CN1763551A - 蓄电池内阻的测量方法 - Google Patents
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Abstract
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内阻的测量方法。一种蓄电池内阻的测量方法包括，第一步：准备四个端子，上述两个端子用于测量，另外两个端子用于给蓄电池提供恒定的交流激励电流信号；第二步：将蓄电池两端上测得的电压响应信号通过交流差分电路与产生恒定交流源的正弦电压信号在模拟乘法器内相乘；第三步：将从模拟乘法器的输出的电压信号通过低通滤波电路，使交流信号转变为直流信号；第四步：将直流信号经直流放大器后放大后，进入模数转换模块中进行模数转换。本发明蓄电池内阻的测量方法不需要进行交流采样和求解cosθ，就能求出蓄电池的内阻值。这样简化了交流注入法中需要对蓄电池两端交流电压和相位差θ进行测量的的复杂程度。
Description
【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内阻的测量方法。
【背景技术】
蓄电池作为电源系统停电时的备用电源，已广泛的应用于工业生产、交通、通信等行业。如果电池失效或容量不足，就有可能造成重大事故，所以必须对蓄电池的运行参数进行全面的在线监测。蓄电池好坏的重要标志之一就是它的内阻。无论是蓄电池即将失效、容量不足或是充放电不当，都能从它的内阻变化中体现出来。因此可以通过测量蓄电池内阻，对其工作状态进行评估。目前测量蓄电池内阻的常见方法有：
(1)密度法
密度法主要通过测量蓄电池电解液的密度来估算蓄电池的内阻，常用于开口式铅酸电池的内阻测量，不适合密封铅酸蓄电池的内阻测量。该方法的适用范围窄。
(2)开路电压法
开路电压法是通过测量蓄电池的端电压来估计蓄电池内阻，精度很差，甚至得出错误结论。因为即使一个容量已经变得很小的蓄电池，再浮充状态下其端电压仍可能表现得很正常。
(3)直流放电法
直流放电法就是通过对电池进行瞬间大电流放电，测量电池上的瞬间电压降，通过欧姆定律计算出电池内阻。虽然这种方法在实践中也得到了广泛的应用，但是它也存在一些缺点。如用该方法对蓄电池内阻进行检测必须是在静态或是脱机状态下进行，无法实现在线测量。而且大电流放电会对蓄电池造成较大的损害，从而影响蓄电池的容量及寿命。
(4)交流注入法
交流法通过对蓄电池注入一个恒定的交流电流信号IS，测量出蓄电池两端的电压响应信号V0，以及两者的相位差θ，由阻抗公式Z＝V0/IS及R＝Zcosθ来确定蓄电池的内阻R。该方法不须对蓄电池进行放电，可以实现安全在线检测电池内阻，故不会对蓄电池的性能造成影响。但该方法需要测量交流电流信号IS，电压响应信号V0，以及电压和电流之间的相位差θ。由此可见这种方法不但干扰因素多，而且增加了系统的复杂性，同时也影响了测量精度。
【发明内容】
本次发明的目的在于提供一种测量精度高的蓄电池内阻的测量方法。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种蓄电池内阻的测量方法包括，第一步：准备四个端子，上述两个端子用于测量，另外两个端子用于给蓄电池提供恒定的交流激励电流信号；第二步：将蓄电池两端上测得的电压响应信号通过交流差分电路与产生恒定交流源的正弦电压信号在模拟乘法器内相乘；第三步：将从模拟乘法器的输出的电压信号通过低通滤波电路，使交流信号转变为直流信号；第四步：将直流信号经直流放大器后放大后，进入模数转换模块中进行模数转换。最好将获得的数字信号送入单片机进行处理。
与现有技术相比，本发明蓄电池内阻的测量方法不需要进行交流采样和求解cosθ，就能求出蓄电池的内阻值，这样简化了交流注入法中需要对蓄电池两端交流电压和相位差θ进行测量的软硬件的复杂程度。
【附图说明】
图1是本发明蓄电池内阻的测量方法的原理框图；
【具体实施方式】
请参阅图1所示，本发明一种蓄电池内阻的测量方法包括，第一步：准备四个端子，上述两个端子用于测量，另外两个端子用于给蓄电池提供恒定的交流激励电流信号；第二步：将蓄电池两端上测得的电压响应信号通过交流差分电路与产生恒定交流源的正弦电压信号在模拟乘法器内相乘；第三步：将从模拟乘法器的输出的电压信号通过低通滤波电路，使交流信号转变为直流信号；第四步：将直流信号经直流放大器后放大，然后进入模数转换模块中进行模数转换。最好将获得的数字信号送入单片机进行处理。
在本实施方式中，用于测量的两个端子施加一频率为1.0kHz±0.1kHz的恒定交流激励电流信号。上述电压响应信号是指蓄电池注入交流恒流源后，在其两端测出的交流电压信号；而正弦电压信号是作为压控恒流源的电压输入信号。
本发明蓄电池内阻的测量方法的原理如下：
设正弦电压信号为：u1(ωt)＝Acosωt (1)
蓄电池两端的响应电压信号为：u2(ωt)＝Bcos(ωt+θ) (2)
θ为注入蓄电池的交流电流和其两端响应电压信号的相位差。
通过模拟乘法器后有：
u(ωt)＝k×u1(ωt)×u2(ωt)＝KABcosωt×cos(ωt+θ)
＝0.5KAB[cosθ+cos(2ωt+θ)] (3)
K为模拟乘法器的放大系数。
进行低通滤波器后滤掉交流成分得：u＝0.5KABcosθ (4)
由交流法测内阻原理得：R＝Bcosθ/I (5)
式中I为交流恒流源信号的最大值。比较(4)、(5)可得：
R＝2u/KAI
由上式就可以精确的计算出蓄电池内阻的值了。
本发明通过以四个端子测量方式为例，介绍了一种蓄电池内阻的测量方法，这不能被认为是对本发明权利要求的限制。如果本领域的技术人员依据本发明作出了非实质性的、显而易见的改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。
Claims (2)
1、一种蓄电池内阻的测量方法，包括，第一步：准备四个端子，上述两个端子用于测量，另外两个端子用于给蓄电池提供恒定的交流激励电流信号；第二步：将蓄电池两端上测得的电压响应信号通过交流差分电路与产生恒定交流源的正弦电压信号在模拟乘法器内相乘；第三步：将从模拟乘法器的输出的电压信号通过低通滤波电路，使交流信号转变为直流信号；第四步：将直流信号经直流放大器后放大，然后进入模数转换模块中进行模数转换。
2、根据权利要求1所述的蓄电池内阻的测量方法，其特征在于：所述蓄电池内阻的测量方法还包括将从模数转换模块获得的数字信号送入单片机进行处理。
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