[發明專利]一種電池組充放電前后的電壓差測量方法以及測量電路

在審

• 申請號: 201810942107.6
• 申請日: 2018-08-17
• 公開（公告）號: CN109061500A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 廖欽;陳春飛
• 申請（專利權）人: 杭州固恒能源科技有限公司
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 王桂名

本發明涉及一種電池組充放電前后電壓差的高精度測量方法，包括如下步驟：(1)將電池組與一個電壓保持裝置連接，使電壓保持裝置采集得到電池組的初始電壓V0；(2)將電池組與電源連接進行充電或者與負載連接放電，得到電池組充電后電壓V1或者放電后電壓V1；(3)將電壓保持裝置和電池組同時與差分放大器輸入端連接，差分放大器輸出端與數模轉換器輸入端連接，從而在數模轉換器輸出端得到放大后的高精度電壓差。本發明測量方法和測量電路中，采用電容來保持電池組充電前或放電前的電壓值，進而通過差壓放大器直接得到了電池組充放電前后的電壓差，避免使用分壓電路來獲取充放電前后的電壓絕對值，大幅減少了信號衰減，適應于1V～∞V的電池組。

技術領域

本發明涉及電池組充放電前后的電壓差的測量方法，以及直流內阻的測量方法以及測量電路，尤其適用于寬電壓范圍的電池組的測量。

背景技術

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。

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。電池的內阻很小，我們一般用毫歐的單位來定義它。內阻是衡量電池性能的一個重要技術指標。

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用專用儀器來進行測量。

對電池內阻的測量方法有直流測試法和交流測試法兩種，其中直流測試法又分為充電法和放電法。IEC 61960標準中提到了一種針對電池內阻的測量方法。是在電池組兩端接入放電負載，先用0.2C的電流I1對電池放電10s，記錄最后電壓值U1；再瞬時用1C電流I2對電池放電1s，記錄最后電壓值U2；根據R＝(U1-U2)除以(I2-I1)算出直流內阻。由于電池的內阻值很小，在一定電流下的電壓變化幅值相對較小，給準確測量帶來困難，由于放電過程電壓的變化，需要選擇穩定區域計算電壓變化幅值。

DOE/ID-11069FreedomCAR功率輔助型電池測試手冊提到一種放電下的內阻測量方法，在放電周期開始后對負載放電10s，放電內阻＝(Vt1-Vt0)/(It0-It1)。如果It0＝0，則放電內阻＝(Vt0-Vt1)/It1。

充電法測量直流內阻，是先測量一個充電前電壓值，再在電池組兩端連接電源對電池組進行充電，得到一個充電后電壓值，將充電前后的電壓值相減，再結合充電電流計算而得到充電內阻。

可見，上述直流測試法中，無論是充電法，還是放電法，均需要通過測量獲得充電前后或者放電前后的電池組電壓絕對值，然后將兩個電壓絕對值進行相減得到電壓差值，電壓差值再結合放電電流用于直流內阻的計算。現有技術中測量電池組充電前后的電壓差值的電路通常如圖1所示，電池組依次連接分壓電壓、調理濾波電路、模數轉換器和數據處理器。現有技術中測量電池組放電前后的電壓差值的電路通常如圖2所示，電池組依次連接分壓電壓、調理濾波電路、模數轉換器和數據處理器。因為高精度模數轉換器的輸入范圍較小，通常只有0～2.5V，而電池組電壓范圍卻是從3V～600V，為了能全部測量寬范圍的電壓范圍，故設置了分壓電路。采用分壓電路將電池組電壓縮小到能被模數轉換器全范圍檢測到，所以會采用非常大的衰減比。如果出現一種需要測量300V 100AH鋰電池組的內阻，當負載電流不能做很大電流時，比如1A放電負載。那么為了測量到300V電壓的變動，衰減比設定為120:1；當內阻在10mR時，放電后電壓變化10mV，經過分壓電路后，信號變為83uV，信號衰減大。為了適應當前高精度模數轉換器的輸入范圍的要求，則勢必要采用放大器將電壓差信號放大，放大倍率較大，這樣做的話會將直流噪聲同比放大，導致最終24bitΣ△型模數轉換器測量誤差在20％以上，難以滿足低于10％的誤差要求。總之，傳統直流內阻測量方法存在動態范圍需求大，精度差的問題。

發明內容