CN202854303U - 电池内阻测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种电池内阻测量装置，待测电池的两端连接有固定负载并构成测量回路；所述电池内阻测量装置包括：分别与所述待测电池和所述负载并联的第一电压测量单元和第二电压测量单元；以及接入所述测量回路、提供可控电流的可控电流源。相对于现有技术，本实用新型提供的电池内阻测量装置，利用可控电流源不仅可以获得较为稳定的电流，更可以使得产生的电流具有可调性，针对不同的电池电量和不同的内阻应用不同的电流，从而达到较为理想的测量取值范围。

Description

电池内阻测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种电池内阻测量装置。 

背景技术

随着我国国民经济持续快速增长，应用于办公场所和日常生活中的各类电池也得到了广泛使用。现有电池本身是一个较为复杂的电化学装置，无论是在使用状态或是备用状态，其内部质量和电学性能都在不断发生变化。若放置一段时间而不使用，由于其自身电压降低而会导致失效。因而，在使用电池前均需要对其进行检测或是维护，否则不能保证应用电路电压的稳定。 

针对电池测量方法有多种，现有较为常见和被采用的是通过检测电池内阻来测试电池的性能状态。目前，内阻测量法又分为直流法和交流法等方式。交流测量法应用面较广，但是测量的结果与所用信号的波型、频率、以及电流强度有关，不同型号的测量仪对于同一个蓄电池的测量结果相差很大。直流法是时蓄电池接入固定负载并进行较大电流的放电，以测量断电前后的电压降并测算出电池内阻，但针对内阻和不同电池容量（特别是小容量电池），大电流放电往往会对电池造成无法修复的破坏，所以针对不同的情况调整电流是必要的。 

总之，现有的电池内阻测量方法均需较长的通电测试时间，这种反复测量的方式对于小容量电池会造成累计损伤；而且现有的电池内阻测量方法的电流范围较为有限，因此对于不同容量的电池（特别是大容量的电池），其测试精度较低。 

另外，为克服提供的电流的不稳定，现有技术中还提供有相应的恒流源装置以保证电流恒定，但是，为保证电流恒定及调整电流的精确性，必须附加大量的校准结构，并且出现故障时不可控。 

实用新型内容

本实用新型提供一种电池内阻测量装置，用于解决现有技术中电流可调性较差、可调精度及电流稳定性不高等问题。 

为了解决现有技术中存在的上述问题及其他问题，本实用新型提供一种电池内阻测量装置，待测电池的两端连接有固定负载并构成测量回路；所述电池内阻测量装置包括：分别与所述待测电池和所述负载并联的第一电压测量单元和第二电压测量单元；以及接入所述测量 回路、提供可控电流的可控电流源。 

可选地，所述可控电流源包括电压产生单元以及与所述电压产生单元连接、且接入所述测量回路的受控开关单元。 

可选地，所述电压产生单元为单片机。 

可选地，所述受控开关单元为受控开关管，其栅极与所述电压产生单元连接，其源极与所述待测电池的负极连接，其漏极与所述固定负载的一端连接。 

可选地，所述可控电流源还包括位于所述电压产生单元和所述受控开关单元之间的驱动电路。 

可选地，所述第一电压测量单元所测得的电压信号为方波。 

可选地，所述第一电压测量单元和所述第二测量单元为电压表。 

本实用新型提供的电池内阻测量装置，利用可控电流源不仅可以获得较为稳定的电流，更可以使得产生的电流具有可调性，针对不同的电池电量和不同的内阻应用不同的电流，从而达到较为理想的测量取值范围。 

另外，在实用新型提供的电池内阻测量装置中，提供的可控电流源至少包括单片机和受控开关管，相对于现有技术，本使用新型具有电流可调精度及电流稳定性较高、以及电路结构简单的优点。 

附图说明

图1是本实用新型的电池内阻测量装置在一个实施方式中的功能框图。 

图2显示了图1中第一电压测量单元测得的待测电池的电压信号变化图。 

具体实施方式

鉴于现有技术中电流可调性较差、可调精度及电流稳定性不高等问题，本实用新型的发明人对现有技术进行了改进，利用在测量回路中提供可控电流源，可以获得较为稳定的电流，使得产生的电流具有可调性。 

以下将通过具体实施例来对本实用新型所提出的电池内阻测量装置进行详细说明。需说明的是，在以下实施例中，为便于描述，待测电池是以蓄电池为例进行说明的，但并不以此为限。 

图1是本实用新型的电池内阻测量装置在一个实施方式中的功能框图。所述电池内阻测 量装置用于测量一待测电池B的内阻，在这里，待测电池B可以等效为直流电源E和内阻r的串联。待测电池B的两端是与一固定负载R连接构成测量回路，所述固定负载具有标准阻值。如图1所示，所述电池内阻测量装置包括：分别与待测电池B和固定负载R并联的第一电压测量单元和第二电压测量单元；以及接入所述测量回路、提供可控电流的可控电流源。 

以下对上述各个单元进行详细描述。 

所述第一电压测量单元为电压表V1，所述电压表V1并联于待测电池B的两端。 

所述第二电压测量单元为电压表V2，所述电压表V2并联于固定负载R。 

所述可控电流源包括串接入所述测量回路中的所述受控开关管、用于产生控制所述受控开关管的控制电压的单片机10、以及位于所述受控开关管和单片机10之间的驱动电路12。所述受控开关管串接入所述测量回路中包括：所述受控开关管的栅极G与驱动电路12连接，其源极S与待测电池B的负极连接，其漏极D与固定负载R的一端连接。 

所述受控开关管是受由单片机10控制的驱动电路12控制的。可控电流源原理：所述受控开关管的输出特性是这样的：在V_GS一定的情况下，I_D随着V_DS的增加而增加；当V_DS增加到一定程度时，I_D不再增加而保持恒定。此时I_D只随着V_GS的变化而变化，并且此时I_D与V_GS是一一对应关系。利用所述受控开关管的这个特性，单片机10输出高精度的电压（所述电压是由单片机经数模转换DAC后输出的）来控制所述受控开关管的V_GS，从而输出需要的恒流I_D。单片机10的高精度电压与开关管恒流I_D是一一对应。另外，考虑到单片机10的带负载能力有限，在单片机10与所述受控开关管之间加上了驱动电路12。 

通过所述受控开关管的不断闭合或断开，测量电池两端的电压变化，即，图1中电压表V1所测得的电压值的变化。特别地，在本实施例中，电压表V1所测得的电压信号为方波（如图2所示）。 

具体来讲： 

当所述受控开关管断开时，没有电流流过内阻r，电压表V1测的是电池两端电压E； 

当所述受控开关管导通时，有大小恒定的电流I流过内阻r，电流I的大小可有公式（1）得出。 

$I=\frac{U^2}{R}...\left(1\right)$

其中，U₂为所述受控开关管导通时电压表V2所测得的电压值。 电源内阻r可由式（2）算出。 

$r=\frac{{E-U}_1}{I}...\left(2\right)$

其中，U₁为所述受控开关管导通时电压表V1所测得的电压值。 

结合式（1）和式（2）可以求得内阻r。 

$r=\frac{{E-U}_1}{U_2}*R...\left(3\right)$

依据公式（3），只需要测量所述受控开关管导通时的电压U₂、U₁，所述受控开关管断开时的电压E以及已知的固定负载R，即可得到内阻r。 

上述电池内阻测量具有如下优势： 

1、电池内阻的精度只和电压（U₁、U₂、E）测量误差和固定负载R的精度有关，而与电流无关。 

2、测量两个位置的电压（U₁、U₂）可以排除所述受控开关管的内阻分压对测量精度的影响。 

综上所述，本实用新型提供的电池内阻测量装置，利用可控电流源不仅可以获得较为稳定的电流，更可以使得产生的电流具有可调性，针对不同的电池电量和不同的内阻应用不同的电流，从而达到较为理想的测量取值范围。 

另外，在实用新型提供的电池内阻测量装置中，提供的可控电流源至少包括单片机和受控开关管，相对于现有技术，本使用新型具有电流可调精度及电流稳定性较高、以及电路结构简单的优点。 

应当指出，本实施例仅列示性说明本实用新型的原理及功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此项技术的人员均可在不违背本实用新型的精神及范围下，对上述实施例进行修改。因此，本实用新型的权利保护范围，应如权利要求书所列。 

Claims (7)

1.一种电池内阻测量装置，待测电池的两端连接有固定负载并构成测量回路；所述电池内阻测量装置包括：

分别与所述待测电池和所述负载并联的第一电压测量单元和第二电压测量单元；

其特征在于，还包括：

接入所述测量回路、提供可控电流的可控电流源。

2.根据权利要求1所述的电池内阻测量装置，其特征在于，所述可控电流源包括电压产生单元以及与所述电压产生单元连接、且接入所述测量回路的受控开关单元。

3.根据权利要求2所述的电池内阻测量装置，其特征在于，所述电压产生单元为单片机。

4.根据权利要求3所述的电池内阻测量装置，其特征在于，所述受控开关单元为受控开关管，其栅极与所述电压产生单元连接，其源极与所述待测电池的负极连接，其漏极与所述固定负载的一端连接。

5.根据权利要求2、3或4所述的电池内阻测试装置，其特征在于，所述可控电流源还包括位于所述电压产生单元和所述受控开关单元之间的驱动电路。

6.根据权利要求1所述的电池内阻测量装置，其特征在于，所述第一电压测量单元所测得的电压信号为方波。

7.根据权利要求1所述的电池内阻测量装置，其特征在于，所述第一电压测量单元和所述第二测量单元为电压表。 

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