CN102116844B - 测量阀控铅酸蓄电池荷电状态的方法和装置 - Google Patents

测量阀控铅酸蓄电池荷电状态的方法和装置 Download PDF

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Abstract

一种测量阀控铅酸蓄电池荷电状态的方法和装置,包括智能控制模块、扫频信号发生模块、电流电压采样模块和采样信号处理模块;被测阀控铅酸蓄电池同扫频信号发生模块和电流电压采样模块电连接;由智能控制模块控制扫频信号发生模块输出的、施加于被测蓄电池上的信号频率,由智能控制模块控制电流电压采样模块,对流经该蓄电池的交流电流和蓄电池的交变响应电压进行同步采样,经采样信号处理模块移相、滤波、混频和鉴相后,反馈至智能控制模块形成闭环负反馈回路,如此即可测得目标蓄电池的谐振频率fr。再利用事先保存该智能控制模块中的{fr,SOC}数据集,通过线性插值的方法,得到该蓄电池的当前荷电状态。本发明的有益效果是:无需精确测量阀控铅酸蓄电池的内部阻抗,而采用测量其谐振频率fr的方法和装置,即可实现蓄电池SOC的低成本、快速测量。

Description

测量阀控铅酸蓄电池荷电状态的方法和装置
[0001] 技术领域:本发明涉及用于测试蓄电池或一次电池电学状态的仪器,尤其是涉及测量阀控铅酸蓄电池荷电状态的方法和装置。
[0002] 背景技术阀控铅酸(Valve-Regulated Lead-Acid, VRLA)蓄电池的荷电状态(State of Charge, S0C)是表征蓄电池充电状态的参数,定义为蓄电池的剩余容量(即电池的当前容量)与其额定容量的百分比。蓄电池用户希望随时了解电池的S0C,以便确定是可以放心使用,还是必须充电或者进行必要的维护操作。
[0003] 由于SOC是蓄电池的一种内在特性,无法进行直接测量,只能针对诸如端电压、充/放电电流等外部可测参数进行间接测量。VRLA蓄电池SOC的无损检测一直是国、内外的研究热点与难点。
[0004] 现有技术检测VRLA蓄电池SOC的方法主要有:
[0005] (I)放电实验法:将蓄电池从实际负载脱开,在特定温度下以恒定电流对假负载放电至截止电压(单体电压为1.8V),蓄电池所能放出的电量即为其当前容量,该方法是目前行业内的标准做法。
[0006] (2)开路电压法:VRLA蓄电池的开路电压与其SOC之间存在较好的相关性,通过测量电池的开路电压即可实现对其SOC的间接测量。
[0007] (3)模糊推理法:根据大量放电实验曲线,再加上技术人员的经验,用模糊逻辑模拟人的推理思维,最终实现对蓄电池SOC的预测。
[0008] (4)基于人工神经网络模型的方法:将VRLA蓄电池看作一个“黑箱”,采用神经元技术,用蓄电池在整个生命周期内的各种工况来训练由神经元构成的网络模型,其核心思想是利用神经网络的非线性逼近能力,实现对蓄电池SOC的预测。
[0009] (5)安时计量法:在已知蓄电池初始SOC的情况下,对蓄电池的充、放电电流进行积分,计算出当前的SOC。
[0010] (6)内阻法。迄今为止,该方法是最受行业瞩目的VRLA蓄电池无损检测技术之一,并于1996年被IEEE接受为推荐性标准。其核心思想是:VRLA蓄电池作为一个动态系统,可以用等效电路模型进行表征,当蓄电池的SOC发生变化时,其等效电路模型的参数亦会相应地发生改变。已有文献研究表明,VRLA蓄电池的SOC与其等效电路模型的欧姆内阻之间存在良好的相关性,通过测量等效电路的欧姆内阻,即可得到蓄电池SOC的变化信息。
[0011] 上述这些检测方法的主要缺点是:
[0012] (I)放电实验法:毋庸置疑,这一方法将耗费大量的人力与能源,而且在放电实验期间,蓄电池起不到其应有的后备电源作用。
[0013] (2)开路电压法:虽然开路电压可以比较准确地反映VRLA蓄电池的S0C,但是,即使在脱离充电机与负载以后,发生在电池内部的极化现象也会在数小时内造成其端电压的不断变化。
[0014] (3)模糊推理法:模糊逻辑推理在处理定性问题方面有它的独特之处,而其局限性在于很难得到精确的判定,而且不能依靠简单地定义几条模糊规则就可以实现SOC的精确预估,必须使系统具有推理和泛化能力,能够对测量的数据进行知识的归纳和推理。[0015] (4)基于人工神经网络模型的方法:要求有足够多的历史数据,样本选择困难,算法复杂,容易陷入局部极小点,收敛速度较慢;此外,神经网络模型是一个“黑箱”模型,其参数缺乏明确的物理意义,建立的数学模型难以理解。
[0016] (5)安时计量法:其缺点是假定蓄电池的充、放电效率均为100%。然而,充电机所输出的电能并非完全被蓄电池接收,所有被充进蓄电池的电能也不能通过放电完全放出;此外,VRLA蓄电池存在不可避免的自放电现象。
[0017] (6)内阻法:VRLA蓄电池的欧姆内阻通常在毫欧量级,大容量电池的欧姆内阻更小,其随蓄电池SOC不同而变化的幅度也更小,并且测量夹具与电池极柱之间的接触电阻也在毫欧量级,准确测量该参数的难度大、成本高。
[0018] 作为一个动态系统,VRLA蓄电池可以用图2所示的基于阻抗测量的小信号等效电路模型来描述(参考:F.Huet.A review of impedance measurements for determinationof the state-of-charge or state-of-health of secondary batteries [J].Journal ofPower Sources,1998,70:59-69.确定蓄电池荷电状态与健康状态的阻抗测量综述.电源杂志,1998,70:59-69.)。在图 2 中,Ria 为欧姆内阻,L 为引线电感,CDL+、CDL—、RT+、RT—、Zw+、zw_分别为蓄电池正、负极的极板双层电容、电荷迁移电阻(也称极化内阻)和Warburg阻抗。由于Warburg阻抗仅出现在频率极低的时候(< I(T4Hz),实际工程应用中通常将其忽略,而用 Φ = [Rn,L, RT+,CDL+, RT_,CdlJ 来描述 VRLA 蓄电池。
[0019] 由电学理论可知:蓄电池的内部阻抗Z可以用函数λ (f,Φ)来描述。将一只标称参数为12V/7.0Ah的VRLA蓄电池放置在25 ±0.2 °C的恒温箱内,静置24小时后,采用交流恒电位法对其进行内部阻抗测量,扫频范围为IOHz到20KHz,得到其内部阻抗谱图如图3所示。图3中ZMal为阻抗实部,即阻抗的电阻分量,Zimag为阻抗虚部,即阻抗的电抗分量。定义阻抗Z呈纯阻性(即Z的虚部为零)时相应的激励信号频率为蓄电池的谐振频率f;,此时的阻抗即为蓄电池的欧姆内阻Ri2 = λ (f = ί;,Φ),即VRLA蓄电池的欧姆内阻Ri2是其谐振频率f;的函数。本发明人的研究成果表明:VRLA蓄电池的SOC与其欧姆内阻Ri2之间存在良好的相关性,即SOC可以用 函数ζ (Rfi)来描述。因此,SOC也可以表示为谐振频率
的函数,即=SOC = ζ (Rfi) = ζ (λ (f=fr, Φ)) = ξ (fr)a通过测量蓄电池的fr,即可实现对其SOC的间接测量。
[0020] 发明内容本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处,而提供一种测量阀控铅酸VRLA蓄电池荷电状态SOC的方法和装置。实现对VRLA蓄电池SOC的低成本、快速测量。
[0021] 基于本发明人的上述发现,为解决所述现有技术存在的问题,本发明采用的技术方案是,提出一种测量阀控铅酸蓄电池荷电状态的方法,包括步骤:
[0022] A.针对不同型号的阀控铅酸蓄电池,用常规方法将其充电至额定容量后,分阶段使之放电至不同的荷电状态,分别测出各该荷电状态下所述VRLA蓄电池的谐振频率f;;
[0023] 对所述VRLA蓄电池的谐振频率的测量,包括步骤:
[0024] 1.在被测VRLA蓄电池正、负极两端施加频率受控于扫描电压的交流激励信号U,得到该蓄电池两端的交变响应电压u';
[0025] I1.将激励信号u与响应电压u'进行混频处理后得到信号sT ;
[0026] II1.将所述信号sT经滤波后,输出的控制电压tT负反馈到步骤BI所述扫描电压,改变施加在被测VRLA蓄电池正、负极两端交流信号u的频率f ;
[0027] IV.步骤I至III重复进行,直至所述输出信号tT为零时,扫描电压控制的交流信号u的频率f,即为所述VRLA蓄电池的谐振频率fr。
[0028] B.将实施上述步骤A,针对每一种型号的VRLA蓄电池测得的{f;,S0C}数据集,贮存在掉电可保存的数据存储器内;
[0029] C.在需要测量SOC的所述VRLA蓄电池正、负极端子上施加扫频交流信号,连续改变施加交流信号的频率,直至所述被测蓄电池内阻抗表现为纯电阻,此时施加的交流信号频率即为所述被测蓄电池在当时SOC的谐振频率f;;
[0030] D.将实施步骤C所获f;值输入微处理器,从贮存在所述掉电可保存的数据存储器内、同被测蓄电池同样型号的VRLA蓄电池的{f;,S0C}数据集内,通过线性插值的方法得到相对应的S0C,此即所测该蓄电池当时的S0C,亦即它当时拥有的剩余电量,用百分数%表
/Jn ο
[0031] 步骤A中所述“测出各该SOC下所述VRLA蓄电池的谐振频率f/’,包括步骤:
[0032] Al.以“恒流-恒压-涓流”的三阶段充电方式对所述蓄电池进行充电,在充电过程完成后将电池静置120分钟;
[0033] A2.在25±0.2 °C的环境温度下以10小时放电率对电池进行恒流放电。放电过程中,采用安时计量法实时记录蓄电池的剩余电量,并将此值作为其SOC的真实值;
[0034] A3.在步骤A2所述蓄电池正、负极端子上施加扫频交流信号,连续改变施加交流信号的频率,直至所述被测蓄电池内阻抗表现为纯电阻,此时施加的交流信号频率即为该蓄电池在该SOC的谐振频率f;。
[0035] 为解决现有技术存在的问题,本发明还采用如下的技术方案:提供一种测量阀控铅酸蓄电池荷电状态的装置,包括智能控制模块、扫频信号发生模块、电流电压采样模块和采样信号处理模块;被测VRLA蓄电池同扫频信号发生模块和电流电压采样模块电连接;
[0036] 智能控制模块输出控制电压,驱动扫频信号发生模块输出频率受控于所述控制电压的交变电压信号施加于所述被测蓄电池上,由电流电压采样模块同步采样流经被测蓄电池的交变电流和该蓄电池的交变响应电压,输入至米样信号处理模块,经米样信号处理模块的移相、滤波、混频和鉴相后,输出控制电压负反馈至智能控制模块,令扫频信号发生模块不断改变输出交流信号的频率,直至输出交流信号频率为被测蓄电池当时SOC的谐振频率f;时才停止改变,并将此时所获取的f;在智能控制模块内通过对比和插值预先贮存其内的{f;,S0C}数据集,得到该被测蓄电池相应的荷电状态,经人机界面显示出来。
[0037] 所述智能控制模块,包括微处理器、人机界面和数据存储器;微处理器分别与人机界面和数据存储器分别电连接;所述微处理器处理人机界面得到的指令,并输出控制电压,驱动扫频信号发生模块输出频率受控于所述控制电压的交变电压信号施加于所述被测蓄电池上,同时控制电流电压采样模块同步采样流经被该测蓄电的交变电流和该蓄电池响应的交变电压;获取采样信号处理模块输出的反馈控制电压,令扫频信号发生模块不断改变输出交流电压的频率,直至输出交流电压的频率为被测蓄电池当时SOC的谐振频率f;时才停止改变,并将此时所获取的f;通过对比和插值预先存贮在数据存储器内的{f;,soc}数据集,得到该被测蓄电池相应的荷电状态,并通过人机界面显示出来。
[0038] 所述人机界面包括键盘和显示器。[0039] 所述智能控制模块的数据存储器存储有不同型号的VRLA蓄电池的扫描频率上限fu、下限fL,以及起始扫描频率f(|。
[0040] 所述扫频信号发生模块,包括正弦信号发生器和功率放大器;所述智能控制模块的电压控制信号加到正弦信号发生器的输入端,使其输出频率受控于所述控制电压变化的正弦信号,该正弦信号经所述功率放大器放大后,加到被测蓄电池的正、负极端子上。
[0041 ] 所述电流电压采样模块包括取样电阻R、电流采样电路和电压采样电路;所述电流采样电路通过取样电阻R获取流经所述被测蓄电池的交变电流,并送至采样信号处理模块;与此同时,所述电压采样电路采样该蓄电池两端交变响应电压,也送至采样信号处理模块。
[0042] 所述采样信号处理模块包括移相器、第一滤波器、第二滤波器、混频器和鉴相器;所述电流电压采样模块输出的交变电流经第二滤波器滤波后接入所述混频器输入端;同时所述电流电压采样模块输出的交变电压经过移相器移相、再通过第一滤波器滤波后,也被送入所述混频器的另一输入端;该混频器的输出端接至鉴相器的输入端,经鉴相处理后输出控制电压,该控制电压负反馈至所述智能控制模块的微处理器中。
[0043] 同现有技术相比较,本发明的有益效果在于:无需精确测量阀控铅酸蓄电池的内部阻抗,而采用测量其谐振频率f;的方法和装置,即可实现蓄电池SOC的低成本、快速测量。
[0044] 附图说明图1为本发明“测量阀控铅酸蓄电池荷电状态的装置”的逻辑框图;
[0045] 图2是阀控铅酸VRLA蓄电池的等效电路模型示意图;
[0046] 图3是典型VRLA蓄电池的内部阻抗谱;
[0047] 图4是VRLA蓄电池谐振频率f;的测量原理图;
[0048] 图5是VRLA蓄电池在不同荷电状态SOC时的谐振频率;
[0049] 图6是本发明“测量阀控铅酸蓄电池荷电状态的装置”的结构示意图。
[0050] 具体实施方式下面,结合各附图所示之优选实施例进一步阐述本发明。
[0051] 参见图4与图5,本发明之优选实施例是:提供一种测量阀控铅酸蓄电池荷电状态的方法,包括步骤:
[0052] 针对不同型号的阀控铅酸蓄电池,用常规方法将其充电至额定容量后,分阶段使之放电至不同的荷电状态,分别测出各该荷电状态下所述VRLA蓄电池的谐振频率f;;
[0053] A.将实施上述步骤A,针对每一种型号的VRLA蓄电池测得的{f;,S0C}数据集,贮存在掉电可保存的数据存储器内;
[0054] B.在需要测量SOC的所述VRLA蓄电池正、负极端子上施加扫频交流信号,连续改变施加的交流信号的频率,直至所述被测蓄电池内阻抗表现为纯电阻,此时施加的交流信号频率即为所述被测蓄电池在当时SOC的谐振频率f;;
[0055] C.将实施步骤C所获f;值输入微处理器,利用贮存在所述掉电可保存的数据存储器内、同被测蓄电池同样型号的VRLA蓄电池的{f;,S0C}数据集,通过线性插值的方法得到相对应的S0C,此即所测该蓄电池当时的S0C,亦即它当时拥有的剩余电量,用百分数%表
/Jn ο
[0056] 步骤A中所述“测出各该荷电状态下所述VRLA蓄电池的谐振频率f/’,包括步骤:
[0057] Al.以“恒流-恒压-涓流”的三阶段充电方式对所述蓄电池进行充电,在充电过程完成后将电池静置120分钟;
[0058] A2.在25±0.2 °C的环境温度下以10小时放电率对电池进行恒流放电。放电过程中,采用安时计量法实时记录蓄电池的剩余电量,并将此值作为其SOC的真实值;
[0059] A3.在步骤A2所述蓄电池正、负极端子上施加扫频交流信号,连续改变施加的交流信号的频率,直至所述被测蓄电池内阻抗表现为纯电阻,此时施加的交流信号频率即为该蓄电池在该SOC的谐振频率f;。
[0060] 所述VRLA蓄电池的谐振频率的测量原理如图4所示,包括步骤:
[0061] B1.扫描电压发生器801产生由低到高的扫描电压,控制正弦波发生器802输出信号u的频率f,该信号施加在被测VRLA蓄电池803、负极两端,蓄电池803在u的激励下输出与其同频率的响应电压信号u',
[0062] B2.将步骤BI所述的交流电压u'经移相器804移相90°后输出u' τ,再与u在混频器805内混频后输出sT,
[0063] B3.将所述信号sT经鉴相后,经低通滤波器806滤波后输出控制电压tT,控制扫描电压发生器。改变施加在被测VRLA蓄电池803正、负极两端交流信号u的频率f ;
[0064] B4.步骤BI至B3重复进行,直至所述输出信号tT为零时,扫描电压控制的交流信号u的频率f,即为所述VRLA蓄电池803的谐振频率fr。
[0065] 假定正弦波发生器802的输出信号为:`[0066] u = Asin (2 π ft) (I)
[0067] 式中,A、f分别为激励信号u的幅值与频率。则蓄电池的响应电压信号为:
[0068]
Figure CN102116844BD00081
[0069] 式中,A'为响应电压信号u'的幅值,φ为u'与u之间的相位移动。于是移相器804与混频器805的输出信号分别为:
[0070]
Figure CN102116844BD00082
[0072] 经过低通滤波器806滤波后,得到:
[0073]
1 ( I
tT = — A'Acos φ + — = —ArAsin φ
2 \ 2 J 2 (4)
[0074] 从上式可以看出:⑴当φ<0时,tT < O,阻抗Z呈容性;⑵当φ>0时,tT > O,阻抗Z呈感性;(3)当Φ=()时,tT = 0,阻抗Z呈现纯阻性,此时的激励信号u的频率即为所需要的谐振频率fr,通过频率显示807读取。
[0075] 参考图1和6,为解决现有技术存在的问题,本发明还采用如下的技术方案:提供一种测量阀控铅酸蓄电池荷电状态的装置,包括智能控制模块(10)、扫频信号发生模块20、电流电压采样模块30和采样信号处理模块40 ;被测阀控铅酸蓄电池60同扫频信号发生模块20和电流电压采样模块30电连接;
[0076] 智能控制模块10输出控制电压,驱动扫频信号发生模块20输出频率受控于所述控制电压的交变电压信号施加于所述被测蓄电池60上,由电流电压米样模块30同步米样流经被测蓄电池60的交变电流和该蓄电池60的交变响应电压,输入至采样信号处理模块40,经采样信号处理模块40的移相、滤波、混频和鉴相后,输出控制电压负反馈至智能控制模块10,令扫频信号发生模块20不断改变输出交流信号的频率,直至输出交流电压的频率为被测蓄电池当时SOC的谐振频率f;时才停止改变,并将此时所获取的f;在智能控制模块10内通过对比和插值预先贮存其内的{fr,S0C}数据集,得到该被测蓄电池(60)相应的荷电状态S0C,经人机界面显示出来。 [0077] 所述智能控制模块10,包括微处理器101、人机界面102和数据存储器103 ;微处理器101分别与人机界面102和数据存储器103分别电连接。
[0078] 所述微处理器101处理人机接口 102得到的指令,并输出控制电压,驱动扫频信号发生模块20输出频率受控于所述控制电压的交变电压信号施加于所述被测蓄电池60上,同时控制电流电压采样模块30同步采样流经被测蓄电60的交变电流和该蓄电池60的交变响应电压;获取采样信号处理模块40输出的反馈控制电压,令扫频信号发生模块20不断改变输出交流电压的频率,直至输出交流电压频率为被测蓄电池当时SOC的谐振频率f;时才停止改变,并将此时所获取的f,通过对比和插值预先存贮在数据存储器103内{f,,S0C}数据集,得到该被测蓄电池60相应的荷电状态S0C,并通过人机界面102显示出来。
[0079] 所述人机界面102包括键盘和显示器。
[0080] 所述智能控制模块10的数据存储器103存储有不同型号的阀控铅酸蓄电池的扫描频率上限、下限4,以及起始扫描频率& ;同时该数据存储器103存储不同型号的阀控铅酸VRLA蓄电池的{f,,S0C}数据集。
[0081 ] 所述扫频信号发生模块20,包括正弦信号发生器201和功率放大器202 ;所述智能控制模块10的电压控制信号加到正弦信号发生器201的输入端,使其输出频率受控于所述控制电压的正弦信号,该正弦信号经所述功率放大器202放大后,加到被测蓄电池60的正、负极端子上。
[0082] 所述电流电压采样模块30包括取样电阻R、电流采样电路301和电压采样电路302 ;所述电流采样电路301通过取样电阻R获取流经所述被测蓄电池60的交变电流,并送至采样信号处理模块40 ;与此同时,所述电压采样电路302采样该蓄电池60两端的交变电压,也送至采样信号处理模块40。
[0083] 所述采样信号处理模块40包括移相器401、第一滤波器402、第二滤波器403、混频器404和鉴相器405 ;
[0084] 所述电流电压采样模块30输出的交变电流经第二滤波器403滤波后接入所述混频器404输入端;同时所述电流电压采样模块30输出的交变响应电压经过移相器401移相、再通过第一滤波器402滤波后,也被送入所述混频器404的另一输入端;该混频器404的输出端接至鉴相器405的输入端,经鉴相处理后输出控制电压,该控制电压负反馈至所述智能控制模块10的微处理器101中。
[0085] 上述过程为本发明优选实现过程,本领域的技术人员在本发明基本上进行的通常变化和替代包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种测量阀控铅酸蓄电池荷电状态SOC的方法,包括步骤: A.针对不同型号的阀控铅酸蓄电池,用常规方法将其充电至额定容量后,分阶段使之放电至不同的荷电状态S0C,分别测出该SOC下所述蓄电池的谐振频率f;;对所述蓄电池的谐振频率f;的测量,包括步骤: 1.在被测蓄电池正、负极两端施加频率f受控于扫描电压的交流激励信号U,得到该蓄电池两端的交流响应电压u ’ ; I1.将交流激励信号U与交流响应电压U’进行混频处理后得到信号St ; II1.将所述信号St经滤波后,输出的控制电压tT负反馈到步骤I所述扫描电压,改变施加在被测蓄电池正、负极两端的交流激励信号U的频率f ; IV.步骤I至III重复进行,直至所述输出的控制电压tT为零时,扫描电压控制的交流激励信号U的频率f,即为所述蓄电池的谐振频率f;; B.将实施上述步骤A,针对每一种型号的蓄电池测得其{f;,S0C}数据集后,贮存在掉电可保存的数据存储器内; C.在需要测量SOC的所述蓄电池正、负极端子上施加扫频交流激励信号U,连续改变该交流激励信号u的频率f,直至所述被测蓄电池内阻抗表现为纯电阻,此时施加的交流激励信号U的频率f即为所述被测蓄电池在当时SOC的谐振频率f;; D.将实施步骤C所获 f;值输入微处理器,利用贮存在所述掉电可保存的数据存储器内、同被测蓄电池同样型号的蓄电池的{f;,S0C}数据集,通过线性插值的方法得到相对应的S0C,此即所测该蓄电池当时的S0C,亦即它当时拥有的剩余电量,用百分数%表示。
2.按照权利要求1所述的测量阀控铅酸蓄电池荷电状态SOC的方法,其特征在于: 步骤A中所述“测出该SOC下所述蓄电池的谐振频率f/’,包括步骤: Al.以“恒流-恒压-涓流”的三阶段充电方式对所述蓄电池进行充电,在充电过程完成后将电池静置120分钟; A2.在25±0.2°C的环境温度下以10小时放电率对电池进行恒流放电;放电过程中,采用安时计量法实时记录蓄电池的剩余电量,并将此值作为其SOC的真实值; A3.在步骤A2所述蓄电池正、负极端子上施加扫频交流激励信号U,连续改变施加交流激励信号u的频率f,直至所述被测蓄电池的内阻抗表现为纯电阻,此时施加的交流激励信号u的频率f即为该蓄电池在该SOC的谐振频率f;。
3.一种测量阀控铅酸蓄电池荷电状态SOC的装置,其特征在于: 包括智能控制模块(10)、扫频信号发生模块(20)、电流电压采样模块(30)和采样信号处理模块(40);被测阀控铅酸蓄电池(60)同扫频信号发生模块(20)和电流电压采样模块(30)电连接; 智能控制模块(10)输出控制电压,驱动扫频信号发生模块(20)输出频率受控于所述控制电压变化的交变电压信号施加于所述被测阀控铅酸蓄电池(60)上,由电流电压采样模块(30)同步采样流经被测阀控铅酸蓄电池(60)的交变电流和该被测阀控铅酸蓄电池(60)的交变响应电压,输入至米样信号处理模块(40),经米样信号处理模块(40)的移相、滤波、混频和鉴相后,输出控制电压负反馈至智能控制模块(10),令扫频信号发生模块(20)不断改变输出交流信号的频率,直至输出交流信号频率为被测阀控铅酸蓄电池当时SOC的谐振频率f;才停止改变,并将此时所获取的f;在智能控制模块(10)内通过对比和插值预先贮存其内的{f;,SOC}数据集,得到该被测阀控铅酸蓄电池(60)相应的荷电状态SOC。
4.按照权利要求3所述的测量阀控铅酸蓄电池荷电状态SOC的装置,其特征在于: 所述智能控制模块(10),包括微处理器(101)、人机界面(102)和数据存储器(103);微处理器(101)分别与人机界面(102)和数据存储器(103)电连接;所述微处理器(101)处理人机界面(102)得到的指令,并输出控制电压,驱动扫频信号发生模块(20)输出频率受控于所述控制电压变化的交变电压信号施加于所述被测阀控铅酸蓄电池(60)上,同时控制电流电压采样模块(30)同步采样流经被测阀控铅酸蓄电池(60)的交变电流和该被测阀控铅酸蓄电池(60)的交交响应电压;获取采样信号处理模块(40)输出的反馈控制电压,令扫频信号发生模块(20)不断改变输出交流信号的频率,直至输出交流电压的频率为被测阀控铅酸蓄电池当时SOC的谐振频率f;时才停止改变,并将此时所获取的f;通过对比和插值预先存贮在数据存储器(103)内的{f;,S0C}数据集,得到该被测阀控铅酸蓄电池(60)相应的荷电状态S0C,并通过人机界面(102)显示出来。
5.按照权利要求3所述测量阀控铅酸蓄电池荷电状态SOC的装置,其特征在于: 所述扫频信号发生模块(20),包括正弦信号发生器(201)和功率放大器(202);所述智能控制模块(10)的控制电压信号加到正弦信号发生器(201)的输入端,使其产生一频率受控于所述控制电压的正弦信号,该正弦信号经所述功率放大器(202)放大后,加到被测阀控铅酸蓄电池(60)的正、负极端子上。
6.按照权利要求3所述的测量阀控铅酸蓄电池荷电状态SOC的装置,其特征在于: 所述电流电压采样模块(30)包括取样电阻R、电流采样电路(301)和电压采样电路(302);所述电流采样电路(301)通过取样电阻R获取流经所述被测阀控铅酸蓄电池(60)的交变电流,并送至采样信号处理模块(40);与此同时,所述电压采样电路(302)采样该被测阀控铅酸蓄电池(60)的交变响应电压,也送至采样信号处理模块(40)。
7.按照权利要求3或6所述的测量阀控铅酸蓄电池荷电状态SOC的装置,其特征在于: 所述采样信号处理模块(40)包括移相器(401)、第一滤波器(402)、第二滤波器(403)、混频器(404)和鉴相器(405); 所述电流电压采样模块(30)输出的交变电流经第二滤波器(403)滤波后接入所述混频器(404)输入端;同时所述电流电压采样模块(30)输出的交变响应电压经过移相器(401)移相、再通过第一滤波器(402)滤波后,也被送入所述混频器(404)的另一输入端;该混频器(404)的输出端接至鉴相器(405)的输入端,经鉴相处理后输出控制电压,该控制电压负反馈至所述智能控制模块(10)的微处理器(101)中。
8.按照权利要求4所述的测量阀控铅酸蓄电池荷电状态SOC的装置,其特征在于: 所述人机界面(102)包括键盘和显示器。
9.按照权利要求4所述的测量阀控铅酸蓄电池荷电状态SOC的装置,其特征在于: 所述智能控制模块(10)的数据存储器(103)存储有不同型号的蓄电池的扫描频率上限、下限L以及起始扫描频率
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