CN106872785A - 一种电池内阻检测电路 - Google Patents

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    • G—PHYSICS
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    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/389—Measuring internal impedance, internal conductance or related variables

Abstract

本发明公开了一种电池内阻检测电路，包括分压模块；所述分压模块输入端输入电压信号；所述分压模块输出端与第一运算放大器正输入端连接；所述第一运算放大器负输入端与反馈模块连接；所述反馈模块与采样模块连接；所述第一运算放大器输出端与开关管控制端连接；所述开关管输入端接待检测电池正极；所述开关管输出端通过所述采样模块接所述待检测电池负极；所述待检测电池的正极和负极均与电容耦合模块连接；所述电容耦合模块与差分放大模块连接；所述电容耦合模块与所述差分放大模块之间接有静态电平设置模块。本发明的电路结构简单，成本低，检测精度高，电路稳定性好。

Description

一种电池内阻检测电路
技术领域
本发明涉及电池内阻检测领域。
背景技术
现有的电池内阻检测方法一般为交流法，即对于待检测电池，给定一个已知频率的高频的交流激励，通过测量交流电流值，得到电池内阻。该方法成本高，稳定性差，测量精度低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种电池内阻检测电路。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种电池内阻检测电路，包括分压模块；所述分压模块输入端输入电压信号；所述分压模块输出端与第一运算放大器正输入端连接；所述第一运算放大器负输入端与反馈模块连接；所述反馈模块与采样模块连接；所述第一运算放大器输出端与开关管控制端连接；所述开关管输入端接待检测电池正极；所述开关管输出端通过所述采样模块接所述待检测电池负极；所述待检测电池的正极和负极均与电容耦合模块连接；所述电容耦合模块与差分放大模块连接；所述电容耦合模块与所述差分放大模块之间接有静态电平设置模块。
所述反馈模块包括第一反馈电阻和第二反馈电阻；所述第一反馈电阻一端接电源，另一端接所述第一运算放大器负输入端、第二反馈电阻。
所述采样模块包括采样电阻；所述采样电阻一端接入所述第二反馈电阻和开关管输出端之间，另一端接所述待检测电池负极。
所述第一运算放大器输出端与所述开关管控制端之间接有第一保护电阻；第一保护电容一端接入所述第一运算放大器输出端与所述第一保护电阻输入端之间；所述第一保护电容另一端接入所述第一反馈电阻与所述第一运算放大器负输入端之间；第二保护电容一端接入所述第一保护电阻输出端与所述开关管控制端之间，所述第二保护电容另一端接所述开关管输出端。防止电路产生自激振荡，使得电路更加可靠和稳定。
所述开关管控制端与输出端之间接有限压模块，防止开关管控制端和输出端电压过高而损坏开关管。
所述限压模块与放电电阻并联，消耗开关管寄生电容的电量，提高开关速度。
所述电容耦合模块包括第一耦合电容和第二耦合电容；所述第一耦合电容输入端与所述待检测电池正极连接；所述第二耦合电容输入端与所述待检测电池负极连接。
所述差分放大模块包括第二运算放大器；所述第二运算放大器正输入端通过第一差分电阻接所述第一耦合电容输出端；所述第二运算放大器负输入端通过第二差分电阻接所述第二耦合电容输出端；所述第二运算放大器输出端通过第三差分电阻接所述第二运算放大器负输入端；第四差分电阻一端接入所述第一差分电阻与所述第二运算放大器正输入端之间，另一端接入第五差分电阻与第六差分电阻之间；所述第五差分电阻一端接地；所述第六差分电阻一端接电源。
所述第二运算放大器输出端与滤波模块连接。
所述静态电平设置模块包括第一上拉电阻和第二上拉电阻；所述第一上拉电阻和第二上拉电阻输入端均与电源连接；所述第一上拉电阻输出端接入所述第一耦合电容和第一差分电阻之间；所述第二上拉电阻输出端接入所述第二耦合电容和第二差分电阻之间。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明的电路结构简单，成本低，检测精度高，电路稳定性好。
附图说明
图1为本发明拉载部分原理图；
图2为本发明电压采样部分原理图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明的电路包括拉载部分和电压采样部分。
如图1，拉载部分包括电阻R31和电阻R32组成的分压模块；电阻R31输入端输入电压信号VISET；电阻R31输出端接第一运算放大器（以下简称第一运放）U4B正输入端，第一运放输出端通过第一保护电阻R14接MOS管Q1栅极，第一保护电容C15一端接入第一运放输出端与第一保护电阻R14输入端之间；第一保护电容R14另一端接入第一反馈电阻R23与第一运放负输入端之间；第二保护电容C13一端接入第一保护电阻输出端与MOS管Q1栅极之间，第二保护电容C13另一端接MOS管Q1源极；第一反馈电阻R23一端接电源VDDA，另一端接第一运放负输入端、第二反馈电阻R24；第二反馈电阻R24接Q1源极，Q1漏极接待检测电池正极；三个采样电阻R1、R2、R3一端接入第二反馈电阻R24、Q1源极之间，R1、R2、R3另一端接待检测电池负极。
MOS管Q1栅极与输出端之间接有限压模块，本发明中，限压模块采用瞬态抑制二极管TVS2，防止MOS管Q1栅极和源极之间电压过高而损坏开关管。
瞬态抑制二极管TVS2与放电电阻R15并联。
为了保护MOS管Q1，在其源极接熔断丝F2。
如图2所示，本发明电压采样部分包括电容耦合模块和差分放大模块，电容耦合模块包括第一耦合电容C8和第二耦合电容C7；所述第一耦合电容输入端与所述待检测电池正极BAT+连接；所述第二耦合电容输入端与所述待检测电池负极BAT-连接。
本发明中，差分放大模块包括第二运算放大器U4A；所述第二运算放大器正输入端通过第一差分电阻R10接所述第一耦合电容输出端；所述第二运算放大器负输入端通过第二差分电阻R21接所述第二耦合电容输出端；所述第二运算放大器输出端通过第三差分电阻R13接所述第二运算放大器负输入端；第四差分电阻R22一端接入所述第一差分电阻与所述第二运算放大器正输入端之间，另一端接入第五差分电阻R30与第六差分电阻R29之间；所述第五差分电阻一端接地GND；所述第六差分电阻一端接电源VDDA。
为了防止电路产生自激振荡，第三差分电阻R13与电容C11并联，第五差分电阻R30与电容C17并联，电容C14一端接入第五差分电阻R30与第六差分电阻R29之间，另一端接入第一差分电阻R10和第二运算放大器正输入端之间。
第二运算放大器电源输入端接有滤波电容C12。
第二运算放大器输出端与滤波模块连接，滤除毛刺。该滤波模块包括电阻R12和电容C19，电阻12同时起到保护第二运算放大器输出端，防止第二运算放大器烧毁。
滤波模块输出端接单片机，即R12接单片机。
为了保证电容耦合模块和差分放大模块之间的电压处于平衡状态，本发明设置了静态电平设置模块，电平设置模块包括第一上拉电阻R11和第二上拉电阻R20；所述第一上拉电阻和第二上拉电阻输入端均与电源VDDA连接；所述第一上拉电阻输出端接入所述第一耦合电容和第一差分电阻之间；所述第二上拉电阻输出端接入所述第二耦合电容和第二差分电阻之间。
本发明的工作原理如下：电阻R31输入端输入一个控制电流的电压信号VISET，使MOS管Q1导通，MOS管Q1的输出电流值可以通过VISET求得，该电流值设为I；此时，待检测电池两端电压下降，产生压差，此压差信号通过第一耦合电容C8和第二耦合电容C7耦合到差分放大模块的输入端（即R10和R21的输入端），经过差分放大模块后，得到放大后的压差信号，该压差信号通过模数转换器采样，得到压差信号值ΔV，则待检测电池内阻r=ΔV/I。
为了提高测量精度，可以连续进行多次测量（例如500次），取多次测量结果的平均值，得到更加准确的待检测电池内阻值。

Claims (10)

1.一种电池内阻检测电路，其特征在于，包括分压模块；所述分压模块输入端输入电压信号；所述分压模块输出端与第一运算放大器正输入端连接；所述第一运算放大器负输入端与反馈模块连接；所述反馈模块与采样模块连接；所述第一运算放大器输出端与开关管控制端连接；所述开关管输入端接待检测电池正极；所述开关管输出端通过所述采样模块接所述待检测电池负极；所述待检测电池的正极和负极均与电容耦合模块连接；所述电容耦合模块与差分放大模块连接；所述电容耦合模块与所述差分放大模块之间接有静态电平设置模块。
2.根据权利要求1所述的电池内阻检测电路，其特征在于，所述反馈模块包括第一反馈电阻和第二反馈电阻；所述第一反馈电阻一端接电源，另一端接所述第一运算放大器负输入端、第二反馈电阻。
3.根据权利要求2所述的电池内阻检测电路，其特征在于，所述采样模块包括采样电阻；所述采样电阻一端接入所述第二反馈电阻和开关管输出端之间，另一端接所述待检测电池负极。
4.根据权利要求2所述的电池内阻检测电路，其特征在于，所述第一运算放大器输出端与所述开关管控制端之间接有第一保护电阻；第一保护电容一端接入所述第一运算放大器输出端与所述第一保护电阻输入端之间；所述第一保护电容另一端接入所述第一反馈电阻与所述第一运算放大器负输入端之间；第二保护电容一端接入所述第一保护电阻输出端与所述开关管控制端之间，所述第二保护电容另一端接所述开关管输出端。
5.根据权利要求1所述的电池内阻检测电路，其特征在于，所述开关管控制端与输出端之间接有限压模块。
6.根据权利要求5所述的电池内阻检测电路，其特征在于，所述限压模块与放电电阻并联。
7.根据权利要求1～6之一所述的电池内阻检测电路，其特征在于，所述电容耦合模块包括第一耦合电容和第二耦合电容；所述第一耦合电容输入端与所述待检测电池正极连接；所述第二耦合电容输入端与所述待检测电池负极连接。
8.根据权利要求7所述的电池内阻检测电路，其特征在于，所述差分放大模块包括第二运算放大器；所述第二运算放大器正输入端通过第一差分电阻接所述第一耦合电容输出端；所述第二运算放大器负输入端通过第二差分电阻接所述第二耦合电容输出端；所述第二运算放大器输出端通过第三差分电阻接所述第二运算放大器负输入端；第四差分电阻一端接入所述第一差分电阻与所述第二运算放大器正输入端之间，另一端接入第五差分电阻与第六差分电阻之间；所述第五差分电阻一端接地；所述第六差分电阻一端接电源。
9.根据权利要求8所述的电池内阻检测电路，其特征在于，所述第二运算放大器输出端与滤波模块连接。
10.根据权利要求8所述的电池内阻检测电路，其特征在于，所述静态电平设置模块包括第一上拉电阻和第二上拉电阻；所述第一上拉电阻和第二上拉电阻输入端均与电源连接；所述第一上拉电阻输出端接入所述第一耦合电容和第一差分电阻之间；所述第二上拉电阻输出端接入所述第二耦合电容和第二差分电阻之间。
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