CN201532446U

CN201532446U - 一种电池内阻测试装置

Info

Publication number: CN201532446U
Application number: CN2009200290649U
Authority: CN
Inventors: 庞清奎; 汤承昭; 于孟雷
Original assignee: SHANDONG AINUO INSTRUMENT CO Ltd
Current assignee: SHANDONG AINUO INSTRUMENT CO Ltd
Priority date: 2009-07-09
Filing date: 2009-07-09
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2019-07-09

Abstract

一种电池内阻测试装置，包括一实现数据处理及控制的控制装置，控制装置输出端连接有一实现数模转换的DDS，DDS的输出端通过驱动连接到实现对电池加载的功耗模块，功耗模块分别连接到电池和电压电流采样模块，电压电流采样模块连接到电压放大模块和电流放大模块，电流放大模块和电压放大模块分别通过一实现模数转换的ADC连接到控制装置。本实用新型提供的电池内阻测试装置无需外加波形发生器和交流电源，节约了资源，节省了成本；由于没有交流输入的干扰，电子负载成纯电阻型模式，不会对交流小信号造成干扰，抗干扰能力强；可以长时间测试，测量精度高、误差小，例如对锂电池内阻测试的精度能达到3％以内，具有很好的推广应用价值。

Description

一种电池内阻测试装置

技术领域

本实用新型涉及电池内阻测试领域，具体是利用电子负载仪实现电池内阻的简单快速测试的测试装置。

背景技术

对电池而言，放电能力是用户十分关心的问题。内阻是衡量电池性能的一个重要技术指标，不同类型的电池内阻不同，相同类型的电池，由于内部化学特性差异，导致内阻也不一样。同一电池，处于不同的电量状态时，它的内阻值不一样。电池处于不同的使用寿命状态下，它的内阻值也不同。从技术的角度出发，一般把电池的电阻分为两种状态考虑：充电态内阻和放电态内阻。

1.充电态内阻：电池完全充满电时的所测量到的电池内阻。

2.放电态内阻：电池充分放电后(放电到标准的截止电压时)所测量到的电池内阻。

电池的内阻很小，一般采用毫欧的单位来定义。正常情况下，内阻小的电池的放电能力强，内阻大的电池放电能力弱。

一般情况下放电态的内阻是不稳定的，测量的结果也比正常值高出许多，而充电态内阻相对比较稳定，测量这个数值具有实际的比较意义。因此在电池的测量过程中，以充电态内阻做为测量的标准。

目前行业中应用的电池内阻测量方法：

1、直流放电法：

测试设备让电池在短时间内(一般为2-3s)强制通过一个很大的恒定直流电流(目前一般使用40A-80A的大电流)，测量此时电池两端的电压，并按公式R＝U/I，计算出当前的电池内阻。

这种测量方法的精确度较高，控制得当的话，测量精度误差可以控制在5％以内。

但此法有以下明显的不足之处：

(1)当电池通过大电流时，电池内部的电极会发生极化现象，产生极化内阻，对电池内部的电极有一定损伤。

(2)只能测量大容量电池或者蓄电池，小容量电池无法在2-3s内负荷40A-80A的大电流；

(3)测量时间必须很短，否则测出的内阻值误差很大。

2、交流注入法

对电池注入一个恒定的交流电流信号I_S，测量出电池的端电压响应信号Vo，以及相位差θ，由阻抗公式：

Z＝V_O/V_S及R＝Zcosθ

来计算出电池的内阻R。此方法不需对电池进行放电，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。

但此法有以下明显的不足之处：

(1)需要测量交流电流信号I_S，电压响应信号Vo，以及电压和电流之间的相位差θ，干扰因素多；

(2)系统的复杂程度高，不易实施；

(3)测试内阻误差大。

发明内容

针对上述的问题，本实用新型提供了一种利用电子负载本身固有的动态波形(1kHz，50mA正弦波)加载功能与峰峰值测试功能实现的、抗干扰能力强的电池内阻测试装置。

一种电池内阻测试装置，包括一实现数据处理及控制的控制装置，控制装置输出端连接有一实现数模转换的DDS，DDS的输出端通过驱动连接到实现对电池加载的功耗模块，功耗模块分别连接到电池和电流放大模块，电池连接有一电压放大模块，电流放大模块和电压放大模块分别通过一实现模数转换的ADC连接到控制装置。

上述控制装置其核心是一DSP，负责数据处理和实现控制。控制装置内还设置有一正弦波表，能输出正弦波，作为控制装置的输出端。

DDS部分采用直接数据合成(DDS)技术，负责数模转换，完成波形的产生。

驱动：负责驱动功耗模块，使之按要求进行加载。

功耗模块：实现加载功能，使电池按设置好的参数进行加载。

电流放大模块、电压放大模块：可以使用查分放大电路，实现电压电流的放大。

ADC：可以采用16位高精度模数转换，实现电压、电流的快速准确测量。

这样，控制装置内置的正弦波表向DAC发送一组数字信号，经过DDS电路后，产生一标准正弦波，经过驱动部分后，控制功耗部分，使电池的加载电流为正弦波。

测量电池两端的电压，为保证精度，可以采用四线电阻测量法：测试过程中，电压、电流经过采样、放大后，有ADC转换为数字信号，传到控制部分，进行处理。

控制装置的处理过程：对电压、电流进行采样，采样一段时间后，分别记录电压、电流的峰峰值，然后求得平均值：

U_PP I_PP

然后利用公式：

R = \frac{U_{PP}}{I_{PP}}

计算得到电池的内阻R；作为功耗模块的驱动，使加载电流为正弦波的数据经过DA后，控制功耗模块，使电池加载一确定的正弦波，并经电压、电流放大模块放大后，由AD计算出电压电流值，再经过采样平均后，计算出电压电流的峰峰值，利用公式：

R＝V_PP/I_PP

计算出电池内阻，并显示。

本实用新型提供的电池内阻测试装置无需外加波形发生器和交流电源，节约了资源，节省了成本；由于没有交流输入的干扰，电子负载成纯电阻型模式，不会对交流小信号造成干扰，抗干扰能力强；可以长时间测试，测量精度高、误差小，例如对锂电池内阻测试的精度能达到3％以内；适用于各种型号的电池的测量，应用范围广，具有很好的推广应用价值。

附图说明

图1是本实用新型实施例的电气原理图。

具体实施方式

下面以非限定性的实施例来进一步解释、说明本技术方案。

一种电池内阻测试装置，如图1所示，包括一实现数据处理及控制的控制装置，控制装置输出端连接有一实现数模转换的DDS，DDS的输出端通过驱动连接到实现对电池加载的功耗模块，功耗模块分别连接到电池和电压电流采样模块，电压电流采样模块连接到电压放大模块和电流放大模块，电压放大模块和电流放大模块分别通过一实现模数转换的ADC连接到控制装置。

上述控制装置其核心是一DSP，负责数据处理和实现控制。控制装置内还设置有一正弦波表，能输出1kHz，50mA的正弦波，作为控制装置的输出端。

驱动：负责驱动功耗模块，使之按要求进行加载。

电压电力采样模块：实现对电池的电压、电流采样。

电压放大模块、电流放大模块：对采样到的电压、电流，实用差分放大电路，实现电压电流的放大。

例如，控制装置内置100点正弦波表，每10us向DAC发送一组数字信号，经过DDS电路后，产生一标准正弦波，经过驱动部分后，控制功耗部分，使电池的加载电流为正弦波：

I = 0.05 + 0.05 \sin (\frac{500}{π} t) \cdot A

控制装置的处理过程：每10us对电压、电流进行采样，采样100次后，分别记录电压、电流的峰峰值，然后经过20次后求得平均值：

U_PP I_PP

然后利用公式：

R = \frac{U_{PP}}{I_{PP}}

计算得到电池的内阻R；作为功耗模块的驱动，使加载电流为正弦波的数据经过DA后，控制功耗模块，使电池处于电流为1KHz、50mA的正弦波动态模式下加载，并经电压、电流放大模块放大后，由AD计算出电压电流值，AD的采样速度为10us，经过100次采样平均后，计算出电压电流的峰峰值，利用公式：

R＝V_PP/I_PP

计算出电池内阻，并显示。

Claims

1.一种电池内阻测试装置，其特征在于：包括一实现数据处理及控制的控制装置，控制装置输出端连接有一实现数模转换的DDS，DDS的输出端通过驱动连接到实现对电池加载的功耗模块，功耗模块分别连接到电池和电压电流采样模块，电压电流采样模块连接到电压放大模块和电流放大模块，电压放大模块和电流放大模块分别通过一实现模数转换的ADC连接到控制装置。

2.根据权利要求1所述的电池内阻测试装置，其特征在于：所述控制装置包括一DSP和一正弦波表，正弦波表输出端作为控制装置的输出端。