直流小电流二次放电蓄电池内阻在线检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种直流小电流二次放电蓄电池内阻在线检测装置，包括两个放电回路、电压采集模块、信号调理模块、两个采样保持电路、差分放大电路、和单片机，蓄电池、串联在蓄电池两端的开关S1和采样电阻R1构成的第一放电回路，蓄电池、串联在蓄电池两端的开关S2和采样电阻R2构成的放电回路，检测在蓄电池带载的状态下进行两次小电流放电后两端电压，即可求得蓄电池的内阻。不仅克服了大电流放电法对蓄电池的损害和不宜在线监测的缺点，而且通过采样保持和差分放大得到两次放电电压值差也提高了数据采集的精度，减小了误差，从而得到蓄电池内阻的准确值，实现蓄电池在线带载状态下的内阻的准确检测。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电池内阻检测装置，特别涉及一种直流小电流二次放电蓄电池内阻在线检测装置。
技术介绍
蓄电池作为能源存储的主要载体在现代社会正在发挥越来越重要的作用，蓄电池作为动力电池或者后备电源被广泛应用于各个行业，大到军工行业小至日常生活的各个方面。不仅如此，蓄电池作为后备电源也被广泛应用于各个行业。无论是蓄电池的性能、容量状态或是充放电情况，都能从它的内阻变化中体现出来。因此可以通过测量蓄电池的内阻，对其工作状态进行监测评估。蓄电池的内阻作为反映蓄电池性能的重要参数，关于其值的准确测量特别是在线检测具有十分重要的意义。目前蓄电池内阻检测常用的方法主要有密度法、交流注入法、直流放电法。密度法主要是通过检测蓄电池电解液的密度来估算蓄电池的内阻，常用于开口式铅酸蓄电池的内阻检测，不适合密封式铅酸蓄电池的内阻检测，该方法的适用范围较窄。交流注入法通过对蓄电池注入一个低频交流电流信号，电池的响应会产生一个电压和电流的相移，测得蓄电池两端的低频电压和流过的低频电流以及两者的相位差，从而可计算出蓄电池的内阻。交流法由于不需要放电，不用处于静态或脱机状态，可以实现安全的在线检测管理。但是，这种方法由于测量量过多，导致干扰因素增多，且增加了系统的复杂性，影响测量精度，相对而言比较适合于单体电池的检测。直流内阻测试法的基本原理是给蓄电池串联直流负载，对电池进行瞬间大电流放电，通常为几十到上百安培，通过检测负载撤除前后的放电电流和蓄电池端电压的变化，由此可以求出蓄电池的内部阻抗。直流法的主要优点在于蓄电池在线时可以精确地检测蓄电池的内阻，测量结果不受充电器纹波和其他噪声的影响。此外，测量误差可控制在0.1％之内。此方法法也存在一定的缺陷，由于放电电流较大，小容量电池可能难以在几秒钟内承受较大的电流。同时，当蓄电池有大的电流通过时，内部化学反应复杂，会出现极化内阻，对蓄电池的损害也较大，而且反复的大电流放电不利于在线检测。
技术实现思路
本技术是针对蓄电池内阻检测常用的方法存在的问题，提出了一种直流小电流二次放电蓄电池内阻在线检测装置，克服了大电流放电对蓄电池的损害和不宜在线监测的缺点。本技术的技术方案为：一种直流小电流二次放电蓄电池内阻在线检测装置，包括两个放电回路、电压采集模块、信号调理模块、两个采样保持电路、差分放大电路、和单片机，蓄电池、串联在蓄电池两端的开关S1和采样电阻R1构成的第一放电回路，蓄电池、串联在蓄电池两端的开关S2和采样电阻R2构成的放电回路，单片机输出控制信号控制两个开关S1、S2分段工作，传感器分别采集两个开关断开时蓄电池两端电压U0，仅开关S1闭合时蓄电池两端电压U1，仅开关S2闭合时蓄电池两端电压U2，采集后信号后送信号调理模块进行处理，信号调理模块处理后的U1、U2分别送入两个采样保持电路，采样保持后的U1、U2送入单片机内的A/D转换模块进行模数转换，信号调理模块输出的U0送入单片机内的A/D转换模块进行模数转换，采样保持后的U1、U2送入差分放大电路得到U2-U1的值后，再送入单片机内的A/D转换模块进行模数转换，单片机进行内阻计算。所述两个放电回路中的采样电阻R1、R2为精密电阻。所述采样保持电路选用LF398作为采样保持器。本技术的有益效果在于：本技术直流小电流二次放电蓄电池内阻在线检测装置，不仅克服了大电流放电法对蓄电池的损害和不宜在线监测的缺点，而且通过采样保持和差分放大得到两次放电电压值差也提高了数据采集的精度，减小了误差，从而得到蓄电池内阻的准确值，实现对蓄电池在线带载状态下的内阻的准确检测。附图说明图1为本技术直流小电流二次放电法等效电路图；图2为本技术直流小电流二次放电蓄电池内阻在线检测装置框图；图3为本技术采样保持部分电路图。具体实施方式图1为直流小电流二次放电法等效电路图，是蓄电池在直流放电状态下的电路模型，蓄电池、串联在蓄电池两端的开关S1和精密电阻R1构成的放电回路Ⅰ，蓄电池、串联在蓄电池两端的开关S2和精密电阻R2构成的放电回路Ⅱ。框内为直流放电状态下蓄电池的等效模型，RS即为蓄电池的等效内阻，RL为在线状态下的等效负载，R1、R2为放电用精密电阻。首先开关S1、S2都断开，可测得RL两端电压U0和流过RL的电流IS,由欧姆定律可得:RL=U0IS---(1)]]>其次，对蓄电池进行第一次小电流放电，S1闭合，S2断开，设R1'＝R1//RL(R1、RL并联值),R1两端电压为U1,由欧姆定律可得：U1=R1′ER1′+RS---(2)]]>然后，对蓄电池进行第二次放电，S2闭合，S1断开，设R'2＝R2//RL(R2、RL并联值),R2两端电压为U2，由欧姆定律可得：U2=R2′ER2′+RS---(3)]]>由式(2)、(3)整理可得：RS=R1′R2′(U2-U1)U1R2′-U2R1′---(4)]]>将R1'、R'2代入(4)式整理可得内阻RS的最终表达式：RS=R1R2RL(U2-U1)RL(U1R2-U2R1)-R1R2(U2-U1)---(5)]]>因此，由式可知首先求出蓄电池在线状态下的等效负载RL，再由两次放电测得U1、U2、U2-U1，由此即可求得蓄电池的内阻RS。由内阻的表达式可知需测量两次放电回路中精密电阻两端的电压值U1与U2,以及两者的差值U2-U1，由于U2与U1的差值很小，为了减小测量误差，提高测量精度，本文先用采样保持器对U2和U1进行采样保持，然后由差分放大得到U2-U1的值。然后将数据送入自带AD转换的单片机中计算得到蓄电池的内阻值。如图2所示直流小电流二次放电蓄电池内阻在线检测装置框图。蓄电池选用12V、38Ah阀控式铅酸蓄电池，图2中主控芯片选用C8051F350单片机，具有片内上电复位、VDD监视器、带24或16位单端/差分ADC、看门狗定时器和时钟振荡器，是真正能独立工作的片上系统。放电回路Ⅰ、Ⅱ中精密电阻R1、R2分别取20Ω和10Ω，两次放电电流均不超过2A，数据采集选用霍尔传感器实现电压采集。霍尔传感器采集U0、U1、U2信号后送信号调理模块进行处理，由内阻RS的表达式可知需测量U2-U1的值,由于U2与U1的差值很小，为了减小测量误差，本文先对U2和U1进行采样保持，采样保持后的U1、U2送入A/D转换模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流小电流二次放电蓄电池内阻在线检测装置，其特征在于，包括两个放电回路、电压采集模块、信号调理模块、两个采样保持电路、差分放大电路、和单片机，蓄电池、串联在蓄电池两端的开关S1和采样电阻R1构成的第一放电回路，蓄电池、串联在蓄电池两端的开关S2和采样电阻R2构成的放电回路，单片机输出控制信号控制两个开关S1、S2分段工作，传感器分别采集两个开关断开时蓄电池两端电压U0，仅开关S1闭合时蓄电池两端电压U1，仅开关S2闭合时蓄电池两端电压U2，采集后信号后送信号调理模块进行处理，信号调理模块处理后的U1、U2分别送入两个采样保持电路，采样保持后的U1、U2送入单片机内的A/D转换模块进行模数转换，信号调理模块输出的U0送入单片机内的A/D转换模块进行模数转换，采样保持后的U1、U2送入差分放大电路得到U2 ‑U1的值后，再送入单片机内的A/D转换模块进行模数转换，单片机进行内阻计算。

【技术特征摘要】
1.一种直流小电流二次放电蓄电池内阻在线检测装置，其特征在于，包括两个放电回路、电压采集模块、信号调理模块、两个采样保持电路、差分放大电路、和单片机，蓄电池、串联在蓄电池两端的开关S1和采样电阻R1构成的第一放电回路，蓄电池、串联在蓄电池两端的开关S2和采样电阻R2构成的放电回路，单片机输出控制信号控制两个开关S1、S2分段工作，传感器分别采集两个开关断开时蓄电池两端电压U0，仅开关S1闭合时蓄电池两端电压U1，仅开关S2闭合时蓄电池两端电压U2，采集后信号后送信号调理模块进行处理，信号调理模块处理后的U1、U2分别送入两个采样保持电...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱武，李莹，黄晶，刘雅娟，徐浩泽，张乐，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：新型
国别省市：上海;31