一种电池包阻抗检测方法及装置与流程

1.本技术涉及电池技术领域，具体涉及一种电池包阻抗检测方法及装置。


背景技术：

2.随着新能源汽车的发展，对电池包、电池管理系统的要求越来越高，特别是电池管理的准确性及安全性。而目前电池包的方案都是以多串电芯串联组成电池包的方式实现的，电芯电阻不一致性是必然存在的。并且，随着使用时间的加长，这个不一致性会越加严重，这个会加大电池包的电量及健康程度估算的偏差，进而引起电池管理系统bms控制策略的不当，导致电池包使用寿命下降或续航里程估算不准。因此，获取电芯电阻的是很要必要的，以便根据电芯电阻进行电量和健康程度的准确估算。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术实施例提供一种电池包阻抗检测方法及装置，以实现更为合理有效地完成对网络请求的处理。
4.为解决上述问题，本技术实施例提供的技术方案如下：
5.本技术实施例第一方面，提供了一种电池包阻抗检测方法，该电池包包括多个电芯，该方法包括：
6.在所述电池包处于静态时，向所述电池包输入交流信号；所述电池包处于静态为所述电池包电流小于第一预设阈值；
7.针对任一所述电芯，获取所述电芯的电压信号，根据所述电压信号以及所述交流信号确定所述电芯的第一电阻；
8.在所述电池包处于动态时，获取所述电芯的动态电压和动态电流；所述电池包处于动态为所述电池包的电流大于第二预设阈值；
9.根据所述动态电压、所述动态电流以及静态电压确定所述电芯的第二电阻，所述静态电压为所述电池包处于静态时所述电芯对应的电压；
10.对所述第一电阻和所述第二电阻进行滤波迭代，直至滤波收敛获得所述电芯的电阻。
11.在一种可能的实现方式中，所述根据所述电压信号以及所述交流信号确定第一电阻，包括：
12.根据所述电压信号和所述交流信号，确定相位差；
13.根据所述电压信号的模值和所述相位差，确定所述电芯的第一电阻。
14.在一种可能的实现方式中，所述根据所述动态电压、所述动态电流以及静态电压确定所述电芯的第二电阻，包括：
15.所述动态电压与所述静态电压相减，获得第一电压；
16.将所述第一电压除以所述动态电流获得所述电芯的第二电阻。
17.在一种可能的实现方式中，所述电池包至少包括两个电池模组，所述电池模组包
括多个电芯，所述方法还包括：
18.向所述电池包的输入所述交流信号时，针对任一高压连接点，获取所述高压连接点的电压信号，根据所述电压信号以及所述交流信号确定第三阻抗；所述高压连接点包括模组间连接点、模组与高压继电器间的连接点或高压继电器与输出端子间的连接点中的一种或多种；
19.在所述电池包处于动态时，获取所述高压连接点的动态电压和动态电流；
20.根据所述动态电压、所述动态电流以及静态电压确定所述高压连接点的第四阻抗；所述静态电压为所述电池包处于静态时所述高压连接点对应的电压；
21.将所述第三阻抗和所述第四阻抗进行滤波迭代，直至滤波收敛获得所述高压连接点的阻抗。
22.在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
23.当任一所述高压连接点的电阻大于第三预设阈值时，进行预警。
24.在一种可能的实现方式中，利用互补滤波器或卡尔曼滤波器进行滤波迭代。
25.在本技术实施例的第二方面，提供了一种电池包阻抗检测装置，所述装置包括：
26.输入单元，用于在所述电池包处于静态时，向所述电池包输入交流信号；所述电池包处于静态为所述电池包电流小于第一预设阈值；
27.第一获取单元，用于针对任一所述电芯，获取所述电芯的电压信号；
28.第一确定单元，用于根据所述电压信号以及所述交流信号确定所述电芯的第一电阻；
29.第二获取单元，用于在所述电池包处于动态时，获取所述电芯的动态电压和动态电流；所述电池包处于动态为所述电池包的电流大于第二预设阈值；
30.第二确定单元，用于根据所述动态电压、所述动态电流以及静态电压确定所述电芯的第二电阻，所述静态电压为所述电池包处于静态时所述电芯对应的电压；
31.第一迭代单元，用于对所述第一电阻和所述第二电阻进行滤波迭代，直至滤波收敛获得所述电芯的电阻。
32.在一种可能的实现方式中，所述第一确定单元，包括：
33.第一确定子单元，用于根据所述电压信号和所述交流信号，确定相位差；
34.第二确定子单元，用于根据所述电压信号的模值和所述相位差，确定所述电芯的第一电阻。
35.在一种可能的实现方式中，所述第二确定单元，包括：
36.第一获取子单元，用于所述动态电压与所述静态电压相减，获得第一电压；
37.第二获取子单元，用于将所述第一电压除以所述动态电流获得所述电芯的第二电阻。
38.在一种可能的实现方式中，所述电池包至少包括两个电池模组，所述电池模组包括多个电芯，所述装置还包括：
39.第三获取单元，用于向所述电池包的输入所述交流信号时，针对任一高压连接点，获取所述高压连接点的电压信号；
40.第三确定单元，用于根据所述电压信号以及所述交流信号确定第三阻抗；所述高压连接点包括模组间连接点、模组与高压继电器间的连接点或高压继电器与输出端子间的
连接点中的一种或多种；
41.第四获取单元，用于在所述电池包处于动态时，获取所述高压连接点的动态电压和动态电流；
42.第四确定单元，用于根据所述动态电压、所述动态电流以及静态电压确定所述高压连接点的第四阻抗；所述静态电压为所述电池包处于静态时所述高压连接点对应的电压；
43.第二迭代单元，用于将所述第三阻抗和所述第四阻抗进行滤波迭代，直至滤波收敛获得所述高压连接点的阻抗。
44.在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：
45.预警单元，用于当任一所述高压连接点的电阻大于第三预设阈值时，进行预警。
46.在一种可能的实现方式中，利用互补滤波器或卡尔曼滤波器进行滤波迭代。
47.由此可见，本技术实施例具有如下有益效果：
48.本技术实施例首先在电池包处于静态时，在电池包的负极注入交流信号，从而获取在交流信号的作用下各个电芯的电压信号。针对任一电芯，根据注入的交流信号和该电芯对应的电压信号确定该电芯的第一电阻。然后，在电池包处于动态时，获取动态状态下，该电芯的动态电压、动态电流，并根据动态电压、动态电流以及静态电压确定电芯的第二电阻。然后，将第一电阻和第二电阻进行滤波融合，通过滤波迭代获得该电芯的准确电阻值。即，由于在电池包处于动态时，实时性高；静态时，可靠性高。将两种状态下计算获得的两个计算结果同时进行滤波迭代，从而获得准确的电芯阻值，以为后续计算电池剩余量和健康度提供准确的计算数据。
附图说明
49.图1a为本技术实施例提供的一种电池包结构示意图；
50.图1b为本技术实施例提供的另一种电池包结构示意图；
51.图2为本技术实施例提供的一种电池包阻抗检测方法的流程图；
52.图3为本技术实施例提供的另一种电池包阻抗检测方法的流程图；
53.图4为本技术实施例提供的一种电池包阻抗检测装置结构图。
具体实施方式
54.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本技术实施例作进一步详细的说明。
55.发明人在对传统的bms产品研究中发现，传统的bms产品并未计算电芯内阻的。该情况下，会导致估算电池包使用寿命和续航里程偏差较大，引起bms控制策略不当。
56.另外，电池包内的高压铜牌连接的可靠性随着寿命的增加而逐渐降低。现有的监控手段仅仅是依据模组极耳的温度传感器进行监控判断，当过温时采取保护。但是，这个方案没有百分百监控电池包内高压连接的可靠性，当这些不可靠连接发生失效且bms没有相关监控，电池包对外输出很可能会发生异常中断，导致行驶中车辆发生事故。
57.基于此，本技术实施例提供了一种电池包阻抗检测方法，在电池包处于不同状态时，分别获取电芯在两种不同状态下的电阻，然后将该两个电阻进行滤波计算，进而获得比
较准确的电阻。具体为，在电池包处于静态时，在电池包的负极输入交流信号，并获取在注入交流信号后电芯的电压信号。根据该电芯的电压信号以及原交流信号确定该电芯的第一电阻。然后，在电池包处于动态时，获取该状态下各个电芯的动态电压、动态电流，并根据该动态电压、动态电流以及电芯在静态时的静态电压确定该电芯的第二电阻。最后，将第一电阻和第二电阻进行滤波迭代，直至滤波收敛从而获得电芯的电阻。
58.另外，对于电池包高压连接点的阻抗，同理，在电池包处于静态时且注入交流信号时，获取该高压连接点的在此刻的电压信号，根据电压信号以及交流信号确定第三阻抗。在电池包处于动态时，获取该高压连接点的动态电压以及动态电流。根据该动态电压、动态电流以及静态时该高压连接点的静态电压确定该高压连接点的第四阻抗。最后，将第三阻抗和第四阻抗进行滤波迭代，直至滤波收敛从而获取高压连接点的阻抗，进而当高压连接点的阻抗大于阈值时，进行预警，实现安全监控。
59.为便于理解本技术，参见图1a所示电池包结构示意图，如图1a所示，该电池包可以包括多个电池模组。其中，r0为电池负极采样点与模组1之间的有效电阻，r1-rk-1为模组间有效电阻，rk为电池正极采样点与模组k之间的有效电阻。针对每个电池模组可以包括多个电芯，如图1b所示，其中，cn采样点为第n个电芯的负极采样点，cn 1采样点为第n个电芯的正极采样点。
60.在具体实现时，当电池包处于静态时，向电池包的负极输入交流信号，并从各个采样点获取对应电芯的电压信号，以便根据电压信号以及交流信号确定各个电芯的第一电阻。在电池包处于动态时，从各个采样点获取对应的电芯的动态电压和动态电流，并根据电芯的动态电压、动态电流以及该电芯的静态电压获得该电芯的第二电阻。再利用第一电阻和第二电阻进行滤波迭代，从而获得该电芯的电阻。
61.需要说明的是，针对电池包的每个电芯均可以利用上述确定该电芯的电阻值。
62.参见图2，该图为本技术实施例提供的一种电池包阻抗检测方法的流程图，该电池包包括多个电芯，如图2所示，该方法可以包括:
63.s201：在电池包处于静态时，向电池包输入交流信号。
64.本实施例中，在电池包处于静态时，向电池包的输入交流信号，以便利用该交流信号确定电芯在静态状态时的电阻。其中，电池包处于静态是指电池包当前的电流小于第一预设阈值，该第一预设阈值可以根据实际应用情况进行设定，例如第一预设阈值为5a。
65.在具体实现时，可以先对电池包的电流进行采样，并判断所采样的电流是否小于第一预设阈值，如果是，则表明电池包处于静态，则向电池包注入交流信号。
66.s202：针对任一电芯，获取电芯的电压信号，根据电压信号以及交流信号确定电芯的第一电阻。
67.当向电池包注入交流信号后，获取每个电芯的电压信号，以根据该电芯的电压信号以及注入的交流信号确定电芯的第一电阻。
68.在具体实现时，本实施例提供了一种确定第一电阻的具体实现，所述根据所述电压信号以及所述交流信号确定第一电阻，包括：根据电压信号和所述交流信号，确定相位差；根据电压信号的模值和所述相位差，确定所述电芯的第一电阻。
69.即，根据输入的交流信号和输出的电压信号，确定交流信号经过该电芯发生的相位变化，并根据电压信号的模值以及该相位变化确定电芯的第一电阻，例如，相位差为电
压信号对应的模值为|z|，则该电芯的第一电阻为在实际应用时，为减少其他干扰信号的干扰，当获取到电压信号后，先进行傅里叶变换，然后提取特定频率(交流信号的频率)的信号分量，从而根据特定频率的电压信号的模值计算电芯的第一电阻。
70.具体地，如图1b所示，可以利用公式(1)计算获得每个电芯的第一电阻：
[0071][0072]
其中，r
cn
为第n个电芯的第一电阻，为电芯n两端电压的有效值，i为注入交流信号的电流值
[0073]
s203：在电池包处于动态时，获取电芯的动态电压和动态电流。
[0074]
本实施例中，在电池包处于动态时，获取该状态下各个电芯的动态电压以及动态电流。该动态电压可以为电池包在充放电时的电压，动态电流为电池包在充放电时的电流。其中，电池包处于动态是指电池包的电流大于第二预设阈值，该第二预设阈值可以根据实际应用情况进行确定，例如第二预设阈值为80a。
[0075]
在实际应用中，可以先对电池包进行采样，并判断所采样的电流是否大于第二预设阈值，如果大于第二预设阈值，则确定电池包处于动态状态下。
[0076]
s204：根据动态电压、动态电流以及静态电压确定电芯的第二电阻。
[0077]
当获取电芯在动态时的动态电压、动态电流后，根据动态电压、动态电流以及该电芯在静态时所对应的电压确定电芯的第二电阻。其中，静态电压为电池包处于静态时该电芯对应的电压。
[0078]
在一种可能的实现方式中，提供了一种确定第二电阻的具体实现方式，所述根据所述动态电压、所述动态电流以及静态电压确定所述电芯的第二电阻，包括：动态电压与静态电压相减，获得第一电压；将第一电压除以动态电流获得电芯的第二电阻。例如，某电芯静态时的静态电压v0，动态电流i及动态电压为v1，则该电芯的电阻r＝(v
1-v0)/i。其中，v0为阶跃电流出现前一刻的电压，v1为阶跃电流出现时的电压，i为阶跃电流。
[0079]
s205：对第一电阻和第二电阻进行滤波迭代，直至滤波收敛获得电芯的电阻。
[0080]
在获得电芯在静态和动态分别对应的第一电阻和第二电阻后，将第一电阻和第二电阻进行滤波迭代，直至滤波收敛获得该电芯的电阻，从而根据每个电芯的电阻估算电池包的电池剩余电量以及电池健康度，提供更准确的续航里程估算。具体地，可以利用互补滤波器和卡尔曼滤波器进行滤波迭代。即将第一电阻和第二电阻作为上述滤波器的输入参数，滤波器根据第一电阻和第二电阻估计获得的电阻的协方差满足预设条件。
[0081]
通过上述描述可知，本实施例首先在电池包处于静态时，向电池包的负极注入交流信号，从而获取在交流信号的作用下各个电芯的电压信号。针对任一电芯，根据注入的交流信号和该电芯对应的电压信号确定该电芯的第一电阻。然后，在电池包处于动态时，获取动态状态下，该电芯的动态电压、动态电流，并根据动态电压、动态电流以及静态电压确定电芯的第二电阻。然后，将第一电阻和第二电阻进行滤波融合，通过滤波迭代获得该电芯的准确电阻值。即，由于在电池包处于动态时，实时性高；静态时，可靠性高。将两种状态下计算获得的两个计算结果同时进行滤波迭代，从而获得准确的电芯阻值，以为后续计算电池剩余量和健康度提供准确的计算数据。
[0082]
基于上述方法实例，还可以对电池包的高压连接点的阻抗进行检测，以在获取高
压连接点的阻抗后，根据高压连接点的阻抗进行预警，达到安全监控的目的。下面将对检测高压连接点的阻抗进行说明。
[0083]
参见图3，该图为本技术实施例提供的另一种电池包阻抗检测方法的流程图，该电池包至少包括两个电池模组，每个电池模组包括多个电芯，该方法可以包括：
[0084]
s301：向电池包输入交流信号时，针对任一高压连接点，获取高压连接点的电压信号，根据电压信号以及交流信号确定第三阻抗。
[0085]
其中，高压连接点包括模组间连接点、模组与高压继电器间的连接点或高压继电器与输出端子间的连接点中的一种或多种。其中，高压继电器可以包括主负继电器和主正继电器。
[0086]
在具体实现时，当高压连接点为第一电芯负极与主负继电器之间的连接点，根据高压连接点的电压信号以及交流信号确定第三阻抗为：
[0087][0088]
其中，r0为第一个电芯负极与主负继电器电压的阻抗，为第一个电芯负极与主负继电器电压的有效值，i为交流信号的电流值。
[0089]
当高压连接点为两个相邻模组间的连接点时，其中，根据高压连接点的电压信号以及交流信号确定第三阻抗为：
[0090][0091]
其中，r
k-1
为第k-1个电池模组与第k个电池模组之间的第三阻抗，为第k-1个电池模组与第k个电池模组之间的有效电压值，i为交流信号的电流值。
[0092]
当高压连接点为主正继电器与第k个电池模组中最高电芯正极之间的连接点时，其中，根据高压连接点的电压信号以及交流信号确定第三阻抗为：
[0093][0094]
其中，rk为主正继电器与第k个电池模组中最高电芯正极之间的第三阻抗，为主正继电器与第k个电池模组中最高电芯正极的有效电压值，i为交流信号的电流值。
[0095]
在具体实现时，主负继电器两端的阻抗可以根据主负继电器两端的电压有效值以及交流信号的电流值确定；主正继电器两端的阻抗可以通过主正继电器两端的电压有效值以及交流信号的电流值确定。
[0096]
s302：在电池包处于动态时，获取高压连接点的动态电压和动态电流。
[0097]
s303：根据动态电压、动态电流以及静态电压确定高压连接点的第四阻抗。
[0098]
在具体实现时，可以利用r＝(v
1-v0)/i。其中，v0为阶跃电流出现前一刻的电压，即静态电压，v1为阶跃电流出现时的电压，即动态电压，i为阶跃电流。其中，静态电压为电池包处于静态时高压连接点对应的电压。
[0099]
s304：将第三阻抗和第四阻抗进行滤波迭代，直至滤波收敛获得高压连接点的阻抗。
[0100]
具体地，可以利用互补滤波器或卡尔曼滤波器进行滤波迭代，以获得高压连接点
的阻抗，该具体实现可以参见s205。
[0101]
基于上述方法实施例，本技术实施例提供了一种电池包阻抗检测装置，参见图4，该图为本技术实施例提供的电池包阻抗检测装置结构示意图，该装置包括：
[0102]
输入单元401，用于在所述电池包处于静态时，向所述电池包输入交流信号；所述电池包处于静态为所述电池包电流小于第一预设阈值；
[0103]
第一获取单元402，用于针对任一所述电芯，获取所述电芯的电压信号；
[0104]
第一确定单元403，用于根据所述电压信号以及所述交流信号确定所述电芯的第一电阻；
[0105]
第二获取单元404，用于在所述电池包处于动态时，获取所述电芯的动态电压和动态电流；所述电池包处于动态为所述电池包的电流大于第二预设阈值；
[0106]
第二确定单元405，用于根据所述动态电压、所述动态电流以及静态电压确定所述电芯的第二电阻，所述静态电压为所述电池包处于静态时所述电芯对应的电压；
[0107]
第一迭代单元406，用于对所述第一电阻和所述第二电阻进行滤波迭代，直至滤波收敛获得所述电芯的电阻。
[0108]
在一种可能的实现方式中，所述第一确定单元，包括：
[0109]
第一确定子单元，用于根据所述电压信号和所述交流信号，确定相位差；
[0110]
第二确定子单元，用于根据所述电压信号的模值和所述相位差，确定所述电芯的第一电阻。
[0111]
在一种可能的实现方式中，所述第二确定单元，包括：
[0112]
第一获取子单元，用于所述动态电压与所述静态电压相减，获得第一电压；
[0113]
第二获取子单元，用于将所述第一电压除以所述动态电流获得所述电芯的第二电阻。
[0114]
在一种可能的实现方式中，所述电池包至少包括两个电池模组，所述电池模组包括多个电芯，所述装置还包括：
[0115]
第三获取单元，用于向所述电池包的输入所述交流信号时，针对任一高压连接点，获取所述高压连接点的电压信号；
[0116]
第三确定单元，用于根据所述电压信号以及所述交流信号确定第三阻抗；所述高压连接点包括模组间连接点、模组与高压继电器间的连接点或高压继电器与输出端子间的连接点中的一种或多种；
[0117]
第四获取单元，用于在所述电池包处于动态时，获取所述高压连接点的动态电压和动态电流；
[0118]
第四确定单元，用于根据所述动态电压、所述动态电流以及静态电压确定所述高压连接点的第四阻抗；所述静态电压为所述电池包处于静态时所述高压连接点对应的电压；
[0119]
第二迭代单元，用于将所述第三阻抗和所述第四阻抗进行滤波迭代，直至滤波收敛获得所述高压连接点的阻抗。
[0120]
在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：
[0121]
预警单元，用于当任一所述高压连接点的电阻大于第三预设阈值时，进行预警。
[0122]
在一种可能的实现方式中，利用互补滤波器或卡尔曼滤波器进行滤波迭代。
[0123]
需要说明的是，本实施例中各个单元的实现可以参见上述方法实施例，本实施例在此不再赘述。
[0124]
通过上述可知，在电池包处于静态时，在电池包的负极注入交流信号，从而获取在交流信号的作用下各个电芯的电压信号。针对任一电芯，根据注入的交流信号和该电芯对应的电压信号确定该电芯的第一电阻。然后，在电池包处于动态时，获取动态状态下，该电芯的动态电压、动态电流，并根据动态电压、动态电流以及静态电压确定电芯的第二电阻。然后，将第一电阻和第二电阻进行滤波融合，通过滤波迭代获得该电芯的准确电阻值。即，由于在电池包处于动态时，实时性高；静态时，可靠性高。将两种状态下计算获得的两个计算结果同时进行滤波迭代，从而获得准确的电芯阻值，以为后续计算电池剩余量和健康度提供准确的计算数据。
[0125]
需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统或装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0126]
应当理解，在本技术中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：只存在a，只存在b以及同时存在a和b三种情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
[0127]
还需要说明的是，在本文中，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。
[0128]
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
[0129]
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技术。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技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术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。