一种功放源激励电压的动态调整系统及方法技术方案

本发明专利技术属于电池内阻测试领域，涉及一种功放源激励电压的动态调整系统及方法，动态调整系统中，在功放源和待测试电池之间增加数字控制和电压调整电路，通过采集电压反馈动态控制功放源电压，功放源向待测试电池输出激励电压U

【技术实现步骤摘要】
一种功放源激励电压的动态调整系统及方法


[0001]本专利技术属于电池内阻测试
，具体涉及一种功放源激励电压的动态调整系统及方法。

技术介绍

[0002]IEC61960/62620规定，电池内阻测试需要采用交流恒流注入法对电池或者电池组通电1至5秒，频率1.0
±
0.1kHz；其交流恒流源（即功放源）采用线性功放实现，加上在小内阻测试时需要大电流，带来了测试系统损耗的增大和可靠性的降低。
[0003]如图1所示，为现有的电池内阻测试时的功放源控制系统的原理图；如图2所示，为现有的电池内阻测试时的功放源控制系统的架构图。功放源为AB类功放源，功放源提供激励电压和激励电流到待测试电池进行电池内阻测试，测试系统通过恒流反馈控制输出恒定交流电流。
[0004]测试过程中，供电电压V
a
包含正激励电压V
a+
和负激励电压V
a
‑
，V
a+
和V
a
‑
为输入到功放源的固定正负电压；U
o
为加到电池上的激励电压；I
o
为加到电池上的激励电流；U
i
为输入控制信号；U
r
为恒流反馈信号，即采样电阻R上的电压值；U
g
为系统的给定控制信号，U
g
为一个恒定值。
[0005]大容量的电池其内阻R的阻值往往很小，因此需要大电流的交流激励恒流源（数A以上）进行电池内阻测试，以保证信号取样的准确性和精度。功放源输出功率P
a
=V
a
×
I
o
，小内阻下需要激励电流I
o
增大，供电电压V
a
不变，因此功放源输出功率会增大。而电池内阻上的功耗P
b
=（U
o
‑
Ur）2/R，P
b
是基本不变的（根据IEC61960/62620：交流电压峰值不超过20mV，一般取7
‑
8mV）。功放源输出功率P
a
增大，P
b
不变，系统效率=P
b
/P
a
大幅降低，损失的能量P
a
‑
P
b
转换成热量，带来的后果是测试系统损耗大和可靠性降低。
[0006]现有的电池内阻测试过程中，功放源的供电电压V
a
均是固定的，在激励电流I
o
恒定的情况下，功放源电压控制系统的功耗是恒定的；功放源电压控制系统无法根据不同待测试电池实现功耗的动态调整，因此功放源电压控制系统损耗大，发热量高，如果仅通过散热器或风扇进行物理散热，电池内阻测试过程中会出现温度过高的问题，影响电池内阻测试的准确性和安全性。

技术实现思路

[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种功放源激励电压的动态调整系统及方法，通过动态控制功放源电压的变化，大幅提升系统的效率和可靠性。本专利技术所采用的技术方案如下：一种功放源激励电压的动态调整系统，NPN型三极管V1的发射极与PNP型三极管V2的发射极电性连接，V1的集电极施加有正激励电压V
a+
，V2的集电极施加有负激励电压V
a
‑
；待测试电池一端与V1和V2的发射极电性连接，另一端与采样电阻R一端相连，采样电阻R的另一端接地；电压采集模块A1的一个输入端与待测试电池和采样电阻R相连，A1的另一个输
入端施加有期望电压值U
g
，A1的输出端与输入控制信号U
i
相连；电阻R1的一端与V1的基极相连，另一端与V1的集电极相连；二极管D1的阴极与输入控制信号Ui相连，阳极与V1的基极相连；电阻R2一端与V1的基极相连，另一端与V2的集电极相连；二极管D2的阳极与输入控制信号Ui相连，阴极与V2的基极相连；数字控制和电压调整电路的输入端与待测试电池、R、A1相连，输出端分别连接V1和V2的集电极；所述的数字控制和电压调整电路包括数字控制模块和电压调整模块，所述的数字控制模块采用控制芯片，控制芯片中运行有效值转换、设置值比较、步进值输出三个子模块，用于实现采集采样电阻R上的峰值电压Ur作为恒流反馈信号，与上位机的设置值做运算，并根据运算结果调整功放源输出的激励电流I
o
，进而控制功放源输出的激励电压U
o
；所述的电压调整模块的电路结构为：采样电阻R一端接地，另一端作为数字控制模块的输入，数字控制模块的输出为差分量，正输出端与正向二极管D
+
的阳极相连，正向二极管D
+
的阴极和正向电阻R
a+
相连，正向电阻R
a+
的另一端分别与上拉电阻R
up
与下拉电阻R
lo
相连接，上拉电阻R
up
的另一端接功放源正输出端，下拉电阻R
lo
的另一端接地；数字控制模块的负输出端与负向二极管D
‑
的阴极相连，负向二极管D
‑
的阳极和负向电阻R
a
‑
相连，负向电阻R
a
‑
的另一端分别与上拉电阻R
up
‑
与下拉电阻R
lo
‑
相连接，上拉电阻R
up
‑
的另一端接地，下拉电阻R
lo
‑
的另一端接功放源负输出端。
[0008]优选的，所述的控制芯片具有数字处理及运算功能，采用FPGA、DSP、ARM或者单片机。
[0009]一种功放源激励电压的动态调整方法，应用前述的功放源激励电压的动态调整系统，包括以下步骤：步骤1、通过数字控制模块采集采样电阻R上的峰值电压U
r
作为恒流反馈信号，与上位机的设置值做运算，并根据运算结果调整功放源输出的激励电流I
o
，进而控制功放源输出的激励电压U
o
；步骤2、通过电压调整模块实时动态控制输入功放源的供电电压V
a
的变化，正向降低V
a+
，负向提高V
a
‑
；2.1）正向调整：步进值V
f+
通过正向二极管D
+
和正向电阻R
a+
产生一正向电流I
a+
，注入到反馈网络中，根据戴维南定理和欧姆定律：I
a+ = I
up+ + I
lo+
I
’
a+ =（V
f+ –
V
d
ꢀ–
V
fb+
）/ R
a+
I
up+ =（V
a+
ꢀ–
V
fb+
）/ R...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功放源激励电压的动态调整系统，其特征在于，NPN型三极管V1的发射极与PNP型三极管V2的发射极电性连接，V1的集电极施加有正激励电压V
a+
，V2的集电极施加有负激励电压V
a
‑
；待测试电池一端与V1和V2的发射极电性连接，另一端与采样电阻R一端相连，采样电阻R的另一端接地；电压采集模块A1的一个输入端与待测试电池和采样电阻R相连，A1的另一个输入端施加有期望电压值U
g
，A1的输出端与输入控制信号U
i
相连；电阻R1的一端与V1的基极相连，另一端与V1的集电极相连；二极管D1的阴极与输入控制信号Ui相连，阳极与V1的基极相连；电阻R2一端与V1的基极相连，另一端与V2的集电极相连；二极管D2的阳极与输入控制信号Ui相连，阴极与V2的基极相连；数字控制和电压调整电路的输入端与待测试电池、R、A1相连，输出端分别连接V1和V2的集电极；所述的数字控制和电压调整电路包括数字控制模块和电压调整模块，所述的数字控制模块采用控制芯片，控制芯片中运行有效值转换、设置值比较、步进值输出三个子模块，用于实现采集采样电阻R上的峰值电压Ur作为恒流反馈信号，与上位机的设置值做运算，并根据运算结果调整功放源输出的激励电流I
o
，进而控制功放源输出的激励电压U
o
；所述的电压调整模块的电路结构为：采样电阻R一端接地，另一端作为数字控制模块的输入，数字控制模块的输出为差分量，正输出端与正向二极管D
+
的阳极相连，正向二极管D
+
的阴极和正向电阻R
a+
相连，正向电阻R
a+
的另一端分别与上拉电阻R
up
与下拉电阻R
lo
相连接，上拉电阻R
up
的另一端接功放源正输出端，下拉电阻R
lo
的另一端接地；数字控制模块的负输出端与负向二极管D
‑
的阴极相连，负向二极管D
‑
的阳极和负向电阻R
a
‑
相连，负向电阻R
a
‑
的另一端分别与上拉电阻R
up
‑
与下拉电阻R
lo
‑
相连接，上拉电阻R
up
‑
的另一端接地，下拉电阻R
lo
‑
的另一端接功放源负输出端。2.根据权利要求1所述的一种功放源激励电压的动态调整系统，其特征在于，所述的控制芯片具有数字处理及运算功能，采用FPGA、DSP、ARM或者单片机。3.一种功放源激励电压的动态调整方法，其特征在于，应用如权利要求1所述的功放源激励电压的动态调整系统，包括以下步骤：步骤1、通过数字控制模块采集采样电阻R上的峰值电压U
r
作为恒流反馈信号，与上位机的设置值做运算，并根据运算结果调整功放源输出的激励电流I
o
，进而控制功放源输出的激励电压U
o
；步骤2、通过电压调整模块实时动态控制输入功放源的供电电压V
a
的变化，正向降低V
a+
，负向提高V
a
‑
；2.1）正向调整：步进值V
f+
通过正向二极管D
+
和正向电阻R
a+
产生一正向电流I
a+
，注入到反馈网络中，根据戴维南定理和欧姆定律：I
a+ = I
up+ + I
lo+
I
’
a+ =（V
f+ –
V
d
ꢀ–
V
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）/ R
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I
up+ =（V
a+
ꢀ–

【专利技术属性】
技术研发人员：白洪超，张宏熠，
申请(专利权)人：青岛艾诺仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：