CN203786207U - 蓄电池内阻在线测量装置 - Google Patents

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朱武
张媛
余娟娟
吴仕兵
洪轩
徐东辉
张佳民
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Abstract

本实用新型涉及一种蓄电池内阻在线测量装置,DDS信号源经耦合电容加至待测蓄电池两端,蓄电池内阻上产生的交流电压送入第一交流差分放大电路放大;在DDS信号源输入端和耦合电容间接一取样电阻,取样电阻两端电压送入第二交流差分放大电路放大;两路放大信号一起送到锁相放大电路,锁相放大电路输出经过低通滤波电路输出,此输出信号与蓄电池内阻成正比,进而能够实现测量蓄电池内阻的功能,输出信号通过模/数转换器送至单片机,单片机通过显示单元输出结果。此装置在线测量蓄电池内阻,以此判断铅酸蓄电池性能好坏,装置对蓄电池的维护及延迟寿命具有积极的作用。

Description

蓄电池内阻在线测量装置
技术领域
[0001 ] 本实用新型涉及一种蓄电池检测技术,特别涉及一种蓄电池内阻在线测量装置。背景技术
[0002]目前随着新能源汽车的不断推进,对蓄电池的性能好坏的判定尤为重要,蓄电池的检测技术也将进一步得到发展。内阻是公认的能够反映蓄电池性能状态的一个重要参数,相比于端电压,能够更快更准确的判定蓄电池的健康状态,内阻测量是蓄电池检测技术中不可或缺的重要模块。
[0003]目前测量内阻的方法主要有瞬间大电流放电法和交流注入法。瞬间大电流放电法就是对蓄电池进行瞬间大电流放电,一般为25A到70A,甚至更大(取决于电池容量和型号),测量蓄电池上的瞬间电压降,通过欧姆定律计算出蓄电池内阻,这种方法无法实现在线式测量,而且也会带来运行安全的隐患,另外放电电流有时甚至能达到100A的大电流,对蓄电池会造成较大的损害,若为检测蓄电池而进行频繁的测量,则对它的损害会积累进而影响其容量和寿命。交流法测内阻与直流法相比有很多优点,如体积小、成本低、对电池无损害、可在线测量、可进行频繁的测量等。因此从安全性和可靠性来说,交流注入式方法是一种较好的测量蓄电池内阻的方法。
发明内容
[0004] 本实用新型是针对大电流放电的蓄电池在线测试的重要性问题,提出一种蓄电池内阻在线测量装置,在线测量蓄电池内阻并能够迅速判定铅酸蓄电池性能好坏的装置,对蓄电池的维护及延迟寿命具有积极的作用。
[0005] 本实用新型的技术方案为:一种蓄电池内阻在线测量装置,DDS信号源经耦合驱动电容加至待测蓄电池两端,蓄电池内阻上产生的交流电压送入第一交流差分放大电路放大;在DDS信号源输入端和稱合电容输入端间接一取样电阻,取样电阻两端电压送第二交流差分放大电路放大;两路放大信号一起送到锁相放大电路,锁相放大电路输出经过低通滤波电路输出,由模/数转换器送至单片机。
[0006] 所述耦合电容由两组相同的反相串联电容组成,两组电容的正极通过电阻接高电位,第一组电容负极接DDS信号源输出,负极接待测蓄电池正极;第二组电容负极接待测蓄电池正极,负极接第一交流差分放大电路正输入端,同时通过接地电阻接地;待测蓄电池负极接第一交流差分放大电路负输入端同时接地。
[0007] 所述两个交流差分放大电路均选用高输入阻抗的仪表放大器皿103’耦合电路所选电容均为电解电容。
[0008] 所述DDS信号源选用AD9850产生恒定低频交流信号,再经过由0P27运算放大器构成的同相跟随器隔离后,经过0PA541进行功率放大输出。
[0009] 所述锁相放大电路包括信号处理和相敏检波电路,第一交流差分放大电路输出经过滤波处理后送相敏检波;第二交流差分放大电路输出信号,经过信号整形电路、移相电路得到与第一交流差分放大电路输出同频同相的标准信号后送相敏检波输出。
[0010] 本实用新型的有益效果在于:本实用新型蓄电池内阻在线测量装置,在线测量蓄电池内阻,以此判断铅酸蓄电池性能好坏,装置对蓄电池的维护及延迟寿命具有积极的作用。
附图说明
[0011] 图1为本实用新型蓄电池内阻在线测量装置测量原理框图;
[0012] 图2为本实用新型蓄电池内阻在线测量装置中锁相放大原理示意图;
[0013] 图3为本实用新型蓄电池内阻在线测量装置中信号源加至蓄电池两端的耦合电路图。
具体实施方式
[0014] 如图1所示蓄电池内阻在线测量装置测量原理框图,将DDS信号源经耦合电容加至待测蓄电池两端,交流电流流过蓄电池时,蓄电池内阻产生的交流电压经过交流差分放大电路Al放大;在DDS信号源输出端和稱合电容间接一取样电阻用于产生同步的参考信号,当有交流电流流过时,检测取样电阻4上产生的压降,通过交流差分放大电路A2放大;两路放大信号一起送到锁相放大电路,锁相放大电路输出经过低通滤波电路输出,由模/数转换器送至单片机。
[0015] 选择AD9850信号发生模块作为DDS信号源。激励源的稳定性和精确度对内阻测量的准确度起重要作用,由AD9850信号源提供激励源,可以提供低失真、高稳定性的低频正弦波信号,可有效提高测量准确度。
[0016] 产生的DDS输出信号的频率由下式给定:
[0017] /邮=(/训./fft)/2s
[0018] 式中:s-为累加器的位数;
[0019] Xuf-为输出频率;
[0020] f微-为基准时钟频率;
[0021 ] 为频率控制子。
[0022] 可通过调节频率控制字使得输出频率精确可调,根据蓄电池的类型及容量的不同,选择的频率也不同。
[0023] 图2给出了锁相法测内阻原理框图,输入信号%要经过滤波处理后送相敏检波;参考电压经过信号整形后,通过移相得到与输入信号Us同频同相的标准信号后送相敏检波,相敏检波实现将输入信号与标准信号相乘的功能,相敏检波输出经过低通滤波滤除和频分量后再经过直流放大输出信号,此输出信号与蓄电池内阻成正比,进而能够实现测量蓄电池内阻的功能。
[0024] 图3给出了信号源加至蓄电池两端的耦合电路图,由AD9850产生恒定低频交流信号,经过由0P27运算放大器构成的同相跟随器隔离后,由0PA541进行功率放大,提高低频交流信号的带负载能力,经过耦合电容加至蓄电池两端。本设计采用两个电解电容C1及02反向串联形式来代替大容量的无极性电容,实现耦合功能,克服了传统无极性电容容量小的缺点。选取C1和Cf2容量均为200(U 7的电解电容,经串联后其等效的无极性电容容量可达1000并F1為为阻值为I ΛΩ电阻,电解电容Cf1和Cf2的正极通过&连接到高电位上,使有极性电容始终处于正向工作状态,减小有极性电容的泄漏,可得到大容量无极性电容。VCC的取值要高于蓄电池的电压。在检测端耦合电容Q和Ci4采用与交流信号注入端电容(C^pf )相同连接方式和容量大小,实现检测端耦合功能。低频交流信号流经蓄电池时,在蓄电池内阻上产生压降,此交流信号通过耦合输出,通过高输入阻抗的仪表放大器IM4103对信号进行放大,选取民,阻值为60.6 Ω,INA103放大倍数设置为100。为保证放大器Al正常工作,将Al正极通过接地电阻為接地。由于放大器高输入阻抗的特性,使得检测端几乎没有电流流过,只检测并放大由于被测蓄电池内阻产生的电压降。由于蓄电池内阻很小,只有级,因此,引线电阻不能忽略,系统采用了该电路,可大大降低接线电阻的影响,提高内阻测量准
确度。选取及为60.6 Ω电阻 ,设置差分放大电路Al、A2放大倍数均为100倍。

Claims (5)

1.一种蓄电池内阻在线测量装置,其特征在于,DDS信号源经耦合驱动电容加至待测蓄电池两端,蓄电池内阻上产生的交流电压送入第一交流差分放大电路放大;在005信号源输入端和耦合电容输入端间接一取样电阻,取样电阻两端电压送第二交流差分放大电路放大;两路放大信号一起送到锁相放大电路,锁相放大电路输出经过低通滤波电路输出,由模/数转换器送至单片机。
2.根据权利要求1所述蓄电池内阻在线测量装置,其特征在于,所述耦合电容由两组相同的反相串联电容组成,两组电容的正极通过电阻接高电位,第一组电容负极接DDS信号源输出,负极接待测蓄电池正极;第二组电容负极接待测蓄电池正极,负极接第一交流差分放大电路正输入端,同时通过接地电阻接地;待测蓄电池负极接第一交流差分放大电路负输入端同时接地。
3.根据权利要求2所述蓄电池内阻在线测量装置,其特征在于,所述两个交流差分放大电路均选用高输入阻抗的仪表放大器IMAl03 ,耦合电路所选电容均为电解电容。
4.根据权利要求2所述蓄电池内阻在线测量装置,其特征在于,所述DDS信号源选用AD9850产生恒定低频交流信号,再经过由0P27运算放大器构成的同相跟随器隔离后,经过0PA541进行功率放大输出。
5.根据权利要求2所述蓄电池内阻在线测量装置,其特征在于,所述锁相放大电路包括信号处理和相敏检波电路,第一交流差分放大电路输出经过滤波处理后送相敏检波;第二交流差分放大电路输出信号,经过信号整形电路、移相电路得到与第一交流差分放大电路输出同频同相的标准信号后送相敏检波输出。
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