中央控制模塊I將處理后的結(jié)果發(fā)送至與所述其連接的顯示模塊4上顯示電池健康狀態(tài)的估算值。本發(fā)明的使用鋰離子電池健康狀態(tài)估算系統(tǒng)對(duì)鋰離子電池健康狀態(tài)估算的方法通過(guò)上述步驟可以快速在線測(cè)量并得出鋰離子電池的真實(shí)實(shí)際的健康狀態(tài)，結(jié)果準(zhǔn)確性聞。本發(fā)明的使用鋰離子電池健康狀態(tài)估算系統(tǒng)對(duì)鋰離子電池健康狀態(tài)估算的方法，在前面技術(shù)方案的基礎(chǔ)上還可以是所述C步驟中數(shù)據(jù)分析和處理過(guò)程為5963Hz測(cè)得的響應(yīng)信號(hào)，通過(guò)處理得到鋰離子電池內(nèi)部的Rs阻抗，3Hz測(cè)得的響應(yīng)信號(hào)，通過(guò)處理得到的值減去Rs的值得到鋰離子電池內(nèi)部的Ret。將鋰離子動(dòng)力電池出廠第一次裝機(jī)使用測(cè)得的Rs值作為鋰離子動(dòng)力電池Rs的初始值，用Rs初表示，將鋰離子動(dòng)力電池出廠第一次裝機(jī)使用測(cè)得的Rct值作為鋰離子動(dòng)力電池的Rct初始值，用Rcttt表示。則使用如下的計(jì)算公式計(jì)算
權(quán)利要求
1.鋰離子電池健康狀態(tài)估算系統(tǒng)，其特征在于包括單片機(jī)中央控制模塊、輸出交流脈沖的交流脈沖輸出模塊、電池模塊和顯示模塊，所述單片機(jī)中央控制模塊分別與交流脈沖輸出模塊、電池模塊和顯示模塊連接，所述交流脈沖輸出模塊和所述電池模塊連接，所述電池模塊為鋰離子動(dòng)力電池。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰離子電池健康狀態(tài)估算系統(tǒng)，其特征在于所述交流脈沖輸出模塊分別對(duì)與其連接的電池模塊輸出兩種頻率的交流脈沖信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子電池健康狀態(tài)估算系統(tǒng)，其特征在于所述交流脈沖輸出模塊分別對(duì)與其連接的電池模塊輸出5963Hz和3Hz頻率的交流脈沖信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子電池健康狀態(tài)估算系統(tǒng)，其特征在于所述單片機(jī)中央控制模塊包括數(shù)據(jù)接收部分、數(shù)據(jù)分析部分、數(shù)據(jù)處理部分和結(jié)果發(fā)送部分，所述數(shù)據(jù)接收部分與電池模塊連接用于接收電池模塊針對(duì)交流脈沖輸出的交流脈沖信號(hào)作出的響應(yīng)信號(hào)數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)分析部分與所述數(shù)據(jù)接收部分連接用于分析接收到的響應(yīng)信號(hào)數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)處理部分與所述數(shù)據(jù)分析部分連接用于對(duì)分析后響應(yīng)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，所述結(jié)果發(fā)送部分分別與數(shù)據(jù)處理部分和顯示模塊連接用于將數(shù)據(jù)處理的結(jié)果顯示在顯示模塊中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰離子電池健康狀態(tài)估算系統(tǒng)，其特征在于所述交流脈沖輸出模塊包括高速DA數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部分、高頻運(yùn)算放大器和高頻三極管，所述高頻為頻率在6MHz以上，所述高速DA數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部分與所述單片機(jī)中央控制模塊輸出端連接，所述高速DA數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部分分別與高頻運(yùn)算放大器和高頻三極管連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰離子電池健康狀態(tài)估算系統(tǒng)，其特征在于所述單片機(jī)中央控制模塊為PIC高單頻片機(jī)，所述電池模塊與所述單片機(jī)中央控制模塊的數(shù)據(jù)接收部分連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰離子電池健康狀態(tài)估算系統(tǒng)，其特征在于所述顯示模塊為液晶顯示屏或LED指示燈，所述顯示模塊與所述單片機(jī)中央控制模塊的結(jié)果發(fā)送部分連接。
8.使用權(quán)利要求I至7任意一權(quán)利要求所述的鋰離子電池健康狀態(tài)估算系統(tǒng)對(duì)鋰離子電池健康狀態(tài)估算的方法，其特征在于包括以下步驟 A、將電池模塊安裝在鋰離子電池健康狀態(tài)估算系統(tǒng)內(nèi)，將其與所述單片機(jī)中央控制模塊和電池模塊分別連接； B、所述單片機(jī)中央控制模塊控制所述交流脈沖輸出模塊向所述電池模塊輸出5963Hz和3Hz的交流脈沖信號(hào)； C、所述電池模塊針對(duì)B步驟的交流脈沖信號(hào)發(fā)出響應(yīng)并將該響應(yīng)信號(hào)傳數(shù)據(jù)輸至單片機(jī)中央控制模塊，所述單片機(jī)中央控制模塊接收該響應(yīng)信號(hào)數(shù)據(jù)并分析5963Hz測(cè)得的響應(yīng)信號(hào)，通過(guò)處理得到電池健康狀態(tài)的估算值； D、所述單片機(jī)中央控制模塊將處理后的結(jié)果發(fā)送至與所述其連接的顯示模塊上顯示電池健康狀態(tài)的估算值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的使用鋰離子電池健康狀態(tài)估算系統(tǒng)對(duì)鋰離子電池健康狀態(tài)估算的方法，其特征在于所述C步驟中數(shù)據(jù)分析和處理過(guò)程為5963Hz測(cè)得的響應(yīng)信號(hào)，通過(guò)處理得到鋰離子電池內(nèi)部的Rs阻抗，3Hz測(cè)得的響應(yīng)信號(hào)，通過(guò)處理得到的值減去Rs的值得到鋰離子電池內(nèi)部的Ret。將鋰離子動(dòng)力電池出廠第一次裝機(jī)使用測(cè)得的Rs值作為鋰離子動(dòng)力電池Rs的初始值，用Rs初表示，將鋰離子動(dòng)力電池出廠第一次裝機(jī)使用測(cè)得的Rct值作為鋰離子動(dòng)力電池的Rct初始值，用Rcttt表示。則使用如下的計(jì)算公式計(jì)算
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了鋰離子電池健康狀態(tài)估算系統(tǒng)和使用該系統(tǒng)對(duì)鋰離子電池健康狀態(tài)估算的方法，其中鋰離子電池健康狀態(tài)估算系統(tǒng)包括單片機(jī)中央控制模塊、輸出交流脈沖的交流脈沖輸出模塊、電池模塊和顯示模塊，所述單片機(jī)中央控制模塊分別與交流脈沖輸出模塊、電池模塊和顯示模塊連接，所述交流脈沖輸出模塊和所述電池模塊連接，所述電池模塊為鋰離子動(dòng)力電池。本發(fā)明的鋰離子電池健康狀態(tài)估算系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、專門針對(duì)鋰離子電池、可以準(zhǔn)確地在線快速測(cè)定鋰離子動(dòng)力電池實(shí)際內(nèi)部阻值和內(nèi)部各化學(xué)組分的阻抗并確定鋰離子電池實(shí)際狀況。
文檔編號(hào)G01R31/36GK102854394SQ20121031708
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者李小平, 邱顯煥, 李偉善, 蔡燕鳳 申請(qǐng)人:華南師范大學(xué)