一种基于化成分容电源的内阻测试技术的制作方法

本发明涉及数字电源技术领域，具体涉及一种基于化成分容电源的内阻测试技术。

背景技术：

随着新能源汽车大量普及，新能源汽车使用的动力电池需求不断增长。动力电池因为其危险性高安全标准，每一块电池必须经过化成分容测试，担任电池化成分容充放电测试任务的设备之一的化成分容电源在动力电池生产检测环节占有极大比重。随着电池管理需求的不断发展，电池化成分容电源方案不断逐步提升，数字电源技术应用于化成分容电源也更为广泛，采用dsp(数字信号处理器)作为控制单元的数字电源因为其特有的功能与性能也得到广泛应用。而电池内阻检测作为电池测试中的一个重要指标，一直是电池测试的重点难点，常用电池内阻测试是采用专用的电池内阻分析仪测定，采用电路测试电池内阻的方法也被广泛使用。

1、dsp(数字信号处理器)数字电源

基于dsp微处理器控制器平台。将电路的电压电流采样数据直接送入控制器作为控制输入，微处理器具有pwm驱动控制模块，输出pwm信号控制电路开关。dsp相对传统muc(微控制器)，电源中所有的反馈和控制功能都在dsp数字处理器中完成，其独特的乘法运算单元能在单周期时间内完成乘法运算更多任务，实现更强的控制算法。对于电源控制，提高了控制的反应速度和输出精度，在动力电池应用方面得到广泛的应用。

2、电池内阻检测方法背景技术

在动力电池化成分容检测过程中，需要大量电源对动力电池进行充放电循环测试，并测定电池稳态电压、电池容量、电池内阻、直流阻抗等电池参数。其中电池内阻测量较为复杂，易受到多种干扰因素影响。目前常用的电池内阻检测主要有直流内阻测量法与交流内阻测量法。

1)直流内阻测量法

测试设备让电池在短时间内通过一个稳定的直流电流，同时测量电池电流变化前后电压，通过电压变化压差与通过电流比例计算当前电池内阻。iec测试方法要求电池充满电后，以0.2c放电10s,再以1c放电1s。这种测试方法具有很多局限性：

只能测量大容量电池，小电池由于负荷电流较小无法满足测试条件

当电池通过大电流时，电池内部的电极由于其化学性能产生极化现象，产生极化内阻，极大影响电池内阻测试。

大量过载电流对电池性能产生影响。

2)交流内阻测量法

测试设备给电池一个固定频率的大小稳定的小电流(目前常用1khz,50ma小电流)，通过对电池电压采样，对交流分量进行滤波整流。

交流内阻采样法优缺点：

适用范围广，小电流测试方便实现，对电池的要求低。

测试要求高，由于小电流采样精度要求高，电流易受到干扰。

需要专用测试仪器实现交流内阻测试。

在大容量电池测试领域只能采用电流测量法而无法采用。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明公开了一种基于化成分容电源的内阻测试技术，本发明改进传统化成分容电源，实现规模化电池化成分容电源对电池内阻测试。从成本与应用场合上解决动力电池内阻测量问题。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种基于化成分容电源的内阻测试技术，其特征在于，所述内阻测试技术的系统由硬件电源、采样系统和软件控制系统构成，所述硬件电源提供电流，经过所述软件控制系统获得直流电流，所述采样系统用于电池侧高精度采样。

优选的，所述硬件电源采用双向dc-dcbuckboost电路，完成输入直流母线到电池的电平转化，实现电池的输出控制。

优选的，所述硬件电源输出端采用lc滤波，降低输出纹波，减少采样噪声，其功率元件采用igbt，驱动采用pwm控制方式。

优选的，所述采样系统是由采样芯片、通讯电路、运放电路滤波电路、保护电路组成。

优选的，所述采样系统对电源主电路运行参数采样以及动力电池状态采样，接收来自系统软件的工作模式、初始化配置信息，通过spi通讯将采样数据传输到主控系统，成功运行后实时上传采样数据。

优选的，所述软件控制系统使用cla处理器，基于双处理器工作模式，使用前馈控制、前馈滤波和模式识别。

优选的，所述内阻测试技术的软件控制系统包括以下处理步骤：

s1测试预处理运行小量控制，测试基础的通道参数，期间等待外部采样系统反馈数据。

s2等待电路处于稳定起始状态，然后根据输入的前馈模式参数，进行输出控制，从外部获取采样数据。

s3完成数据采集，进入数据处理。

s4通过前馈滤波算法，对前馈控制量进行调整，处理来自母线负载波动的影响的分数据。

s5使用跟新的前馈控制数据，再次进入前馈控制测试，根据设定测试次数，完成测试，将数据通过通讯输出。

优选的，所述s1中，如果成功运行则将数据整合，输入前馈模式化模块作为出初始化数据；前馈控制将数据输送给cla核，进入cla控制。

优选的，所述s3中，处理结果用于后续的pi控制与参数优化，后续pi控制将电路控制在稳定状态，被优化的参数进行输出。

本发明的有益效果为：

1)测试精度高，采用高采样等级结合高电流动态性能控制，从方案上提升检测精度，减少电池极化内阻造成的测量误差。

作为本发明的核心技术内容，本发明通过使用外部专用采样模块增加采样精度，通过核心控制算法大大提升控制性能。最终得到高质量的电池内阻测量精度。

2)软件方案采用高性能dsp芯片作为控制芯片，硬件具有hpwm高精度输出模块、有16级spififo支持更高的采样通讯，有更快的浮点运算性能。

3)节省动力电池内阻测试仪器用量，电池化成分容设备属于常用设备，设备成本远远低于测试仪器。

4)电池内阻测试仪器通常是由仪器设备厂商提供，使用场合主要是特殊电池内阻测试。不适用与大规模电池生产测试。本发明将内阻测试功能集成在化成分容电源中，可实现电池规模化检测。在节约成本的前提下加快了生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的一些实施例，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是本发明软件控制系统原理步骤图；

图2是本发明硬件电源电路原理图；

图3是本发明采样系统采样比较电路原理图；

图4是本发明采样系统采样芯片通讯电路原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例公开了一种基于化成分容电源的内阻测试技术，其特征在于，所述内阻测试技术的系统由硬件电源、采样系统和软件控制系统构成，所述硬件电源提供电流，经过所述软件控制系统获得直流电流，所述采样系统用于电池侧高精度采样。

硬件电源采用双向dc-dcbuckboost电路，完成输入直流母线到电池的电平转化，实现电池的输出控制。

硬件电源输出端采用lc滤波，降低输出纹波，减少采样噪声，其功率元件采用igbt，驱动采用pwm控制方式。

采样系统是由采样芯片、通讯电路、运放电路滤波电路、保护电路组成。

采样系统对电源主电路运行参数采样以及动力电池状态采样，接收来自系统软件的工作模式、初始化配置信息，通过spi通讯将采样数据传输到主控系统，成功运行后实时上传采样数据。

软件控制系统使用cla处理器，基于双处理器工作模式，使用前馈控制、前馈滤波和模式识别。

实施例2

本实施例公开了一种基于dsp数字电源的直流内阻测试技术。通过增加外部采样检测方案，实现对电池的精度采样。开发系统控制单元，实现对电池的精度控制。通过软件功能实现动力电池的内阻检测功能。系统由硬件电源、采样系统、软件控制系统构成。

1)电源硬件方案

如图2所示，硬件电源采用双向dc-dc(直流直流变换)buckboost(升/降压转换器)电路，完成输入直流母线到电池的电平转化，实现电池的输出控制。输出端采用lc(无源滤波器)滤波，用于降低输出纹波，减少采样噪声增加。主要功率元件采用采用igbt(绝缘栅双极型晶体管)，驱动采用pwm(脉冲宽度调制)控制方式。

2)采样系统

采样系统是由采样芯片、通讯电路、运放电路滤波电路、保护电路组成。实现对电源主电路运行参数采样以及动力电池状态采样，接收来自系统软件的工作模式、初始化配置信息，通过spi通讯将采样数据传输到主控系统，成功运行后实时上传采样数据。

采样比较电路原理图如图3所示，采样芯片通讯电路原理图如图4所示。

3)软件控制系统

软件控制系统为本发明的核心内容。承担对电源的基本控制，采样系统的通讯及管理，动力电池内阻测试软件方案实现。

cla(控制律加速器)作为一个独立运行的处理器，具有独立的ram空间，同样能在单周期完成浮点运算，可同步主核运行，独立承担运算任务，本设计中使用cla完成主要控制任务，使用cpu主核完成通讯、采样及数据后续处理任务。

基于双处理器工作模式，使用核心算法：前馈控制，前馈滤波，模式识别。

流程如图1所示：

1)测试预处理，首先运行小量控制，测试基础的通道参数，期间等待外部采样系统反馈数据。如果成功运行则将数据整合，输入前馈模式化模块作为出初始化数据。前馈控制将数据输送给cla核，进入cla控制。

2)cla内核处理，首先等待电路处于稳定起始状态，然后根据输入的前馈模式参数，进行输出控制，此时经过程序运行的一段时间(1-2ms)，从外部获取采样数据。完成数据采集，进入数据处理。处理结果用于后续的pi控制与参数优化。后续pi控制将电路控制在稳定状态，被优化的参数进行输出。

在cla内核控制阶段中，还需要处理来自母线负载波动的影响，这部分数据通过前馈滤波算法，对前馈控制量进行调整。

3)重复迭代测试，使用跟新的前馈控制数据，再次进入前馈控制测试。根据设定测试次数，完成测试，将数据通过通讯输出。

本实施例采用在电池化成分容电源上集成内阻测试功能，功能上实现创新。软件控制方法创新。增加前馈预处理环节，实现对电池参数的估计。采用模式识别前馈参数的算法，控制电池电流获得很高的动态性能。采用参数递归方式，跟新模型参数，获得精度更高的电池内阻数据。采用独立的采样系统，结合电池电流的高动态性能控制，获得很高的采样精度。在短时间内完成一次测量，从而规避由电池极化内阻产生的测试难点。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。