蓄电池内阻测量系统.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201921635268.7 (22)申请日 2019.09.27 (73)专利权人 华侨大学 地址 362000 福建省泉州市丰泽区城东城 华北路269号 (72)发明人 王荣坤胡冰涛于作超满飞 陈启勇 (74)专利代理机构 厦门市首创君合专利事务所 有限公司 35204 代理人 张松亭林燕玲 (51)Int.Cl. G01R 31/389(2019.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 (54)实用新型名称 一种蓄电池内阻测量系统 (57)摘要 一种蓄电池内阻测。

2、量系统， 包括主电路模 块、 正弦交流信号注入模块、 测量模块和PC机； 该 主电路模块设有串联成一回路的蓄电池、 采样电 阻、 负载以及开关； 该正弦交流信号注入模块与 主电路模块相连以注入正弦交流信号； 该测量模 块与主电路模块相连以采集蓄电池和采样电阻 的特征电压信号； PC机与测量模块通讯以根据特 征电压信号进行处理得到蓄电池内阻。 本实用新 型系统能提高测量准确性。 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 CN 210863986 U 2020.06.26 CN 210863986 U 1.一种蓄电池内阻测量系统， 其特征在于： 包括主电路模块、 正弦交流信号注入模块、 测量模块和PC。

3、机； 该主电路模块设有串联成一回路的蓄电池、 采样电阻、 负载以及开关； 该 正弦交流信号注入模块与主电路模块相连以注入正弦交流信号； 该测量模块与主电路模块 相连以采集蓄电池和采样电阻的特征电压信号； PC机与测量模块通讯以根据特征电压信号 进行处理得到蓄电池内阻。 2.如权利要求1所述的一种蓄电池内阻测量系统， 其特征在于， 所述正弦交流信号注入 模块包括正弦函数发生模块、 驱动电路和恒流功放， 该正弦函数发生模块用于产生正弦交 流信号； 该驱动电路与函数发生模块相连以将正弦交流信号转换成电流； 该恒流功放与驱 动电路和主电路模块相连以稳定输出电流至主电路模块。 3.如权利要求1所述的一种。

4、蓄电池内阻测量系统， 其特征在于： 所述测量模块包括两隔 直电容， 分别与采样电阻和蓄电池串联。 4.如权利要求1所述的一种蓄电池内阻测量系统， 其特征在于： 所述PC机设有通讯模块 和主控制模块， 该通讯模块与所述测量模块相连以接收特征电压信号， 该主控制模块与通 讯模块相连以根据特征电压信号进行处理得到蓄电池内阻。 5.如权利要求4所述的一种蓄电池内阻测量系统， 其特征在于： 所述通讯模块为串行通 信接口。 权利要求书 1/1 页 2 CN 210863986 U 2 一种蓄电池内阻测量系统 技术领域 0001 本实用新型涉及蓄电池领域， 特别是一种蓄电池内阻测量系统。 背景技术 0002。

5、 目前， 蓄电池是一种重要的储能装置， 具有使用方便、 性能优良、 电压稳定、 安全可 靠等优点。 随着国民经济的发展， 蓄电池除了应用于一些传统的领域： 发电、 航海、 航空和军 工等， 还应用于一些新能源领域： 电动汽车、 可再生能源、 新材料和装备制造等， 如此广泛的 应用范围对蓄电池的性能提出了更高的要求。 蓄电池经过近160年的发展， 技术逐渐成熟， 但仍然存在着一些问题， 如能量密度不够高、 使用寿命不够长、 故障预警不及时等， 这些问 题轻则影响电池的日常使用， 重则导致断电， 发生火灾， 烧毁设备， 造成重大经济损失。 在这 些技术难点尚未突破的前提下， 急需寻找一种能够有效管。

6、理和监测蓄电池的方法。 0003 研究发现， 蓄电池将要报废、 容量不足或者错误的充放电都能通过其内阻的变化 体现出来， 因此， 可以通过检测蓄电池内阻来了解蓄电池内部状态的变化。 目前， 常见的蓄 电池内阻测量方法有： 密度法、 开路电压法、 直流放电法和交流注入法。 密度法是通过蓄电 池的电解液密度来推算其内阻， 因此， 适用于开口式铅酸蓄电池而不适用于密封式铅酸蓄 电池。 开路电压法是先测量蓄电池两端的电压， 然后推算其内阻。 在一般情况下， 推算结果 的误差较大， 有时候甚至得到不正确的结果。 直流放电法是使蓄电池对负载电阻进行短时 间大电流放电， 测量蓄电池两端的瞬时压降， 通过欧姆。

7、定律计算出内阻。 该测量方法条件简 单， 同时伴随着大电流， 测量信号的抗干扰能力较强， 但是蓄电池短时间放电时， 电流可达 几十甚至几百安培， 如此大的电流会对蓄电池内部造成一定程度的损害， 因此也就不便对 同一个蓄电池进行多次测量。 此外， 该方法只能进行离线测量， 否则会对系统造成安全隐 患。 0004 交流注入法是目前较为常用的方法。 其原理是向蓄电池注入一个频率恒定、 幅值 较小的交流信号， 测量出通过蓄电池的电流及其两端的电压响应， 然后通过欧姆定律计算 出蓄电池内阻。 该方法可以保证测量系统不会对蓄电池及其应用系统的工作状态和安全性 造成影响， 但是所需要的测量电路较复杂， 测量。

8、信号较小常常淹没于噪声干扰之中。 同时， 交流信号的频率不同， 测出的蓄电池内阻也不同。 因此若采用该方法， 则需要针对这几个问 题设计出解决方案。 实用新型内容 0005 本实用新型的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷， 提出一种蓄电池内阻测 量系统， 提高测量准确性。 0006 本实用新型采用如下技术方案： 0007 一种蓄电池内阻测量系统， 其特征在于： 包括主电路模块、 正弦交流信号注入模 块、 测量模块和PC机； 该主电路模块设有串联成一回路的蓄电池、 采样电阻、 负载以及开关； 该正弦交流信号注入模块与主电路模块相连以注入正弦交流信号； 该测量模块与主电路模 说明书 1/3 页 。

9、3 CN 210863986 U 3 块相连以采集蓄电池和采样电阻的特征电压信号； PC机与测量模块通讯以根据特征电压信 号进行处理得到蓄电池内阻。 0008 优选的， 所述正弦交流信号注入模块包括正弦函数发生模块、 驱动电路和恒流功 放， 该正弦函数发生模块用于产生正弦交流信号； 该驱动电路与函数发生模块相连以将正 弦交流信号转换成电流； 该恒流功放与驱动电路和主电路模块相连以稳定输出电流至主电 路模块。 0009 优选的， 所述测量模块包括两隔直电容， 分别与采样电阻和蓄电池相连。 0010 优选的， 所述PC机设有通讯模块和主控制模块， 该通讯模块与所述测量模块相连 以接收特征电压信号，。

10、 该主控制模块与通讯模块相连以根据特征电压信号进行处理得到蓄 电池内阻。 优选的， 所述通讯模块为串行通信接口。 0011 由上述对本实用新型的描述可知， 与现有技术相比， 本实用新型具有如下有益效 果： 0012 1、 本实用新型的系统， 通过主电路模块、 正弦交流信号注入模块、 测量模块和PC机 可以实现在线测量蓄电池内阻， 不需要增加额外的放电回路及设备； 0013 2、 本实用新型的系统， 所需的测量电路简单， 只需要采样电阻和隔直电容， 就可实 现所需交流电压的测量。 附图说明 0014 图1为本实用新型系统图； 0015 图2为主电路模块电路图； 0016 图3为正弦交流信号注入模。

11、块组成图； 0017 图4为正弦函数发生模块电路图； 0018 图5为驱动电路和恒流功放电路图。 具体实施方式 0019 以下通过具体实施方式对本实用新型作进一步的描述。 0020 参照图1至图5， 一种基于HHT的蓄电池内阻测量系统， 包括包括主电路模块10、 正 弦交流信号注入模块20、 测量模块30、 PC机40、 通讯模块50等。 该主电路模块10包括蓄电池 GB、 采样电阻R、 负载RL以及开关K， 蓄电池GB、 采样电阻R、 负载RL以及开关K构成一回路， 通 过控制开关K闭合， 使得蓄电池RL向负载RL放电。 0021 如图2至图5所示,正弦交流信号注入模块， 用于向主电路模块1。

12、0注入正弦交流信 号。 正弦交流信号注入模块20包括正弦函数发生模块21、 驱动电路22和恒流功放21。 正弦函 数发生模块21用于产生所需频率的正弦电压信号， 参见图4， 其可采用型号为ICL8038的芯 片结合外围电路实现， 图中SINE脚输出正弦电压信号。 驱动电路22用于将正弦函数发生模 块21输出的电压转换成电流。 恒流功放21用于稳定恒流驱动模块的输出电流， 参见图5， 采 用两个TL082和TDA2030结合外围电路实现恒流功放， 图中电阻RV5的一端作为恒流功放21 的输出端。 优选的， 正弦交流信号注入模块20的输入为15V直流电源， 输出为幅值100mA、 频率1kHz正弦。

13、电流。 0022 测量模块30用于检测主电路模块10运行中蓄电池GB和采样电阻R的特征电压信号 说明书 2/3 页 4 CN 210863986 U 4 并发送给主控制模块10。 具体的， 设置有两隔直电容c， 分别串联于采样电阻R和蓄电池GB一 端， 通过隔直电容c将测量信号中的直流分量滤除。 0023 通讯模块50与测量模块30相连， 用于将测量模块30的电压信号送入主控模块10， 实现模拟信号向数字信号的转变。 具体的， 首先对采样电阻R两端交流电压分量和蓄电池两 端交流电压分量进行模数转(ADC)， 然后使用串行通信接口(SCI)， 将数据传递给主控制模 块10。 0024 主控制模块。

14、10接收测量模块30所发送的电压信号， 进行处理并根据欧姆定律计算 得到蓄电池GB的内阻， 蓄电池内阻计算公式为r为采样电阻阻值， U1rms和U2rms 为电压有效值,通过测量模块采集的电压信号结合现有的计算方法得到。 0025 上述仅为本实用新型的具体实施方式， 但本实用新型的设计构思并不局限于此， 凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动， 均应属于侵犯本实用新型保护范围的行 为。 说明书 3/3 页 5 CN 210863986 U 5 图1 图2 图3 说明书附图 1/3 页 6 CN 210863986 U 6 图4 说明书附图 2/3 页 7 CN 210863986 U 7 图5 说明书附图 3/3 页 8 CN 210863986 U 8 。