CN201266219Y - 蓄电池内阻测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种蓄电池内阻测试仪，它由单片机、电压采样及A/D转换电路、放电控制及驱动电路、放电及电流取样电路、电流采样隔离电路、显示电路组成；电压采样及A/D转换电路的输入端接蓄电池的正、负极，电压采样及A/D转换电路与单片机双向连接；单片机的一路输出端经放电控制及驱动电路接放电及电流取样电路的输入端，放电及电流取样电路的输出端经电流采样隔离电路接单片机的输入端，放电及电流取样电路的另一路输入端接蓄电池的正、负极；单片机的另一路输出端接显示电路的输入端。本实用新型的有益效果是测量精度高、抗干扰能力强，可以在线对蓄电池进行测量，能够监控蓄电池的健康状况，并估算蓄电池的容量。

Description

蓄电池内阻测试仪

技术领域

本实用新型涉及一种蓄电池内阻测试仪。

背景技术

目前现有验证蓄电池性能的方法有负载测试和内阻测试两种方法：

(1)负载测试：对整串蓄电池进行负载测试是验证蓄电池性能最可靠的方法，可对蓄电池系统进行100％的全面检查，同时区分出蓄电池或外部传导途径的各种问题。缺点是繁琐复杂、耗用时间。

(2)内阻测试：是一种新的测试手段，即通过测量蓄电池的内阻来确定蓄电池的状态，被证明是非常可靠的方法，同时也是负载测试的廉价补充或替代手段。由于蓄电池的内阻与它本身容量有着密切联系，因此可以在放电期间利用这个参数来预测蓄电池的性能。蓄电池的内阻与容量有着紧密的联系，不过两者之间并非一般的线性关系。目前虽然可以测量出蓄电池的内阻，但是这个参数并不能直接用来指示蓄电池的容量，它只能是在蓄电池性能已严重退化，并将影响整个系统正常使用时，作为一个警告指示。

通过对大量的各种类型蓄电池的测试表明：如果蓄电池的内阻增至高于其基准值，即蓄电池在最佳状态下的内阻值的25％时，这个蓄电池将无法进行容量的测试。

目前，常用的内阻测试方法是交流注入法，使用交流注入的仪器(如测量阻抗或电导的仪表)在测量时会对蓄电池施加一个交流测试信号，然后再测出相应的蓄电压和电流。阻抗的读数V/I会随频率而变化，而蓄电池包含的容抗X_C也会使电化学电阻RE变得更小。采用交流方式的仪器测量干扰因素多而且增加了系统复杂性，同时也影响了测量精度，存在着易受充电器纹波电流和其它噪声源干扰的问题。有些设备不能在线(连接充电器和负载，并处于浮充状态)对蓄电池进行测试。使用频率为60H_Z或50H_Z的交流测试电流更不可取，因为这是充电器纹波和噪声源和主要频率。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种采用瞬间大电流放电方法的蓄电池内阻测试仪。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案：

本实用新型由单片机、电压采样及A/D转换电路、放电控制及驱动电路、放电及电流取样电路、电流采样隔离电路、显示电路组成；电压采样及A/D转换电路的输入端接蓄电池的正、负极，电压采样及A/D转换电路与单片机双向连接；单片机的一路输出端经放电控制及驱动电路接放电及电流取样电路的输入端，放电及电流取样电路的输出端经电流采样隔离电路接单片机的输入端，放电及电流取样电路的另一路输入端接蓄电池的正、负极；单片机的另一路输出端接显示电路的输入端。

本实用新型的工作原理：

使用本蓄电池内阻测试仪来测量内阻，原理是由本内阻测试仪内部的大功率、小阻值的放电电阻对蓄电池进行瞬间(数秒)放电，测出放电电流I，及测出蓄电池极柱上电压的瞬间变化，即放电电阻接通时的瞬间电压V1和断开放电电阻时的瞬间恢复电压V2，便可推导出蓄电池的内阻R。

$R=\frac{V2-V1}{I}$

式中：R：蓄电池内阻，单位为Ω；

V1：放电瞬间的蓄电池电压，单位为V；

V2：断开放电电阻后的蓄电池恢复电压，单位为V；

I：蓄电池的瞬间放电电流，单位为A。

本实用新型的有益效果是测量精度高、抗干扰能力强，可以在线对蓄电池进行测量，能够监控蓄电池的健康状况，并估算蓄电池的容量。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图。

图2为本实用新型的单片机及其外围电路的电路原理图。

图3为电压采样及A/D转换电路的电路原理图。

图4为电流采样隔离电路的电路原理图。

图5为放电控制及驱动电路、放电及电流取样电路的电路原理图。

图6为显示电路的电路原理图。

具体实施方式

由图1—6所示的实施例可知，它由单片机、电压采样及A/D转换电路、放电控制及驱动电路、放电及电流取样电路、电流采样隔离电路、显示电路组成；电压采样及A/D转换电路的输入端接蓄电池的正、负极，电压采样及A/D转换电路与单片机双向连接；单片机的一路输出端经放电控制及驱动电路接放电及电流取样电路的输入端，放电及电流取样电路的输出端经电流采样隔离电路接单片机的输入端，放电及电流取样电路的另一路输入端接蓄电池的正、负极；单片机的另一路输出端接显示电路的输入端。

所述电压采样及A/D转换电路由A/D转换器U2及其外围元件电阻R5—R11，电容C4—C19组成；其外围元件组成伺服电路，伺服电路的作用是保证蓄电池两端的电压跳变的及时性和抗干扰能力，A/D转换器U2的输入端2脚依次经电阻R8、R6接蓄电池E的正极(A)，A/D转换器U2的输入端1脚依次经电阻R7、R5接蓄电池E的负极(B)；A/D转换器U2的输入端31脚接单片机U1的指令输出端101脚，A/D转换器U2的输出端27脚接单片机U1的100脚，A/D转换器U2的输出端26—11脚分别接单片机U1的输入端ADO—AD15；晶体X1、电容C24、C25组成单片机U1的晶振电路。

所述放电控制及驱动电路由译码器U6、光耦U7、TTL驱动器U9、达林顿驱动器U8、排阻PR1组成；译码器U6的输入端1—3脚分别接单片机U1的输出端34脚、24脚、15脚，译码器U6的4脚接单片机U1的7脚，译码器U6的输出端13—15脚分别接光耦U7的输入端6脚、4脚、2脚，光耦U7的输入端8脚经TTL驱却器U9接单片机U1的90脚，光耦U7的输出端11脚、13脚、15脚分别接达林顿驱动器U8的输入端4脚、3脚、2脚；排阻PR1的2—8脚分别接达林顿驱动器U8的1—7脚。

所述放电及电流取样电路由继电器供电继电器KZB、继电器J1—J3、放电电阻R—R4、电容C1—C3组成，其中放电阻R1为兼取样电阻；继电器J1—J3的一端并联后接继电器供电继电器KZB的输出端3脚，继电器供电继电器KZB的5脚接达林顿驱动器U8的16脚，继电器J1—J3的另一端分别接达林顿驱动器U8的选通输出端15—13脚；继电器J1的常开触点依次与放电电阻R2、R1串联后接在蓄电池E的两端，放电电阻R1的一端接蓄电池E的负极，放电电阻R1的两端点分别为R1+、R1—；继电器J2的常开触点依次与放电电阻R3、R2、R1串联后接在蓄电池E的两端；继电器J3的常开触点依次与放电电阻R4、R3、R2、R1串联后接在蓄电池E的两端；电容C1—C3分别与继电阻J1—J3的线圈并联。

所述电流采样隔离电路由电压-电流转换器U3及其外围元件电阻R12、R13、电容C20、光耦U4、电流-电压转换器U5及其外围元件电位器AR7组成；电压-电流转换器U3的正向输入端3脚接取样电阻R1的R1+端，电压-电流转换器U3的负向输入端经电阻R12接取样电阻R1的R1—端，电压-电流转换器U3的输出端1脚经电阻R13接光耦U4的输入端2脚，光耦U4的4脚经电阻R12接取样电阻R1的R1—端；光耦U4的输出端5脚接电流-电压转换器U5的正向输入端3脚，电流-电压转换器U5的输出端1脚接单片机U1的23脚，电流-电压转换器U5的负向输入端2脚接电流-电压转换器U5的输出端1脚；电位器AR7接在电流-电压转换器U5的3脚与地(GND)之间，调节电位器AR7使U5的输出电压和U3的输入电压相等。

所述显示电路由显示电路单片机U10及其外围元件晶体X4、电容C21—C23、键盘接口插座JP2、键盘上接电阻排PR2、液晶显示屏插座JP1、显示驱动电路上拉电阻排PR3组成；显示电路单片机U10的输入端10脚、11脚分别接单片机U1的输出端77脚、75脚，显示电路单片机U10的输出端39—32脚、21—26脚分别接液晶显示屏插座JP1的7—14脚、15脚、16脚、5脚、4脚、6脚、17脚；显示驱动电路上拉电阻排PR3的2—9脚分别接液晶显示屏插座JP1的7—14脚；显示驱动电路上拉电阻排PR3的1脚接电源(VCC)；键盘接口上拉电阻排PR2的2—11脚分别接键盘接口接座JP2的3—12脚，键盘上拉电阻排PR2的1脚电源(VCC)；键盘接口插座JP2的3—12脚分别接显示电路单片机U10的1—6脚、14脚、15脚、16脚、17脚。

本实施例的工作过程如下：

开机后，显示主菜单，然后再进入测内阻画面，此时，U1控制U2测量蓄电池两端的电压，判断蓄电池的类型(2V、6V、12V)，当发现是某一类型时，自动切换档位，以提高测试精度，自动选择放电回路的继电器(J1、J2、J3)，以选择合适的放电电阻值。如测试的蓄电池电压为2.25V，同时选择放电回路的继电器J1导通。当J1导通过8秒时，测试蓄电池E两端的电压V1及流过取样电阻R1的放电流I，并由液晶显示屏显示出来，然后由放电控制及驱动电路断开继电器J1，延时1ms后，测试蓄电池E两端的恢复电压V2；最后由单片机U1计算蓄电池E的内阻R， $R=\frac{V2-V1}{I}.$

当蓄电池的类型为6V时，对应的继电器为J2，对应的放电电阻为R1—R3。当蓄电池的类型为12V时，对应的继电池器对J3，对应的放电电阻为R1—R4。

Claims (6)

1、蓄电池内阻测试仪，其特征在于它由单片机、电压采样及A/D转换电路、放电控制及驱动电路、放电及电流取样电路、电流采样隔离电路、显示电路组成；电压采样及A/D转换电路的输入端接蓄电池的正、负极，电压采样及A/D转换电路与单片机双向连接；单片机的一路输出端经放电控制及驱动电路接放电及电流取样电路的输入端，放电及电流取样电路的输出端经电流采样隔离电路接单片机的输入端，放电及电流取样电路的另一路输入端接蓄电池的正、负极；单片机的另一路输出端接显示电路的输入端。

2、根据权利要求1所述的蓄电池内阻测试仪，其特征在于所述电压采样及A/D转换电路由A/D转换器U2及其外围元件电阻R5—R11，电容C4—C19组成；A/D转换器U2的输入端2脚依次经电阻R8、R6接蓄电池E的正极(A)，A/D转换器U2的输入端1脚依次经电阻R7、R5接蓄电池E的负极(B)；A/D转换器U2的输入端31脚接单片机U1的指令输出端101脚，A/D转换器U2的输出端27脚接单片机U1的100脚，A/D转换器U2的输出端26—11脚分别接单片机U1的输入端ADO—AD15。

3、根据权利要求2所述的蓄电池内阻测试仪，其特征在于所述放电控制及驱动电路由译码器U6、光耦U7、TTL驱动器U9、达林顿驱动器U8、排阻PR1组成；译码器U6的输入端1—3脚分别接单片机U1的输出端34脚、24脚、15脚，译码器U6的4脚接单片机U1的7脚，译码器U6的输出端13—15脚分别接光耦U7的输入端6脚、4脚、2脚，光耦U7的输入端8脚经TTL驱却器U9接单片机U1的90脚，光耦U7的输出端11脚、13脚、15脚分别接达林顿驱动器U8的输入端4脚、3脚、2脚；排阻PR1的2—8脚分别接达林顿驱动器U8的1—7脚。

4、根据权利要求3所述的蓄电池内阻测试仪，其特征在于所述放电及电流取样电路由继电器供电继电器KZB、继电器J1—J3、放电电阻R1—R4、电容C1—C3组成，其中放电阻R1为兼取样电阻；继电器J1—J3的一端并联后接继电器供电继电器KZB的输出端3脚，继电器供电继电器KZB的5脚接达林顿驱动器U8的16脚，继电器J1—J3的另一端分别接达林顿驱动器U8的选通输出端15—13脚；继电器J1的常开触点依次与放电电阻R2、R1串联后接在蓄电池E的两端，放电电阻R1的一端接蓄电池E的负极，放电电阻R1的两端点分别为R1+、R1—；继电器J2的常开触点依次与放电电阻R3、R2、R1串联后接在蓄电池E的两端；继电器J3的常开触点依次与放电电阻R4、R3、R2、R1串联后接在蓄电池E的两端；电容C1—C3分别与继电阻J1—J3的线圈并联。

5、根据权利要求4所述的蓄电池内阻测试仪，其特征在于所述电流采样隔离电路由电压-电流转换器U3及其外围元件电阻R12、R13、电容C20、光耦U4、电流-电压转换器U5及其外围元件电位器AR7组成；电压-电流转换器U3的正向输入端3脚接取样电阻R1的R1+端，电压-电流转换器U3的负向输入端经电阻R12接取样电阻R1的R1—端，电压-电流转换器U3的输出端1脚经电阻R13接光耦U4的输入端2脚，光耦U4的4脚经电阻R12接取样电阻R1的R1—端；光耦U4的输出端5脚接电流-电压转换器U5的正向输入端3脚，电流-电压转换器U5的输出端1脚接单片机U1的23脚，电流-电压转换器U5的负向输入端2脚接电流-电压转换器U5的输出端1脚；电位器AR7接在电流-电压转换器U5的3脚与地(GND)之间。

6、根据权利要求5所述的蓄电池内阻测试仪，其特征在于所述显示电路由显示电路单片机U10及其外围元件晶体X4、电容C21—C23、键盘接口插座JP2、键盘上接电阻排PR2、液晶显示屏插座JP1、显示驱动电路上拉电阻排PR3组成；显示电路单片机U10的输入端10脚、11脚分别接单片机U1的输出端77脚、75脚，显示电路单片机U10的输出端39—32脚、21—26脚分别接液晶显示屏插座JP1的7—14脚、15脚、16脚、5脚、4脚、6脚、17脚；显示驱动电路上拉电阻排PR3的2—9脚分别接液晶显示屏插座JP1的7—14脚；显示驱动电路上拉电阻排PR3的1脚接电源(VCC)；键盘上拉电阻排PR2的2—11脚分别接键盘接口接座JP2的3—12脚，键盘上拉电阻排PR2的1脚电源(VCC)；键盘接口插座JP2的3—12脚分别接显示电路单片机U10的1—6脚、14脚、15脚、16脚、17脚。

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