蓄电池的内阻测量方法技术

本发明专利技术公开了一种蓄电池的内阻测量方法。具体为：将激励信号发生单元、待测电池、取样电阻和隔离直流电容串联起来；分别将蓄电池和取样电阻两端的电压响应信号通过有源带通滤波器提取有效信号；提取信号通过峰值检测单元，获得其峰值电压；再将峰值电压放大，送入ＡＤ并由单片机进行处理，计算出蓄电池内阻。本发明专利技术提供一种蓄电池的内阻测量方法，能够在线测量蓄电池内阻，具有实现简单，测量结果稳定等优点，可应用于监测蓄电池的健康状况，估计蓄电池容量等场合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电源系统中的蓄电池领域，尤其涉及一种。
技术介绍
铅酸蓄电池是目前备用电源系统中广泛使用的后备电源，其可靠性关系到 计算机系统、电信系统、石油化工反映装置等众多关键系统的安全与稳定。蓄 电池失效或容量不足，就有可能造成重大事故，因此电池检测与监控一直是国 内外研究的热点问题。检测电池的使用寿命是否终结的主要依据是电池的剩余 容量是否满足工作要求。容量的大小不仅与电池的运行参数如工作环境温度、 终端电压等相关，也与电池的构造参数相关，如电解液密度、电池内阻等。其 中内阻作为电池最重要的参数之一，与容量有着紧密的联系，它不仅反映电池 当前的荷电状态，而且还反映电池的劣化程度，电池内阻的变化反映电池性能 和寿命。因此采用内阻检测法测量电池的性能，实现对蓄电池的维护，为目前 公认蓄电池维护的有效地方案之一 。直流放电法以理想直流电路为基础，对蓄电池进行瞬间大电流放电(一般 为几十到上百安培)，然后利用测量电池两端的瞬间压降，再通过欧姆定律计算 出电池内阻。该方法简单且易于实现，在实践中得到了一定的应用。但该方法 必须在静态或脱机的情况下进行，无法实现在线测量，且蓄电池组放出的瞬间 电流较大，对蓄电池组和负载均会造成较大的冲击，影响电池使用。此外，测 量结果稳定性不佳， 一般适用于对测量精度和安全性要求不高的场合。电化学阻抗谱法俗称交流阻抗法，是一种以小幅值的正弦波电流或者电 压信号作为激励源，注入蓄电池，通过测定其响应信号来推算电池内阻。交流 阻抗法既不是稳态法，也不是暂态法，而是在一个稳态下施加一个小的扰动， 是一种准稳态方法。该方法的优点在于在线测量可避免小扰动对系统产生的影 响，扰动与系统的响应之间保持近似的线性关系。其缺点是需要利用复杂的相敏检测技术，实现困难，成本高。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种易于实现、低成本、高精度的电池的内阻测量方 法。 . 本专利技术采取的技术方案如下(1) 、将激励信号发生单元、待测电池，取样电阻和隔离直流电容串联起来 构成回路；其中激励信号发生单元产生26-100Hz的正弦波交流激励信号，取 样电阻阻值为0.4~0.6Q，隔离直流电容值为3300~5000uF，耐压为50V;(2) 、利用信号检测单元分别对蓄电池两端电压响应信号t/,和取样电阻两 端的电压响应信号f4进行测量，再根据欧姆定律由单片机处理得到蓄电池内 阻；其中利用检测单元进行测量包括以下4个具体步骤① 、用有源带通滤波电路提取与步骤(l)所述的信号发生单元产生的相同频 率的交流信号；② 、对上述步骤①得到的交流信号进行峰值检测，该步骤检测的峰值即可 以是正峰值，也可以是负峰值，但要求同时取正或同时取负；③ 、将步骤②得到的峰值电压进行放大，放大倍数为100 500; 、将步骤③得到的放大电压送入AD转换器，获得电压值。其中，电池内阻的测量在其他测量条件不变的情况下与测量频率有关。测 量频率通过蓄电池阻抗谱图确定。取样电阻的阻值根据蓄电池类型匹配取值。 电容在所给范围内取值对测量结果无明显影响，只为满足隔离直流。本专利技术的有益效果是，本专利技术与传统方法相比，不需要使用复杂的相敏技 术，属于一种易于实现、低成本、高精度的蓄电池内阻的测量方法。附图说明图l本专利技术电气连接图。图l中标号名称R高精度取样电阻，r电池内阻， C大容量电容，101信号发生单元，102信号检测单元。 图2信号激励单元原理图。 图3本专利技术方法流程图。 图4带通滤波电路原理图。图5峰值检测原理图。 图6放大电路原理图。具体实施例方式下面结合附图对专利技术的实施做出进一步说明。图l为本专利技术电气连接图。根据图1所示，选取大容量电容c (取值在 3300uF 5000uF)、高精度取样电阻R (取值为0.5Q)，将其与101 (信号发生单 元)、蓄电池组成串联连接电路。其中102为信号检测单元，可通过选择电路分 别对电池和电阻两端的响应信号进行处理。图2为信号发生单元的电路原理图。Ul为精密函数发生器，通过设置R1、 R2、 R3、 R4和C1的值来调整所需激励信号的频率，通过调节R6的值可以调节 输出信号幅值的大小。U为运算放大器。图3为本专利技术方法流程图，如图所示，该方法包括以下四个步骤。步骤301:分别将蓄电池两端的电压响应信号和取样电阻两端的电压响应信 号通过有源带通滤波器滤除噪声。其具体工作原理图如图4。 W2为有源带通滤 波器，通过设置RQ、 RF1、 RF2和R2A的值来设定带通滤波的中心频率和带宽。 其中图中给定的数值为满足中心频率为20Hz，带宽为0.1Hz。步骤302:将滤波后的正弦波信号通过峰值检测电路，提取其峰值电压。其 具体工作原理图如图5所示。U3为电压比较器，U4为电压跟随器。比较器对正 峰值电压进行采样，跟随器是对电压进行保持。其中C1必须为极性电容。步骤303:将峰值电压进行放大。其具体工作原理图如图6所示。U5为精密 仪表放大器。除R200、 R21和C20参数可调外，其余参数固定。通过调节R200 和R21参数来调节增益。匹配电容C20滤除开关噪声。步骤304:将放大后的峰值电压进行AD采样。步骤305:由欧姆定律串联电路电压比等于电阻比规律，配合采样数值，计 算出蓄电池内阻。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓄电池的内阻测量方法，其特征在于，包括以下步骤：　　　　（１）、将激励信号发生单元、待测电池、取样电阻和隔离直流电容串联起来构成回路；其中激励信号发生单元产生２６～１００Ｈｚ的正弦波交流激励信号，取样电阻阻值为０．４～０．６Ω，隔离直流电容值为３３００～５０００ｕＦ，耐压为５０Ｖ；　　　　（２）、利用信号检测单元分别对蓄电池两端电压响应信号Ｕ↓［ｒ］和取样电阻两端的电压响应信号Ｕ↓［Ｒ］进行测量，再根据欧姆定律由单片机处理得到蓄电池内阻；其中利用检测单元进行测量包括以下４个具体步骤：　　　　①、用有源带通滤波电路提取与步骤（１）所述的信号发生单元产生的相同频率的交流信号；　　　　②、对上述步骤①得到的交流信号进行峰值检测，该步骤检测的峰值即可以是正峰值，也可以是负峰值，但要求同时取正或同时取负；　　　　③、将步骤②得到的峰值电压进行放大，放大倍数为１００～５００；　　　　④、将步骤③得到的放大电压送入ＡＤ转换器，获得电压值。

【技术特征摘要】
1、一种蓄电池的内阻测量方法，其特征在于，包括以下步骤(1)、将激励信号发生单元、待测电池、取样电阻和隔离直流电容串联起来构成回路；其中激励信号发生单元产生26～100Hz的正弦波交流激励信号，取样电阻阻值为0.4～0.6Ω，隔离直流电容值为3300～5000uF，耐压为50V；(2)、利用信号检测单元分别对蓄电池两端电压响应信号Ur和取样电阻两端的电压响应信号UR进行测量，再根据欧姆定...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛建国，李芳培，李舜酩，沈峘，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]