CN202815191U - 蓄电池内阻测量装置 - Google Patents

蓄电池内阻测量装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型属于蓄电池检测装置技术领域,公开了一种蓄电池内阻测量装置,包括CPU、放电控制装置、放电模块、模/数转换装置、电流采样装置和电压采样装置;电压采样装置的两输入端分别与蓄电池的正、负极连接,输出端与模/数转换装置的输入端连接;电流采样装置的一端与蓄电池的正极连接,另一端通过一继电器开关连接放电模块再连接到蓄电池的负极;放电控制装置的输入端和模/数转换装置的输出端均连接到CPU;其中,继电器开关的控制端与放电控制装置的输出端连接。该蓄电池内阻测量装置不仅能测量出小容量电池的内阻,并不损坏电池的电极,而且在线测试不受充电机和电池自身电容的影响,测量精度高、速度快。

Description

蓄电池内阻测量装置技术领域[0001] 本实用新型涉及蓄电池检测装置技术领域,特别是涉及一种蓄电池内阻测量装置。背景技术[0002] 固定式蓄电池组用于通信机房或其他要求不间断电源系统的设备,在市电中断或整流设备出故障时,能提供各通信设备继续工作所需要的直流电源。平时蓄电池组并联在整流设备上,长期保持浮充状态备用。[0003] 蓄电池经长期浮充以后,会因活性(有效)物质脱落、变形、电解液干涸、正极栅极腐蚀及硫化等等原因使电池容量降低,直至失效。因此蓄电池需要良好的维护,以确保电池具有良好的健康状态,更好的发挥作用。[0004]目前,国际上流行一种用内阻测试的方法检测电池的内阻来藉此判断电池的实有容量。而公知的蓄电池内阻测试法有两种:一是交流压降内阻测量法,二是直流放电内阻测量法。下面对这两种方法进行简单描述:[0005] I、交流压降内阻测量法[0006] 因为电池实际上等效于一个有源电阻,因此我们给电池施加一个固定频率和固定电流(目前一般使用IkHz频率、50mA小电流),然后对其电压进行采样,经过整流、滤波等一系列处理后通过运放电路计算出该电池的内阻值。交流压降内阻测量法的电池测量时间极短,一般在3(ΚΓ500毫秒左右。这种测量方的精确度也不错,重复测量精度误差一般在 1%〜2%之间。[0007] 这种方法的优点是:[0008] I)可以测量几乎所有电池的内阻,包括小容量电池;[0009] 2)对电池本身不会有太大的损害。[0010] 缺点是:[0011] I)测量精度很可能会受到纹波电流和谐波电流的干扰;[0012] 2)测量精度不如直流放电内阻测量法;[0013] 3 )容易受干扰,受充电机的干扰及电池自身电容的影响。[0014] 2、直流放电内阻测量法[0015] 根据物理公式R=U/I,让电池在短时间内(一般为2〜3秒)强制通过一个很大的恒定直流电流(目前一般使用40A10A的大电流),测量此时电池两端的电压,并按公式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,重复测量精度误差可以控制在1%以内。[0016] 这种方法的优点是:[0017] I)测量精度高,误差小;[0018] 2)抗干扰性能好,不受充电机的干扰及电池自身电容的影响。[0019] 缺点是:3[0020] I)只能测量大容量电池,小容量电池无法在2〜3秒钟内负荷40A〜80A的大电流;[0021] 2)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。故测量时间必须很短,否则测出的内阻值误差很大;[0022] 3)对于小电池,大电流通过电池对电池内部的电极有一定损伤。实用新型内容[0023](一)要解决的技术问题[0024] 本实用新型提供一种蓄电池内阻测量装置,用以克服交流压降内阻测量法和直流放电内阻测量法测量蓄电池内阻存在的上述缺点。[0025] (二)技术方案[0026] 为了解决上述技术问题,本实用新型提供一种蓄电池内阻测量装置,其特征在于, 包括CPU、放电控制装置、放电模块、模/数转换装置、电流采样装置和电压采样装置;[0027] 所述电压采样装置的两输入端分别与蓄电池的正、负极连接,输出端与所述模/ 数转换装置的输入端连接;所述电流采样装置的一端与蓄电池的正极连接,另一端通过一继电器开关连接所述放电模块再连接到蓄电池的负极;[0028] 所述放电控制装置的输入端和模/数转换装置的输出端均连接到所述CPU ;其中, 所述继电器开关的控制端与所述放电控制装置的输出端连接。[0029] 如上所述的蓄电池内阻测量装置,优选的是,所述电流采样装置为电流互感器。[0030] 如上所述的蓄电池内阻测量装置,优选的是,所述放电模块为放电三极管。[0031] 如上所述的蓄电池内阻测量装置,优选的是,还包括与CPU连接的显示装置。[0032] 如上所述的蓄电池内阻测量装置,优选的是,所述显示装置为LED显示屏。[0033] 如上所述的蓄电池内阻测量装置,优选的是,还包括与CPU连接的输入装置。[0034] 如上所述的蓄电池内阻测量装置,优选的是,所述输入装置为键盘。[0035] 如上所述的蓄电池内阻测量装置,优选的是,还包括与CPU连接的通讯模块。[0036] 如上所述的蓄电池内阻测量装置,优选的是,所述通讯模块为USB接口和/或串 □。[0037](三)有益效果[0038] 本实用新型实施例中的蓄电池内阻测量装置通过CPU控制输出控制继电器开关通断的交流电流脉冲信号,并控制该交流电流脉冲信号的大小和频率,从而来控制蓄电池的放电过程,同时采集蓄电池放电过程中至少三十组蓄电池两端的电压和放电回路中的电流值,根据物理公式R= Λ U/ Λ I计算出当前的蓄电池内阻,所以本实施例中的蓄电池内阻测量装置既结合了交流测试法不会对电池组电极产生影响和支持在线测试的优点,又结合了大电流测试法可以瞬间产生一定的压降,通过欧姆定律计算电池内阻的优点,解决了大电流测试法需要大电流放电,对电池有较大伤害及交流测试法易受外界和噪声干扰发生偏差的问题,测量精度高、速度快,适用于铅酸电池、铁锂、镍铬等电池的内阻测量,对电池的筛选和确保电池组的质量可靠性提供了定量的参考依据。附图说明[0039] 图I为本实用新型实施例中蓄电池内阻测量装置的电路框图;[0040] 其中,I =CPU ;2 :放电控制装置;3 :放电模块;4 :模/数转换装置;5 :电流采样装置;6 :电压采样装置;7 :继电器开关;8 :显示装置;9 :通讯模块;10 :输入装置。具体实施方式[0041] 下面结合附图和实施例,对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型,但不用来限制本实用新型的范围。[0042] 图I所示为本实用新型实施例中蓄电池内阻测量装置的电路框图。如图I所示, 本实用新型实施例中蓄电池内阻测量装置包括CPU1、放电控制装置2、放电模块3、模/数转换装置4、电流采样装置5和电压采样装置6。[0043] 电压采样装置6的两输入端分别与蓄电池的正、负极连接,输出端与模/数转换装置4的输入端连接;电流采样装置的一端与蓄电池的正极连接,另一端通过一继电器开关7 连接放电模块3再连接到蓄电池的负极,由于蓄电池内阻为毫欧级,因此,采用4线的测量方式来采集蓄电池两端的电压和放电回路中的电流,可以避免2线或其它测量方式引起的较大测量误差。[0044] 放电控制装置2的输入端和模/数转换装置4的输出端均连接到CPU 1,其中,继电器开关7的控制端与放电控制装置2的输出端连接,由CPU I通过放电控制装置2控制继电器开关7的通断来控制蓄电池的放电,并通过模/数转换装置4采集放电过程中至少三十组蓄电池两端的电压和放电回路中的电流值,根据物理公式R= Λ U/ Λ I计算出当前的蓄电池内阻。[0045] 控制继电器开关7通断的方式有很多种,本实施例中继电器开关7为常开继电器, 放电控制装置2可以通过输出频率小于IOOHz的交流脉冲信号来控制继电器开关7的通断,从而来控制蓄电池的放电。而CPUl可以用来控制放电控制装置2输出交流脉冲信号。[0046] 本实施例中的电流采样装置5优选电流互感器,保证大电流工作时采样电流的线性。[0047] 在蓄电池放电回路中的放电模块3为电子负载,如:放电三极管,具有高阻抗、低极间电容和高耐冲击电流等优点。[0048] 为了更直观地显示内阻测量结果,优选蓄电池内阻测量装置还包括与CPU I连接的显示装置8,由CPU I控制显示测量数据。其中,显示装置8可以为LED显示屏。[0049] 在测量过程中还会涉及到参数设定,如电压、电流采样间隔时间,因此本实施例中蓄电池内阻测量装置还需要包括与CPU I连接的输入装置10,如:键盘。[0050] 为了方便蓄电池维护人员的后期维护,对测量数据进行查询和分析,本实施例中蓄电池内阻测量装置还包括与CPU I连接的通讯模块9,其中,通讯模块9可以为USB接口和/或串口,以存储和读取测量数据,并实现与PC机的通信,通过功能强大的后台软件对测量数据进行操作分析处理。[0051] 其中,本实施例中还可以设置蓄电池内阻测量装置的高温自保护功能,现有技术中有很多种实现方式,在此不再赘述。[0052] 本实施例中蓄电池内阻测量装置的具体工作过程为:[0053] 需要测量蓄电池内阻时,CPU I通过放电控制装置2来控制继电器开关7通断,从而来控制蓄电池的放电,并采集蓄电池放电过程中的至少三十组蓄电池两端的电压U1、U2、 U3……Un和放电回路中的电流II、12、13……In,根据物理公式R=( (U1-U2) / (11-12) +···+ (Un-Un-I) / (In-In-1) )/n计算出当前的蓄电池内阻。[0054] 本发明实施例中的蓄电池内阻重复测量精度误差小于1%。[0055] 本实用新型实施例中的蓄电池内阻测量装置通过CPU控制输出控制继电器开关通断的交流电流脉冲信号,并控制该交流电流脉冲信号的大小和频率,从而来控制蓄电池的放电过程,同时采集蓄电池放电过程中至少三十组蓄电池两端的电压和放电回路中的电流值,根据物理公式R= AU/Λ I计算出当前的蓄电池内阻。因为本实施例中蓄电池内阻测量装置的测试信号为蓄电池放电产生的大直流电流信号(大直流的电流范围为O. 5Α^25Α), 而该大直流电流测试信号与待测电池容量成正比关系,所以本实施例中的蓄电池内阻测量装置既结合了交流测试法不会对电池组电极产生影响和支持在线测试的优点,又结合了大电流测试法可以瞬间产生一定的压降,通过欧姆定律计算电池内阻的优点,解决了大电流测试法需要大电流放电,对电池有较大伤害及交流测试法易受外界和噪声干扰发生偏差的问题,测量精度高、速度快,适用于铅酸电池、铁锂、镍铬等电池的内阻测量,对电池的筛选和确保电池组的质量可靠性提供了定量的参考依据。[0056] 本实用新型实施例中的蓄电池内阻测量装置不仅能测量蓄电池的当前内阻,还可以用来测量蓄电池的当前电压、电导和估算蓄电池的当前容量,实现了在线或离线对蓄电池当前状态的有效测试,测试速度快。[0057] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型技术原理的前提下,还可以做出若干改进和替换,这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1. 一种蓄电池内阻测量装置,其特征在于,包括CPU、放电控制装置、放电模块、模/数转换装置、电流采样装置和电压采样装置; 所述电压采样装置的两输入端分别与蓄电池的正、负极连接,输出端与所述模/数转换装置的输入端连接;所述电流采样装置的一端与蓄电池的正极连接,另一端通过一继电器开关连接所述放电模块再连接到蓄电池的负极; 所述放电控制装置的输入端和模/数转换装置的输出端均连接到所述CPU ; 其中,所述继电器开关的控制端与所述放电控制装置的输出端连接。
2.根据权利要求I所述的蓄电池内阻测量装置,其特征在于,所述电流采样装置为电流 互感器。
3.根据权利要求I所述的蓄电池内阻测量装置,其特征在于,所述放电模块为放电三极管。
4.根据权利要求I所述的蓄电池内阻测量装置,其特征在于,还包括与CPU连接的显示>J-U装直。
5.根据权利要求4所述的蓄电池内阻测量装置,其特征在于,所述显示装置为LED显示屏。
6.根据权利要求I所述的蓄电池内阻测量装置,其特征在于,还包括与CPU连接的输入>J-U装直。
7.根据权利要求6所述的蓄电池内阻测量装置,其特征在于,所述输入装置为键盘。
8.根据权利要求I所述的蓄电池内阻测量装置,其特征在于,还包括与CPU连接的通讯模块。
9.根据权利要求8所述的蓄电池内阻测量装置,其特征在于,所述通讯模块为USB接口和/或串口。
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