一种交流阻抗频谱获取方法、装置及相关组件与流程

本申请涉及电池领域，特别是涉及一种交流阻抗频谱获取方法、装置及相关组件。

背景技术：

交流阻抗是在电化学领域尤其是锂离子电池领域具有广泛的应用，如电导率、化学扩散系数、sei（solidelectrolyteinterphase，固体电解质膜）的生长演变、电荷转移及物质传递过程的动态测量等。交流阻抗频谱可以研究电极过程的特征，包括欧姆特性，电化学极化特性和浓差极化特性。目前在线测试交流阻抗频谱的过程中往往需要设计交流阻抗测试设备，通过交流阻抗测试设备为电池提供正余弦交流电压信号，通过采样分析电池在正余弦交流电压信号下产生的电流信号，得到电池的交流阻抗谱。现有的技术方案需要设计交流阻抗测试设备，硬件成本较高。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

技术实现要素：

本申请的目的是提供一种交流阻抗频谱获取方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，不需要额外设计交流阻抗测试设备，节约了硬件成本。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种交流阻抗频谱获取方法，应用于电池的bms系统，所述bms系统包括均衡开关，该交流阻抗频谱获取方法包括：

当所述bms系统处于均衡开启状态，将所述均衡开关的开关频率依次调整至多个预设频率值，以便为所述电池提供与每一所述预设频率值对应的交流阻抗测试信号；

获取所述电池在每一所述预设频率值下的交流阻抗；

根据所有所述交流阻抗得到所述电池的交流阻抗频谱。

优选的，所述当所述bms系统处于均衡开启状态，将所述均衡开关的开关频率依次调整至多个预设频率值之前，该交流阻抗频谱获取方法还包括：

判断所述电池是否处于静置状态；

若是，判断所述bms系统是否处于所述均衡开启状态。

优选的，所述将所述均衡开关的开关频率依次调整至多个预设频率值的过程具体为：

将所述均衡开关的开关频率按高频到低频的顺序依次调整至多个预设频率值。

优选的，所述获取所述电池在每一所述预设频率值下的交流阻抗的过程具体为：

获取所述电池在每一所述预设频率值下的电压数据和电流数据；

根据所述电压数据和所述电流数据得到所述电池在该预设频率值下的交流阻抗。

优选的，所述获取所述电池在每一所述预设频率值下的电压数据和电流数据之后，根据所述电压数据和所述电流数据得到所述电池在该预设频率值下的交流阻抗之前，该交流阻抗频谱获取方法还包括：

对所述电压数据和所述电流数据进行稳定性转换操作，得到新电压数据和新电流数据；

相应的，所述根据所述电压数据和所述电流数据得到所述电池在该预设频率值下的交流阻抗的过程具体为：

根据所述新电压数据和所述新电流数据得到所述电池在该预设频率值下的交流阻抗。

优选的，所述根据所述新电压数据和所述新电流数据得到所述电池在该预设频率值下的交流阻抗的过程具体为：

对所述新电压数据和所述新电流数据依次进行快速傅里叶变换和正交分解，得到所述电池在该预设频率值下的交流阻抗。

优选的，该交流阻抗频谱获取方法还包括：

通过所述交流阻抗频谱进行电池soh寿命检测。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种交流阻抗频谱获取装置，应用于电池的bms系统，所述bms系统包括均衡开关，该交流阻抗频谱获取装置包括：

扫频模块，用于当所述bms系统处于均衡开启状态，将所述均衡开关的开关频率依次调整至多个预设频率值，以便为所述电池提供与每一所述预设频率值对应的交流阻抗测试信号；

获取模块，用于获取所述电池在每一所述预设频率值下的交流阻抗；

记录模块，用于根据所有所述交流阻抗得到所述电池的交流阻抗频谱。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种电子设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上文任意一项所述交流阻抗频谱获取方法的步骤。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文任意一项所述交流阻抗频谱获取方法的步骤。

本申请提供了一种交流阻抗频谱获取方法，应用于电池的bms系统，bms系统包括均衡开关，在电池的bms系统开启均衡功能时，通过调整均衡电路中均衡开关的开关频率为电池提供交流阻抗测试信号，从而实现交流阻抗频谱的在线测量，不需要额外设计交流阻抗测试设备，节约了硬件成本。本申请还提供了一种交流阻抗频谱获取装置、电子设备及计算机可读存储介质，具有和上述交流阻抗频谱获取方法相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请所提供的一种应用于bms系统的均衡电路的结构示意图；

图2为本申请所提供的一种交流阻抗频谱获取方法的步骤流程图；

图3为本申请所提供的一种调整均衡开关的开关频率的方法的步骤流程图；

图4为本申请所提供的一种交流阻抗获取方法的步骤流程图；

图5为本申请所提供的另一种交流阻抗获取方法的步骤流程图；

图6为本申请所提供的另一种交流阻抗获取方法的步骤流程图；

图7为本申请所提供的一种交流阻抗频谱获取装置的结构示意图；

图8为本申请所提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种交流阻抗频谱获取方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，不需要额外设计交流阻抗测试设备，节约了硬件成本。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

交流阻抗是在电化学领域尤其是锂离子电池领域具有广泛的应用，如电导率、化学扩散系数、sei的生长演变、电荷转移及物质传递过程的动态测量等。交流阻抗频谱可以研究电极过程的特征，包括欧姆特性，电化学极化特性和浓差极化特性。目前在线测试交流阻抗频谱的过程中往往需要设计交流阻抗测试设备，硬件成本较高。基于上述相关技术的种种问题，本申请通过以下几个实施例提供的新的交流阻抗频谱获取方案，能够达到节约硬件成本的目的。

为便于理解本申请的交流阻抗频谱获取方法，下面对于本申请的交流阻抗获取方法所适用的bms（batterymanagementsystem，电池管理系统）系统进行介绍。一般的，bms系统中包括均衡电路，请参照图1，图1示出了一种应用于bms系统的均衡电路的结构示意图。

如图1所示，本申请实施例提供的均衡电路包括：与电池ci对应并联的均衡开关si和均衡电阻ri，与均衡开关si的控制端连接、用于控制均衡开关si的控制模块01，其中，i=1，2，……，n。均衡开关si的第一端与电池ci的正极连接，均衡开关si的第二端与均衡电阻ri的第一端连接，均衡电阻ri的第二端与电池ci的负极连接，当bms系统判定电池组需要开启均衡时，通过控制模块01控制均衡开关si的导通/关断，以实现单体电池的电压均衡，其中，均衡开关si具体可以为开关频率可调的开关管。

下面对bms系统执行交流阻抗频谱获取操作的过程进行详细介绍。

请参照图2，图2为本申请所提供的一种交流阻抗频谱获取方法的步骤流程图，该交流阻抗频谱获取方法包括：

s101：当bms系统处于均衡开启状态，将均衡开关的开关频率依次调整至多个预设频率值，以便为电池提供与每一预设频率值对应的交流阻抗测试信号；

具体的，在本步骤之前还可以包括判断bms系统是否需要开启均衡的操作，可以理解的是，目前对于bms系统是否需要开启均衡的判断操作有多种方案，比如bms系统通过ocv（opencircuitvoltage，开路电压）查表，获取各个单体电池的开路电压，计算每一单体电压与最低单体电压的压差，从而判断是否需要开启均衡，当判定需要开启均衡，则控制均衡电路工作，此时bms系统处于均衡开启状态。当然，除了可以按照上述方案判断bms系统是否需要开启均衡，还可以通过其他方案来判断，对此本申请不做具体的限定。

具体的，当bms系统处于均衡开启状态，此时均衡电路工作，可以通过调整均衡开关的开关频率对电池进行放电操作，从而实现单体电池的均衡。可以理解的是，在调整均衡开关的开关频率时，电池的输出电压和输出电流也会相应变化，因此，可以通过调整均衡开关的开关频率来为电池提供与每一预设频率值对应的交流阻抗测试信号，这里的交流阻抗测试信号可以理解为加载在电池两端的交流扰动激励（电压/电流），本实施例不需要额外设计交流阻抗测试设备，从而降低了硬件成本。

具体的，在执行本步骤之前还可以包括预先设置多个预设频率值的操作，将均衡开关的开关频率依次调整至多个预设频率值，假设多个预设频率值分别为p1、p2、……、pn，则将均衡开关的开关频率先调整到p1，以便为电池提供第一交流阻抗测试信号，然后将均衡开关的开关频率调整到p2，以便为电池提供第二交流阻抗测试信号，直至将均衡开关的开关频率调整到pn，以便为电池提供第n交流阻抗测试信号。其中，多个预设频率值可以根据实际工程需要设置，本申请在此不做具体的限定。

作为一种优选的实施例，将均衡开关的开关频率依次调整至多个预设频率值的过程具体可以为：将均衡开关的开关频率按高频到低频的顺序依次调整至多个预设频率值，在较短时间内可以保证电池电池状态相对稳定。

s102：获取电池在每一预设频率值下的交流阻抗；

s103：根据所有交流阻抗得到电池的交流阻抗频谱。

可以理解的是，在s101中，对均衡开关的开关频率进行了多次调整，每次调整到一个新的预设频率值时，获取该预设频率值下的交流阻抗，每一预设频率值可以得到一组交流阻抗。假设多个预设频率值分别为p1、p2、……、pn，且p1>p2>……>pn，则先将均衡开关的开关频率调整至p1，获取p1对应的交流阻抗，然后将均衡开关的开关频率调整至p2，获取p2对应的交流阻抗，直至将均衡开关的开关频率调整至pn，获取pn对应的交流阻抗，将所有预设频率值对应的交流阻抗，以实部作为横坐标，虚部作为纵坐标，构成电池的交流阻抗频谱。

本实施例在电池的bms系统开启均衡功能时，通过调整均衡电路中均衡开关的开关频率为电池提供交流阻抗测试信号，从而实现交流阻抗频谱的在线测量，不需要额外设计交流阻抗测试设备，节约了硬件成本。

请参照图3，其示出了本申请实施例的一种调整均衡开关的开关频率的方法的步骤流程图，本实施例是对图2对应的实施例中s101的相关操作的进一步介绍，可以将本实施例与图2对应的实施例相结合得到更为优选的实施方式，具体过程可以包括以下步骤：

s201：判断电池是否处于静置状态，若是，执行s202；

s202：判断bms系统是否处于均衡开启状态，若是，执行s203。

s203：将均衡开关的开关频率依次调整至多个预设频率值，以便为电池提供与每一预设频率值对应的交流阻抗测试信号。

具体的，本实施例中在对均衡开关的开关频率进行调整之前，还对电池是否处于静置状态进行判断，当电池处于静置状态，且bms系统处于均衡开启状态时对均衡开关的开关频率进行调整，从而避免无电流的电压变化增大对阻抗估算的误差，进而提高阻抗估算的准确性。

请参照图4，其示出了本申请实施例的一种交流阻抗获取方法的步骤流程图，本实施例是对图2对应的实施例中s102的相关操作的进一步介绍，可以将本实施例与图2对应的实施例相结合得到更为优选的实施方式，具体过程可以包括以下步骤：

s301：获取电池在每一预设频率值下的电压数据和电流数据；

s302：根据电压数据和电流数据得到电池在该预设频率值下的交流阻抗。

可以理解的是，步骤s101中对均衡开关的开关频率进行了多次调整，每次调整后获取电池在当前预设频率值下的电压数据和电流数据的过程是相同，本实施例中，以预设频率值p1进行说明。

具体的，当bms系统处于均衡开启状态，首先将均衡开关的开关频率调整至预设频率值p1，然后采集电池当前的离散电压数据[v0，v1，……，vm]，可以理解的是，由于电池内阻较小，线阻或者接触阻抗会很大，因此，本实施例中可以采用四线法进行离散电压数据的采集，接着通过开关频率p1计算当前的离散电流数据。具体的，当均衡开关导通时，通过均衡电阻ri计算瞬时电流，当均衡开关断开时，瞬时电流为0，从而得到离散电流数据[c0，c1，……，cm]。对离散电压数据和离散电流数据进行分析、计算可以得到电池在预设频率值p1下的交流阻抗。

请参照图5，其示出了本申请实施例的一种交流阻抗获取方法的步骤流程图，本实施例是对图2对应的实施例中s102的相关操作的进一步介绍，可以将本实施例与图2对应的实施例相结合得到更为优选的实施方式，具体过程可以包括以下步骤：

s401：获取电池在每一预设频率值下的电压数据和电流数据；

s402：对电压数据和电流数据进行稳定性转换操作，得到新电压数据和新电流数据；

s403：根据新电压数据和新电流数据得到电池在该预设频率值下的交流阻抗。

在上一实施例的基础上，对采样得到的离散电压数据和计算得到的离散电流数据进行稳定性转换操作，以便将电池状态由周期放电变为周期充放电的形式，即在数据上转换成交流信号的形式，符合交流阻抗测试的因果性、线性和稳定性要求。转换后的新电压数据为：，转换后的新电流数据为：，其中，和依次可以指电压数据的平均值以及电流数据的平均值，根据新电压数据和新电流数据得到电池在该预设频率值下的交流阻抗。当然，和除了可以为平均值，还可以为其他能够实现在数据上将电池状态由周期放电变为周期充放电的形式的数据，本申请对此不做具体的限定。

请参照图6，其示出了本申请实施例的一种交流阻抗获取方法的步骤流程图，本实施例是对图2对应的实施例中s102的相关操作的进一步介绍，可以将本实施例与图2对应的实施例相结合得到更为优选的实施方式，具体过程可以包括以下步骤：

s501：获取电池在每一预设频率值下的电压数据和电流数据；

s502：对电压数据和电流数据进行稳定性转换操作，得到新电压数据和新电流数据；

s503：对新电压数据和新电流数据依次进行快速傅里叶变换和正交分解，得到电池在该预设频率值下的交流阻抗。

在上一实施例的基础上，对稳定性转换操作得到的新电压数据和新电流数据进行快速傅里叶变换，以得到当前预设频率值下的电压、电流的幅值和相位，然后通过正交分解得到实部和虚部，进行进一步计算即可得到交流阻抗。

当然，对新电压数据和新电流数据进行第一步处理时，除了可以选择快速傅里叶变换还可以选用其他能够实现时频转换的算法。

作为一种优选的实施例，该交流阻抗频谱获取方法还包括：

通过交流阻抗频谱进行电池soh（stateofhealth，健康状态）寿命检测。

具体的，考虑到电池交流阻抗也可以表征电池特性，在获取到交流阻抗频谱后，可以根据该交流阻抗频谱进行电池soh寿命检测，由于本实施例中获取交流阻抗频谱的方案硬件成本低、准确性高，从而在一定程度上提高了电池soh寿命检测的准确性。

综上所述，本申请所提供的是一种在线测量交流阻抗频谱的方案，在现有的均衡电路下，调整均衡开关的开关频率即可实现交流阻抗的测量，节约了研发成本，同时本申请通过稳定性转换操作可以实现交流阻抗测试的三个特性的要求。

请参照图7，图7为本申请所提供的一种交流阻抗频谱获取装置的结构示意图，应用于电池的bms系统，bms系统包括均衡开关，该交流阻抗频谱获取装置包括：

扫频模块1，用于当bms系统处于均衡开启状态，将均衡开关的开关频率依次调整至多个预设频率值，以便为电池提供与每一预设频率值对应的交流阻抗测试信号；

获取模块2，用于获取电池在每一预设频率值下的交流阻抗；

记录模块3，用于根据所有交流阻抗得到电池的交流阻抗频谱。

可见，本实施例在在电池的bms系统开启均衡功能时，通过调整均衡电路中均衡开关的开关频率为电池提供交流阻抗测试信号，从而实现交流阻抗频谱的在线测量，不需要额外设计交流阻抗测试设备，节约了硬件成本。

作为一种优选的实施例，该交流阻抗频谱获取系统还包括：

静置判断模块，用于判断电池是否处于静置状态，若是，触发均衡判断模块；

均衡判断模块，用于判断bms系统是否处于均衡开启状态。

作为一种优选的实施例，将均衡开关的开关频率依次调整至多个预设频率值的过程具体为：

将均衡开关的开关频率按高频到低频的顺序依次调整至多个预设频率值。

作为一种优选的实施例，获取模块2具体包括：

获取单元，用于获取电池在每一预设频率值下的电压数据和电流数据；

计算单元，用于根据电压数据和电流数据得到电池在该预设频率值下的交流阻抗。

作为一种优选的实施例，获取模块2还包括：

处理单元，用于对电压数据和电流数据进行稳定性转换操作，得到新电压数据和新电流数据；

相应的，计算单元具体用于：

根据新电压数据和新电流数据得到电池在该预设频率值下的交流阻抗。

作为一种优选的实施例，计算单元具体用于：

对新电压数据和新电流数据依次进行快速傅里叶变换和正交分解，得到电池在该预设频率值下的交流阻抗。

作为一种优选的实施例，该交流阻抗频谱获取系统还包括：

检测模块，用于通过交流阻抗频谱进行电池soh寿命检测。

另一方面，本申请还提供了一种电子设备，如参见图8，其示出了本申请实施例一种电子设备的一种组成结构示意图，本实施例的电子设备2100可以包括：处理器2101和存储器2102。

可选的，该电子设备还可以包括通信接口2103、输入单元2104和显示器2105和通信总线2106。

处理器2101、存储器2102、通信接口2103、输入单元2104、显示器2105、均通过通信总线2106完成相互间的通信。

在本申请实施例中，该处理器2101，可以为中央处理器（centralprocessingunit，cpu），特定应用集成电路，数字信号处理器、现成可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件等。

该处理器可以调用存储器2102中存储的程序。具体的，处理器可以执行以下交流阻抗频谱获取方法的实施例中电子设备侧所执行的操作。

存储器2102中用于存放一个或者一个以上程序，程序可以包括程序代码，程序代码包括计算机操作指令，在本申请实施例中，该存储器中至少存储有用于实现以下功能的程序：

当bms系统处于均衡开启状态，将均衡开关的开关频率依次调整至多个预设频率值，以便为电池提供与每一预设频率值对应的交流阻抗测试信号；

获取电池在每一预设频率值下的交流阻抗；

根据所有交流阻抗得到电池的交流阻抗频谱。

可见，本实施例在在电池的bms系统开启均衡功能时，通过调整均衡电路中均衡开关的开关频率为电池提供交流阻抗测试信号，从而实现交流阻抗频谱的在线测量，不需要额外设计交流阻抗测试设备，节约了硬件成本。

在一种可能的实现方式中，该存储器2102可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、以及至少一个功能（比如交流阻抗计算功能等）所需的应用程序等；存储数据区可存储根据计算机的使用过程中所创建的数据。

此外，存储器2102可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件或其他易失性固态存储器件。

该通信接口2103可以为通信模块的接口，如gsm模块的接口。

本申请还可以包括显示器2104和输入单元2105等等。

当然，图8所示的物联网设备的结构并不构成对本申请实施例中物联网设备的限定，在实际应用中电子设备可以包括比图8所示的更多或更少的部件，或者组合某些部件。

另一方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文任一实施例所述交流阻抗频谱获取方法的步骤。

对于本申请所提供的一种计算机上可读存储介质的介绍请参照上述实施例，本申请在此不再赘述。

本申请所提供的一种计算机可读存储介质具有和上述交流阻抗频谱获取方相同的有益效果。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。