[發(fā)明專利]充電電池在線檢測裝置及基于該裝置檢測內(nèi)阻的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510955168.2
• 申請日: 2015-12-16
• 公開（公告）號: CN105510838A
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周彤;魯志軍;張博;張海波;陳洪俠;曹曙光;李浩
• 申請（專利權(quán)）人: 黑龍江省計量檢定測試院
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 岳昕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池檢測領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前對電池質(zhì)量進(jìn)行評估的主要參數(shù)為電池內(nèi)阻。內(nèi)阻是衡量電池性能的一個重要技術(shù)指標(biāo)。正常情況下，內(nèi)阻小的電池的大電流放電能力強，內(nèi)阻大的電池放電能力弱。檢測電池內(nèi)阻的方法主要有：(1)密度法：密度法主要通過測量電池電解液的密度來估算電池的內(nèi)阻，常開口式鉛酸電池的內(nèi)阻測量，但不適合密封鉛酸蓄電池的內(nèi)阻測量。該方法的適應(yīng)范圍窄。(2)開路電壓法：開路電壓法是通過測量蓄電池的端電壓來估計蓄電池內(nèi)阻，精度很差，甚至易得出錯誤結(jié)論。由于即使一個容量已經(jīng)變得很小的蓄電池，在浮充狀態(tài)下其端電壓仍表現(xiàn)的很正常。(3)直流放電法：直流放電法就是通過對電池進(jìn)行瞬間大電流放電，測量電池上的瞬間電壓降，通過歐姆定律計算出電池內(nèi)阻。但是其存在一定缺陷，大電流放電對蓄電池造成損害較大，從而影響蓄電池的容量及壽命。(4)交流注入法：交流注入法通過對蓄電池注入一個恒定的交流信號I_S，測量出蓄電池兩端的電壓響應(yīng)信號V_O，以及兩者的相位差θ，由阻抗公式及R＝Zcosθ來確定蓄電池的內(nèi)阻R。由于該方法需要的參數(shù)較多，進(jìn)而干擾因素較多，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，同時易影響測量精度。

由此可見，目前并沒有一種好的充電電池在線測量方法和在線測量儀器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了滿足對具有測量精度高、不影響蓄電池的容量及壽命、適用范圍寬的 充電電池在線測量方法及裝置的需求，提出了充電電池在線檢測裝置及基于該裝置檢測內(nèi) 阻的方法。

充電電池在線檢測裝置，它包括蓄電池3；它還包括交流信號發(fā)生器1、交流電流功 率放大器2、電壓隔離放大電路4、模擬乘法器5、低通濾波器6、直流放大器7、A/D轉(zhuǎn)換器8、中 央處理器9、交流電流取樣電路11和交流電流反饋調(diào)節(jié)單元12；

交流信號發(fā)生器1的信號輸出端同時連接交流電流功率放大器2的信號輸入端和 模擬乘法器5的一個乘法信號輸入端；交流電流功率放大器2的取樣信號輸出端連接交流電 流取樣電路11的取樣信號輸入端；交流電流取樣電路11的取樣信號輸出端連接交流電流反 饋調(diào)節(jié)單元12的取樣信號輸入端；交流電流反饋調(diào)節(jié)單元12的反饋信號輸出端連接交流信 號發(fā)生器1的反饋信號輸入端；

交流電流功率放大器2的功放輸出端連接蓄電池3的信號輸入端；蓄電池3的電壓 信號輸出端連接電壓隔離放大電路4的輸入端；電壓隔離放大電路4的電壓放大信號輸出端 連接模擬乘法器5的另一個乘法信號輸入端；

模擬乘法器5的信號輸出端連接低通濾波器6的濾波信號輸入端；低通濾波器6的 濾波信號輸出端連接直流放大器7的放大信號輸入端；直流放大器7的放大信號輸出端連接 A/D轉(zhuǎn)換器8的信號輸入端；A/D轉(zhuǎn)換器8的信號輸出端連接中央處理器9的信號輸入端。

基于充電電池在線檢測裝置檢測內(nèi)阻的方法，該檢測內(nèi)阻的方法為：

交流信號發(fā)生器1輸出的正弦波信號為：

u₁(ωt)＝Acosωt(1)

該正弦交流電流經(jīng)由交流電流取樣電路11取樣、交流電流反饋調(diào)節(jié)單元12反饋、 交流電流功率放大器2放大后加載在蓄電池3兩端的相應(yīng)信號為：

u₂(ωt)＝Bcos(ωt+θ)(2)其中，θ為注入儲能用充電電池的交流和 其兩端信號的相位差，ω為正弦波信號的角頻率；t為時間；A為和B均為信號幅值；

通過正弦波信號輸入至模擬乘法器5，蓄電池3兩端的相應(yīng)信號經(jīng)過電壓隔離放大 電路4后輸入至模擬乘法器5，經(jīng)模擬乘法器5進(jìn)行乘法運算后獲得運算結(jié)果：

u(ωt)＝k×u₁(ωt)×u₂(ωt)＝kABcosωt×cos(ωt+θ)＝0.5kAB[cosθ+cos(2 ωt+θ)](3)

其中，k為模擬乘法器的放大系數(shù)；

模擬乘法器5進(jìn)行乘法運算后獲得的運算結(jié)果經(jīng)過低通濾波器6濾過后濾掉公式 (3)中的交流成分，再經(jīng)過直流放大器7放大、A/D轉(zhuǎn)換器8進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后得到：

u＝0.5kABcosθ(4)又根據(jù)交流法測內(nèi)阻原理得：