CN206756935U - 抗干扰锂电池内阻检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及锂电池制造技术领域，具体得说是一种抗干扰锂电池内阻检测装置，其特征在于设有控制器MCU、恒流源、存储器、显示器、高精度ADC电路、弱信号检测电路、交直流分离电路，其中控制器MCU与恒流源的控制端相连接，恒流源的输出端与锂电池组相连接，锂电池组输出弱电压信号至交直流分离电路，交直流分离电路的输出端与弱信号检测电路的输入端相连接，弱信号检测电路输出的信号送至高精度ADC电路，高精度ADC电路的输出端与控制器MCU相连接，控制器MCU还分别与存储器和显示器连接，本实用新型与现有技术相比，具有结构合理、工作可靠、测量精度高等显著的优点。
Description
技术领域：
本实用新型涉及锂电池制造技术领域，具体得说是一种抗干扰锂电池内阻检测装置。
背景技术：
内阻测量是锂电测试设备研究的重点。正常情况下锂电池出厂时的内阻是比较小的，反复充放电后由于电池内部的电解液枯竭，以及内部化学物质活性降低，内阻会逐渐增加，绝大部分老化的电池都是因为内阻过大以致报废；通过对电池内阻的检测，技术人员达到对电池容量与损耗的有效预测。检测电池内阻也是组建电池组所必须的，可以起到优化整组综合性能和寿命的作用。
目前常用的锂电池内阻测量方法为交流压降法，是根据电池实际上等效于一个有源电阻，因此给电池施加一个交流信号(恒流源)时就可以得到相应的交流电压，对其进行检测和计算便可得到该电池的内阻。交流压降法可以无损的测量包括小容量电池的各种电池；但是由于被检测的信号很微弱(与电池本身的直流电压相比)，而噪声和干扰却往往很强，这一点在生产测试现场往往格外严重；所以被检测的信号还要进行提取、放大和滤波处理，以滤除不需要的噪声和干扰，这就增大了信号处理的难度。
发明内容：
本实用新型针对现有技术中存在的缺点和不足，提出了一种抗干扰锂电池内阻检测装置。
本实用新型可以通过以下措施达到：
一种抗干扰锂电池内阻检测装置，其特征在于设有控制器MCU、恒流源、存储器、显示器、高精度ADC电路、弱信号检测电路、交直流分离电路，其中控制器MCU与恒流源的控制端相连接，恒流源的输出端与锂电池组相连接，锂电池组输出弱电压信号至交直流分离电路，交直流分离电路的输出端与弱信号检测电路的输入端相连接，弱信号检测电路输出的信号送至高精度ADC电路，高精度ADC电路的输出端与控制器MCU相连接，控制器MCU还分别与存储器和显示器连接。
本实用新型中弱信号检测电路采用锁相放大机构实现，设有信号通道、参考通道、相关器、直流放大电路，其中信号通道中设有依次串联的前置放大电路、滤波电路、交流放大电路，参考通道设有依次串联的触发器、移相器、驱动器，相关器由串联的乘法器和积分器实现，参考通道和信号通道的输出端分别与相关器中的乘法器的输入端相连接，相关器的输出端与直流放大电路相连接。
本实用新型中恒流源采用数控工作方式，可以灵活的调节输出电流，为了保持输出的稳定，这里采用了一种双重稳流方案，即：在输出采用负反馈稳流的基础上，再进行输出电流监测。
本实用新型工作时，控制器MCU控制高精度恒流源产生正弦恒流，激励电池内阻产生待测弱电压信号；该信号与电池直流电压分离后经弱信号检测电路提取与放大，达到较好的信噪比与幅度后由MCU采集；MCU将采集到的内阻信号与恒流对比，从而求出电池内阻并加以存储显示。
本实用新型与现有技术相比，具有结构合理、工作可靠、测量精度高等显著的优点。
附图说明：
附图1是本实用新型的结构框图。
附图2是本实用新型中恒流源的结构示意图。
附图3是本实用新型中弱信号检测电路的结构示意图。
附图标记：控制器MCU 1、恒流源2、存储器3、显示器4、高精度ADC电路5、弱信号检测电路6、交直流分离电路7、锂电池组8、前置放大电路9、滤波电路10、交流放大电路11、信号通道12、参考通道13、相关器14、直流放大电路15、触发器16、移相器17、驱动器18、乘法器19、积分器20。
具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
如附图所示，本实用新型提出了一种抗干扰锂电池内阻检测装置，其特征在于设有控制器MCU 1、恒流源2、存储器3、显示器4、高精度ADC电路5、弱信号检测电路6、交直流分离电路7，其中控制器MCU1与恒流源2的控制端相连接，恒流源2的输出端与锂电池组8相连接，锂电池组8输出弱电压信号至交直流分离电路7，交直流分离电路7的输出端与弱信号检测电路6的输入端相连接，弱信号检测电路6输出的信号送至高精度ADC电路5，高精度ADC电路5的输出端与控制器MCU1相连接，控制器MCU1还分别与存储器3和显示器4连接。
本实用新型中弱信号检测电路6采用锁相放大机构实现，设有信号通道12、参考通道13、相关器14、直流放大电路15，其中信号通道中设有依次串联的前置放大电路9、滤波电路10、交流放大电路11，参考通道13设有依次串联的触发器16、移相器17、驱动器18，相关器由串联的乘法器19和积分器20实现，参考通道13和信号通道12的输出端分别与相关器中的乘法器的输入端相连接，相关器的输出端与直流放大电路相连接。
本实用新型中恒流源采用数控工作方式，可以灵活的调节输出电流，为了保持输出的稳定，这里采用了一种双重稳流方案，即：在输出采用负反馈稳流的基础上，再进行输出电流监测。
本实用新型为了保证内阻检测的精度，必须保证：1)恒流源稳定度高；2)待测弱电压信号的检测精度高。为了达到这两点，采用了如下措施：首先恒流源采用数控工作方式，可以灵活的调节输出电流，为了保持输出的稳定，这里采用了一种双重稳流方案，即：在输出采用负反馈稳流的基础上，再进行输出电流监测，如图2所示；这种方法的好处是正常情况下由负反馈提供稳流功能，同时MCU监测电流大小，如果发现因为某种原因负反馈失效导致电流漂移，则MCU调整控制电压，使得输出电流回归正常值。
恒流源激励电池产生的电压信号为微弱信号，为了增强对其在厂房车间、试验场地等恶劣电磁环境下的检测能力，这里采用锁相放大的原理进行检测，典型的锁相放大器主要由三大部分组成：信号通道、参考通道、相关器，如图3所示。
基本工作原理如下：从传感器输出的信号VA十分微弱，信噪比甚至低于1/103。该弱信号在信号通道中经过低噪声放大、滤波等预处理后，将带外噪声和干扰尽可能抑制，以便送到相关器进行检测。参考信号VB与输入信号VA保持相参，送入参考通道后，首先进行触发，产生和被检信号同频的方波，再经过移相、放大驱动后，也送达相关器。相关器是锁定放大器的核心部件，主要是由乘法器和积分器组成，当V A与VB分别满足
VA＝VAm sin(ωt+φ)
(1)
经乘法器相乘，积分器滤波后可得
因此在相位差φ固定的前提下，输出Vo与输入VA的幅度包络VAM成正比。可见锁相放大器利用相关原理进行相干检测，相比于低噪放加滤波器的组合，其输出并不是输入信号的单纯滤波放大，而是首先对低频甚至直流的待检测弱信号VAM进行调制，避开了1/f噪声；其次对调制信号和参考信号进行相关运算，等效于将VAM恢复到基带，其滤波带宽由低通滤波器的积分时间常数τ决定，可以做到很窄；而带通滤波器受Q值限制不可能太窄，因此锁相放大器抑噪能力相比普通带通滤波器可以提高几个数量级，对元器件的性能指标要求也不高。因此锁相放大器的等效噪声带宽可达1Hz以下，可以测量uV、nV量级的微弱信号，对于低频信号具有较好的检测放大效果，应用于信号剧变少的场合具有较大的可行性。
本实用新型的优势在于：1)负反馈加MCU监测的恒流源设计进一步保证了电流输出的稳定性；2)使用锁相放大的弱电压检测方法，可以在很低的信噪比下进行内阻对应的弱电压的检测，使得系统在生产车间、测试现场等电磁环境恶劣的情况下具有较好的抗干扰能力。
Claims (3)
1.一种抗干扰锂电池内阻检测装置，其特征在于设有控制器MCU、恒流源、存储器、显示器、高精度ADC电路、弱信号检测电路、交直流分离电路，其中控制器MCU与恒流源的控制端相连接，恒流源的输出端与锂电池组相连接，锂电池组输出弱电压信号至交直流分离电路，交直流分离电路的输出端与弱信号检测电路的输入端相连接，弱信号检测电路输出的信号送至高精度ADC电路，高精度ADC电路的输出端与控制器MCU相连接，控制器MCU还分别与存储器和显示器连接。
2.根据权利要求1所述的一种抗干扰锂电池内阻检测装置，其特征在于弱信号检测电路采用锁相放大机构实现，设有信号通道、参考通道、相关器、直流放大电路，其中信号通道中设有依次串联的前置放大电路、滤波电路、交流放大电路，参考通道设有依次串联的触发器、移相器、驱动器，相关器由串联的乘法器和积分器实现，参考通道和信号通道的输出端分别与相关器中的乘法器的输入端相连接，相关器的输出端与直流放大电路相连接。
3.根据权利要求1所述的一种抗干扰锂电池内阻检测装置，其特征在于恒流源采用数控工作方式和双重稳流方案，在输出采用负反馈稳流的基础上，再进行输出电流监测。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111722137A (zh) * | 2020-07-01 | 2020-09-29 | 重庆西南集成电路设计有限责任公司 | 基于四线法的微电阻测试系统及数字化抗干扰电路 |
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2017
- 2017-05-02 CN CN201720479114.8U patent/CN206756935U/zh not_active Expired - Fee Related
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