电池阻抗谱测量的制作方法

技术特征：
1.一种装置，其包括：电压测量电路，其具有第一测量输入端和第一测量输出端，所述第一测量输入端适于联接在电池单元两端；电流测量电路，其具有第二测量输入端和第二测量输出端，所述第二测量输入端适于联接到所述电池单元；以及控制器电路，其具有控制输入端和控制输出端，所述控制输入端联接到所述第一测量输出端和所述第二测量输出端，并且所述控制器电路被配置成：经由所述控制输入端，接收在测量时段内流过所述电池单元的电流信号的数字样本；经由所述控制输入端，接收在所述测量时段内所述电池单元两端的电压信号的数字样本；基于对所述电压信号的所述数字样本执行第一变换操作，生成第一电压谱分量；基于对所述电流信号的所述数字样本执行第二变换操作，生成电流谱；基于所述测量时段之前的所述电池单元的第一条件和所述测量时段之后的所述电池单元的第二条件，生成第二电压谱分量；生成包括所述第一电压谱分量和所述第二电压谱分量的电压谱；并且经由所述控制输出端，基于所述电压谱和所述电流谱，提供所述电池单元的阻抗谱。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一变换操作或所述第二变换操作中的至少一个基于拉普拉斯变换操作。3.根据权利要求2所述的装置，其中所述控制器电路被配置成：接收第一函数的第一解析拉普拉斯变换表达式的第一参数，所述第一函数近似所述测量时段内的所述电压信号的变化；接收第二函数的第二解析拉普拉斯变换表达式的第二参数，所述第二函数近似所述测量时段内的所述电流信号的变化；基于所述电压信号的所述数字样本和所述第一参数，生成所述第一电压谱分量；并且基于所述电流信号的所述数字样本和所述第二参数，生成所述电流谱。4.根据权利要求3所述的装置，其中所述第一函数和所述第二函数中的每一个包括以下中的至少一个：分段线性插值函数、阶跃函数或脉冲函数。5.根据权利要求4所述的装置，其中所述控制器电路被配置成基于以下中的至少一个，从一组候选函数中选择所述第一函数和所述第二函数：所述电压信号和所述电流信号的特性，或者所述电压信号和所述电流信号的采样率。6.根据权利要求2所述的装置，其中所述控制器电路被配置成：确定所述电池单元是否在所述第一条件与所述第二条件匹配的操作条件下操作；以及响应于确定所述电池单元在所述第一条件与所述第二条件匹配的所述操作条件下操作：经由所述控制输入端，接收所述测量时段之前的第一电压的第一数字样本；经由所述控制输入端，接收所述测量时段之后的第二电压的第二数字样本；基于所述第一数字样本和所述第二数字样本，确定所述第一电压和所述第二电压之间的电压差；并且基于计算所述电压差的拉普拉斯变换，生成所述第二电压谱分量。
7.根据权利要求6所述的装置，其中所述第一电压和所述第二电压中的每一个包括所述电池单元的开路电压即ocv。8.根据权利要求6所述的装置，其中：所述操作条件包括第一操作条件或第二操作条件；所述电流信号是正弦的；所述第一操作条件包括所述正弦电流信号的多个循环流过所述电池单元，并且所述测量时段跨越所述多个循环的最后一个循环；并且所述第二操作条件包括当所述电池单元处于充分休息状态时所述电流信号流过所述电池单元，并且在所述测量时段结束之前的弛豫时段内所述电流信号停止流过所述电池单元。9.根据权利要求2所述的装置，其中所述控制器电路被配置成：确定所述电池单元是否在所述第一条件与所述第二条件不匹配的操作条件下操作；以及响应于确定所述电池单元在所述第一条件与所述第二条件不匹配的所述操作条件下操作：基于所述第一条件，确定第一拉普拉斯变换；基于所述第二条件，确定第二拉普拉斯变换；以及基于所述第一拉普拉斯变换和所述第二拉普拉斯变换，生成所述第二电压谱分量。10.根据权利要求9所述的装置，其中：所述控制器电路被配置成基于所述电池单元的电模型，确定所述第一拉普拉斯变换和所述第二拉普拉斯变换，所述电模型包括联接在所述电池单元的正极端子和负极端子两端的串联电阻器、串联电容器和一个或多个并联电阻器-电容器网络；所述第一条件包括所述测量时段之前的所述电模型的第一内部电压；并且所述第二条件包括所述测量时段之后的所述电模型的第二内部电压。11.根据权利要求10所述的装置，其中所述控制器电路被配置成：基于下列项生成第三电压谱分量：(a)所述电模型的相应电阻器和电容器的电阻和电容的估值；(b)所述电模型的内部电压的估值；和(c)所述电流谱；确定所述第一电压谱分量与所述第三电压谱分量之间的差值；基于执行迭代优化操作以减小所述差值，更新所述电阻、所述电容和所述内部电压的估值；并且基于所述电阻、所述电容和所述内部电压的更新的估值，生成所述第二电压谱分量。12.根据权利要求11所述的装置，还包括存储器；其中所述控制器电路被配置成：将跨不同温度和不同放电深度即dod的所述电池单元的所述电模型的所述电阻、所述电容和所述内部电压的所述估值的表存储在所述存储器中；基于所述电池单元的温度和dod，接收来自所述表的所述估值；并且使用来自所述表的所述估值，开始所述优化操作。13.根据权利要求12所述的装置，其中所述控制器电路被配置成基于所述电池单元的dod与ocv之间的关系确定所述dod，所述关系是基于放电/弛豫测试确定的，在所述放电/弛
豫测试中，所述电池单元以一系列放电电流脉冲重复放电，并且在两个放电电流脉冲之间测量所述电池单元的所述ocv。14.根据权利要求12所述的装置，其中所述控制器电路被配置成基于来自所述优化操作的所述电阻、所述电容和所述内部电压的所述更新的估值，更新所述存储器中的所述表。15.根据权利要求1所述的装置，还包括适于联接到所述电池单元的激励源。16.根据权利要求15所述的装置，其中：所述激励源包括适于联接在所述电池单元的正极端子与负极端子之间的可切换放电路径；所述控制器电路被配置成启用所述放电路径以使所述电池单元放电；并且所述电流信号包括当所述放电路径被启用时流出所述电池单元的放电电流信号。17.根据权利要求15所述的装置，其中所述激励源包括电流源，所述电流源联接到所述正极端子并且被配置成向所述电池单元供应充电电流；并且其中所述电流信号包括所述充电电流。18.根据权利要求15所述的装置，其中所述激励源包括电压源；并且其中所述激励源被配置成在所述电池单元两端施加所述电压信号，以生成所述电流信号。19.根据权利要求15所述的装置，其中响应于由所述激励源供应的所述电流信号，通过所述电池单元提供所述电压信号。20.根据权利要求1所述的装置，其中所述电流信号至少在所述测量时段内是周期性的。21.一种方法，其包括：从电流测量电路，接收在测量时段内流过电池单元的电流信号的数字样本；从电压测量电路，接收在所述测量时段内在所述电池单元两端的电压信号的数字样本；通过控制器电路，基于对所述电压信号的所述数字样本执行第一变换操作，生成第一电压谱分量；通过所述控制器电路，基于对所述电流信号的所述数字样本执行第二变换操作，生成电流谱；通过所述控制器电路，基于所述测量时段之前的所述电池单元的第一条件和所述测量时段之后的所述电池单元的第二条件，生成第二电压谱分量；通过所述控制器电路，生成包括所述第一电压谱和所述第二电压谱的电压谱；以及通过所述控制器电路，基于所述电压谱和所述电流谱，生成所述电池单元的阻抗谱。22.根据权利要求21所述的方法，还包括：通过所述控制器电路，确定所述电池单元是否在所述第一条件与所述第二条件匹配的操作条件下操作；以及基于确定所述电池单元在所述第一条件与所述第二条件匹配的所述操作条件下操作：从所述电压测量电路，接收所述测量时段之前的第一电压的第一数字样本；从所述电压测量电路，接收所述测量时段之后的第二电压的第二数字样本；通过所述控制器电路，基于所述第一数字样本和所述第二数字样本，确定所述第一电
压与所述第二电压之间的电压差；以及通过所述控制器电路，基于计算所述电压差的拉普拉斯变换，生成所述第二电压谱分量。23.根据权利要求21所述的方法，其中所述方法包括：通过所述控制器电路，确定所述电池单元是否在所述第一条件与所述第二条件不匹配的操作条件下操作；以及基于确定所述电池单元在所述第一条件与所述第二条件不匹配的所述操作条件下操作：通过所述控制器电路，基于所述第一条件，确定第一拉普拉斯变换；通过所述控制器电路，基于所述第二条件，确定第二拉普拉斯变换；和通过所述控制器电路，基于所述第一拉普拉斯变换和所述第二拉普拉斯变换，生成所述第二电压谱分量。

技术总结
本申请涉及电池阻抗谱测量。从电流测量电路，接收在测量时段内流过电池单元的电流信号的数字样本(1302)。从电压测量电路，接收在测量时段内电池单元两端的电压信号的数字样本(1304)。基于对电压信号的数字样本执行第一变换操作来生成第一电压谱分量(1306)。基于对电流信号的数字样本执行第二变换操作来生成电流谱(1308)。基于测量时段之前的电池单元的第一条件和测量时段之后的电池单元的第二条件生成第二电压谱分量(1310)。生成包括第一电压谱和第二电压谱的电压谱(1312)。基于电压谱和电流谱生成电池单元的阻抗谱(1314)。电流谱生成电池单元的阻抗谱(1314)。电流谱生成电池单元的阻抗谱(1314)。


技术研发人员：Y
受保护的技术使用者：德克萨斯仪器股份有限公司
技术研发日：2021.11.24
技术公布日：2022/7/9