一种换电柜健康状态检测方法及系统与流程

本发明涉及智能换电柜，更具体的涉及一种支持锂电池soc放电校准与锂电池交流内阻检测的智能换电柜。

背景技术：

1、锂电池soc作为能量管理的重要决策因素之一，对于优化电池能量管理，提高电池容量和利用率，防止锂电池过充和过放，保障锂电池在使用过程中的安全性和长寿命等起着重要的作用。

2、电池的内阻是蓄电池最重要的特性参数之一，反映了电池健康状态是表征电池寿命及电池运行状态的重要参数，是衡量电子和离子在电极内传输难易程度的重要标志。电池出厂时内阻很小，经过长期充放电，由于内部电解液的损耗，以及电池内部化学物质活性降低，会使内阻逐渐增加，电解质会在多次充放电中逐步变形，内阻新增直到内阻大内部电量无法正常释放出来，此时电池老化，相对电池的容量也会下降。因此，需要通过内阻测试对放入换电柜的电池进行测量，通过测量得到的内阻值来判断电池是否还能继续使用或者需要进行回收处理。

3、现有的soc放电校准是根据电池的的使用记录，通过大数据模型，通过循环次数等信息进行评估电池的健康程度，这种方法准确度欠佳，无法准确测量电池内阻，进而无法准确评估电池的健康状态。

技术实现思路

1、针对上述领域中存在的问题，本发明提出了一种换电柜健康状态检测方法及系统，能够解决无法准确测量电池内阻，进而无法准确评估电池的健康状态的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明公开了一种换电柜健康状态检测方法，包括以下步骤：

3、接通被测电池正负极，获取被测电池电压；

4、根据获取的被测电池电压，采用放电试验法，进行电池电压和soc偏差检查，判断偏差是否超过设定值；如果偏差超过设定值，通过切换电路，获取被测电池的截止电压；如果偏差没有超过设定值，正常给被测电池进行充电，电池正常进入换电流程；

5、接通被测电池正负极与内阻在线检测电路；

6、通过激励电流源向电池组注入一定频率幅值的正弦电流，获取电池回路中的电流值；根据获取的电池回路中的电流值，通过仪表放大器、编程放大器和同步班采样ad转换器获取电流电压的交流部分滤波；

7、根据获取的交流部分滤波，通过快速傅里叶变换得到一定频率幅值下的动态阻抗，进行内阻在线测量，得到内阻在线测量值；

8、将得到的内阻在线测量值与电池常规内阻范围进行比较，确定被测电池的健康状态。

9、优选地，所述采用放电试验法是将被测电池进行持续的恒流放电直到电池的截止电压，此时电池最低但低电压降低至对应温度下的放电截止电压，soc清零；将此放电过程所用的时间乘以放电电流的大小值，即作为电池的剩余容量。

10、优选地，所述如果偏差超过设定值时，通过切换电路，锂电池接入放电模块，将被测电池进行持续的直流放电直到电池的截止电压，电池最低但低电压降低至对应温度下的放电截止电压。

11、优选地，所述将被测电池进行持续的直流放电直到电池的截止电压，系统会对被测电池小0.1c时进行充电，直到充满电，单体过告警，soc标定100％；电池soc校准结束，电池允许进入正常换电流程。

12、优选地，所述接通被测电池正负极与内阻在线检测电路为通过硬件电路切换到连接内阻测量控制板到电池正负极，接通取样电路。

13、优选地，所述得到内阻在线测量值包括根据检测出注入电池回路中的电流值，接通电池两端，检测出内阻上产生的电压信号，根据内阻计算公式，计算出电池的内阻值。

14、优选地，所述确定被测电池的健康状态包括将计算出的电池的内阻值与电池常规内阻范围做比较，判断计算出的电池的内阻值是否大于电池常规内阻范围最大值20％，当内阻值大于电池常规内阻范围最大值20％时，将内阻异常电池编号上报后台，推送给客户。

15、优选地，所述当内阻值不大于电池常规内阻范围最大值20％时，正常给电池进行充电。

16、优选地，还包括当被测电池为新电池时，放入空电电池，打开新仓门，取出新电池，换电结束。

17、优选地，一种换电柜健康状态检测系统，包括：

18、soc校准虚拟模块，接通被测电池正负极，获取被测电池电压；根据获取的被测电池电压，采用放电试验法，进行电池电压和soc偏差检查，判断偏差是否超过设定值；如果偏差超过设定值，通过切换电路，获取被测电池的截止电压；如果偏差没有超过设定值，正常给被测电池进行充电，电池正常进入换电流程；

19、内阻检测虚拟模块，接通被测电池正负极与内阻在线检测电路；通过激励电流源向电池组注入一定频率幅值的正弦电流，获取电池回路中的电流值；根据获取的电池回路中的电流值，通过仪表放大器、编程放大器和同步班采样ad转换器获取电流电压的交流部分滤波；根据获取的交流部分滤波，通过快速傅里叶变换得到一定频率幅值下的动态阻抗，进行内阻在线测量，得到内阻在线测量值；将得到的内阻在线测量值与电池常规内阻范围进行比较，确定被测电池的健康状态。

20、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

21、本发明通过在现有的换电柜上增加电池soc放电校准，采用放电实验法对被测电池的soc放电校准，能够准确估算电池的soc，解决了行业内普遍存在的soc放电校准不准确的问题；根据估算的soc放电校准通过对电池内阻在线检测，获得内阻在线测量值，得出动态阻抗相比于表面温度更能反应电池内部温度与安全状态，并且电池满电和亏电状态不影响内阻测量，即电池的soc并不影响电池内阻在线测量。相比于传统换电柜，本申请提出的方法能够更准确的评估电池的健康状态。

技术特征：

1.一种换电柜健康状态检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种换电柜健康状态检测方法，其特征在于，所述采用放电试验法是将被测电池进行持续的恒流放电直到电池的截止电压，此时电池最低但低电压降低至对应温度下的放电截止电压，soc清零；将此放电过程所用的时间乘以放电电流的大小值，即作为电池的剩余容量。

3.根据权利要求2所述的一种换电柜健康状态检测方法，其特征在于，所述如果偏差超过设定值时，通过切换电路，锂电池接入放电模块，将被测电池进行持续的直流放电直到电池的截止电压，电池最低但低电压降低至对应温度下的放电截止电压。

4.根据权利要求3所述的一种换电柜健康状态检测方法，其特征在于，所述将被测电池进行持续的直流放电直到电池的截止电压，系统会对被测电池小0.1c时进行充电，直到充满电，单体过告警，soc标定100％；电池soc校准结束，电池允许进入正常换电流程。

5.根据权利要求4所述的一种换电柜健康状态检测方法，其特征在于，所述接通被测电池正负极与内阻在线检测电路为通过硬件电路切换到连接内阻测量控制板到电池正负极，接通取样电路。

6.根据权利要求5所述的一种换电柜健康状态检测方法，其特征在于，所述得到内阻在线测量值包括根据检测出注入电池回路中的电流值，接通电池两端，检测出内阻上产生的电压信号，根据内阻计算公式，计算出电池的内阻值。

7.根据权利要求6所述的一种换电柜健康状态检测方法，其特征在于，所述确定被测电池的健康状态包括将计算出的电池的内阻值与电池常规内阻范围做比较，判断计算出的电池的内阻值是否大于电池常规内阻范围最大值20％，当内阻值大于电池常规内阻范围最大值20％时，将内阻异常电池编号上报后台，推送给客户。

8.根据权利要求7所述的一种换电柜健康状态检测方法，其特征在于，所述当内阻值不大于电池常规内阻范围最大值20％时，正常给电池进行充电。

9.根据权利要求7所述的一种换电柜健康状态检测方法，其特征在于，还包括当被测电池为新电池时，放入空电电池，打开新仓门，取出新电池，换电结束。

10.一种换电柜健康状态检测系统，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种换电柜健康状态检测方法及系统，采用放电试验法进行电池电压和SOC偏差检查，判断偏差是否超过设定值；如果偏差超过设定值，通过切换电路，获取被测电池的截止电压；如果偏差没有超过设定值，正常给被测电池进行充电，电池正常进入换电流程；接通被测电池正负极与内阻在线检测电路，通过激励电流源向电池组注入一定频率幅值的正弦电流，获取电池回路中的电流电压，通过仪表放大器、编程放大器和同步班采样AD转换器获取的电流电压的交流部分滤波，通过快速傅里叶变换得到一定频率幅值下的动态阻抗，进行内阻在线测量，得到内阻在线测量值，进而确定被测电池的健康状态。相比于传统换电柜，该方法能够准确评估电池的健康状态。

技术研发人员：郭浩
受保护的技术使用者：西安奔云信息科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15