[发明专利]蓄电池的内阻测量方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及电源系统中的蓄电池领域，尤其涉及一种蓄电池的内阻测量方法。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明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0.4～0.6Ω，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。

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。

本发明的有益效果是，本发明与传统方法相比，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1本发明电气连接图。图1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本发明方法流程图。

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。

具体实施方式

下面结合附图对发明的实施做出进一步说明。

图1为本发明电气连接图。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0.5Ω)，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。U1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为本发明方法流程图，如图所示，该方法包括以下四个步骤。