一种电池内阻测量电路及测量方法技术

本发明专利技术提供了一种电池内阻测量电路及测量方法，通过恒流电路对电池进行放电，由信号处理单元采集电池正负极产生的压差信号，滤除直流成分后，将交流信号进行锁定放大处理，再经过低通滤波器滤除与正弦电流不同频率不同相位的干扰信号，并将信号转换为相应幅值的直流小信号，对直流小信号进行信号放大处理后送至运算单元；运算单元对信号进行模数转换后，依据欧姆定律进行运算，计算出电池对应的内阻值。

A Battery Internal Resistance Measuring Circuit and Measuring Method

The invention provides a battery internal resistance measuring circuit and a measuring method. The battery is discharged by a constant current circuit, the differential pressure signal generated by the positive and negative electrodes of the battery is collected by a signal processing unit, the DC component is filtered out, the AC signal is locked and amplified, and the interference signal with different frequencies and phases of the sinusoidal current is filtered by a low-pass filter, and the signal is converted into a signal. The small DC signal with corresponding amplitude is amplified and sent to the operation unit. After analog-to-digital conversion, the operation unit calculates the internal resistance of the battery according to Ohm's law.

【技术实现步骤摘要】
一种电池内阻测量电路及测量方法
本专利技术涉及电池
，尤其涉及一种电池内阻测量电路及测量方法。
技术介绍
目前很多工业现场采用可充电的蓄电池作为不间断电源，其被广泛应用于通信、汽车、计算机和发电等系统。合理的使用和维护蓄电池，使其保持在良好的运行状态，是延长蓄电池寿命以提高直流系统可靠性的关键。而电池的内阻是判断一节电池状态好坏的重要参数，因此对电池的维护过程中，常常需要监测电池的内阻变化状态来判断电池的好坏。目前现有的电池内阻测量法有如下三种：第一种是直流放电测量法。这种方法是通过让电池按一定大小的直流电流进行放电，然后测量各电池正负极之间的直流电压差，信号处理单元对直流信号放大处理后，送至运算单元，根据物理公式R＝U/I，计算出内阻R。直流放电法测量内阻常常需要使用很大的放电电流，才能得到较好的测量精度，而频繁的大电流放电对电池存在损伤，切由于放电功率大，成本也非常高。第二种是直流脉冲内阻测量法。这种方法是用小电流(一般2A以下)以及一定频率的脉冲放电方式，通过带通滤波器，去除直流信号，然后测量电池正负极之间的脉冲电压差，信号处理单元对脉冲信号进行放大后，运算单元根据物理公式R＝U/I，计算出内阻R。这种方法可以测量大容量电池，也能测量小容量电池，但是对于大型的后备电池组，因为交直流变换装置(例如UPS，PCS等)在直流和交流相互变换的过程中，会产生不同幅值，不同频率的电流纹波干扰，测量信号会湮没在干扰信号中，导致无法准确测控出电池内阻，故脉冲测量法不适合应用于电池内阻的在线监测。第三种是交流注入测量法。这种方法中，电池可以看作一个有源电阻，在电池两端注入一个固定频率，大小恒定的电流，对电池两端的电压进行采样，从而计算出电池内阻。这种方法技术要求较高，成本较高，而且不利于对电池进行无人值守在线监测。
技术实现思路
为改善现有技术的不足，本专利技术的提供了一种电池内阻测量电路及方法。本专利技术提供的电池内阻测量电路，包括：微控制器、低通滤波电路、恒流电路、放电负载、开关驱动电路、放电开关电路、锁定放大电路、滤波电路和差分放大电路；所述微控制器分别与所述开关驱动电路、所述低通滤波电路、所述锁定放大电路和所述差分放大电路电连接，用于向所述开关驱动电路提供使能信号，向所述低通滤波电路提供PWM信号，向所述锁定放大电路提供参考信号，和接收来自所述差分放大电路的电信号，并计算被测电池的内阻；所述低通滤波电路与所述恒流电路连接，用于将所述PWM信号调制为预设频率的正弦波交流信号，并发送给所述恒流电路；所述放电负载、所述恒流电路和所述放电开关电路串接在所述被测电池的两端，形成放电回路，所述恒流电路将接收到的所述正弦波交流信号提供给所述放电回路；所述开关驱动电路与所述放电开关电路电连接，用于控制所述放电回路的导通或截止；所述锁定放大电路的输入端与所述被测电池的两端电连接，输出端连接所述滤波电路，用于采集所述被测电池的两端的正弦波压降信号，并根据所述参考信号对所述正弦波压降信号处理后，输出至所述滤波电路；所述滤波电路输出端与所述差分放大电路电连接，用于将从所述锁定放大电路接收到的信号转换为直流信号，输出至所述差分放大电路；其中，所述参考信号的频率与所述预设频率相同。优选的，所述差分放大电路包括至少两级放大电路，对所述滤波电路输出的信号进行多级放大。优选的，所述微控制器包括至少2个ADC采样端口，每个所述ADC采样端口均分别连接一个所述差分放大电路中不同级放大电路的信号输出端。具体的，所述恒流电路包括第一运算放大器、第二运算放大器和场效应管；所述第一运算放大器的同向输入端与所述低通滤波电路直接或间接电连接；所述第一运算放大器的反向输入端与所述第二运算放大器的输出端直接或间接电连接；所述第一运算放大器的输出端与所述场效应管的栅极直接或间接电连接；所述第二运算放大器的同向输入端与所述场效应管的源级直接或间接电连接；所述第二运算放大器的输出端和所述场效应管的漏极分别接入所述放电回路。具体的，所述锁定放大电路包括第一模拟开关和第二模拟开关，所述第一模拟开关和第二模拟开关都包括控制端、第一输入端、第二输入端和输出端；所述第一模拟开关和所述第二模拟开关的第一输入端分别直接或间接得连接在所述被测电池的两端；所述第一模拟开关的第二输入端与所述第二模拟开关的第一输入端电连接，所述第二模拟开关的第二输入端与所述第一模拟开关的第一输入端电连接；所述参考信号是与正弦波交流信号频率一致，相位一致的开关驱动信号；所述第一模拟开关和所述第二模拟开关的控制端，均与所述微控制器电连接，根据所述参考信号，同时将各自的第一输入端接入各自的输出端，或者同时将各自的第二输入端接入各自的输出端。具体的，所述锁定放大电路还包括运算放大器，所述运算放大器的反向输入端和同向输入端分别与所述第一模拟开关和所述第二模拟开关的输出端电连接；所述运算放大器的输出端与所述滤波电路电连接。优选的，所述滤波电路是二阶有源滤波电路。本专利技术还提供了一种电池内阻测量方法，方法包括：判断是否接收到内阻测试命令；打开被测电池的内阻测量回路，控制所述被测电池进行幅值恒定且频率为预定频率的小电流交流放电；提供频率与所述预定频率相同的参考信号；采集所述被测电池两端的正弦波压降信号，根据参考信号对所述正弦波压降信号的下半周进行翻转，把电池两端的压降信号从干扰信号中分离出来；将分离出的信号转换为直流信号并放大所述直流信号；根据放大后的信号计算并输出内阻测试结果。优选的，所述方法还包括：检测所述放大后的信号的波形是否正确，如果放电波形不正确，则结束。优选的，所述放大所述直流信号步骤中将所述直流信号放大为三种不同放大倍数的输出信号，所述方法还包括：对所述三种不同放大倍数的输出信号进行幅值判断，选择合适的放大倍数的输出信号进行内阻计算，最后输出内阻测试结果。本专利技术提供的电池内阻测量电路及方法，不仅成本低而且测试精度高、抗干扰能力强，能在每一节电池上在线测量电池内阻，达到无人值守在线监测的目的。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术一实施例提供的电池内阻测量电路示意图；图2为本专利技术一实施例提供的放电负载和恒流电路的示意图；图3为本专利技术一实施例提供的锁定放大电路的示意图；图4为本专利技术一实施例提供的滤波电路示意图；图5为本专利技术一实施例提供的信号处理表示例；图6为本专利技术一实施例提供的电池内阻测量方法示意图；图7为本专利技术又一实施例提供信号放大电路示意图；图8为本专利技术又一实施例提供的电池内阻测量方法示意图。【具体实施方式】本专利技术一实施例提供了一种电池内阻测量电路，如图1所示，电池B内阻测量电路1包括：微控制器11、使能单元12、放电负载13、电流源单元14和信号处理单元15。其中，微控制器11用于控制电池内阻测量电路1中的电路模块执行内阻测量指令，在实际应用中，微控制器可以是CPU、MCU、MPU或DSP，本实施例以MCU为例。使能单元12包括开关驱动电路21和放电开关电路22，用于控制被本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池内阻测量电路，其特征在于，包括：微控制器、低通滤波电路、恒流电路、放电负载、开关驱动电路、放电开关电路、锁定放大电路、滤波电路和差分放大电路；所述微控制器分别与所述开关驱动电路、所述低通滤波电路、所述锁定放大电路和所述差分放大电路电连接，用于向所述开关驱动电路提供使能信号，向所述低通滤波电路提供PWM信号，向所述锁定放大电路提供参考信号，和接收来自所述差分放大电路的电信号，并计算被测电池的内阻；所述低通滤波电路与所述恒流电路连接，用于将所述PWM信号调制为预设频率的正弦波交流信号，并发送给所述恒流电路；所述放电负载、所述恒流电路和所述放电开关电路串接在所述被测电池的两端，形成放电回路，所述恒流电路将接收到的所述正弦波交流信号提供给所述放电回路；所述开关驱动电路与所述放电开关电路电连接，用于控制所述放电回路的导通或截止；所述锁定放大电路的输入端与所述被测电池的两端电连接，输出端连接所述滤波电路，用于采集所述被测电池的两端的正弦波压降信号，并根据所述参考信号对所述正弦波压降信号处理后，输出至所述滤波电路；所述滤波电路输出端与所述差分放大电路电连接，用于将从所述锁定放大电路接收到的信号转换为直流信号，输出至所述差分放大电路；其中，所述参考信号的频率与所述预设频率相同。...

【技术特征摘要】
1.一种电池内阻测量电路，其特征在于，包括：微控制器、低通滤波电路、恒流电路、放电负载、开关驱动电路、放电开关电路、锁定放大电路、滤波电路和差分放大电路；所述微控制器分别与所述开关驱动电路、所述低通滤波电路、所述锁定放大电路和所述差分放大电路电连接，用于向所述开关驱动电路提供使能信号，向所述低通滤波电路提供PWM信号，向所述锁定放大电路提供参考信号，和接收来自所述差分放大电路的电信号，并计算被测电池的内阻；所述低通滤波电路与所述恒流电路连接，用于将所述PWM信号调制为预设频率的正弦波交流信号，并发送给所述恒流电路；所述放电负载、所述恒流电路和所述放电开关电路串接在所述被测电池的两端，形成放电回路，所述恒流电路将接收到的所述正弦波交流信号提供给所述放电回路；所述开关驱动电路与所述放电开关电路电连接，用于控制所述放电回路的导通或截止；所述锁定放大电路的输入端与所述被测电池的两端电连接，输出端连接所述滤波电路，用于采集所述被测电池的两端的正弦波压降信号，并根据所述参考信号对所述正弦波压降信号处理后，输出至所述滤波电路；所述滤波电路输出端与所述差分放大电路电连接，用于将从所述锁定放大电路接收到的信号转换为直流信号，输出至所述差分放大电路；其中，所述参考信号的频率与所述预设频率相同。2.根据权利要求1所述的电池内阻测量电路，其特征在于，所述差分放大电路包括至少两级放大电路，对所述滤波电路输出的信号进行多级放大。3.根据权利要求2所述的电池内阻测量电路，其特征在于，所述微控制器包括至少2个ADC采样端口，每个所述ADC采样端口均分别连接一个所述差分放大电路中不同级放大电路的信号输出端。4.根据权利要求1所述的电池内阻测量电路，其特征在于，所述恒流电路包括第一运算放大器、第二运算放大器和场效应管；所述第一运算放大器的同向输入端与所述低通滤波电路直接或间接电连接；所述第一运算放大器的反向输入端与所述第二运算放大器的输出端直接或间接电连接；所述第一运算放大器的输出端与所述场效应管的栅极直接或间接电连接；所述第二运算放大器的同向输入端与所述场效应管的源级直接或间接电连接；所述第二运算放大器的输出端和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂小军，苏大亮，
申请(专利权)人：珠海东帆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44