用于电池阻抗谱测量的控制方法及设备与流程

本发明涉及电池领域，更具体地，涉及一种用于电池阻抗谱测量的控制方法、控制设备、车辆电子控制单元、计算机可读存储介质、计算机程序产品、用于电池阻抗谱测量的系统以及车辆。

背景技术：

1、电化学阻抗谱测量通过对电化学系统施加交流电流或电压扰动，并测量交流电压与电流信号的比值来计算该电化学系统的阻抗（诸如阻抗的幅值、阻抗的相位角等参数）随着频率的变化所呈现出的变化特性。

2、随着燃料电池的不断发展，对于燃料电池的电化学阻抗谱测量被愈来愈重视。通过对燃料电池电化学阻抗谱的测量，能够反应出关于燃料电池工作状态的诸多细节。

3、目前，可以在实验室中对燃料电池的阻抗谱特性进行测量，但是这种实验室中的测量方法需要准备特定的测量设备，搭建特定的测试平台，成本不菲，并且无法反应电池的在线阻抗特性。

4、另外，可以通过控制电池输出端的电力电子设备，使其向电池注入扰动来实现电池的阻抗谱测量。然而，这种方案所能测得的最高频率十分受限。并且，当系统电流较小时（即，小电流工况下）扰动电流可能使得电池向电力电子设备输出的电流为负值，即，出现电流反流现象，这往往是电池所不能忍受的。

技术实现思路

1、根据本发明的一方面，提供了一种用于电池阻抗谱测量的控制方法。所述电池经由dc-dc变换器来输出功率。所述控制方法包括：发送第一信号，其中，所述第一信号指令设置所述dc-dc变换器的导通模式，所述导通模式包括非连续导通模式或临界导通模式；接收电池输出端的电流测量值和电压测量值；以及根据接收的所述电流测量值和所述电压测量值，计算所述电池的阻抗谱。

2、作为上述方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的控制方法中，所述导通模式还包括连续导通模式。如果所述电池、所述dc-dc变换器和所述电池的负载中的至少一项满足预确定的标准，则所述第一信号指令将所述dc-dc变换器设置为所述非连续导通模式或所述临界导通模式，否则，所述第一信号指令将所述dc-dc变换器设置为所述连续导通模式。

3、作为上述方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的控制方法中，还包括：融合计算得到的不同导通模式下的所述阻抗谱。

4、作为上述方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的控制方法中，所述预确定的标准包括：所述电池的负载的电流小于预确定的阈值；和/或所述电池处于吹扫阶段。

5、作为上述方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的控制方法中，当所述dc-dc变换器设置为所述临界导通模式时，所述控制方法还包括：发送第二信号，所述第二信号指令改变所述电池的负载，使得所述dc-dc变换器的开关频率变化；接收不同开关频率下的所述电池输出端的所述电流测量值和所述电压测量值；以及根据接收的所述不同开关频率下的所述电流测量值和所述电压测量值，计算所述电池在所述不同开关频率下的所述阻抗谱。

6、作为上述方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的控制方法中，还包括：融合计算得到的所述不同开关频率下的所述阻抗谱。

7、根据本发明的另一方面，提供一种用于电池阻抗谱测量的控制设备。所述控制设备包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序。所述处理器执行所述计算机程序时实现如前所述的用于电池阻抗谱测量的控制方法中的步骤。

8、根据本发明的另一方面，提供一种车辆电子控制单元。所述车辆电子控制单元包括如前所述的用于电池阻抗谱测量的控制设备。

9、根据本发明的另一方面，提供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前所述的用于电池阻抗谱测量的控制方法中的步骤。

10、根据本发明的另一方面，提供一种计算机程序产品，包括计算机程序。所述计算机程序被处理器执行时实现如前所述的用于电池阻抗谱测量的控制方法中的步骤。

11、根据本发明的另一方面，提供一种用于电池阻抗谱测量的系统。所述阻抗谱测量系统包括：dc-dc变换设备，其配置成对所述电池的输出功率进行变换，并将经变换的功率传输至负载，其中，所述dc-dc变换设备的导通模式包括非连续导通模式或临界导通模式；测量设备，其配置成测量所述电池的输出电流值和电压值；计算设备，根据测量的所述输出电流值和电压值，计算所述电池的阻抗谱。

12、作为上述方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的系统中，所述dc-dc变换设备的所述导通模式还包括连续导通模式。所述阻抗谱测量系统还包括切换设备，所述切换设备配置成：如果所述电池、所述dc-dc变换设备和所述负载中的至少一项满足预确定的标准，则将所述dc-dc变换设备切换为所述非连续导通模式或所述临界导通模式；否则，将所述dc-dc变换设备切换为所述连续导通模式。

13、作为上述方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的系统中，所述计算设备还配置成融合计算得到的不同导通模式下的所述阻抗谱。

14、作为上述方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的阻抗谱测量系统中，所述预确定的标准包括：所述负载的电流小于预确定的阈值；和/或所述电池处于吹扫阶段。

15、作为上述方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的系统中，还包括发送设备。所述发送设备配置成当所述dc-dc变换设备设置为所述临界导通模式时发送第二信号，其中，所述第二信号指令改变所述负载，使得所述dc-dc变换设备的开关频率变化。所述测量设备还配置成测量不同开关频率下的所述电池的所述输出电流值和电压值。所述计算设备还配置成根据测量的所述输出电流值和电压值，计算所述电池在所述不同开关频率下的所述阻抗谱。

16、作为上述方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的系统中，所述计算设备还配置成融合计算得到的所述不同开关频率下的所述阻抗谱。

17、作为上述方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的系统中，还包括所述电池和/或所述负载。

18、根据本发明的又一方面，提供一种车辆。所述车辆具备如前所述的用于电池阻抗谱测量的系统。

19、本发明的实施例的用于电池的阻抗谱测量的控制方案通过对dc-dc变换器导通模式的设置使得利用dc-dc变换器的固有纹波来测量电池阻抗谱在小电流工况下也成为可能，避免了测量过程中电流从dc-dc变换器向电池反流的问题。该控制方案无需在电池或dc-dc变换器上增加额外的谐波功率源，也无需额外控制dc-dc变换器生成谐波扰动，操作简单、容易实现，能够测量高频下电池的电化学阻抗值。

20、进一步，本发明的实施例的用于电池的阻抗谱测量的控制方案能够根据电池、dc-dc变换器、负载的实际工况来灵活切换dc-dc变换器的导通模式，在避免电流反流的前提下尽量减小测量对系统造成的扰动。更进一步，本发明的实施例的用于电池的阻抗谱测量的控制方案能够通过在临界导通模式下改变负载来改变测量频率的范围，从而获得电池在更多频率范围上的电化学阻抗信息。

技术特征：

1.一种用于电池阻抗谱测量的控制方法，所述电池经由dc-dc变换器来输出功率，其特征在于，所述控制方法包括：

2.根据权利要求1所述的控制方法，其中，所述导通模式还包括连续导通模式，

3.根据权利要求2所述的控制方法，其中，还包括：

4.根据权利要求2所述的控制方法，其中，所述预确定的标准包括：

5.根据权利要求1所述的控制方法，其中，当所述dc-dc变换器设置为所述临界导通模式时，所述控制方法还包括：

6.根据权利要求5所述的控制方法，其中，还包括：

7.一种用于电池阻抗谱测量的控制设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现根据所述权利要求1至6中的任一项所述的用于电池阻抗谱测量的控制方法中的步骤。

8.一种车辆电子控制单元，其特征在于，包括根据权利要求7所述的用于电池阻抗谱测量的控制设备。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现根据权利要求1至6中任一项所述的用于电池阻抗谱测量的控制方法中的步骤。

10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现根据权利要求1至6中任一项所述的用于电池阻抗谱测量的控制方法中的步骤。

11.一种用于电池阻抗谱测量的系统，其特征在于，包括：

12.根据权利要求11所述的系统，其中，

13.根据权利要求12所述的系统，其中，

14.根据权利要求12所述的系统，其中，所述预确定的标准包括：

15.根据权利要求11所述的系统，其中，还包括发送设备，

16.根据权利要求15所述的系统，其中，

17.根据权利要求11所述的系统，其中，还包括所述电池和/或所述负载。

18.一种车辆，其特征在于，具备根据权利要求11至17中任一项所述的用于电池阻抗谱测量的系统。

技术总结
本发明涉及一种用于电池阻抗谱测量的控制方法。所述电池经由DC‑DC变换器来输出功率。所述控制方法包括：发送第一信号，其中，所述第一信号指令设置所述DC‑DC变换器的导通模式，所述导通模式包括非连续导通模式或临界导通模式；接收电池输出端的电流测量值和电压测量值；以及根据接收的所述电流测量值和所述电压测量值，计算所述电池的阻抗谱。本发明还涉及一种用于电池的阻抗谱测量的控制设备、测量系统、计算机可读存储介质、计算机程序产品、车辆电子控制单元以及车辆。

技术研发人员：柳绪丹,陶钧炳,臧晓云,高鹏,于亮,周国祯
受保护的技术使用者：罗伯特·博世有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11