CN209417262U - 一种电池内阻测量电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电池内阻测量电路，通过恒流电路对电池进行放电，由信号处理单元采集电池正负极产生的压差信号，滤除直流成分后，将交流信号进行锁定放大处理，再经过低通滤波器滤除与正弦电流不同频率不同相位的干扰信号，并将信号转换为相应幅值的直流小信号，对直流小信号进行信号放大处理后送至运算单元；运算单元对信号进行模数转换后，依据欧姆定律进行运算，计算出电池对应的内阻值。

Description

一种电池内阻测量电路

【技术领域】

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池内阻测量电路。

【背景技术】

目前很多工业现场采用可充电的蓄电池作为不间断电源，其被广泛应用于通信、汽车、计算机和发电等系统。合理的使用和维护蓄电池，使其保持在良好的运行状态，是延长蓄电池寿命以提高直流系统可靠性的关键。而电池的内阻是判断一节电池状态好坏的重要参数，因此对电池的维护过程中，常常需要监测电池的内阻变化状态来判断电池的好坏。目前现有的电池内阻测量法有如下三种：

第一种是直流放电测量法。这种方法是通过让电池按一定大小的直流电流进行放电，然后测量各电池正负极之间的直流电压差，信号处理单元对直流信号放大处理后，送至运算单元，根据物理公式R＝U/I，计算出内阻R。直流放电法测量内阻常常需要使用很大的放电电流，才能得到较好的测量精度，而频繁的大电流放电对电池存在损伤，切由于放电功率大，成本也非常高。

第二种是直流脉冲内阻测量法。这种方法是用小电流(一般2A以下)以及一定频率的脉冲放电方式，通过带通滤波器，去除直流信号，然后测量电池正负极之间的脉冲电压差，信号处理单元对脉冲信号进行放大后，运算单元根据物理公式R＝U/I，计算出内阻R。这种方法可以测量大容量电池，也能测量小容量电池，但是对于大型的后备电池组，因为交直流变换装置(例如UPS，PCS等)在直流和交流相互变换的过程中，会产生不同幅值，不同频率的电流纹波干扰，测量信号会湮没在干扰信号中，导致无法准确测控出电池内阻，故脉冲测量法不适合应用于电池内阻的在线监测。

第三种是交流注入测量法。这种方法中，电池可以看作一个有源电阻，在电池两端注入一个固定频率，大小恒定的电流，对电池两端的电压进行采样，从而计算出电池内阻。这种方法技术要求较高，成本较高，而且不利于对电池进行无人值守在线监测。

【实用新型内容】

为改善现有技术的不足，本实用新型的提供了一种电池内阻测量电路。

本实用新型提供的电池内阻测量电路，包括：微控制器、使能单元、放电负载、电流源单元和信号处理单元；所述微控制器分别与所述使能单元、所述电流源单元和所述信号处理单元电连接，用于向所述使能单元提供使能信号，向所述电流源单元提供PWM信号，向所述信号处理单元提供参考信号，和接收来自所述信号处理单元的电信号，并计算被测电池的内阻；所述负载电阻与被测电池串联，构成放电回路；所述使能单元与所述放电回路电连接，用于控制所述放电回路的导通或截止；所述电流源单元与所述放电回路电连接，用于为所述放电回路提供流经电池的预设频率的电流；所述预设频率与所述参考信号的频率相同；所述信号处理单元与所述被测电池电连接，用于采集所述被测电池两端产生的电压降进行信号锁定、滤波和放大处理。

具体的，所述使能单元包括开关驱动电路和放电开关电路，所述开关驱动电路与所述微控制器电连接，接收所述使能信号；所述开关驱动电路串联在所述放电回路中并且与所述放电开关电路电连接，控制所述放电回路的导通或截止。

具体的，所述电流源单元包括低通滤波电路和恒流电路；所述低通滤波电路与所述微控制器电连接，用于接收所述PWM信号；并且所述低通滤波电路与所述恒流电路连接，用于将所述PWM信号调制为预设频率的正弦波交流信号，并发送给所述恒流电路；所述恒流电路串联在所述放电回路中。

具体的，所述恒流电路包括第一运算放大器、第二运算放大器和场效应管；所述第一运算放大器的同向输入端与所述低通滤波电路直接或间接电连接；所述第一运算放大器的反向输入端与所述第二运算放大器的输出端直接或间接电连接；所述第一运算放大器的输出端与所述场效应管的栅极直接或间接电连接；所述第二运算放大器的同向输入端与所述场效应管的源级直接或间接电连接；所述第二运算放大器的输出端和所述场效应管的漏极分别接入所述放电回路。

具体的，所述信号处理单元包括锁定放大电路、滤波电路和差分放大电路；所述锁定放大电路与所述微控制器电连接，接收所述参考信号；所述锁定放大电路的输入端与所述被测电池的两端电连接，输出端连接所述滤波电路，用于采集所述被测电池的两端的正弦波压降信号并根据所述参考信号对所述正弦波压降信号处理后，输出至所述滤波电路；所述滤波电路输出端与所述差分放大电路电连接，用于将从所述锁定放大电路接收到的信号转换为直流信号，输出至所述差分放大电路；所述差分放大电路与所述微控制器电连接，用于放大所述直流信号并发送至所述微控制器。

优选的，所述滤波电路是二阶有源滤波电路。

优选的，所述差分放大电路包括至少两级放大电路，对所述滤波电路输出的信号进行多级放大。

相应的，所述微控制器包括至少2个ADC采样端口，每个所述ADC采样端口均分别连接一个所述差分放大电路中不同级放大电路的信号输出端。

具体的，所述锁定放大电路包括第一模拟开关和第二模拟开关，所述第一模拟开关和第二模拟开关都包括控制端、第一输入端、第二输入端和输出端；所述第一模拟开关和所述第二模拟开关的第一输入端分别直接或间接得连接在所述被测电池的两端；所述第一模拟开关的第二输入端与所述第二模拟开关的第一输入端电连接，所述第二模拟开关的第二输入端与所述第一模拟开关的第一输入端电连接；所述参考信号是与正弦波交流信号频率一致，相位一致的开关驱动信号；所述第一模拟开关和所述第二模拟开关的控制端，均与所述微控制器电连接，根据所述参考信号，同时将各自的第一输入端接入各自的输出端，或者同时将各自的第二输入端接入各自的输出端。

优选的，所述锁定放大电路还包括运算放大器，所述运算放大器的反向输入端和同向输入端分别与所述第一模拟开关和所述第二模拟开关的输出端电连接；所述运算放大器的输出端与所述滤波电路电连接。

本实用新型提供的电池内阻测量电路，不仅成本低而且测试精度高、抗干扰能力强，能在每一节电池上在线测量电池内阻，达到无人值守在线监测的目的。

【附图说明】

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型一实施例提供的电池内阻测量电路示意图；

图2为本实用新型一实施例提供的放电负载和恒流电路的示意图；

图3为本实用新型一实施例提供的锁定放大电路的示意图；

图4为本实用新型一实施例提供的滤波电路示意图；

图5为本实用新型一实施例提供的信号处理表示例；

图6为本实用新型一实施例提供的电池内阻测量电路的工作流程示意图；

图7为本实用新型又一实施例提供信号放大电路示意图；

图8为本实用新型又一实施例提供的电池内阻测量电路的工作流程示意图。

【具体实施方式】

本实用新型一实施例提供了一种电池内阻测量电路，如图1所示，电池B内阻测量电路1包括：微控制器11、使能单元12、放电负载13、电流源单元14和信号处理单元15。其中，微控制器11用于控制电池内阻测量电路1中的电路模块执行内阻测量指令，在实际应用中，微控制器可以是CPU、MCU、MPU或DSP，本实施例以MCU为例。

使能单元12包括开关驱动电路21和放电开关电路22，用于控制被测电池的放电回路的导通或截止。电流源单元14包括低通滤波电路41和恒流电路42，用于为所述放电回路提供流经电池的特定电流。其中，放电开关电路22、放电负载13和恒流电路42串接在被测电池B的两端，形成放电回路。微控制器11与开关驱动电路21电连接，当微控制器11接收到电池内阻测量指令时，产生放电使能信号，并将该放电使能信号发送至开关驱动电路21。开关驱动电路21与放电开关电路22电连接，通过控制放电开关电路22，控制所述放电回路的导通或截止。放电负载13为电池放电提供合适的负载电阻，使被测电池B能够以一固定的电流脉冲进行放电。

此外，微控制器11包括PWM(脉冲宽度调制)信号发生器，用于产生与开关驱动电路21电连接，所述微控制器11与低通滤波电路41电连接，用于产生一种调制了预设频率P正弦波的PWM(脉冲宽度调制)信号，并将该PWM信号发送至低通滤波电路41。低通滤波电路41与恒流电路42电连接，将微控制器11发来的PWM信号调制为预设频率P的正弦波交流信号，并将该正弦波交流信号传递给恒流电路42。恒流电路42将接收到的所述正弦波交流信号提供给所述放电回路，使被测电池进行幅值恒定，频率固定的交流放电。

同时，微控制器11还与信号处理单元15电连接，用于向所述信号处理单元15提供参考信号SW1。参考信号SW1是与放电回路的正弦波交流信号频率一致的开关驱动信号。本实施例中，参考信号SW1与放电回路的正弦波交流信号频率一致、相位也一致，即参考信号SW1的频率等于预设频率P。

所述信号处理单元15包括锁定放大电路16、滤波电路17和信号放大电路18，用于采集被测电池两端产生的电压降进行信号锁定、滤波和放大处理。其中，锁定放大电路16的输入端与被测电池的两端电连接，输出端连接滤波电路17，用于采集被测电池的两端的正弦波压降信号，并根据参考信号SW1对所述正弦波压降信号处理后，输出至滤波电路17的信号输入端。

滤波电路17的输出端与信号放大电路18电连接，用于将从锁定放大电路16接收到的信号转换为直流信号，输出至信号放大电路18。信号放大电路18的输入端与滤波电路17电连接，输出端与微控制器11电连接，用于在启动内阻测量工作的过程中，将来自滤波电路17的直流电压信号，经过放大处理，将微弱的信号变成微控制器11的模数转换器ADC端口可以直接准确测量的信号。微控制器11还包括运算处理单元，根据ADC端口接收到的信号，对信号进行模数转换后，依据欧姆定律计算被测电池B的内阻。

图2是本实用新型一实施例提供的电池内阻测量电路的放电负载和恒流电路的示意图。如图2所示，电阻R31与R32构成放电负载13，用于消耗恒流放电时所产生的功率，其余器件组成恒流电路。具体的，恒流电路42包括第一运算放大器U51、第二运算放大器U52、场效应管Q5、若干电阻和电容。第一运算放大器U51的同向输入端与低通滤波电路41电连接，用于接收预设频率P的正弦波交流信号；第一运算放大器U51的反向输入端通过电阻R51与第二运算放大器U52的输出端电连接，且第二运算放大器U52的输出端作为恒流电路42的一个信号输出/输入端AD51接入被测电池B的放电回路；第一运算放大器U51的输出端通过电阻R52与场效应管Q5的栅极电连接；第二运算放大器U52的同向输入端通过电阻R53与场效应管Q5的源级电连接；场效应管Q5的漏极作为恒流电路42的另一个信号输出/输入端AD52接入被测电池B的放电回路，与放电负载13电连接。本实施例提供的恒流电路42利用第一运算放大器U51和第二运算放大器U52的特性达到对放电电流恒流的效果，当然，在实用新型的其他实施例中，恒流电路42还可以采用其他合理的元器件或电路来实现对放电电流恒流的功能，本实用新型不限于此。

图3是本实用新型一实施例提供的电池内阻测量电路的锁定放大电路的示意图。如图3所示，锁定放大电路16包括第一低通滤波器、第二低通滤波器、第一模拟开关S61、第二模拟开关S62、和预算放大器U6。其中，第一低通滤波器由电阻R61和电阻C61组成，第二低通滤波器由电阻R62和电阻C62组成，用于过滤一部分干扰信号。第一模拟开关S61包括控制端S、第一输入端IN1、第二输入端IN2和输出端O，第二模拟开关S62包括控制端S’、第一输入端IN1’、第二输入端IN2’和输出端O’，用于配合微控制器11所给的开关时序进行锁定。

锁定放大电路16的两个输入端AD61和AD62分别连接在被测电池B的两端，采集被测电池B的两端的正弦波压降信号。输入端AD61通过第一低通滤波器连接至第一模拟开关S61的第一输入端IN1和第二模拟开关S62的第二输入端IN2’；输入端AD62通过第二低通滤波器连接至第一模拟开关S61的第二输入端IN2和第二模拟开关S62的第一输入端IN1’；即，第一模拟开关S61的第二输入端IN2与第二模拟开关S62的第一输入端IN1’短接，第一模拟开关S61的第一输入端IN1与第二模拟开关S62的第二输入端IN2’与短接。第一模拟开关S61的控制端S和第二模拟开关S62的控制端S’，均与微控制器11电连接，用于接收来自微控制器11参考信号SW1，第一模拟开关S61根据控制端S接收到的参考信号SW1，控制将第一输入端IN1接入输出端O，或者控制将第二输入端IN2接入输出端O；同时，第二模拟开关S62根据控制端S’接收到的参考信号SW1，控制将第一输入端IN1’接入输出端O’，或者控制将第二输入端IN2’接入输出端O’；其中，第一模拟开关S61和第二模拟开关S62同时制动，二者开关启动时间、输入端和输出端接入规则均相同。

第一模拟开关S61的输出端O和第二模拟开关S62的输出端O’均与运算放大器U6电连接，运算放大器U6用于对锁定之后的信号进行放大，从而达到对电压波动信号进行锁定放大的效果。当然，在实用新型的其他实施例中，锁定放大电路16还可以采用其他合理的元器件或电路来实现，本实用新型不限于此。

本实用新型又一实施例中滤波电路17采用二阶有源滤波电路，如图4所示，滤波电路17包括：电阻R71、电阻R72、电容C71、电容C72和运算放大器U7。其中，电阻R71与C71组成第一阶滤波电路，R72与C72组成第二阶滤波电路。滤波电路17运用二阶滤波，使得对电压波动信号的滤波效果更好，经过滤波后的电路更接近直流信号。当然，在实用新型的其他实施例中，滤波电路17还可以采用有滤波效果的其他合理的元器件或电路来实现，本实用新型不限于此。

基于以上各实施例提供的电池内阻测量电路，其执行电池内阻测量工作时的工作流程示意图如图6所示，其步骤包括：

步骤100，判断是否接收到内阻测试命令。具体的，微控制器11判断是否接收到上位机(图中未示出)发送的电池内阻测试指令，如果是，则执行步骤101；如果否，则执行步骤106。

步骤101，微控制器11发出指令控制各电路模块执行电池内阻测试指令，打开被测电池的内阻测量回路，控制所述被测电池进行幅值恒定且频率为预定频率的小电流交流放电，并提供频率与所述预定频率相同的参考信号。本领域技术人员应该理解，本实用新型所述的小电流是相对于大电流直流放电法的50～100A的放电电流定义的小电流，一般幅值为1～2A范围。

具体的，微控制器11产生放电使能信号，通过开关驱动电路21控制放电开关电路22打开电池内阻测量回路，使电池放电回路导通。

同时，微控制器11产生PWM信号发送到低通滤波电路41，PWM信号通过低通滤波电路41后转变为一个预设频率P的正弦波交流信号，作用于恒流电路42，使被测电池B进行幅值恒定，频率固定的交流放电，这时电池两端会产生一个与正弦波交流信号频率P一致的电压波动信号。

同时，微控制器输出频率与预设频率相同的参考信号SW1至锁定放大电路16。

步骤102，锁定放大电路采集电池两端的正弦波压降信号，根据所述参考信号控制模拟开关对所述正弦波压降信号的下半周进行翻转，把电池两端的压降信号从干扰信号中分离出来。

步骤103，滤波电路17将锁定放大电路16的输出信号转换为直流信号后，输出至信号放大电路18。

具体的，在步骤102和步骤103中，微控制器11输出至锁定放大电路16第一模拟开关S61和第二模拟开关S62控制端的参考信号SW1，是与被测电池B放电电流的正弦波频率一致，相位一致的开关驱动信号。放电过程中从电池两端采集的正弦波压降信号与参考信号SW1同时作用于第一模拟开关S61和第二模拟开关S62，第一模拟开关S61和第二模拟开关S62对电池两端的正弦波压降信号进行同步整流，将正弦信号的下半周进行翻转。图6是本实施例提供的锁定放大电路和滤波电路信号处理表示例，如图3和图6所示，当参考信号SW1是高电平时，控制端S和S’控制第一模拟开关S61和第二模拟开关S62的第一输入端IN1和IN1’接入输出端O和O’；当参考信号SW1是低电平时，控制端S和S’控制第一模拟开关S61和第二模拟开关S62的第二输入端IN2和IN2’接入输出端O和O’；从而实现将电池两端的正弦波压降信号的下半周进行翻转。

若锁定放大电路的输入端AD61和AD62的输入信号A(见图5中“A信号”)与参考信号SW1(见图5中“SW1信号”)频率相同，相位差为O°，则锁定放大电路16的输出端则会得到标准的正弦整流信号(见图5中“PSD输出”)，信号通过滤波电路17后，会转换为一定幅值的直流信号(见图5中“LPF输出”)；若锁定放大电路的输入端AD61和AD62的输入信号与参考信号SW1不同频率不同相位时，则输入信号会被整流成正负端对称的信号(见图5中“PSD输出”)，再通过滤波电路17，正负端抵消，再输出端不会形成有效的直流输出(见图5中“LPF输出”)。基于这个原理，只要输入到锁定放大电路16的干扰信号与参考信号SW1不同频率或不同相位，锁定放大电路16就能从各种各样的背景干扰信号中，把电池B两端的电压波动信号分离出来，并加以放大，加上二阶有源滤波器17的滤波效果，从而得到一个没有受到任何背景干扰的直流电压信号。

步骤104，信号放大电路18将直流信号放大后，输出至微控制器的ADC采样端口；

步骤105，微控制器11根据欧姆定律R＝U/I进行测量计算，得出电池的内阻。计算并输出内阻测试结果，然后执行步骤106；

步骤106，结束。

为了使装置电路内阻测量更精确，信号放大电路18可以包括至少两级放大电路，对所述滤波电路输出的信号进行多级放大。本实用新型又一实施例提供的电池内阻测量电路的信号放大电路18采用多级的差分放大电路，分别以1倍，10倍，100倍这三级放大该直流电压信号。如图7所示，信号放大电路18中，电阻R81、电阻R82、电容C81与运算放大器U81构成第一运算放大电路181，对直流电压信号进行放大，电阻R83、电阻R84、电容C82与运算放大器U82构成第二运算放大电路182，第二运算放大电路182信号输入端与第一运算放大电路181信号输出端电连接，对直流电压信号再次放大。通过差分放大电路的多级放大，使电池内阻的测量更加精确。

进一步的，微控制器11可以包括至少2个ADC采样端口，每个所述ADC采样端口均分别连接一个信号放大电路18中不同级放大电路的信号输出端。具体的，如图7所示，微控制器11的模数转换器ADC端口(图中未示出)包括第一采样端口ADC1、第二采样端口ADC2和第三采样端口ADC3。第一运算放大电路181的信号输入端连接第一采样端口ADC1，第一运算放大电路181的信号输出端连接第二采样端口ADC2，第二运算放大电路182的信号输出端连接第三采样端口ADC3，由于信号放大电路18分别以1倍，10倍，100倍这三级放大该直流电压信号，因此，第一采样端口ADC1、第二采样端口ADC2和第三采样端口ADC3接收到的分别是放大1倍信号、放大10倍信号、放大100倍信号。这样分成ADC1，ADC2，ADC3三个档位测量电池内阻，不仅可以扩大电池内阻测量电路的内阻测量范围，而且，经过三级放大测量精度能够达到μΩ级别，使装置电路内阻测量更精确。当然，在实用新型的其他实施例中，信号放大电路18还可以采用有信号放大效果的其他合理的元器件或电路来实现，其放大层级数量和倍数也可以按照实际采用其他合理的配置，本实用新型不限于此。

基于上述实施例提供的电池内阻测量电路，本实用新型的又一实施例还提供了另一种电池内阻测量电路，其执行电池内阻测量工作时的工作流程示意图如图8所示，其步骤包括：

步骤200，判断是否接收到内阻测试命令。具体的，微控制器11判断是否接收到上位机(图中未示出)发送的电池内阻测试指令，如果是，则执行步骤201；如果否，则执行步骤206。

步骤201，微控制器11发出指令控制各电路模块执行电池内阻测试指令。

具体的，微控制器11产生放电使能信号，通过开关驱动电路21控制放电开关电路22打开电池内阻测量回路，使电池放电回路导通。

同时，微控制器11产生PWM信号发送到低通滤波电路41，PWM信号通过低通滤波电路41后转变为一个预设频率P的正弦波交流信号，作用于恒流电路42，使被测电池B进行幅值恒定，频率固定的交流放电，这时电池两端会产生一个与正弦波交流信号频率P一致的电压波动信号。

同时，微控制器输出频率与预设频率相同的参考信号SW1至锁定放大电路16。

步骤202，锁定放大电路采集电池两端的正弦波压降信号，根据所述参考信号控制模拟开关对所述正弦波压降信号的下半周进行翻转，把电池两端的压降信号从干扰信号中分离出来。

步骤203，滤波电路17将锁定放大电路16的输出信号转换为直流信号后，输出至信号放大电路18。

步骤204，信号放大电路18分别以1倍，10倍，100倍这三级放大该直流信号，并将放大1倍的直流信号输出至微控制器11的第一采样端口ADC1；将放大10倍的直流信号输出至微控制器11的第二采样端口ADC2；将放大100倍的直流信号输出至微控制器11的第三采样端口ADC3。

步骤205，微控制器11对三个ADC采样端口的信号进行幅值判断，选择合适的ADC端口的数据进行电池内阻计算，根据欧姆定律R＝U/I进行计算并输出内阻测试结果，然后执行步骤206。具体的，在步骤205中微控制器11按照信号放大倍数从高到低的顺序，依次对第三采样端口ADC3(放大100倍)、第二采样端口ADC2(放大10倍)、第一采样端口ADC1(放大1倍)采集到的数据进行电池内阻计算，具体步骤如下：

步骤501，微控制器11对第三采样端口ADC3采集到的放大100倍的数据进行电池内阻的测量计算，判断测量范围是否溢出，如果是则执行步骤502，如果否则执行步骤505；

步骤502，微控制器11对第二采样端口ADC2采集到的放大10倍的数据进行电池内阻的测量计算，判断测量范围是否溢出，如果是则执行步骤503，如果否则执行步骤505；

步骤503，微控制器11对第一采样端口ADC1采集到的放大1倍的数据进行电池内阻的测量计算，判断测量范围是否溢出，如果是则执行步骤504，如果否则执行步骤505；

步骤504是确定被测电池的内阻值已超出该电池内阻测量电路的测量范围，结束测量内阻过程；

步骤505是根据该数据进行计算并输出电池内阻测试结果。

步骤206，结束。在整个放电过程中，微控制器还会实时检测放电波形正确与否，如果放电波形不正确，整个测量内阻过程会马上终止，使得整个电路装置更安全稳定。

本实施例中，信号放大电路将直流信号放大为三种不同放大倍数的输出信号，对所述三种不同放大倍数的输出信号进行幅值判断，选择合适的放大倍数的输出信号进行内阻计算，有效解决了被测电阻内阻过大或过小导致测量数据不准确的问题，扩大了本实用新型提供的电池内阻测量电路的可测量范围，使测量结构更加精确。

本实用新型的提供的电池内阻测量电路，由微控制器、开关驱动电路、放电开关电路、放电负载、低通滤波电路、恒流电路、锁定放大电路、信号放大电路等部分组成。放电开关电路、开关驱动电路、恒流电路、放电负载组合成恒流放电单元；锁定放大电路、低通滤波电路、信号放大电路构成信号处理单元；微控制器为运算单元。通过恒流电路对电池进行放电，产生一个特定频率的正弦交流电流信号；信号处理单元采集电池正负极产生的压差信号，滤除直流成分后，将交流信号进行锁定放大处理，锁定放大电路的驱动信号为放电电流中正弦波同频率同相位的参考信号，再经过低通滤波器，可有效滤除与正弦电流不同频率不同相位的干扰信号，并将信号转换为相应幅值的直流小信号，对直流小信号进行信号放大处理后送至运算单元；运算单元对信号进行模数转换后，依据欧姆定律进行运算，计算出电池对应的内阻值。

本实用新型提供的电池内阻测量电路，通过对电池进行一个小电流的交流放电，锁定放大技术消除背景干扰，最后计算出电池内阻值。解决了直流放电内阻测量法必须要在大电流放电的缺点，直流脉冲放电内阻测量法容易受到背景干扰影响精度的缺点，以及交流注入测量法成本高、不能无人值守在线监测的缺点。提供了一种测量精确、抗干扰能力强，不会对电池造成损伤，成本低、能批量进行无人值守的电池内阻在线监测方案。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种电池内阻测量电路，其特征在于，包括：微控制器、使能单元、放电负载、电流源单元和信号处理单元；

所述微控制器分别与所述使能单元、所述电流源单元和所述信号处理单元电连接，用于向所述使能单元提供使能信号，向所述电流源单元提供PWM信号，向所述信号处理单元提供参考信号，和接收来自所述信号处理单元的电信号，并计算被测电池的内阻；

所述放电负载与被测电池串联，构成放电回路；所述使能单元与所述放电回路电连接，用于控制所述放电回路的导通或截止；所述电流源单元与所述放电回路电连接，用于为所述放电回路提供流经电池的预设频率的电流；所述预设频率与所述参考信号的频率相同；

所述信号处理单元与所述被测电池电连接，用于采集所述被测电池两端产生的电压降进行信号锁定、滤波和放大处理。

2.根据权利要求1所述的电池内阻测量电路，其特征在于，所述使能单元包括开关驱动电路和放电开关电路，所述开关驱动电路与所述微控制器电连接，接收所述使能信号；所述开关驱动电路串联在所述放电回路中并且与所述放电开关电路电连接，控制所述放电回路的导通或截止。

3.根据权利要求1所述的电池内阻测量电路，其特征在于，所述电流源单元包括低通滤波电路和恒流电路；

所述低通滤波电路与所述微控制器电连接，用于接收所述PWM信号；并且所述低通滤波电路与所述恒流电路连接，用于将所述PWM信号调制为预设频率的正弦波交流信号，并发送给所述恒流电路；所述恒流电路串联在所述放电回路中。

4.根据权利要求3所述的电池内阻测量电路，其特征在于，

所述恒流电路包括第一运算放大器、第二运算放大器和场效应管；

所述第一运算放大器的同向输入端与所述低通滤波电路直接或间接电连接；所述第一运算放大器的反向输入端与所述第二运算放大器的输出端直接或间接电连接；所述第一运算放大器的输出端与所述场效应管的栅极直接或间接电连接；所述第二运算放大器的同向输入端与所述场效应管的源级直接或间接电连接；所述第二运算放大器的输出端和所述场效应管的漏极分别接入所述放电回路。

5.根据权利要求1所述的电池内阻测量电路，其特征在于，所述信号处理单元包括锁定放大电路、滤波电路和差分放大电路；

所述锁定放大电路与所述微控制器电连接，接收所述参考信号；所述锁定放大电路的输入端与所述被测电池的两端电连接，输出端连接所述滤波电路，用于采集所述被测电池的两端的正弦波压降信号并根据所述参考信号对所述正弦波压降信号处理后，输出至所述滤波电路；

所述滤波电路输出端与所述差分放大电路电连接，用于将从所述锁定放大电路接收到的信号转换为直流信号，输出至所述差分放大电路；

所述差分放大电路与所述微控制器电连接，用于放大所述直流信号并发送至所述微控制器。

6.根据权利要求5所述的电池内阻测量电路，其特征在于，所述滤波电路是二阶有源滤波电路。

7.根据权利要求5所述的电池内阻测量电路，其特征在于，所述差分放大电路包括至少两级放大电路，对所述滤波电路输出的信号进行多级放大。

8.根据权利要求7所述的电池内阻测量电路，其特征在于，所述微控制器包括至少2个ADC采样端口，每个所述ADC采样端口均分别连接一个所述差分放大电路中不同级放大电路的信号输出端。

9.根据权利要求5-8任一所述的电池内阻测量电路，其特征在于，

所述锁定放大电路包括第一模拟开关和第二模拟开关，所述第一模拟开关和第二模拟开关都包括控制端、第一输入端、第二输入端和输出端；

所述第一模拟开关和所述第二模拟开关的第一输入端分别直接或间接得连接在所述被测电池的两端；

所述第一模拟开关的第二输入端与所述第二模拟开关的第一输入端电连接，所述第二模拟开关的第二输入端与所述第一模拟开关的第一输入端电连接；

所述参考信号是与正弦波交流信号频率一致，相位一致的开关驱动信号；所述第一模拟开关和所述第二模拟开关的控制端，均与所述微控制器电连接，根据所述参考信号，同时将各自的第一输入端接入各自的输出端，或者同时将各自的第二输入端接入各自的输出端。

10.根据权利要求9所述的电池内阻测量电路，其特征在于，所述锁定放大电路还包括运算放大器，所述运算放大器的反向输入端和同向输入端分别与所述第一模拟开关和所述第二模拟开关的输出端电连接；所述运算放大器的输出端与所述滤波电路电连接。