[發(fā)明專利]一種用于精確測量毫歐級蓄電池內(nèi)阻的裝置及其測量方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610754929.2
• 申請日: 2016-08-26
• 公開（公告）號: CN107782969A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱忠偉;肖練;姚建明;季程榮;姚平;仲磊
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇銀佳電子設(shè)備有限公司
• 主分類號: G01R27/02
• 分類號: G01R27/02;G01R31/36
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32249
• 代理人: 張耀文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及蓄電池內(nèi)阻測量，具體涉及一種用于精確測量毫歐級蓄電池內(nèi)阻的裝置及其測試方法。

背景技術(shù)

化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置叫化學(xué)電池，一般簡稱為電池。放電后，能夠用充電的方式使內(nèi)部活性物質(zhì)再生——把電能儲存為化學(xué)能；需要放電時(shí)再次把化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能。將這類電池稱為蓄電池(Storage Battery)，也稱二次電池。

所謂蓄電池即是貯存化學(xué)能量，于必要時(shí)放出電能的一種電氣化學(xué)設(shè)備。

蓄電池作為電源系統(tǒng)停電時(shí)的備用電源，已廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、交通、通信等行業(yè)。如果電池失效或容量不足，就有可能造成重大事故，所以必須對蓄電池的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行全面的在線監(jiān)測。蓄電池狀態(tài)的重要標(biāo)志之一就是它的內(nèi)阻。無論是蓄電即將失效、容量不足或是充放電不當(dāng)，都能從它的內(nèi)阻變化中體現(xiàn)出來。因此可以通過測量電池內(nèi)阻，對其工作狀態(tài)進(jìn)行評估。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：提供一種用于精確測量毫歐級蓄電池內(nèi)阻的裝置及其測試方法，采用了四端子測量方式，將蓄電池兩端上的電壓響應(yīng)信號通過交流差分電路與產(chǎn)生恒定交流源的正弦信號經(jīng)過模擬乘法器相乘，再將模擬乘法器的輸出電壓信號通過濾波電路，使交流信號轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷餍盘枺绷餍盘柦?jīng)直流放大器放大后進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的值送入單片機(jī)進(jìn)行簡單處理。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，測量精度高。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種用于精確測量毫歐級蓄電池內(nèi)阻的裝置，包括交流差分電路、恒流源、模擬乘法器、低通濾波電路、直流放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)；所述交流差分電路輸入端連接蓄電池兩端，輸出端與恒流源一同連接模擬乘法器；模擬乘法器輸出端連接低通濾波電路，低通濾波電路輸出端連接直流放大電路，直流放大電路輸出端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路輸出端連接單片機(jī)；

采用了四端子測量方式，將蓄電池兩端上的電壓響應(yīng)信號通過交流差分電路與產(chǎn)生恒定交流源的正弦信號經(jīng)過模擬乘法器相乘，再將模擬乘法器的輸出電壓信號通過濾波電路，使交流信號轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷餍盘枺绷餍盘柦?jīng)直流放大器放大后進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的值送入單片機(jī)進(jìn)行處理。

本發(fā)明還提供一種蓄電池內(nèi)阻的測量方法，采用了四端子測量方式，具體如下：

測量時(shí)兩個端子施加一頻率為1.0kHz±o.1kHz的恒定交流激勵電流信號，另兩個端子用于測量；

設(shè)正弦信號為：u₁(ωt)＝A cosωt(1)；

蓄電池兩端的響應(yīng)電壓信號為：u₂(ωt)＝B cos(ωt+θ)(2)；

θ為注入蓄電池的交流電流和其兩端響應(yīng)電壓信號的相位差；

通過模擬乘法器后有：

u(ωt)＝k×u₁(ωt)×u₂(ωt)＝kABcosωt×cos(ωt+θ)

＝0.5kAB[cosωt+cos(2ωt+θ)](3)

K為模擬乘法器的放大系數(shù)；

進(jìn)行低通濾波后濾掉交流成分得：u₁(ωt)＝A cosω(4)；

由交流法測內(nèi)阻原理得：

R＝B cosθ/I(5)；

式中I為交流恒流源信號的最大值。比較(4)、(5)可得：

R＝2u/KAI；

上式中K、A、I都是已知量，而u為經(jīng)過A/D采樣送到單片機(jī)進(jìn)行處理的采樣值，在單片機(jī)中進(jìn)行一個除法運(yùn)算便能得到蓄電池內(nèi)阻。

本發(fā)明的有益效果是：提供一種用于精確測量毫歐級蓄電池內(nèi)阻的裝置及其測試方法，采用了四端子測量方式，將蓄電池兩端上的電壓響應(yīng)信號通過交流差分電路與產(chǎn)生恒定交流源的正弦信號經(jīng)過模擬乘法器相乘，再將模擬乘法器的輸出電壓信號通過濾波電路，使交流信號轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷餍盘枺绷餍盘柦?jīng)直流放大器放大后進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的值送入單片機(jī)進(jìn)行簡單處理。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，測量精度高。

具體實(shí)施方式

一種用于精確測量毫歐級蓄電池內(nèi)阻的裝置，包括交流差分電路、恒流源、模擬乘法器、低通濾波電路、直流放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)；所述交流差分電路輸入端連接蓄電池兩端，輸出端與恒流源一同連接模擬乘法器；模擬乘法器輸出端連接低通濾波電路，低通濾波電路輸出端連接直流放大電路，直流放大電路輸出端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路輸出端連接單片機(jī)；