專利名稱：一種電池內(nèi)阻測試裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電池內(nèi)阻測試領域，具體是利用電子負載儀實現(xiàn)電池內(nèi)阻的簡單
快速測試的測試裝置。
背景技術：
對電池而言，放電能力是用戶十分關心的問題。內(nèi)阻是衡量電池性能的一個重要 技術指標，不同類型的電池內(nèi)阻不同，相同類型的電池，由于內(nèi)部化學特性差異，導致內(nèi)阻 也不一樣。同一電池，處于不同的電量狀態(tài)時，它的內(nèi)阻值不一樣。電池處于不同的使用壽 命狀態(tài)下，它的內(nèi)阻值也不同。從技術的角度出發(fā)，一般把電池的電阻分為兩種狀態(tài)考慮 充電態(tài)內(nèi)阻和放電態(tài)內(nèi)阻。
1.充電態(tài)內(nèi)阻電池完全充滿電時的所測量到的電池內(nèi)阻。 2.放電態(tài)內(nèi)阻電池充分放電后(放電到標準的截止電壓時)所測量到的電池內(nèi) 阻。 電池的內(nèi)阻很小，一般采用毫歐的單位來定義。正常情況下，內(nèi)阻小的電池的放電 能力強，內(nèi)阻大的電池放電能力弱。 —般情況下放電態(tài)的內(nèi)阻是不穩(wěn)定的，測量的結果也比正常值高出許多，而充電 態(tài)內(nèi)阻相對比較穩(wěn)定，測量這個數(shù)值具有實際的比較意義。因此在電池的測量過程中，以充 電態(tài)內(nèi)阻做為測量的標準。
目前行業(yè)中應用的電池內(nèi)阻測量方法 1、直流放電法 測試設備讓電池在短時間內(nèi)( 一般為2-3s)強制通過一個很大的恒定直流電流 (目前一般使用40A-80A的大電流)，測量此時電池兩端的電壓，并按公式R = U/I，計算出 當前的電池內(nèi)阻。 這種測量方法的精確度較高，控制得當?shù)脑?，測量精度誤差可以控制在5%以內(nèi)。 但此法有以下明顯的不足之處 (1)當電池通過大電流時，電池內(nèi)部的電極會發(fā)生極化現(xiàn)象，產(chǎn)生極化內(nèi)阻，對電 池內(nèi)部的電極有一定損傷。 (2)只能測量大容量電池或者蓄電池，小容量電池無法在2-3s內(nèi)負荷40A-80A的 大電流； (3)測量時間必須很短，否則測出的內(nèi)阻值誤差很大。 2、交流注入法 對電池注入一個恒定的交流電流信號Is，測量出電池的端電壓響應信號Vo，以及
相位差e，由阻抗公式<formula>formula see original document page 3</formula>及<formula>formula see original document page 3</formula>[0018] 來計算出電池的內(nèi)阻R。此方法不需對電池進行放電，可以實現(xiàn)安全在線檢測電池 內(nèi)阻，故不會對蓄電池的性能造成影響。[0019] 但此法有以下明顯的不足之處 (1)需要測量交流電流信號Is，電壓響應信號Vo，以及電壓和電流之間的相位差 9 ，干擾因素多； (2)系統(tǒng)的復雜程度高，不易實施； (3)測試內(nèi)阻誤差大。

發(fā)明內(nèi)容針對上述的問題，本實用新型提供了一種利用電子負載本身固有的動態(tài)波形 (lkHz，50mA正弦波)加載功能與峰峰值測試功能實現(xiàn)的、抗干擾能力強的電池內(nèi)阻測試裝置。 —種電池內(nèi)阻測試裝置，包括一實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理及控制的控制裝置，控制裝置輸出 端連接有一實現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換的DDS， DDS的輸出端通過驅(qū)動連接到實現(xiàn)對電池加載的功耗模 塊，功耗模塊分別連接到電池和電流放大模塊，電池連接有一電壓放大模塊，電流放大模塊 和電壓放大模塊分別通過一實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的ADC連接到控制裝置。 上述控制裝置其核心是一DSP，負責數(shù)據(jù)處理和實現(xiàn)控制?？刂蒲b置內(nèi)還設置有一 正弦波表，能輸出正弦波，作為控制裝置的輸出端。 DDS部分采用直接數(shù)據(jù)合成(DDS)技術，負責數(shù)模轉(zhuǎn)換，完成波形的產(chǎn)生。 驅(qū)動負責驅(qū)動功耗模塊，使之按要求進行加載。
功耗模塊實現(xiàn)加載功能，使電池按設置好的參數(shù)進行加載。
電流放大模塊、電壓放大模塊可以使用查分放大電路，實現(xiàn)電壓電流的放大。 ADC :可以采用16位高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)電壓、電流的快速準確測量。 這樣，控制裝置內(nèi)置的正弦波表向DAC發(fā)送一組數(shù)字信號，經(jīng)過DDS電路后，產(chǎn)生
一標準正弦波，經(jīng)過驅(qū)動部分后，控制功耗部分，使電池的加載電流為正弦波。
測量電池兩端的電壓，為保證精度，可以采用四線電阻測量法測試過程中，電壓、
電流經(jīng)過采樣、放大后，有ADC轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，傳到控制部分，進行處理。 控制裝置的處理過程對電壓、電流進行采樣，采樣一段時間后，分別記錄電壓、電
流的峰峰值，然后求得平均值 UPP IPP
P ^尸 然后利用公式W = ~^~~ 計算得到電池的內(nèi)阻R;作為功耗模塊的驅(qū)動，使加載電流為正弦波的數(shù)據(jù)經(jīng)過
DA后，控制功耗模塊，使電池加載一確定的正弦波，并經(jīng)電壓、電流放大模塊放大后，由AD
計算出電壓電流值，再經(jīng)過采樣平均后，計算出電壓電流的峰峰值，利用公式 R = VPP/IPP 計算出電池內(nèi)阻，并顯示。 本實用新型提供的電池內(nèi)阻測試裝置無需外加波形發(fā)生器和交流電源，節(jié)約了資 源，節(jié)省了成本；由于沒有交流輸入的干擾，電子負載成純電阻型模式，不會對交流小信號 造成干擾，抗干擾能力強河以長時間測試，測量精度高、誤差小，例如對鋰電池內(nèi)阻測試的精度能達到3%以內(nèi)；適用于各種型號的電池的測量，應用范圍廣，具有很好的推廣應用價值。

圖1是本實用新型實施例的電氣原理圖。
具體實施方式
下面以非限定性的實施例來進一步解釋、說明本技術方案。 —種電池內(nèi)阻測試裝置，如圖1所示，包括一實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理及控制的控制裝置，控制裝置輸出端連接有一實現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換的DDS， DDS的輸出端通過驅(qū)動連接到實現(xiàn)對電池加載的功耗模塊，功耗模塊分別連接到電池和電壓電流采樣模塊，電壓電流采樣模塊連接到電壓放大模塊和電流放大模塊，電壓放大模塊和電流放大模塊分別通過一實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的ADC連接到控制裝置。 上述控制裝置其核心是一DSP，負責數(shù)據(jù)處理和實現(xiàn)控制?？刂蒲b置內(nèi)還設置有一
正弦波表，能輸出lkHz，50mA的正弦波，作為控制裝置的輸出端。 DDS部分采用直接數(shù)據(jù)合成(DDS)技術，負責數(shù)模轉(zhuǎn)換，完成波形的產(chǎn)生。 驅(qū)動負責驅(qū)動功耗模塊，使之按要求進行加載。
功耗模塊實現(xiàn)加載功能，使電池按設置好的參數(shù)進行加載。
電壓電力采樣模塊實現(xiàn)對電池的電壓、電流采樣。 電壓放大模塊、電流放大模塊對采樣到的電壓、電流，實用差分放大電路，實現(xiàn)電壓電流的放大。 ADC :可以采用16位高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)電壓、電流的快速準確測量。 例如，控制裝置內(nèi)置100點正弦波表，每10us向DAC發(fā)送一組數(shù)字信號，經(jīng)過DDS
電路后，產(chǎn)生一標準正弦波，經(jīng)過驅(qū)動部分后，控制功耗部分，使電池的加載電流為正弦
波/ = 0.05 + 0.05sin (翌t) ;4 測量電池兩端的電壓，為保證精度，可以采用四線電阻測量法測試過程中，電壓、
電流經(jīng)過采樣、放大后，有ADC轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，傳到控制部分，進行處理。
控制裝置的處理過程每IOUS對電壓、電流進行采樣，采樣100次后，分別記錄電
壓、電流的峰峰值，然后經(jīng)過20次后求得平均值 UPP IPP 然后利用公式 W .-— ~/戶p 計算得到電池的內(nèi)阻R;作為功耗模塊的驅(qū)動，使加載電流為正弦波的數(shù)據(jù)經(jīng)過DA后，控制功耗模塊，使電池處于電流為1KHz、50mA的正弦波動態(tài)模式下加載，并經(jīng)電壓、電流放大模塊放大后，由AD計算出電壓電流值，AD的采樣速度為10us，經(jīng)過100次采樣平均后，計算出電壓電流的峰峰值，利用公式 R = VPP/IPP 計算出電池內(nèi)阻，并顯示。
權利要求一種電池內(nèi)阻測試裝置，其特征在于包括一實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理及控制的控制裝置，控制裝置輸出端連接有一實現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換的DDS，DDS的輸出端通過驅(qū)動連接到實現(xiàn)對電池加載的功耗模塊，功耗模塊分別連接到電池和電壓電流采樣模塊，電壓電流采樣模塊連接到電壓放大模塊和電流放大模塊，電壓放大模塊和電流放大模塊分別通過一實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的ADC連接到控制裝置。
2. 根據(jù)權利要求1所述的電池內(nèi)阻測試裝置，其特征在于所述控制裝置包括一DSP 和一正弦波表，正弦波表輸出端作為控制裝置的輸出端。
專利摘要一種電池內(nèi)阻測試裝置，包括一實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理及控制的控制裝置，控制裝置輸出端連接有一實現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換的DDS，DDS的輸出端通過驅(qū)動連接到實現(xiàn)對電池加載的功耗模塊，功耗模塊分別連接到電池和電壓電流采樣模塊，電壓電流采樣模塊連接到電壓放大模塊和電流放大模塊，電流放大模塊和電壓放大模塊分別通過一實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的ADC連接到控制裝置。本實用新型提供的電池內(nèi)阻測試裝置無需外加波形發(fā)生器和交流電源，節(jié)約了資源，節(jié)省了成本；由于沒有交流輸入的干擾，電子負載成純電阻型模式，不會對交流小信號造成干擾，抗干擾能力強；可以長時間測試，測量精度高、誤差小，例如對鋰電池內(nèi)阻測試的精度能達到3％以內(nèi)，具有很好的推廣應用價值。
文檔編號G01R31/36GK201532446SQ20092002906
公開日2010年7月21日 申請日期2009年7月9日 優(yōu)先權日2009年7月9日
發(fā)明者于孟雷, 龐清奎, 湯承昭 申請人:山東艾諾儀器有限公司