[實用新型]一種用于測量蓄電池內阻的裝置

有效

• 申請號: 201320096102.9
• 申請日: 2013-03-04
• 公開（公告）號: CN203133181U
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 曾奕;聞常峰
• 申請（專利權）人: 上海大乘電氣科技有限公司
• 主分類號: G01R27/14
• 分類號: G01R27/14
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 余明偉

技術領域

本實用新型涉及蓄電池技術領域，特別是涉及蓄電池內阻測量領域，具體為一種用于測量蓄電池內阻的裝置。

背景技術

蓄電池在電動汽車、混合動力汽車方面的應用越來越多，蓄電池系統普遍采用的是串聯連接的方式。在蓄電池組中某些單體蓄電池的狀態劣化直接影響蓄電池組整體的容量狀態，也即蓄電池組的整體容量狀態是由系統中某一只或幾只劣化狀態最嚴重的蓄電池容量決定。所以，準確測量各個單體電池的狀態對防止蓄電池組故障時十分必要的。

電池內阻是衡量電池性能的一個重要技術指標。電池的內阻是指電池在工作時，電流流過電池內部所受到的阻力，它包括歐姆內阻和極化內阻，極化內阻又包括電化學極化內阻和濃差極化內阻。歐姆內阻主要是指由電極材料、電解液、隔膜電阻及各部分零件的接觸電阻組成，與電池的尺寸、結構、裝配等有關。電流通過電極時，電極電勢偏離平衡電極電勢的現象稱為電極的極化。極化電阻是指電池的正極與負極在進行電化學反應時極化所引起的內阻。電池的內阻不是常數，在充放電過程中隨時間不斷變化，這是因為活性物質的組成，電解液的濃度和溫度都在不斷的改變。歐姆內阻遵守歐姆定律，極化內阻隨電流密度增加而增大，但不是線性關系，常隨電流密度的對數增大而線性增加。不同類型的電池內阻不同,相同類型的電池，由于內部化學特性的不一致，內阻也不一樣。正常情況下，內阻小的電池的大電流放電能力強，內阻大的電池放電能力弱。電池的內阻很小，我們一般用微歐或者毫歐的單位來定義它。在一般的測量場合，我們要求電池的內阻測量精度誤差必須控制在正負5%以內，這么小的阻值和這么精確的要求必須采用合適的方法進行測量。

現有蓄電池內阻測量方法中，兩種常用的方法較為普及，即直流放電法和交流法。

直流放電法原理是將蓄電池處于脫機狀態，通過外部測量儀器的負載進行大電流放電，同時測量蓄電池的電壓降和放電電流，通過所測的蓄電池電壓與放電電流的比值，得出蓄電池內阻。這種方法的主要缺陷是：必須采用大電流放電，一般為50~80A，有時甚至達到上百安培，對蓄電池的壽命造成傷害；必須保證測量夾與蓄電池極柱穩定可靠連接，如果接觸不好會打出電弧，存在安全隱患；同時較大電流對直流系統、充電系統、負載系統構成威脅，必須脫機測量，這樣會對系統安全構成隱患。

交流阻抗法是一種小幅度正弦波電流或者電壓信號作為激勵源，測量由此信號產生的響應信號即可測得電池的內阻。這種方法的主要缺陷是：存在著易受充電器和其它噪聲源干擾的問題。存在相位偏移，為了測量準確蓄電池內阻，必須準確測量電壓與電流之間的相位差；并且需要附加獨立的交流信號源。系統龐大且造價昂貴；采用電壓比值處理數據的方法需要測量交流信號的峰值，需要額外附加保持與采樣電路。

實用新型內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種用于測量蓄電池內阻的裝置，用于解決現有技術中在測量蓄電池內阻時存在的對蓄電池損害大、安全隱患大以及測量裝置復雜昂貴的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種用于測量蓄電池內阻的裝置，包括：與蓄電池相連、用于控制所述蓄電池產生毫秒級放電電流的單片機，所述單片機包括用于產生以毫秒為周期、以間歇方式輸出恒定電流的電流輸出單元；與所述蓄電池相連、電阻值已知的標準電阻；連接在所述蓄電池和所述標準電阻組成的環路中并根據所述單片機輸出的電流間歇地導通和斷開的金氧半場效晶體管；連接在所述電流輸出單元和所述金氧半場效晶體管之間，用于根據所述電流輸出單元輸出的恒定電流輸出電壓方波以驅動所述金氧半場效晶體管的放大驅動電路；設置在所述單片機中、用于采集蓄電池的電壓的電壓同步采集單元；設置在所述單片機中、與所述電壓同步采集單元及所述標準電阻相連、用于根據所述標準電阻的阻值、電壓及所述電壓同步采集單元采集的蓄電池的電壓計算所述蓄電池內阻的內阻計算單元。

可選地，所述金氧半場效晶體管的漏極和源極分別與所述蓄電池和所述標準電阻相連，所述金氧半場效晶體管的柵極與所述放大驅動電路相連。

可選地，所述電壓方波加在所述金氧半場效晶體管的柵極與虛擬地之間。

可選地，所述測量蓄電池內阻的裝置還包括對采集的所述蓄電池的電壓依次進行濾波和放大的高通濾波器和運算放大器。

可選地，所述放大驅動電路輸出的電壓與所述金氧半場效晶體管的導通電壓相匹配。

可選地，所述內阻計算單元根據公式計算得出蓄電池內阻的阻值，其中，r為蓄電池內阻的阻值，R為標準電阻的阻值，V_r為標準電阻的電壓，V_R為蓄電池的電壓。