CN109061500A - 一种电池组充放电前后的电压差测量方法以及测量电路 - Google Patents
一种电池组充放电前后的电压差测量方法以及测量电路 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109061500A CN109061500A CN201810942107.6A CN201810942107A CN109061500A CN 109061500 A CN109061500 A CN 109061500A CN 201810942107 A CN201810942107 A CN 201810942107A CN 109061500 A CN109061500 A CN 109061500A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- battery pack
- voltage
- resistance
- capacitor
- connect
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 104
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 72
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 39
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 39
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 claims description 16
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 16
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 4
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 4
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 4
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 4
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 3
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
Abstract
本发明涉及一种电池组充放电前后电压差的高精度测量方法，包括如下步骤：(1)将电池组与一个电压保持装置连接，使电压保持装置采集得到电池组的初始电压V0；(2)将电池组与电源连接进行充电或者与负载连接放电，得到电池组充电后电压V1或者放电后电压V1；(3)将电压保持装置和电池组同时与差分放大器输入端连接，差分放大器输出端与数模转换器输入端连接，从而在数模转换器输出端得到放大后的高精度电压差。本发明测量方法和测量电路中，采用电容来保持电池组充电前或放电前的电压值，进而通过差压放大器直接得到了电池组充放电前后的电压差，避免使用分压电路来获取充放电前后的电压绝对值，大幅减少了信号衰减，适应于1V～∞V的电池组。
Description
技术领域
本发明涉及电池组充放电前后的电压差的测量方法，以及直流内阻的测量方法以及测量电路，尤其适用于宽电压范围的电池组的测量。
背景技术
电池的内阻是指电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力，它包括欧姆内阻和极化内阻，极化内阻又包括电化学极化内阻和浓差极化内阻。
不同类型的电池内阻不同。相同类型的电池，由于内部化学特性的不一致，内阻也不一样。电池的内阻很小，我们一般用毫欧的单位来定义它。内阻是衡量电池性能的一个重要技术指标。
电池的内阻很小，我们一般用微欧或者毫欧的单位来定义它。在一般的测量场合，我们要求电池的内阻测量精度误差必须控制在正负5％以内。这么小的阻值和这么精确的要求必须用专用仪器来进行测量。
对电池内阻的测量方法有直流测试法和交流测试法两种，其中直流测试法又分为充电法和放电法。IEC 61960标准中提到了一种针对电池内阻的测量方法。是在电池组两端接入放电负载，先用0.2C的电流I1对电池放电10s，记录最后电压值U1；再瞬时用1C电流I2对电池放电1s，记录最后电压值U2；根据R＝(U1-U2)除以(I2-I1)算出直流内阻。由于电池的内阻值很小，在一定电流下的电压变化幅值相对较小，给准确测量带来困难，由于放电过程电压的变化，需要选择稳定区域计算电压变化幅值。
DOE/ID-11069FreedomCAR功率辅助型电池测试手册提到一种放电下的内阻测量方法，在放电周期开始后对负载放电10s，放电内阻＝(Vt1-Vt0)/(It0-It1)。如果It0＝0，则放电内阻＝(Vt0-Vt1)/It1。
充电法测量直流内阻，是先测量一个充电前电压值，再在电池组两端连接电源对电池组进行充电，得到一个充电后电压值，将充电前后的电压值相减，再结合充电电流计算而得到充电内阻。
可见，上述直流测试法中，无论是充电法，还是放电法，均需要通过测量获得充电前后或者放电前后的电池组电压绝对值，然后将两个电压绝对值进行相减得到电压差值，电压差值再结合放电电流用于直流内阻的计算。现有技术中测量电池组充电前后的电压差值的电路通常如图1所示，电池组依次连接分压电压、调理滤波电路、模数转换器和数据处理器。现有技术中测量电池组放电前后的电压差值的电路通常如图2所示，电池组依次连接分压电压、调理滤波电路、模数转换器和数据处理器。因为高精度模数转换器的输入范围较小，通常只有0～2.5V，而电池组电压范围却是从3V～600V，为了能全部测量宽范围的电压范围，故设置了分压电路。采用分压电路将电池组电压缩小到能被模数转换器全范围检测到，所以会采用非常大的衰减比。如果出现一种需要测量300V 100AH锂电池组的内阻，当负载电流不能做很大电流时，比如1A放电负载。那么为了测量到300V电压的变动，衰减比设定为120:1；当内阻在10mR时，放电后电压变化10mV，经过分压电路后，信号变为83uV，信号衰减大。为了适应当前高精度模数转换器的输入范围的要求，则势必要采用放大器将电压差信号放大，放大倍率较大，这样做的话会将直流噪声同比放大，导致最终24bitΣ△型模数转换器测量误差在20％以上，难以满足低于10％的误差要求。总之，传统直流内阻测量方法存在动态范围需求大，精度差的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种可适应于宽范围电压的电池组，测量精度高的电压差和直流内阻测量方法以及测量电路。
为了达到目的，本发明提供的技术方案为：
一种电池组充放电前后电压差的高精度测量方法，包括如下步骤：
(1)将电池组与一个电压保持装置连接，使电压保持装置采集得到电池组的初始电压V0；
(2)使电池组断开与电压保持装置的连接，将电池组与电源连接进行充电或者与负载连接放电，得到电池组充电后电压V1或者放电后电压V1；
(3)使电池组断开与电源或负载的连接，将电压保持装置和电池组同时与差分放大器输入端连接，差分放大器输出端与数模转换器输入端连接，从而在数模转换器输出端得到放大后的高精度电压差。
优选地，所述电压保持装置为高绝缘电阻电容，所述电容的绝缘电阻≥50000兆欧，绝缘电阻与电容值的乘积大于3000s。
一种电池组直流内阻的测量方法，包括如下步骤：
(1)将电池组与一个电压保持装置连接进行充电，使电压保持装置采集得到电池组的初始电压V0；
(2)将电池组断开与电压保持装置的连接，电池组与电源连接，以电流I0恒流充电一定时间T，得到电池组充电后电压V1；
(3)将电池组断开与电源的连接，将电压保持装置和电池组同时与差分放大器输入端连接，差分放大器输出端与数模转换器输入端连接，从而在数模转换器输出端得到放大后的高精度电压差；
(4)依据步骤(3)的电压差以及步骤(2)的充电电流I0计算得到电池组的直流内阻Rdis。
优选地，所述电压保持装置为高绝缘电阻电容，所述电容的绝缘电阻≥50000兆欧，绝缘电阻与电容值的乘积大于3000s。
一种电池组直流内阻的测量方法，包括如下步骤：
(1)将电池组与一个电压保持装置连接进行充电，使电压保持装置采集得到电池组放电前电压V0；
(2)将电池组断开与电压保持装置的连接，电池组与负载连接，以电流I0恒流放电一定时间T，得到电池组放电后电压V1；
(3)将电池组断开与负载的连接，将电压保持装置和电池组同时与差分放大器输入端连接，差分放大器输出端与数模转换器输入端连接，从而在数模转换器输出端得到放大后的高精度电压差；
(4)依据步骤(3)的电压差以及步骤(2)的放电电流I0计算得到电池组的直流内阻Rdis。
优选地，所述电压保持装置为高绝缘电阻电容，所述电容的绝缘电阻≥50000兆欧，绝缘电阻与电容值的乘积大于3000s。步骤(1)中由于采用了高绝缘电阻和高RC时间的电容，从而电容可以保持电压值较长时间不变，电池组放电后电容的电压约等于电池组放电前电压V0，从而通过比较电容电压与电池组电压即可得到电池组放电前后的电压差，进而得到电池组直流内阻。
优选地，电池组的直流内阻Rdis＝(V0-V1)/I0。
优选地，步骤(2)中恒流放电的时间T为10s。
考虑到高绝缘电阻电容可能在电池组放电期间有微小的电压降，而使得步骤(3)的电压差会偏小，所以可以对该电压差作一下补偿。优选地，将高绝缘电阻电容充电后，测量其在相同时间T、开路状态下的电压下降值ΔV，将该电压下降值ΔV与步骤(3)的电压差相加，从而得到补偿后的电压差。
一种电池组直流内阻的测量电路，其包括充电电路、电压保持电路和差压放大测量电路，所述的充电电路包括电源和开关S1，电源通过开关S1与电池组连接；所述的电压保持电路包括电容C1和开关S2，电容C1通过开关S2与电池组连接；所述电容的绝缘电阻≥50000兆欧，绝缘电阻与电容值的乘积大于3000s；所述的差压放大测量电路用于放大并测量当前电容和电池组之间的电压差，其一端连接电容C1，另一端连接电池组；
所述的电压保持电路还包括限流电阻R10和泄放电阻R13，限流电阻R10与电容C1串联后与电池组连接；泄放电阻R13通过限流电阻R10和开关S2与电容C1连接；
所述的差压放大测量电路包括顺次连接的信号放大电路、模数转换器和数据处理器，信号放大电路一端连接电容C1，信号放大电路另一端连接电池组，信号放大电路用于将当前电容和电池组之间的电压差信号放大，模数转换器用于将放大信号转换为数字信号，数据处理器用于计算得到电池组的直流内阻；
所述的信号放大电路包括保护电路和差分放大器，所述的保护电路包括电阻R11、双基极二极管Q1、运算放大器U1A、电阻R12、双基极二极管Q2和运算放大器U1B，电阻R11一端与电容C1负极连接，另一端与双基极二极管Q2的发射极连接，双基极二极管Q2的发射极与运算放大器U1A的引脚2连接，运算放大器U1A的引脚3和引脚1连接差分放大器的一个输入端；电阻R12一端与电池组负极连接，另一端与双基极二极管Q2的发射极连接，双基极二极管Q2的发射极与运算放大器U1B的引脚5连接，运算放大器U1B的引脚6和引脚7连接差分放大器的另一个输入端；
开关S1的绝缘电阻小于10000兆欧，开关S2的绝缘电阻大于1000000兆欧。
一种电池组直流内阻的测量电路，其包括放电电路、电压保持电路和差压测量电路，所述的放电电路包括负载和开关S1，负载通过开关S1与电池组连接；所述的电压保持电路包括电容C1和开关S2，电容C1通过开关S2与电池组连接；所述电容的绝缘电阻≥50000兆欧，绝缘电阻与电容值的乘积大于3000s；所述的差压测量电路用于放大并测量当前电容和电池组之间的电压差，其一端连接电容C1，另一端连接电池组。
优选地，所述的电压保持电路还包括限流电阻R10和泄放电阻R13，限流电阻R10与电容C1串联后与电池组连接；泄放电阻R13通过限流电阻R10和开关S2与电容C1连接。
优选地，所述的差压测量电路包括顺次连接的信号放大电路、模数转换器和数据处理器，信号放大电路一端连接电容C1，信号放大电路另一端连接电池组，信号放大电路用于将当前电容和电池组之间的电压差信号放大，模数转换器用于将放大信号转换为数字信号，数据处理器用于计算得到电池组的直流内阻；
所述的信号放大电路包括保护电路和差分放大器，所述的保护电路包括电阻R11、双基极二极管Q1、运算放大器U1A、电阻R12、双基极二极管Q2和运算放大器U1B，电阻R11一端与电容C1负极连接，另一端与双基极二极管Q2的发射极连接，双基极二极管Q2的发射极与运算放大器U1A的引脚2连接，运算放大器U1A的引脚3和引脚1连接差分放大器的一个输入端；电阻R12一端与电池组负极连接，另一端与双基极二极管Q2的发射极连接，双基极二极管Q2的发射极与运算放大器U1B的引脚5连接，运算放大器U1B的引脚6和引脚7连接差分放大器的另一个输入端；
开关S1的绝缘电阻小于10000兆欧，开关S2的绝缘电阻大于1000000兆欧。
本发明电池组充放电前后的电压差和直流内阻的测量方法和测量电路中，采用高绝缘电阻和高RC时间的电容来保持电池组充电前或放电前的电压值，进而通过差压放大器直接得到了电池组充放电前后的电压差，避免使用分压电路来获取充放电前后的电压绝对值，大幅减少了信号衰减；这样电压差信号输出到模数转换器时可采用较小的放大倍率，从而直流噪声低，最终计算出来的直流内阻精度高，可以适应于1V～∞V的电池组。
附图说明
图1是现有技术中采用充电法测量电池组直流内阻的原理框图；
图2是现有技术中采用放电法测量电池组直流内阻的原理框图；
图3是实施例1电池组直流内阻的测量电路的原理框图；
图4是实施例1电池组直流内阻的测量电路的电路图；
图5是实施例2电池组直流内阻的测量电路的原理框图；
图6是实施例2电池组直流内阻的测量电路的电路图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合实施例对本发明作详细描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
一种电池组充放电前后电压差的高精度测量方法，包括如下步骤：
(1)将电池组与一个电压保持装置连接，使电压保持装置采集得到电池组充电前电压V0；
(2)将电池组断开与电压保持装置的连接，电池组与电源连接充电，得到电池组充电后电压V1；
(3)将电池组断开与电源的连接，将电压保持装置和电池组同时与差分放大器输入端连接，差分放大器输出端与数模转换器输入端连接，从而在数模转换器输出端得到放大后的高精度电压差。
所述电压保持装置为高绝缘电阻电容，所述电容的绝缘电阻≥50000兆欧，绝缘电阻与电容值的乘积大于3000s。
本发明的电压差测量方法采用一种电池组直流内阻的测量电路，如图3-4所示，其包括充电电路、电压保持电路和差压测量电路，所述的充电电路包括电源和开关S1，电源通过开关S1与电池组连接；所述的电压保持电路包括电容C1和开关S2，电容C1通过开关S2与电池组连接；所述电容的绝缘电阻≥50000兆欧，绝缘电阻与电容值的乘积大于3000s；所述的差压测量电路用于放大并测量当前电容和电池组之间的电压差，其一端连接电容C1，另一端连接电池组。
所述的电压保持电路还包括限流电阻R10，限流电阻R10与电容C1串联后与电池组连接。所述的电压保持电路还包括泄放电阻R13，泄放电阻R13通过限流电阻R10和开关S2与电容C1连接。
所述的差压测量电路包括顺次连接的信号放大电路、模数转换器和数据处理器，信号放大电路一端连接电容C1，信号放大电路另一端连接电池组，信号放大电路用于将当前电容和电池组之间的电压差信号放大，模数转换器用于将放大信号转换为数字信号，数据处理器用于计算得到电池组的直流内阻。
参照图3，所述的信号放大电路包括保护电路和差分放大器，所述的保护电路包括电阻R11、双基极二极管Q1、运算放大器U1A、电阻R12、双基极二极管Q2和运算放大器U1B，电阻R11一端与电容C1负极连接，另一端与双基极二极管Q2的发射极连接，双基极二极管Q2的发射极与运算放大器U1A的引脚2连接，运算放大器U1A的引脚3和引脚1连接差分放大器的一个输入端；电阻R12一端与电池组负极连接，另一端与双基极二极管Q2的发射极连接，双基极二极管Q2的发射极与运算放大器U1B的引脚5连接，运算放大器U1B的引脚6和引脚7连接差分放大器的另一个输入端。
开关S1的绝缘电阻小于10000兆欧，开关S2的绝缘电阻大于1000000兆欧。开关S2采用高绝缘电阻的继电器如水银继电器、干簧管继电器等，比如HFW-1A-12。开关S1采用低绝缘电阻的继电器，这样可以确保S1响应速度更快。
其中电容C1采用高绝缘电阻的薄膜电容，如聚丙烯、聚四氟乙烯等高RC时间的电容，可以采用：电容值为0.22uF，额定电压630V，CBB电容。
电阻R13是C1电容的泄放电阻，可以采用电阻值10KR，1W。
电阻R10是限制对电容充电电流，防止开关S2损坏，R10可以采用电阻值100R，0.5W。
电阻R11和Q1是防止对运算放大器U1A存在超出放大器输入范围的保护，其中Q1选择低漏电电流的同一封装的双基极二极管或采用JFET的PN节。Q1可以选用BAV199。电阻R11可以选用10KR，0.25W。当电容端电压过大时，则电阻R11和Q1可以将电压
电阻R12和Q2是防止对运算放大器U1B存在超出放大器输入范围的保护，其中Q2选择低漏电电流的同一封装的双基极二极管或采用JFET的PN节。Q2可以选用BAV199。电阻R12可以选用10KR，0.25W。
运算放大器U1A和运算放大器U1B也是采用高输入电阻的同一封装运算放大器如JFET型、CMOS型、LiCMOS型等，比如可以选用LMC6082。运算放大器U1A和运算放大器U1B既作为差分放大器的信号输入端，同时又对差分放大器起到绝缘保护作用。
电阻R11、双基极二极管Q1和运算放大器U1A，以及电阻R12、双基极二极管Q2和运算放大器U1B构成互为镜像对称的支路，两个支路对电压值的影响相同，从而确保输入到差分放大器中的电压差等于电容端与电池组端之间的电压差，提高了测量准确度。
参照图3，一种电池组直流内阻的测量方法，包括如下步骤：
(1)将电池组与高绝缘电阻电容连接进行充电，使电容采集得到电池组充电前电压V0；所述电容的绝缘电阻≥50000兆欧，绝缘电阻与电容值的乘积大于3000s；具体是开关S1断开、开关S2闭合，让电容C1充满电后，断开开关S2，电容保持电池组电压V0，由于电容的高绝缘电阻以及高RC时间的特性，从而可以使得电容在步骤(2)的充电时间内电压基本保持不变。
(2)断开与高绝缘电阻电容的连接，将电池组与电源连接，以电流I0恒流充电一定时间T，得到电池组充电后电压V1；具体是保持断开开关S2，闭合开关S1，让电源对电池组充电，充电后的电池组电压为V1；
(3)依据电池组充电前电压V0、电池组充电后电压V1以及充电电流I0计算得到电池组的直流内阻Rdis。计算公式可以是电池组的直流内阻Rdis＝(V1-V0)/I0。步骤(2)中恒流充电的时间T为10s。
参照图3，由于电池组和电容在正端共线，当以参考点SGND时，Vp＝-V0；Vn＝-V1，从而放大器输入Vp-Vn＝V1-V0，放大器可以不经衰减器直接放大这个Vp-Vn的差压信号，就此解决了动态范围难题。
另外，考虑到高绝缘电阻电容可能在电池组充电期间有微小的电压降，而使得步骤(3)的电压差会偏大，所以可以对该电压差作一下补偿。具体方法是：将高绝缘电阻电容充电后，测量其在相同时间T、开路状态下的电压下降值ΔV，将步骤(3)的电压差与该电压下降值ΔV相减，从而得到补偿后的电压差。
另外考虑到电路运行过程中，双基极二极管Q1、双基极二极管Q2、U1A、U1B、电阻R11、电阻R12、电容C1可能会温度升高，从而降低其自身阻抗，使电压下降、漏电流增多，故可以对元器件进行灌封温度耦合，也可以采用半导体制冷进一步提高阻抗。
实施例2
一种电池组充放电前后电压差的高精度测量方法，包括如下步骤：
(1)将电池组与一个电压保持装置连接，使电压保持装置采集得到电池组放电前电压V0；
(2)将电池组断开与电压保持装置的连接，电池组与负载连接放电，得到电池组放电后电压V1；
(3)将电池组断开与负载的连接，将电压保持装置和电池组同时与差分放大器输入端连接，差分放大器输出端与数模转换器输入端连接，从而在数模转换器输出端得到放大后的高精度电压差。
所述电压保持装置为高绝缘电阻电容，所述电容的绝缘电阻≥50000兆欧，绝缘电阻与电容值的乘积大于3000s。
本发明的电压差测量方法采用一种电池组直流内阻的测量电路，如图5-6所示，其包括放电电路、电压保持电路和差压测量电路，所述的放电电路包括负载和开关S1，负载通过开关S1与电池组连接；所述的电压保持电路包括电容C1和开关S2，电容C1通过开关S2与电池组连接；所述电容的绝缘电阻≥50000兆欧，绝缘电阻与电容值的乘积大于3000s；所述的差压测量电路用于放大并测量当前电容和电池组之间的电压差，其一端连接电容C1，另一端连接电池组。
所述的电压保持电路还包括限流电阻R10，限流电阻R10与电容C1串联后与电池组连接。所述的电压保持电路还包括泄放电阻R13，泄放电阻R13通过限流电阻R10和开关S2与电容C1连接。
所述的差压测量电路包括顺次连接的信号放大电路、模数转换器和数据处理器，信号放大电路一端连接电容C1，信号放大电路另一端连接电池组，信号放大电路用于将当前电容和电池组之间的电压差信号放大，模数转换器用于将放大信号转换为数字信号，数据处理器用于计算得到电池组的直流内阻。
参照图6，所述的信号放大电路包括保护电路和差分放大器，所述的保护电路包括电阻R11、双基极二极管Q1、运算放大器U1A、电阻R12、双基极二极管Q2和运算放大器U1B，电阻R11一端与电容C1负极连接，另一端与双基极二极管Q2的发射极连接，双基极二极管Q2的发射极与运算放大器U1A的引脚2连接，运算放大器U1A的引脚3和引脚1连接差分放大器的一个输入端；电阻R12一端与电池组负极连接，另一端与双基极二极管Q2的发射极连接，双基极二极管Q2的发射极与运算放大器U1B的引脚5连接，运算放大器U1B的引脚6和引脚7连接差分放大器的另一个输入端。
开关S1的绝缘电阻小于10000兆欧，开关S2的绝缘电阻大于1000000兆欧。开关S2采用高绝缘电阻的继电器如水银继电器、干簧管继电器等，比如HFW-1A-12。开关S1采用低绝缘电阻的继电器，这样可以确保S1响应速度更快。
其中电容C1采用高绝缘电阻的薄膜电容，如聚丙烯、聚四氟乙烯等高RC时间的电容，可以采用：电容值为0.22uF，额定电压630V，CBB电容。
电阻R13是C1电容的泄放电阻，可以采用电阻值10KR，1W。
电阻R10是限制对电容充电电流，防止开关S2损坏，R10可以采用电阻值100R，0.5W。
电阻R11和Q1是防止对运算放大器U1A存在超出放大器输入范围的保护，其中Q1选择低漏电电流的同一封装的双基极二极管或采用JFET的PN节。Q1可以选用BAV199。电阻R11可以选用10KR，0.25W。当电容端电压过大时，则电阻R11和Q1可以将电压
电阻R12和Q2是防止对运算放大器U1B存在超出放大器输入范围的保护，其中Q2选择低漏电电流的同一封装的双基极二极管或采用JFET的PN节。Q2可以选用BAV199。电阻R12可以选用10KR，0.25W。
运算放大器U1A和运算放大器U1B也是采用高输入电阻的同一封装运算放大器如JFET型、CMOS型、LiCMOS型等，比如可以选用LMC6082。运算放大器U1A和运算放大器U1B既作为差分放大器的信号输入端，同时又对差分放大器起到绝缘保护作用。
电阻R11、双基极二极管Q1和运算放大器U1A，以及电阻R12、双基极二极管Q2和运算放大器U1B构成互为镜像对称的支路，两个支路对电压值的影响相同，从而确保输入到差分放大器中的电压差等于电容端与电池组端之间的电压差，提高了测量准确度。
参照图5，一种电池组直流内阻的测量方法，包括如下步骤：
(1)将电池组与高绝缘电阻电容连接进行充电，使电容采集得到电池组放电前电压V0；所述电容的绝缘电阻≥50000兆欧，绝缘电阻与电容值的乘积大于3000s；具体是开关S1断开、开关S2闭合，让电容C1充满电后，断开开关S2，电容保持电池组电压V0，由于电容的高绝缘电阻以及高RC时间的特性，从而可以使得电容在步骤(2)的放电时间内电压基本保持不变。
(2)断开与高绝缘电阻电容的连接，将电池组与负载连接，以电流I0恒流放电一定时间T，得到电池组放电后电压V1；具体是保持断开开关S2，闭合开关S1，让电池组对负载放电，放电后的电池组电压为V1；
(3)依据电池组放电前电压V0、电池组放电后电压V1以及放电电流I0计算得到电池组的直流内阻Rdis。计算公式可以是电池组的直流内阻Rdis＝(V0-V1)/I0。步骤(2)中恒流放电的时间T为10s。
参照图5，由于电池组和电容在正端共线，当以参考点SGND时，Vp＝-V0；Vn＝-V1，从而放大器输入Vn-Vp＝V0-V1，放大器可以不经衰减器直接放大这个Vn-Vp的差压信号，就此解决了动态范围难题。
另外，考虑到高绝缘电阻电容可能在电池组放电期间有微小的电压降，而使得步骤(3)的电压差会偏小，所以可以对该电压差作一下补偿。具体方法是：将高绝缘电阻电容充电后，测量其在相同时间T、开路状态下的电压下降值ΔV，将该电压下降值ΔV与步骤(3)的电压差相加，从而得到补偿后的电压差。
另外考虑到电路运行过程中，双基极二极管Q1、双基极二极管Q2、U1A、U1B、电阻R11、电阻R12、电容C1可能会温度升高，从而降低其自身阻抗，使电压下降、漏电流增多，故可以对元器件进行灌封温度耦合，也可以采用半导体制冷进一步提高阻抗。
以上结合实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.一种电池组充放电前后电压差的高精度测量方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将电池组与一个电压保持装置连接，使电压保持装置采集得到电池组的初始电压V0；
(2)使电池组断开与电压保持装置的连接，将电池组与电源连接进行充电或者与负载连接放电，得到电池组充电后电压V1或者放电后电压V1；
(3)使电池组断开与电源或负载的连接，将电压保持装置和电池组同时与差分放大器输入端连接，差分放大器输出端与数模转换器输入端连接，从而在数模转换器输出端得到放大后的高精度电压差。
2.根据权利要求1所述的电池组放电前后电压差的高精度测量方法，其特征在于：所述电压保持装置为高绝缘电阻电容，所述电容的绝缘电阻≥50000兆欧，绝缘电阻与电容值的乘积大于3000s。
3.一种电池组直流内阻的测量方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将电池组与一个电压保持装置连接进行充电，使电压保持装置采集得到电池组的初始电压V0；
(2)将电池组断开与电压保持装置的连接，电池组与电源连接，以电流I0恒流充电一定时间T，得到电池组充电后电压V1；
(3)将电池组断开与电源的连接，将电压保持装置和电池组同时与差分放大器输入端连接，差分放大器输出端与数模转换器输入端连接，从而在数模转换器输出端得到放大后的高精度电压差；
(4)依据步骤(3)的电压差以及步骤(2)的充电电流I0计算得到电池组的直流内阻Rdis。
4.根据权利要求3所述的电池组直流内阻的测量方法，其特征在于：所述电压保持装置为高绝缘电阻电容，所述电容的绝缘电阻≥50000兆欧，绝缘电阻与电容值的乘积大于3000s。
5.一种电池组直流内阻的测量方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将电池组与一个电压保持装置连接进行充电，使电压保持装置采集得到电池组放电前电压V0；
(2)将电池组断开与电压保持装置的连接，电池组与负载连接，以电流I0恒流放电一定时间T，得到电池组放电后电压V1；
(3)将电池组断开与负载的连接，将电压保持装置和电池组同时与差分放大器输入端连接，差分放大器输出端与数模转换器输入端连接，从而在数模转换器输出端得到放大后的高精度电压差；
(4)依据步骤(3)的电压差以及步骤(2)的放电电流I0计算得到电池组的直流内阻Rdis。
6.根据权利要求5所述的电池组直流内阻的测量方法，其特征在于：所述电压保持装置为高绝缘电阻电容，所述电容的绝缘电阻≥50000兆欧，绝缘电阻与电容值的乘积大于3000s。
7.根据权利要求5所述的电池组直流内阻的测量方法，其特征在于：电池组的直流内阻Rdis＝(V0-V1)/I0；步骤(2)中恒流放电的时间T为10s。
8.根据权利要求5所述的电池组直流内阻的测量方法，其特征在于：将高绝缘电阻电容充电后，测量其在相同时间T、开路状态下的电压下降值ΔV，将该电压下降值ΔV与步骤(3)的电压差相加，从而得到补偿后的电压差。
9.一种电池组直流内阻的测量电路，其特征在于：其包括放电电路、电压保持电路和差压放大测量电路，所述的放电电路包括负载和开关S1，负载通过开关S1与电池组连接；所述的电压保持电路包括电容C1和开关S2，电容C1通过开关S2与电池组连接；所述电容的绝缘电阻≥50000兆欧，绝缘电阻与电容值的乘积大于3000s；所述的差压放大测量电路用于放大并测量当前电容和电池组之间的电压差，其一端连接电容C1，另一端连接电池组；
所述的电压保持电路还包括限流电阻R10和泄放电阻R13，限流电阻R10与电容C1串联后与电池组连接；泄放电阻R13通过限流电阻R10和开关S2与电容C1连接；
所述的差压放大测量电路包括顺次连接的信号放大电路、模数转换器和数据处理器，信号放大电路一端连接电容C1，信号放大电路另一端连接电池组，信号放大电路用于将当前电容和电池组之间的电压差信号放大，模数转换器用于将放大信号转换为数字信号，数据处理器用于计算得到电池组的直流内阻；
所述的信号放大电路包括保护电路和差分放大器，所述的保护电路包括电阻R11、双基极二极管Q1、运算放大器U1A、电阻R12、双基极二极管Q2和运算放大器U1B，电阻R11一端与电容C1负极连接，另一端与双基极二极管Q2的发射极连接，双基极二极管Q2的发射极与运算放大器U1A的引脚2连接，运算放大器U1A的引脚3和引脚1连接差分放大器的一个输入端；电阻R12一端与电池组负极连接，另一端与双基极二极管Q2的发射极连接，双基极二极管Q2的发射极与运算放大器U1B的引脚5连接，运算放大器U1B的引脚6和引脚7连接差分放大器的另一个输入端；
开关S1的绝缘电阻小于10000兆欧，开关S2的绝缘电阻大于1000000兆欧。
10.一种电池组直流内阻的测量电路，其特征在于：其包括充电电路、电压保持电路和差压放大测量电路，所述的充电电路包括电源和开关S1，电源通过开关S1与电池组连接；所述的电压保持电路包括电容C1和开关S2，电容C1通过开关S2与电池组连接；所述电容的绝缘电阻≥50000兆欧，绝缘电阻与电容值的乘积大于3000s；所述的差压放大测量电路用于放大并测量当前电容和电池组之间的电压差，其一端连接电容C1，另一端连接电池组；
所述的电压保持电路还包括限流电阻R10和泄放电阻R13，限流电阻R10与电容C1串联后与电池组连接；泄放电阻R13通过限流电阻R10和开关S2与电容C1连接；
所述的差压放大测量电路包括顺次连接的信号放大电路、模数转换器和数据处理器，信号放大电路一端连接电容C1，信号放大电路另一端连接电池组，信号放大电路用于将当前电容和电池组之间的电压差信号放大，模数转换器用于将放大信号转换为数字信号，数据处理器用于计算得到电池组的直流内阻；
所述的信号放大电路包括保护电路和差分放大器，所述的保护电路包括电阻R11、双基极二极管Q1、运算放大器U1A、电阻R12、双基极二极管Q2和运算放大器U1B，电阻R11一端与电容C1负极连接，另一端与双基极二极管Q2的发射极连接，双基极二极管Q2的发射极与运算放大器U1A的引脚2连接，运算放大器U1A的引脚3和引脚1连接差分放大器的一个输入端；电阻R12一端与电池组负极连接，另一端与双基极二极管Q2的发射极连接，双基极二极管Q2的发射极与运算放大器U1B的引脚5连接，运算放大器U1B的引脚6和引脚7连接差分放大器的另一个输入端；
开关S1的绝缘电阻小于10000兆欧，开关S2的绝缘电阻大于1000000兆欧。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810942107.6A CN109061500B (zh) | 2018-08-17 | 2018-08-17 | 一种电池组充放电前后的电压差测量方法以及测量电路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810942107.6A CN109061500B (zh) | 2018-08-17 | 2018-08-17 | 一种电池组充放电前后的电压差测量方法以及测量电路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109061500A true CN109061500A (zh) | 2018-12-21 |
| CN109061500B CN109061500B (zh) | 2023-12-08 |
Family
ID=64687294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810942107.6A Active CN109061500B (zh) | 2018-08-17 | 2018-08-17 | 一种电池组充放电前后的电压差测量方法以及测量电路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109061500B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111273183A (zh) * | 2020-03-11 | 2020-06-12 | 荣盛盟固利新能源科技有限公司 | 电池绝缘检测电路 |
| WO2020187209A1 (zh) * | 2019-03-18 | 2020-09-24 | Oppo广东移动通信有限公司 | 电池的直流阻抗的测量方法和装置，充电系统和终端设备 |
| TWI840904B (zh) * | 2022-08-03 | 2024-05-01 | 新唐科技股份有限公司 | 電壓保持裝置與使用其的電子裝置 |
| US12072388B2 (en) | 2019-12-31 | 2024-08-27 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Apparatus and method for detecting internal resistance of battery |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1967270A (zh) * | 2005-11-18 | 2007-05-23 | 北华大学 | 一种电池阻抗谱测试方法与系统 |
| CN206583970U (zh) * | 2017-03-06 | 2017-10-24 | 惠州市鼎力智能科技有限公司 | 一种实时检测充放电回路接触阻抗的电路 |
| CN107797074A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-03-13 | 福州福光电子有限公司 | 一种单体蓄电池内阻测量电路及测量方法 |
| CN108226792A (zh) * | 2016-12-09 | 2018-06-29 | 矢崎总业株式会社 | 差分电压测量装置 |
| CN108333522A (zh) * | 2017-01-20 | 2018-07-27 | 矢崎总业株式会社 | 差分电压测量装置 |
| CN208888353U (zh) * | 2018-08-17 | 2019-05-21 | 杭州固恒能源科技有限公司 | 一种电池组直流内阻的测量电路 |
-
2018
- 2018-08-17 CN CN201810942107.6A patent/CN109061500B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1967270A (zh) * | 2005-11-18 | 2007-05-23 | 北华大学 | 一种电池阻抗谱测试方法与系统 |
| CN108226792A (zh) * | 2016-12-09 | 2018-06-29 | 矢崎总业株式会社 | 差分电压测量装置 |
| CN108333522A (zh) * | 2017-01-20 | 2018-07-27 | 矢崎总业株式会社 | 差分电压测量装置 |
| CN206583970U (zh) * | 2017-03-06 | 2017-10-24 | 惠州市鼎力智能科技有限公司 | 一种实时检测充放电回路接触阻抗的电路 |
| CN107797074A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-03-13 | 福州福光电子有限公司 | 一种单体蓄电池内阻测量电路及测量方法 |
| CN208888353U (zh) * | 2018-08-17 | 2019-05-21 | 杭州固恒能源科技有限公司 | 一种电池组直流内阻的测量电路 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020187209A1 (zh) * | 2019-03-18 | 2020-09-24 | Oppo广东移动通信有限公司 | 电池的直流阻抗的测量方法和装置，充电系统和终端设备 |
| US12072388B2 (en) | 2019-12-31 | 2024-08-27 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Apparatus and method for detecting internal resistance of battery |
| CN111273183A (zh) * | 2020-03-11 | 2020-06-12 | 荣盛盟固利新能源科技有限公司 | 电池绝缘检测电路 |
| TWI840904B (zh) * | 2022-08-03 | 2024-05-01 | 新唐科技股份有限公司 | 電壓保持裝置與使用其的電子裝置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109061500B (zh) | 2023-12-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN208888353U (zh) | 一种电池组直流内阻的测量电路 | |
| CN109061500A (zh) | 一种电池组充放电前后的电压差测量方法以及测量电路 | |
| EP2260282B1 (en) | System and method for measuring battery internal resistance | |
| CN107020251B (zh) | 电池及电池组的筛选方法 | |
| CN106646256B (zh) | 电池容量计算方法 | |
| CN109752663A (zh) | 一种电池内阻的测量方法 | |
| CN107991623A (zh) | 一种考虑温度和老化程度的电池安时积分soc估计方法 | |
| CN105403835B (zh) | 一种测量电池电量的系统及方法 | |
| CN105277791B (zh) | 直流小电流二次放电蓄电池内阻在线检测方法 | |
| US10666066B2 (en) | Differential voltage measurement device | |
| CN105116350B (zh) | 动力电池放电时soc变化量及放电电量折算系数测量方法 | |
| CN102680904A (zh) | 一种电池内部温度检测电路及检测方法 | |
| CN105445663B (zh) | 电池老化程度的检测方法和装置 | |
| CN105044622A (zh) | 一种测试仪器的供电电源功率自检测装置及其自检测方法 | |
| CN108196194A (zh) | 一种可同时进行二次电池hppc和soc-ocv测试的方法 | |
| CN105372602A (zh) | 一种移动终端的电池剩余电量检测方法及其装置 | |
| CN104714184A (zh) | 通过单引脚检测电池id和电池温度的检测装置及方法 | |
| CN116184235B (zh) | 电池自放电性能的检测方法和装置 | |
| CN105738821B (zh) | 准确计算不同温度下电池库仑效率的方法 | |
| CN106443498A (zh) | 一种电池组检测方法和装置 | |
| CN110133528A (zh) | 一种在线自学习锂电池的内阻测量装置及其测量方法 | |
| CN111216595A (zh) | 基于锂电池等效电路模型的重度混合动力汽车soc校准方法 | |
| CN210514567U (zh) | 锂电池内阻的检测电路 | |
| CN110988692A (zh) | 一种电池管理系统的soc显示方法及装置 | |
| CN108051641A (zh) | 用于测量回路电阻的测量电路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |