CN216117947U - 一种带交流注入法检测电路的蓄电池传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带交流注入法检测电路的蓄电池传感器，包括蓄电池、供电电源、控制模块和RS485总线，所述蓄电池通过激励电流注入回路与控制模块连接，且所述蓄电池的两端分别通过响应信号检测回路与控制模块连接。在本方案中，交流注入法检测蓄电池内阻的原理是，将一个恒定的低频方波作为激励注入蓄电池，然后通过测量这个小电流激励在蓄电池两端产生的电压响应均值来推算出电池的内阻，电流激励信号小，不会对蓄电池正常的工作状态产生影响，测量结果也更加准确，更符合蓄电池传感器的使用场景需。

Description

一种带交流注入法检测电路的蓄电池传感器

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，尤其涉及一种带交流注入法检测电路的蓄电池传感器。

背景技术

目前常用的蓄电池内阻检测方法有直流法，直流法中有大电流放电法和小电流放电法。大电流放电法和小电流放电法均是在蓄电池外部接入一个负载，然后根据蓄电池接入负载后的电压电流变化，通过欧姆定律来计算出蓄电池的内阻，直流法的检测原理简单易懂，容易操作，但是对蓄电池的性能会有影响，而且测量精度不高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种带交流注入法检测电路的蓄电池传感器，以解决上述背景技术中遇到的问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种带交流注入法检测电路的蓄电池传感器，包括蓄电池、供电电源、控制模块和RS485总线，所述蓄电池通过激励电流注入回路与控制模块连接，且所述蓄电池的两端分别通过响应信号检测回路与控制模块连接，所述控制模块通过MODBUS协议传输通信线与RS485总线连接，将检测数据信息传输给外界的通讯设备，所述供电电源通过保护电路连接所述控制模块。

上述方案中，所述激励电流注入回路包括电阻R1、电阻R2和电容C1，所述电阻R1连接在控制模块与蓄电池之间的输入导线中，所述控制模块将电流激励信号发送给所述蓄电池，所述电阻R2和电容C1串联后，连接在控制模块与蓄电池之间的输出导线中，所述蓄电池将电流激励信号反馈给所述控制模块。

上述方案中，所述响应信号检测回路包括电阻R3、电阻R4、电容C2、电容C3，所述电阻R3和电容C2串联后，连接在蓄电池正极与控制模块输入端之间的导线上，所述电阻R4和电容C3串联后，连接在蓄电池负极与控制模块输入端之间的导线上。

上述方案中，还包括铁电存储模块，所述铁电存储模块通过I2C协议通信线与控制模块连接。

上述方案中，所述控制模块的输入端连接有按键重启模块，所述控制模块的输出端连接有LED工作状态指示灯。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：蓄电池通过激励电流注入回路与控制模块连接，而且蓄电池的两端分别通过响应信号检测回路与控制模块连接。交流注入法检测蓄电池内阻的原理是，将一个恒定的低频方波作为激励注入蓄电池，然后通过测量这个小电流激励在蓄电池两端产生的电压响应均值来推算出电池的内阻，电流激励信号小，不会对蓄电池正常的工作状态产生影响，测量结果也更加准确，更符合蓄电池传感器的使用场景需。

附图说明

参照附图来说明本实用新型的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本实用新型的保护范围构成限制。在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：

图1为本实用新型工作原理示意图；

图2为本实用新型中蓄电池与控制模块的连接结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示本实用新型有关的构成。

根据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全部或者视为对本实用新型技术方案的限定或限制。

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明。

如图1和图2所示，一种带交流注入法检测电路的蓄电池传感器，包括蓄电池、供电电源、控制模块和RS485总线，蓄电池通过激励电流注入回路与控制模块连接，激励电流注入回路包括电阻R1、电阻R2和电容C1，电阻R1连接在控制模块与蓄电池之间的输入导线中，控制模块将电流激励信号发送给蓄电池，电阻R2和电容C1串联后，连接在控制模块与蓄电池之间的输出导线中，蓄电池将电流激励信号反馈给控制模块。

而且蓄电池的两端分别通过响应信号检测回路与控制模块连接，响应信号检测回路包括电阻R3、电阻R4、电容C2、电容C3，设有两条线路，一条线路：电阻R3和电容C2串联后，连接在蓄电池正极与控制模块输入端之间的导线上；另一条线路：电阻R4和电容C3串联后，连接在蓄电池负极与控制模块输入端之间的导线上。

在实施时，控制模块可采用型号为STM32F030的单片机芯片，供电电源通过保护电路连接控制模块，使其具有稳定的工作状态。控制模块通过MODBUS协议传输通信线与RS485总线连接，将检测数据信息传输给外界的通讯设备。

在本方案中，交流注入法检测蓄电池内阻的原理是，将一个恒定的低频方波作为激励注入蓄电池，然后通过测量这个小电流激励在蓄电池两端产生的电压响应均值来推算出电池的内阻。假定注入蓄电池的交流电流激励信号为I，通过蓄电池的内阻等效模型可以知道电池内阻中存在容性阻抗,因此蓄电池两端产生的电压响应信号U就会与电流激励信号之间存在一个相位差，通过测量电压响应U和相位差的值，即可得到蓄电池的内阻。

由于蓄电池内阻值一般都达到了毫欧甚至微欧的级别，采用交流注入法检测时电路中需要采集和处理的响应信号都非常小，因此需要考虑电路中导线的内阻。为了最大限度的排除误差，本方案在交流注入法的检测电路中使用4条导线的接法注入电流激励信号。具体方法为：将检测电路里的激励电流注入回路与响应信号测量回路彻底分离，使两者相互独立。激励电流注入回路主要负责将恒流源产生的稳定交流信号注入蓄电池，蓄电池在经过响应后产生的电压信号则由响应信号测量回路检测，这样可以免除激励电流在接触电阻和导线上产生的电压响应，减小误差。

响应信号测量回路在测得电压响应信号后，将数据信息传给控制模块，由控制模块进行相应的数值计算，然后通过RS485总线将所得的蓄电池内阻数据传输出去。由于本实用新型是对一个蓄电池传感器进行检测，在选择了交流注入法来测量蓄电池内阻，交流注入法通过对蓄电池注入一个小的交流信号来产生响应，不会对蓄电池正常的工作状态产生影响，测量结果也更加准确，更符合蓄电池传感器的使用场景需求。

作为一种优选的方案，该蓄电池传感器中还包括铁电存储模块，铁电存储模块通过I2C协议通信线与控制模块连接，铁电存储模块用于在蓄电池传感器突然断电时，对采集到的检测数据进行及时存储，具有快速写入和读取的能力，保留好检测的数据。

上述方案中，控制模块的输入端连接有按键重启模块，通过按键重启模块可一键启动本蓄电池传感器，控制模块的输出端连接有LED工作状态指示灯，用于显示工作状态。

综上所述，相比于其它的蓄电池传感器，本方案有如下优点：

采用交流注入法检测蓄电池内阻，是在蓄电池处于一个稳态的条件下对其施加一个小的扰动，因此避免了对系统的影响，不影响蓄电池的正常使用，可以实现安全地对蓄电池内阻进行在线测量。交流注入法无需对蓄电池放电，不会对蓄电池造成损坏，因而不会影响电池的整体性能。采用交流注入法测量内阻所需的时间很短，且通过测量电池两端的电压响应以及相移角的方法来计算蓄电池内阻，能够较为准确的得到电池内阻中纯电阻部分的阻值，从而实现较高的测量精度。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，并不用于限定本实用新型保护范围，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，均应含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种带交流注入法检测电路的蓄电池传感器，其特征在于：包括蓄电池、供电电源、控制模块和RS485总线，所述蓄电池通过激励电流注入回路与控制模块连接，且所述蓄电池的两端分别通过响应信号检测回路与控制模块连接，所述控制模块通过MODBUS协议传输通信线与RS485总线连接，将检测数据信息传输给外界的通讯设备，所述供电电源通过保护电路连接所述控制模块。

2.根据权利要求1所述的一种带交流注入法检测电路的蓄电池传感器，其特征在于：所述激励电流注入回路包括电阻R1、电阻R2和电容C1，所述电阻R1连接在控制模块与蓄电池之间的输入导线中，所述控制模块将电流激励信号发送给所述蓄电池，所述电阻R2和电容C1串联后，连接在控制模块与蓄电池之间的输出导线中，所述蓄电池将电流激励信号反馈给所述控制模块。

3.根据权利要求1所述的一种带交流注入法检测电路的蓄电池传感器，其特征在于：所述响应信号检测回路包括电阻R3、电阻R4、电容C2、电容C3，所述电阻R3和电容C2串联后，连接在蓄电池正极与控制模块输入端之间的导线上，所述电阻R4和电容C3串联后，连接在蓄电池负极与控制模块输入端之间的导线上。

4.根据权利要求1所述的一种带交流注入法检测电路的蓄电池传感器，其特征在于：还包括铁电存储模块，所述铁电存储模块通过I2C协议通信线与控制模块连接。

5.根据权利要求1所述的一种带交流注入法检测电路的蓄电池传感器，其特征在于：所述控制模块的输入端连接有按键重启模块，所述控制模块的输出端连接有LED工作状态指示灯。

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