电池的测量系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种电池的测量系统，用于对待测电池进行测量，电池的测量系统包括：信号转换模块和信号处理模块；信号转换模块包括电压信号输入端和电流信号输出端，电压信号输入端接入电压激励信号，信号转换模块用于将电压激励信号转换为电流信号并通过电流信号输出端输出，以激励待测电池产生响应信号；信号处理模块用于采集电压激励信号和待测电池产生响应信号并进行处理；其中，信号转换模块包括：第一运算放大单元、第二运算放大单元、第三运算放大单元、功率放大电路和第一电阻。本发明专利技术实施例的技术方案，有助于提升电池的测量系统的驱动能力，从而满足大容量小阻抗的待测电池的阻抗谱测量需求。的待测电池的阻抗谱测量需求。的待测电池的阻抗谱测量需求。

【技术实现步骤摘要】
电池的测量系统


[0001]本专利技术实施例涉及储能
，尤其涉及一种电池的测量系统。

技术介绍

[0002]电化学阻抗谱技术(Electrochemical Impedance Spectroscopy，EIS)，是测量分析电池状态特性的有效工具。向电池施加一定频率的小幅度电流/电压激励，可以在电池两端得到其电压/电流响应，电压与电流的比值即为该频率下电池的复阻抗。一定频率范围下的电池复阻抗就构成了电池的阻抗谱。图1是相关技术中的一种电池阻抗谱的奈奎斯特图示意图。其中，横坐标Z
Re
表示阻抗实部，纵坐标
‑
Z
lm
表示阻抗负虚部，二者的单位均为欧姆Ω，曲线中每个点代表某个频率下电池的复阻抗。图中越向左的点其频率越高，越向右的点其频率越低。奈奎斯特图与横轴的交点呈现纯阻性，代表电池的交流内阻。B1区域的曲线为高频段曲线，表示离子穿过电极粒子固液相界面(Solid
‑
liquid Interface，简称SEI)膜的过程；B2区域的曲线为中频段曲线，其中的圆弧反映电池电极界面处的电化学反应过程；B3区域的曲线为低频段曲线，其中的斜线反映离子再电极之间扩散的过程。可见，电池阻抗谱能够在频域内将电池不同时间尺度的内部过程特性解耦。
[0003]现有技术中，电池的阻抗谱可以利用电化学工作站等仪器测量得到。电化学工作站多用于电化学实验室评价电极材料性能，测量对象多为极小容量的钮扣电池，其内阻较大，测量难度不大。但是，对于电动车、储能电站常用的大容量、小内阻电池，电化学工作站的电流驱动能力不足，所激发出的电池端电压变化信噪比较低，难以满足大容量、小阻抗电池的测量需求。阻抗谱测量技术的现状限制了该技术在相关领域的应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供了一种电池的测量系统，以满足大容量小阻抗的待测电池的阻抗谱测量需求。
[0005]本专利技术实施例提供了一种电池的测量系统，用于对待测电池进行测量，所述电池的测量系统包括：
[0006]信号转换模块，包括电压信号输入端和电流信号输出端，所述电压信号输入端接入电压激励信号，所述待测电池连接于所述电流信号输出端和接地端之间，所述信号转换模块用于将所述电压激励信号转换为电流信号并通过所述电流信号输出端输出，以激励所述待测电池产生响应信号；
[0007]信号处理模块，连接所述电压信号输入端和所述待测电池，用于采集所述电压激励信号和所述待测电池产生响应信号并进行处理；
[0008]其中，所述信号转换模块包括：第一运算放大单元、第二运算放大单元、第三运算放大单元、功率放大电路和第一电阻；所述第一运算放大单元的反相输入端连接所述电压信号输入端，所述第一运算放大单元的同相输入端接地，所述第一运算放大单元的输出端连接所述功率放大电路的输入端；所述功率放大电路的输出端连接所述第一电阻的第一
端，所述第一电阻的第二端连接所述第二运算放大单元的同相输入端，所述第二运算放大单元的反相输入端和输出端连接所述第三运算放大单元的反相输入端和输出端，所述第三运算放大单元的同相输入端连接接地端，所述第一电阻的第一端和所述第三运算放大单元的输出端连接所述第一运算放大单元的反相输入端。
[0009]可选地，所述功率放大电路包括：第一二极管、第二二极管、第二电阻、第三电阻、第一晶体管和第二晶体管；
[0010]所述第一二极管连接于所述第一晶体管的基极和所述功率放大电路的输入端之间，所述第二二极管连接于所述功率放大电路的输入端和所述第二晶体管的基极之间，所述第一晶体管的集电极接入第一电源信号，所述第二晶体管的集电极接入第二电源信号，所述第一晶体管的发射极和所述第二晶体管的发射极连接所述功率放大电路的输出端，所述第二电阻连接于所述第一晶体管的基极和集电极之间，所述第三电阻连接于所述第二晶体管的基极和集电极之间。
[0011]可选地，所述功率放大电路包括：第一二极管、第二二极管、第二电阻、第三电阻、第一晶体管、第二晶体管、至少一个第三晶体管和至少一个第四晶体管；
[0012]所述第一二极管连接于所述第一晶体管的基极和所述功率放大电路的输入端之间，所述第二二极管连接于所述功率放大电路的输入端和所述第二晶体管的基极之间，所述第一晶体管的集电极接入第一电源信号，所述第二晶体管的集电极接入第二电源信号，所述第二电阻连接于所述第一晶体管的基极和集电极之间，所述第三电阻连接于所述第二晶体管的基极和集电极之间；
[0013]至少一个所述第三晶体管与所述第一晶体管并联，至少一个所述第四晶体管与所述第二晶体管并联，所述第三晶体管的基极连接所述第一晶体管的发射极，所述第四晶体管的基极连接所述第二晶体管的发射极，所述第三晶体管的发射极和所述第四晶体管的发射极连接所述功率放大电路的输出端。
[0014]可选地，所述第三晶体管和所述第四晶体管的数量均为1个，所述第一晶体管和所述第三晶体管构成达林顿管，所述第二晶体管和所述第四晶体管构成达林顿管。
[0015]可选地，所述第三晶体管和所述第四晶体管的数量均为至少两个；
[0016]所述功率放大电路包括还包括第三二极管和第四二极管，所述第三二极管连接于所述第一晶体管的基极和所述第一二极管之间，所述第四二极管连接于所述第二二极管和所述第二晶体管的基极之间；
[0017]所述第二电阻和所述第三电阻的阻值可调。
[0018]可选地，所述功率放大电路包括还包括第四电阻和第五电阻，所述第四电阻连接于所述第三晶体管的发射极和所述功率放大电路的输出端之间，所述第五电阻连接于所述第四晶体管的发射极和所述功率放大电路的输出端之间。
[0019]可选地，所述第一运算放大单元包括第一运算放大器，所述第二运算放大单元包括第二运算放大器，所述第三运算放大单元包括第三运算放大器；
[0020]所述第一运算放大器作为加法器，所述第二运算放大器作为电压跟随器，所述第三运算放大器作为反相器。
[0021]可选地，所述电压信号输入端的电压和流过所述第一电阻的电流之间的数值关系表示为：
[0022]I
s
＝
‑
V
in
；
[0023]其中，I
s
表示流过所述第一电阻的电流，V
in
表示所述电压信号输入端的电压。
[0024]可选地，所述电池的测量系统还包括信号发生设备，所述信号处理模块包括信号采集设备和控制单元；
[0025]所述信号发生设备连接所述电压信号输入端，用于产生所述电压激励信号；
[0026]所述信号采集设备连接所述电压信号输入端和所述待测电池，用于采集所述电压激励信号和所述待测电池产生响应信号，所述控制单元与所述信号发生设备和所述信号采集设备通信连接，用于对所述信号发生设备和所述信号采集设备进行控制，并对所述电压激励信号和所述待测电池产生响应信号进行处理。
[0027]可选地，所述信号处理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池的测量系统，其特征在于，用于对待测电池进行测量，所述电池的测量系统包括：信号转换模块，包括电压信号输入端和电流信号输出端，所述电压信号输入端接入电压激励信号，所述待测电池连接于所述电流信号输出端和接地端之间，所述信号转换模块用于将所述电压激励信号转换为电流信号并通过所述电流信号输出端输出，以激励所述待测电池产生响应信号；信号处理模块，连接所述电压信号输入端和所述待测电池，用于采集所述电压激励信号和所述待测电池产生响应信号并进行处理；其中，所述信号转换模块包括：第一运算放大单元、第二运算放大单元、第三运算放大单元、功率放大电路和第一电阻；所述第一运算放大单元的反相输入端连接所述电压信号输入端，所述第一运算放大单元的同相输入端接地，所述第一运算放大单元的输出端连接所述功率放大电路的输入端；所述功率放大电路的输出端连接所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接所述第二运算放大单元的同相输入端，所述第二运算放大单元的反相输入端和输出端连接所述第三运算放大单元的反相输入端和输出端，所述第三运算放大单元的同相输入端连接接地端，所述第一电阻的第一端和所述第三运算放大单元的输出端连接所述第一运算放大单元的反相输入端。2.根据权利要求1所述的电池的测量系统，其特征在于，所述功率放大电路包括：第一二极管、第二二极管、第二电阻、第三电阻、第一晶体管和第二晶体管；所述第一二极管连接于所述第一晶体管的基极和所述功率放大电路的输入端之间，所述第二二极管连接于所述功率放大电路的输入端和所述第二晶体管的基极之间，所述第一晶体管的集电极接入第一电源信号，所述第二晶体管的集电极接入第二电源信号，所述第一晶体管的发射极和所述第二晶体管的发射极连接所述功率放大电路的输出端，所述第二电阻连接于所述第一晶体管的基极和集电极之间，所述第三电阻连接于所述第二晶体管的基极和集电极之间。3.根据权利要求1所述的电池的测量系统，其特征在于，所述功率放大电路包括：第一二极管、第二二极管、第二电阻、第三电阻、第一晶体管、第二晶体管、至少一个第三晶体管和至少一个第四晶体管；所述第一二极管连接于所述第一晶体管的基极和所述功率放大电路的输入端之间，所述第二二极管连接于所述功率放大电路的输入端和所述第二晶体管的基极之间，所述第一晶体管的集电极接入第一电源信号，所述第二晶体管的集电极接入第二电源信号，所述第二电阻连接于所述第一晶体管的基极和集电极之间，所述第三电阻连接于所述第二晶体管的基极和集电极之间；至少一个所述第三晶体管与所述第一晶体管并联，至少一个所述第四晶体管与所述第二晶体管并联，所述第三晶体管的基极连接所述第一晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴汝豪，简志超，巫环科，孙德兴，李绍良，李崇仁，李肖莎，欧阳玲，温志豪，李元佳，杜仕海，韦雅琳，芦大伟，肇健达，黄小荣，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司东莞供电局，
类型：发明
国别省市：