CN202013367U - 一种用于在线式蓄电池内阻检测装置的恒流源单元 - Google Patents

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任立明
赵书强
刘志强
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Abstract

一种用于在线式蓄电池内阻检测装置的恒流源单元,本实用新型应用于蓄电池在线内阻检测装置中,包括RC振荡电路、隔离滤波电路、V-I转换电路、反馈滤波电路和电容,RC振荡电路与隔离滤波电路连接,隔离滤波电路与V-I转换电路连接,V-I转换电路与电容连接,V-I转换电路和反馈滤波电路并联。本实用新型具有信号稳定、电路成本低廉、设计简单的优点,为准确的在线测量蓄电池内阻提供了有力的保证。

Description

一种用于在线式蓄电池内阻检测装置的恒流源单元
技术领域
[0001 ] 本实用新型应用于蓄电池在线内阻检测装置中,具体涉及一种用于在线式蓄电池内阻检测装置的恒流源单元。
背景技术
[0002] 在现代电力系统中,蓄电池扮演着重要的角色。蓄电池的稳定性与整个供电系统的可靠性密切相关。于是蓄电池剩余容量是用户最为关心的一个问题,蓄电池剩余容量越高,则系统可靠性越高。因此,如何在既不消耗蓄电池能量,又不影响用电设备正常工作情况下,实时地在线检测蓄电池剩余容量,有着重要意义。
[0003] 近些年常用的几种蓄电池剩余容量检测方法之中,对在线使用的蓄电池来说,内阻法对系统产生的影响最小,并可以在蓄电池整个使用期内准确测量,因此,内阻法被视为一种比较理想的方法。
[0004] 对于在线测量蓄电池的内阻的方法,行业内又可大体分为直流法和交流法两大类。本实用新型所公开的是针对交流法检测蓄电池内阻而切实应用到的。对于交流法,能否提供一个稳定并不影响蓄电池在线工作的交流信号源是至关重要的,而本实用新型所公开的交流恒流源单元正是为实现这一功能而设计的。
发明内容
[0005] 本实用新型的主要目的是解决蓄电池在线内阻检测中所需要的交流恒流源问题。 由于是在线检测,所以要将检测过程中所带来的影响降到最低限制。目前,有些业界同行采用对整组蓄电池注入大电流交流信号的中间点测试方法测量内阻,但这种方法一方面容易对供电系统的稳定性产生一定的干扰,另一方面使测量的数据准确性不高,失去了测量内阻的重要意义。基于此,本实用新型采用了在线式四端法逐只对蓄电池注入士 IOOmA频率为IkHz的交流小信号。
[0006] 为满足能够输出上述稳定的交流小信号,本实用新型采用的技术方案如下:一种用于在线式蓄电池内阻检测装置的恒流源单元,包括RC振荡电路、隔离滤波电路、V-I转换电路和反馈滤波电路,其特征在于:RC振荡电路与隔离滤波电路连接,隔离滤波电路与V-I 转换电路连接,V-I转换电路与电容连接,V-I转换电路和反馈滤波电路并联。所述的V-I 转换电路采用芯片LMH6672,可输出士200mA的正弦交流电流信号。
[0007] 本实用新型的特点是:信号稳定、频率可任意设置、恒流精度高、电路成本低廉、设计简单,为准确的在线测量蓄电池内阻提供了有力的保证。
附图说明
[0008] 图1为RC震荡电路图;
[0009] 图2为隔离滤波电路;
[0010] 图3为V-I转换电路原理图;[0011] 图4为V-I转换电路实际应用图;
[0012] 图5为系统原理框图;其中1、RC振荡电路,2、隔离滤波电路,3、V-I转换电路,4、 电容,5、蓄电池,6、反馈滤波电路。
[0013] 图6为系统仿真输出图。
具体实施方式
[0014] 本实用新型主要应用于蓄电池在线内阻检测装置中,是采用交流法进行蓄电池内阻检测的重要环节。其主要提供一个频率恒定、电流恒定的交流信号。
[0015] 一种用于在线式蓄电池内阻检测装置的恒流源单元,包括RC振荡电路、隔离滤波电路、V-I转换电路和反馈滤波电路,其特征在于:RC振荡电路与隔离滤波电路连接,隔离滤波电路与V-I转换电路连接,V-I转换电路与电容连接,V-I转换电路和反馈滤波电路并联。所述的V-I转换电路采用芯片LMH6672,可输出士200mA的正弦交流电流信号。
[0016]
[0017]
[0018]
[0019]
下边根据附图进一步说明:
1、RC震荡电路图(正弦信号产生部分):
正弦信号产生部分主要采用RC震荡电路,其产生的正弦信号频率可由下式确定
Γ 1
2^T Rim R2002 Cim C2002
[0020] 如图1所示,图中U2001为集成运放0P07C,电阻R2003和R2004的功能主要是进行直流分压,从而为U2001的3脚提供一个直流偏置电压。电容C2004具有隔直的作用。由电阻R2001、R2002和电容C2001、C2002构成选频网络,经过U2001放大再进行反馈。由二极管D2001、D2002和电阻R2007构成稳幅电路,当Vo的幅值较小时,D2001、D2002近似于开路,由D2001、D2002和R2007组成的并联支路的等效电阻为(RD2001//RD2002//R2007),Av 略大于3,有利于起振;反之,当Vo的幅值较大时,D2001或D2002导通,由R2007和D2001、 D2002组成的并联支路的等效电阻减小,Av逐渐下降,从而使Vo的幅值逐渐趋向于稳定。
[0021] 2、隔离滤波电路(电压跟随部分):
[0022] 如图2所示,图中U2002为集成运放0P07C,从正弦信号产生部分输出的是一个叠加在+6V基础上的正弦信号。首先经过由C2007和R2014构成的高通滤波电路滤除直流成分,然后经过由U2002构成的电压跟随器进行隔离。此时,从U2002的6脚输出的将是一个幅值和频率恒定的交流正弦电压信号。
[0023] 3、V-I转换电路(恒流输出部分):
[0024] 恒流部分如图3所示,该部分为恒流源的核心部分也是精髓部分,这里主要采用了 TI公司的高电流输出运放LMH6672,其采用士5V供电,可输出士200mA电流,弥补了很多运放最多只能输出20〜30mA电流的不足。为蓄电池在线内阻检测提供了一个更强劲的电流。
[0025] 其中,U2003为集成运放LMH6672,U2004为集成运放0P07C,R2008〜R2012为电阻,RL为负载电阻。正弦电压信号由R2010侧输入进入运放U2003,电阻R2008、R2009可构成反馈放大,R2012为限流电阻。U2004为一级反馈即电压跟随,构成正反馈环路,同时可以使电流几乎完全流到负载,使恒流的效果更好。当负载电阻突然RL增大时,由于U2003的输出电压不变,流经RL的电流变小。又因为R2012与RL的比例变小,故RL两端的电压升高,经U2004反馈到U2003的3脚电压升高,从而使U2003的输出电压升高,流经负载RL的电流变大,保证了负载RL的电流恒定。
[0026]
电路中输出与输入的关系如下
[0027]设:R2008 = R2009 = R2010 = R2011,因为 V2 = V3,所以
Figure CN202013367UD00051
[0030]代入可得=V1 = V2+Vin
[0031]根据虚断原则可知电流I为
Figure CN202013367UD00052
[0032]由上式可知:当R2012—定时,输出电流与输入信号存在线性的关系,而与负载无关。
[0033] 但由于本设计是应用于蓄电池在线检测,为防止因蓄电池电压高于V2而造成倒灌,所以实际的恒流源电路如图4所示。电容C2009的主要作用是隔离直流成分。在采用图3所示的电路实际测试中发现,即使添加了电容C2009,U2004输出仍饱和,进而使U2003 输出饱和,怀疑有直流偏置流入。故而增加了一级跟随电路,同时由C2008、R2015构成滤波电路。经实验,该电路很好的实现了输出正弦恒流信号。图6所示为该电路恒流输出75mA 时的仿真图。

Claims (2)

1. 一种用于在线式蓄电池内阻检测装置的恒流源单元,包括RC振荡电路、隔离滤波电路、V-I转换电路、反馈滤波电路和电容,其特征在于:RC振荡电路与隔离滤波电路连接,隔离滤波电路与V I转换电路连接,V-I转换电路与电容连接,V-I转换电路和反馈滤波电路并联。
2.根据权利要求1所述的一种用于在线式蓄电池内阻检测装置的恒流源单元,其特征在于:所述的V-I转换电路采用芯片LMH6672,输出士200mA的正弦交流电流信号。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104569606A (zh) * 2014-12-29 2015-04-29 东华大学 一种铅酸蓄电池内阻检测系统
CN104678134A (zh) * 2015-03-18 2015-06-03 艾德克斯电子(南京)有限公司 交流恒流源、电池内阻检测装置及电池测试仪
CN105548725A (zh) * 2015-12-16 2016-05-04 黑龙江省计量检定测试院 超级电容器在线检测装置及基于该装置检测内阻的方法

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