CN104833856A - 电池内阻估测方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种电池内阻估测方法，包括如下步骤：在电池进行定电流充电开始时，量测电池的端电压及充电电流；获取电池开始进行定电流充电时的初始残电量；根据所述初始残电量，从一记录电池的残电量与开路电压的对应关系的关系对照数据中，查找出与所述初始残电量对应的初始开路电压的值；以及根据所述初始开路电压、端电压以及充电电流的值计算电池的内阻。本发明还涉及一种电池内阻估测装置。

Description

电池内阻估测方法及装置

技术领域

本发明涉及充电电池技术，尤其涉及一种电池内阻估测方法及装置。

背景技术

目前市面上的电池的性能均会随着时间逐渐老化，老化的现象最直接的影响则是造成电容量下降，同时也伴随着电池内部阻抗上升的情形发生。为了提高残电量(State of Charge, SOC)估测的准确度，需要准确估测电池健康状态（State of Health, SOH）。其中一种估测SOH的方法则是将电池内阻与SOH的关系通过实验建立成表，在通过量测内阻值查表估测出当下电池之SOH。对锂离子电池而言，电池内阻一般包括欧姆内阻和极化内阻。欧姆内阻由电极材料、电解液、隔膜电阻及各部分零件的接触电阻组成。极化内阻是指电化学反应时由极化引起的电阻，包括电化学极化和浓差极化引起的电阻。电池内电阻会随着不同的输出电流、电池使用次数、温度及老化状况而有不同。

现有的一种量测内阻的方法是撷取电池在某预设电流变化下之电压、电流及温度信息，来计算内阻值，而此种方式必须在电池经过特定的电流变化才能使用，因此在使用上受到了限制，必须等待电池达到预设条件才能估算SOH。

发明内容

针对上述问题，有必要提供一种较为方便的电池内阻估测方法。

另外，还有必要提供一种较为方便的电池内阻估测装置。

一种电池内阻估测方法，该方法包括如下步骤：

在电池进行定电流充电开始时，量测电池的端电压及充电电流；

获取电池开始进行定电流充电时的初始残电量；

根据所述初始残电量，从一记录电池的残电量与开路电压的对应关系的关系对照数据中，查找出与所述初始残电量对应的初始开路电压的值；以及

根据所述初始开路电压、端电压以及充电电流的值计算电池的内阻。

一种电池内阻估测装置，用于估测一电池的内阻，所述电池内阻估测装置包括：

存储模块，用于存储一记录电池的残电量与开路电压的对应关系的关系对照数据；

量测模块，用于在电池进行定电流充电开始时，量测电池的端电压及充电电流；

处理模块，用于获取电池开始进行定电流充电时的初始残电量；所述处理模块包括：

查找单元，用于根据所述初始残电量，从所述关系对照数据中查找出与所述初始残电量对应的初始开路电压的值；以及

计算单元，根据所述初始开路电压、端电压以及充电电流的值计算电池的内阻。

所述的电池内阻估测装置及方法通过利用电池定电流充电状态下的电压及电流等各项参数来估测电池内阻，由于电池在定电流充电模式下具有稳定的电池特性并具有简化的电路模型，因此，通过所述电池内阻估测装置及方法能方便并准确地估测电池内阻。

附图说明

图1为本发明较佳实施方式的电池内阻估测装置的功能模块图。

图2为图1所示的电池内阻估测装置的存储模块存储的关系对照数据的较佳实施方式的示意图。

图3为戴维宁（Thevenin）电池等效电路模型图。

图4及图5为本发明较佳实施方式的电池内阻估测方法的流程图。

主要元件符号说明

电池内阻估测装置	100
		量测模块	10
处理模块	20
		存储模块	30
电量计量单元	21
		查找单元	22
计算单元	23

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1，本发明较佳实施方式的电池内阻估测装置100，用于在电池的定电流充电模式下估测一电池的内阻。内阻估测装置100包括量测模块10、处理模块20以及存储模块30。存储模块30内存储有一关系对照数据，所述关系对照数据记录有电池的残电量与开路电压的对应关系。也就是说，若知道电池残电量的值，通过该关系对照数据即可查找出电池在该残电量下的开路电压值；反之，若知道电池的开路电压值，通过该关系对照数据即可查找出电池在该开路电压下的残电量值。所述关系对照数据可以通过事先对电池进行实验采集制成。在本实施方式中，所述关系对照数据以坐标曲线的形式呈现，如图2所示。在其他实施方式中，也可以以表格的形式呈现。内阻估测装置100各模块的功能将在图3中进行详细描述。

下面说明本发明电池内阻估测装置及方法的内阻估测原理。

请参阅图3，图3所示为戴维宁（Thevenin）电池等效电路模型。由图2可推得电池的端电压方程式为：V(t)=E(t)+R₀I+u(t)。其中，V(t)为电池的端电压；E(t)为电池的开路电压，R₀为电池的欧姆内阻，I为流过电池的电流。u(t)为电池的极化内阻R₁两端的电压。在电池进行定电流充电的过程中，即以一预定的电流值进行恒流充电的过程中，图2中与极化内阻R₁并联的电容C可视为开路。因此，此时电池的端电压V(t)为：V(t)=E(t)+(R₀+R₁)I。如此，若能获得电池的端电压V(t)、开路电压E(t)以及电流I的值，即可计算出电池的内阻R=R₀+R₁。

请参阅图4，本发明较佳实施方式的电池内阻估测方法包括如下步骤：

步骤S1：量测模块10在电池进行定电流充电开始时，量测电池的端电压V(t)及充电电流I。

步骤S2：处理模块20获取电池开始进行定电流充电时的残电量，即初始残电量Q₁。

步骤S3：查找单元22根据所述初始残电量及关系对照数据，查找出与所述初始残电量Q₁对应的初始开路电压E1。

步骤S4：计算单元23根据所述初始开路电压E1、端电压V(t)、充电电流I以及公式V(t)=E(t)+(R₀+R₁)I计算电池的内阻，前述公式中E(t)=E1。

请参阅图5，其中，步骤S2包括如下子步骤：

步骤S21：电量计量单元21根据所述充电电流I计算电池在整个定电流充电过程中获得的充电电量△Q。电量计量单元21可以为一库仑计算装置或电路，通过对充电电流I进行库仑积分，以获得所述充电电量△Q。

步骤S22：量测模块10量测电池在充电完成后的开路电压E2。即，在整个充电过程完成后的开路电压E2。在本实施方式中，为了获得更加精确的量测结果，在电池完成定电流充电并静置一段时间后，量测模块10再量测开路电压值E2。

步骤S23：查找单元22从关系对照数据中查找出与该开路电压值E2对应的残电量，即电池的总电量Q₂。

步骤S24：计算单元23根据充电电量△Q、总电量Q₂以及公式△Q=Q₂-Q₁计算出所述初始残电量Q₁。

所述的电池内阻估测装置及方法通过利用电池定电流充电状态下的电压及电流等各项参数来估测电池内阻，由于电池在定电流充电模式下具有稳定的电池特性并具有简化的电路模型，因此，通过所述电池内阻估测装置及方法能方便并准确地估测电池内阻。

Claims (6)

1.一种电池内阻估测方法，该方法包括如下步骤：

在电池进行定电流充电开始时，量测电池的端电压及充电电流；

获取电池开始进行定电流充电时的初始残电量；

根据所述初始残电量，从一记录电池的残电量与开路电压的对应关系的关系对照数据中，查找出与所述初始残电量对应的初始开路电压的值；以及

根据所述初始开路电压、端电压以及充电电流的值计算电池的内阻。

2.如权利要求1所述的电池内阻估测方法，其特征在于，获取电池开始进行定电流充电时的初始残电量的步骤包括如下子步骤：

根据所述充电电流计算电池在整个定电流充电过程中获得的充电电量；

量测电池在充电完成后的开路电压；

从关系对照数据中查找出与该开路电压对应的残电量，该残电量称为总电量；以及

根据所述充电电量以及总电量计算所述初始残电量。

3.如权利要求2所述的电池内阻估测方法，其特征在于：在根据所述充电电流计算电池在整个定电流充电过程中获得的充电电量的步骤中，通过对所述充电电流进行库仑积分获得所述充电电量。

4.一种电池内阻估测装置，用于估测一电池的内阻，其特征在于，所述电池内阻估测装置包括：

存储模块，用于存储一记录电池的残电量与开路电压的对应关系的关系对照数据；

量测模块，用于在电池进行定电流充电开始时，量测电池的端电压及充电电流；

处理模块，用于获取电池开始进行定电流充电时的初始残电量；所述处理模块包括：

查找单元，用于根据所述初始残电量，从所述关系对照数据中查找出与所述初始残电量对应的初始开路电压的值；以及

计算单元，根据所述初始开路电压、端电压以及充电电流的值计算电池的内阻。

5.如权利要求4所述的电池内阻估测装置，其特征在于，所述处理模块还包括：

电量计量单元，用于根据所述充电电流计算电池在整个定电流充电过程中获得的充电电量；

所述量测模块还用于量测电池在充电完成后的开路电压；

所述查找单元还用于从关系对照数据中查找出与该开路电压对应的残电量，该残电量称为总电量；以及

所述计算单元还用于根据所述充电电量以及总电量计算所述初始残电量。

6.如权利要求5所述的电池内阻估测装置，其特征在于：所述电量计量单元通过对所述充电电流进行库仑积分获得所述充电电量。