[發明專利]蓄電池歐姆內阻的測量方法及裝置

在審

• 申請號: 201410175792.6
• 申請日: 2014-04-29
• 公開（公告）號: CN104062506A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 胡益民;席志遠;劉巖;敬剛
• 申請（專利權）人: 深圳清華大學研究院;深圳市聚奧能電子科技有限公司
• 主分類號: G01R27/14
• 分類號: G01R27/14
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產權代理有限公司 44311
• 代理人: 孔麗霞

技術領域

本發明涉及蓄電池的檢測方法和設備，尤其涉及一種安全性較高的蓄電池歐姆內阻的測量方法及裝置。

背景技術

蓄電池的荷電狀態（State of Charge, SOC）是表征蓄電池充電狀態的參數，定義為蓄電池的剩余容量（即電池的當前容量）與其額定容量的百分比。蓄電池用戶希望隨時了解電池的SOC，以便確定是可以放心使用蓄電池，還是必須對電池進行充電或者進行維護操作。

由于SOC是蓄電池的一種內在特性，無法進行直接測量，只能通過測量諸如端電壓、充/放電電流等外部可測參數進行間接測量。蓄電池SOC的無損檢測一直是國、內外的研究熱點與難點。

常用的檢測蓄電池SOC的方法主要有：放電實驗法、開路電壓法、模糊推理法、基于人工神經網絡模型的方法、安時計量法以及內阻法。

迄今為止，內阻法是最受行業矚目的VRLA蓄電池無損檢測技術之一，并于1996年被IEEE接受為推薦性標準。其核心思想是：VRLA蓄電池作為一個動態系統，可以用等效電路模型進行表征，當蓄電池的SOC發生變化時，其等效電路模型的參數亦會相應地發生改變。已有文獻研究表明，VRLA蓄電池的SOC與其等效電路模型的歐姆內阻之間存在良好的相關性，通過測量等效電路的歐姆內阻，即可得到蓄電池SOC的變化信息。

實踐中，通常采用直流放電法測量蓄電池的歐姆內阻。直流放電法又分為一次放電法和二次放電法：

一次放電法首先測量蓄電池的開路電壓U_OCV，然后以電流I=10~15I₁₀對電池放電，測量放電瞬間蓄電池的端電壓U_t，則被測蓄電池的內阻為： 。

二次放電法是 IEC 896.2-1995 提出的一種測量蓄電池內阻的方法。該方法首先以電流I₁=4~6I₁₀對電池放電不超過25s，在放電20s 時測量電池的端電壓 U₁，靜置2~3分鐘后，再以電流I₁=20~40I₁₀對電池放電5s，隨后測量蓄電池的端電壓U₂，則被測蓄電池的內阻為：。

實踐中，蓄電池通常用作備用電源，對蓄電池進行維護操作時，不允許脫開用電負載。而直流放電法需要以10倍于I₁₀量級的電流對被測蓄電池進行放電，因而可能對用電負載造成安全隱患。

發明內容

有鑒于此，有必要提供一種安全性較高的蓄電池歐姆內阻的測量方法及裝置。

一種蓄電池歐姆內阻的測量方法，包括：步驟一，對被測蓄電池施加單一頻率為f的方波電流激勵，蓄電池兩端同時出現與頻率相同的方波電壓信號；步驟二，對電流激勵以及蓄電池的端電壓進行采樣，得到離散的電流信號序列和離散的電壓信號序列；步驟三，分別計算采樣得到的離散的電流信號序列和離散的電壓信號序列的各次諧波的傅里葉系數，并依據計算得到的各次諧波的傅里葉系數計算得到蓄電池的歐姆內阻。

一種蓄電池歐姆內阻的測量裝置，其包括控制模塊、采樣模塊以及計算模塊，所述控制模塊控制交流激勵源以頻率f激勵被測蓄電池，以產生基波頻率為f的方波激勵電流信號，蓄電池兩端同時出現與頻率相同的方波電壓信號；所述采樣模塊對、進行采樣，得到離散的電流信號序列及離散的電壓信號序列；所述計算模塊對所述采樣模塊采樣得到的離散的電流信號序列及離散的電壓信號序列分別計算得到相應的各次諧波的傅里葉系數，并依據計算得到的各次諧波的傅里葉系數計算得到蓄電池的歐姆內阻。

與現行常用的直流放電法相比，該方法無需對被測蓄電池進行大電流放電，其激勵信號的產生來自對被測蓄電池的單一頻率、短時、周期性、小電流放電，實際應用時不會對用電負載造成安全隱患。

附圖說明

圖1是本發明的蓄電池歐姆內阻的測量方法流程示意圖。

圖2為本發明的蓄電池歐姆內阻的測量裝置結構示意圖。

主要元件符號說明