專(zhuān)利名稱(chēng)：電池測(cè)試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及一種電池測(cè)試儀，更具體地說(shuō)，本申請(qǐng)涉及一種能夠用于測(cè)量電池內(nèi)阻的電池測(cè)試儀。
背景技術(shù)：
蓄電池是廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、交通、通信等領(lǐng)域的電源。為了提前檢測(cè)到電池失效或容量不足，避免由此造成的事故隱患，有必要對(duì)蓄電池的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行全面測(cè)試。通常，可以通過(guò)測(cè)量電池的內(nèi)阻來(lái)對(duì)其工作狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估。目前測(cè)量電池電阻的常見(jiàn)方法包括密度法、開(kāi)路電壓法、直流放電法和交流注入法。對(duì)于不間斷電源系統(tǒng)(UPS)而言，電池組的電壓通常是在400V到600V之間，而現(xiàn)有的電池內(nèi)阻測(cè)量設(shè)備通常只能測(cè)量60V以下的電壓。如果待測(cè)電池兩極間的電壓過(guò)高，或者線路中電流過(guò)大，將會(huì)導(dǎo)致測(cè)量設(shè)備的損壞。例如，在采用交流注入法測(cè)量電池內(nèi)阻時(shí)，交流電流注入回路中的電流過(guò)高可能會(huì)損壞交流電流源。即便采用保險(xiǎn)絲對(duì)交流電流源進(jìn)行過(guò)流保護(hù)，也可能需要頻繁地更換被大電流熔斷的保險(xiǎn)絲。另外，在測(cè)試電池工作參數(shù)時(shí)，可能不僅僅希望測(cè)量電池的內(nèi)阻，而且還希望能夠用同一臺(tái)測(cè)試儀在線測(cè)量電池的其他參數(shù)，例如整個(gè)電池組的電壓或者負(fù)載電流，而不必更換測(cè)試表筆。由于現(xiàn)有的電池內(nèi)阻測(cè)量設(shè)備無(wú)法對(duì)電池組兩端的高電壓進(jìn)行測(cè)量，測(cè)試人員往往需要使用兩臺(tái)測(cè)試設(shè)備，用其中的一臺(tái)設(shè)備測(cè)量電池內(nèi)阻，用另一臺(tái)設(shè)備測(cè)量整個(gè)電池組兩端的高電壓，這樣使得測(cè)量過(guò)程較為繁瑣。因此，希望有一種既能測(cè)量蓄電池的內(nèi)阻、又能測(cè)量蓄電池組的高電壓的電池測(cè)試設(shè)備，可以簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)不同測(cè)量功能的轉(zhuǎn)換，同時(shí)能夠在高電壓/大電流的情況下為電路元件提供保護(hù)，不會(huì)對(duì)測(cè)試設(shè)備造成損壞。 發(fā)明內(nèi)容本申請(qǐng)了提供一種新穎的電池測(cè)試儀，其不僅能夠測(cè)量電池內(nèi)阻，還能夠測(cè)量其他電參數(shù)，例如電池組兩端的電壓、特別是高電壓。同時(shí)，本申請(qǐng)所述的電池測(cè)試儀采取了高電壓和/或大電流保護(hù)裝置，可以避免內(nèi)阻測(cè)量部件由于高電壓或大電流而受到損壞，大大減少了更換過(guò)壓/過(guò)流保護(hù)元件的頻率。通過(guò)本申請(qǐng)的技術(shù)方案，電池測(cè)量?jī)x的電壓測(cè)量范圍可以被擴(kuò)展到600V甚至更高的電壓值。本申請(qǐng)中所述“高電壓”是指60V以上電壓，例如60 600V之間的電壓。在本申請(qǐng)的一個(gè)方面，提供了一種能夠用于測(cè)量電池內(nèi)阻的電池測(cè)試儀，其包括測(cè)試信號(hào)回路、響應(yīng)感測(cè)回路和內(nèi)阻測(cè)量裝置，其中所述測(cè)試信號(hào)回路用于在所述電池測(cè)試儀與待測(cè)電池之間傳導(dǎo)測(cè)試信號(hào)；所述響應(yīng)感測(cè)回路用于檢測(cè)來(lái)自待測(cè)電池的響應(yīng)信號(hào)；所述內(nèi)阻測(cè)量裝置電連接到所述響應(yīng)感測(cè)回路，以基于響應(yīng)感測(cè)回路檢測(cè)到的響應(yīng)信號(hào)得到電池內(nèi)阻值。所述電池測(cè)試儀還包括斷路裝置，當(dāng)不進(jìn)行電池內(nèi)阻測(cè)量時(shí)，所述斷路裝置處于斷開(kāi)狀態(tài)，從而使所述測(cè)試信號(hào)回路斷開(kāi)，并使所述內(nèi)阻測(cè)量裝置與所述響應(yīng)感測(cè)回路斷開(kāi)連接。在本申請(qǐng)中，斷路裝置的閉合和斷開(kāi)可以自動(dòng)進(jìn)行，也可以由操作人員手動(dòng)切換。根據(jù)本申請(qǐng)的一可選實(shí)施方式，在進(jìn)行電池內(nèi)阻測(cè)量之前，首先經(jīng)由響應(yīng)感測(cè)回路確定響應(yīng)信號(hào)的電平值，如果所確定的響應(yīng)信號(hào)電平值超過(guò)一閾值電平，則所述斷路裝置保持在斷開(kāi)狀態(tài)；如果所確定的響應(yīng)信號(hào)電平值未超過(guò)所述閾值電平，則所述斷路裝置閉合，使得所述測(cè)試信號(hào)回路接通，并使所述內(nèi)阻測(cè)量裝置電連接到所述響應(yīng)感測(cè)回路，從而進(jìn)行電池內(nèi)阻測(cè)量?？蛇x地，經(jīng)由響應(yīng)感測(cè)回路確定的響應(yīng)信號(hào)電平值可以是待測(cè)電池兩端的電壓。所述閾值電平例如可以選用70V電壓值?？蛇x地，本申請(qǐng)所述電池測(cè)試儀中所述內(nèi)阻測(cè)量裝置可以被配置為按照交流注入法測(cè)量電池內(nèi)阻，或者也可以被配置為按照直流放電法對(duì)電池內(nèi)阻進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)按照交流注入法測(cè)量?jī)?nèi)阻時(shí)，在所述測(cè)試信號(hào)回路中接入交流電流源，用于經(jīng)由測(cè)試信號(hào)回路向待測(cè)電池兩極注入交流電流信號(hào)。與之不同的是，當(dāng)按照直流放電法進(jìn)行內(nèi)阻測(cè)量時(shí)，在所述測(cè)試信號(hào)回路中接入測(cè)試負(fù)載，以使待測(cè)電池輸出放電電流經(jīng)由測(cè)試信號(hào)回路流經(jīng)該測(cè)試負(fù)載。根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)可選實(shí)施方式，設(shè)置在所述測(cè)試信號(hào)回路和/或響應(yīng)感測(cè)回路內(nèi)的斷路裝置是通過(guò)繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。例如，可以在所述測(cè)試信號(hào)回路和所述響應(yīng)感測(cè)回路內(nèi)分別設(shè)置一繼電器，以實(shí)現(xiàn)所述斷路裝置的功能。另外，測(cè)試信號(hào)回路和響應(yīng)感測(cè)回路也可以共用一個(gè)單擲雙刀繼電器作為斷路裝置，以同時(shí)控制測(cè)試信號(hào)回路和響應(yīng)感測(cè)回路的通/斷。作為替代，例如當(dāng)按照交流注入法測(cè)量電池內(nèi)阻時(shí)，使所述電阻測(cè)量裝置從響應(yīng)感測(cè)回路斷開(kāi)連接也可以通過(guò)設(shè)置在響應(yīng)感測(cè)回路內(nèi)的隔直電容來(lái)實(shí)現(xiàn)。在本申請(qǐng)的另一方面，本申請(qǐng)所述的電池測(cè)試儀還可包括用于執(zhí)行除電池內(nèi)阻測(cè)量之外的其他電參數(shù)測(cè)量功能的測(cè)量裝置，從而構(gòu)成多功能測(cè)試儀。例如，可以用同一電池測(cè)試儀來(lái)測(cè)量待測(cè)電池兩端的電壓。又例如，該電池測(cè)試儀可以在萬(wàn)用表和電池組測(cè)試之間進(jìn)行功能轉(zhuǎn)換。根據(jù)本申請(qǐng)的一可選實(shí)施方式，當(dāng)所述電池測(cè)試儀執(zhí)行除電池內(nèi)阻測(cè)量之外的其他電參數(shù)測(cè)量功能時(shí)，所述斷路裝置處于斷開(kāi)狀態(tài)。為了避免電池組兩端的高電壓擊穿所述斷路裝置，導(dǎo)致電池內(nèi)阻測(cè)量部件的損壞，根據(jù)本申請(qǐng)的一實(shí)施方式，在所述測(cè)試信號(hào)回路和/或響應(yīng)感測(cè)回路內(nèi)設(shè)置有第一過(guò)壓保護(hù)裝置(即高壓保護(hù)裝置)，用于在所述斷路裝置處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)為所述斷路裝置提供過(guò)壓保護(hù)?？蛇x的是，所述第一過(guò)壓保護(hù)裝置的額定保護(hù)電壓值為600V。根據(jù)本申請(qǐng)的另一實(shí)施方式，可以在所述測(cè)試信號(hào)回路和/或所述響應(yīng)感測(cè)回路內(nèi)設(shè)置有第一過(guò)流保護(hù)裝置(即大電流保護(hù)裝置)，用于在所述斷路裝置處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)為所述斷路裝置提供過(guò)流保護(hù)。例如，可以選用額定電流為440mA的熔斷器作為第一過(guò)流保護(hù)裝置。為了在進(jìn)行電池內(nèi)阻測(cè)量時(shí)為電池內(nèi)阻測(cè)量部件提供保護(hù)，根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)可選實(shí)施方式，在所述測(cè)試信號(hào)回路和/或所述響應(yīng)感測(cè)回路內(nèi)設(shè)置有第二過(guò)壓保護(hù)裝置(即低壓保護(hù)裝置)，用于在所述斷路裝置處于閉合狀態(tài)時(shí)提供過(guò)壓保護(hù)。例如，所述第二過(guò)壓保護(hù)裝置的額定保護(hù)電壓值可以為70V。根據(jù)本申請(qǐng)的另一實(shí)施方式，可以在所述測(cè)試信號(hào)回路和/或所述響應(yīng)感測(cè)回路內(nèi)設(shè)置有第二過(guò)流保護(hù)裝置(即小電流保護(hù)裝置)，用于在所述斷路裝置處于閉合狀態(tài)時(shí)提供過(guò)流保護(hù)。例如，可以選用額定電流為200mA的限流電阻作為第二過(guò)流保護(hù)裝置。根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)可選實(shí)施方式，所述第一和/或第二過(guò)壓保護(hù)裝置可通過(guò)氣體放電管、固體放電管、瞬態(tài)電壓抑制管(TVS管)、二極管陣列、穩(wěn)壓管或者壓敏電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本申請(qǐng)的另一可選實(shí)施方式，所述第一和/或第二過(guò)流保護(hù)裝置可通過(guò)正溫度系數(shù)熱敏電阻(PTC)、熔斷器或者限流電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)。在本申請(qǐng)的另一方面，這里所述的電池測(cè)試儀還包括連接到所述響應(yīng)感測(cè)回路的負(fù)載電流測(cè)量裝置，用于執(zhí)行負(fù)載電流測(cè)量功能。在本申請(qǐng)的另一方面，這里所述的電池測(cè)試儀還包括一對(duì)測(cè)試表筆，每只測(cè)試表筆均可電連接至所述測(cè)試信號(hào)回路和所述響應(yīng)感測(cè)回路。在本申請(qǐng)的另一方面，這里所述的電池測(cè)試儀還包括顯示裝置，用于顯示響應(yīng)感測(cè)回路檢測(cè)到的響應(yīng)信號(hào)電平和/或電池測(cè)量?jī)x測(cè)得的讀數(shù)。根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)可選實(shí)施方式，當(dāng)檢測(cè)到的響應(yīng)信號(hào)電平超過(guò)所述閾值電平時(shí)，所述電池測(cè)試儀可以發(fā)告警信號(hào)，該告警信號(hào)例如可以是可視/可聽(tīng)的信號(hào)，用以提醒使用者注意。采用本申請(qǐng)所述的電池測(cè)試儀，不僅能夠?qū)﹄姵貎?nèi)阻進(jìn)行精確的測(cè)量(例如可通過(guò)交流注入法或者直流放電法進(jìn)行內(nèi)阻測(cè)量)，還可以執(zhí)行其他測(cè)量功能，例如測(cè)量蓄電池組兩端的電壓，或者測(cè)量負(fù)載電流。當(dāng)檢測(cè)到的電池響應(yīng)信號(hào)超出了內(nèi)阻測(cè)量部件所允許的電平范圍時(shí)，可以將此情況通知給用戶，并且可以通過(guò)控制斷路裝置使內(nèi)阻測(cè)量功能關(guān)閉，從而為電池測(cè)試儀提供保護(hù)。這樣，用同一臺(tái)測(cè)試設(shè)備就能夠?qū)崿F(xiàn)電池內(nèi)阻測(cè)量和其他電池參數(shù)的測(cè)量，而不會(huì)對(duì)測(cè)試設(shè)備造成損壞。而且，通過(guò)過(guò)壓保護(hù)和過(guò)流保護(hù)的設(shè)計(jì)可以進(jìn)一步避免由于電池兩端的高電壓/大電流而導(dǎo)致斷路裝置被擊穿，從而將電壓測(cè)量范圍可靠地?cái)U(kuò)展到千伏數(shù)量級(jí)。

本申請(qǐng)的上述及其他特征將通過(guò)以下結(jié)合以下附圖和所附權(quán)利要求書(shū)進(jìn)一步說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，這些附圖僅展示了根據(jù)本申請(qǐng)的若干實(shí)施例，因此不應(yīng)被視為是對(duì)本申請(qǐng)范圍的限制。除非特別說(shuō)明，附圖不必是成比例的，并且其中類(lèi)似的標(biāo)號(hào)一般表示類(lèi)似的部件。圖1示例性地示出了根據(jù)本申請(qǐng)的電池測(cè)試儀的整體結(jié)構(gòu)。圖2示出了根據(jù)本申請(qǐng)以交流注入法測(cè)量電池內(nèi)阻的示例性原理圖。圖3示出了根據(jù)本申請(qǐng)的電池測(cè)量?jī)x的一個(gè)實(shí)施例的示例性電路圖。圖4示出了根據(jù)本申請(qǐng)以直流放電法測(cè)量電池內(nèi)阻的示例性原理圖。
具體實(shí)施方式
以下的詳細(xì)說(shuō)明中引用了作為本文組成部分的附圖。詳細(xì)說(shuō)明、附圖和權(quán)利要求書(shū)中描述的說(shuō)明性的實(shí)施例并非出于限制目的。還可以采用其他的實(shí)施例和做出其他改變而不脫離本申請(qǐng)的精神和主題范圍。應(yīng)當(dāng)理解，在此說(shuō)明并圖示的本申請(qǐng)的各個(gè)方面可以在很多的不同配置中被布置、替換、組合、分離和設(shè)計(jì)，這些不同配置都隱含包括在本文中。在下文中，為了對(duì)具體實(shí)施例進(jìn)行清楚的描述，將采用一些特定的術(shù)語(yǔ)。然而采用這些術(shù)語(yǔ)的本意并非限制本申請(qǐng)的保護(hù)范圍，這些術(shù)語(yǔ)的范圍應(yīng)該擴(kuò)展至任何以大致相同的手段達(dá)到大致相同的目的的等效替換。圖1示例地示出了根據(jù)本申請(qǐng)的電池測(cè)試儀I的整體外觀。該電池測(cè)試儀I具有顯示屏2和功能選擇開(kāi)關(guān)3，顯示屏2可以將測(cè)得的數(shù)值以可視方式呈現(xiàn)給使用者，通過(guò)功能選擇開(kāi)關(guān)3可以選擇不同的測(cè)量功能。該電池測(cè)試儀I外接有一對(duì)測(cè)試表筆4A和4B，在對(duì)電池工作參數(shù)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，測(cè)試表筆4A、4B分別與待測(cè)電池5的正負(fù)兩極接觸。每支測(cè)試表筆內(nèi)均置入兩根引線，以分別電連接至電池測(cè)試儀I內(nèi)部的測(cè)試信號(hào)回路和響應(yīng)感測(cè)回路。如圖1所示，電池測(cè)試儀I的面板上還具有軟功能鍵Fl F4，以及量程切換鍵(“RANGE”)，以供使用者選擇不同的測(cè)量功能和測(cè)試量程。圖1中所示的電池測(cè)試儀I的面板按鍵還包括電源開(kāi)關(guān)鍵、背光燈鍵、萬(wàn)用表/電池組功能選擇鍵(“DMM/String”)、用戶設(shè)置鍵(“SETUP”)、讀數(shù)保持鍵(“HOLD”)。當(dāng)然，圖1中所示的電池測(cè)試儀I僅僅作為示例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以對(duì)其外形、面板布局、按鍵設(shè)置等作出各種改變，而不背離本申請(qǐng)的主旨和保護(hù)范圍。圖2示出了根據(jù)交流注入法進(jìn)行電池內(nèi)阻測(cè)量的原理示意圖。圖2中的測(cè)試信號(hào)端子SRC_Hi和SRC_Lo用于將交流測(cè)試電流Is分別施加到待測(cè)電池的正負(fù)兩極。其中端子SRC_Hi經(jīng)由交流電流注入回路連接到交流電流源，端子SRC_Lo連接至地電位。交流注入法中使用的交流電流源需要有足夠的穩(wěn)定性，并且要有盡可能小的波形失真，其例如能夠輸出1kHz、IOOmA的正弦波電流。響應(yīng)感測(cè)端子SNS_Hi和SNS_Lo用于檢測(cè)待測(cè)電池兩極的響應(yīng)信號(hào)，例如分別檢測(cè)到電池兩極的電勢(shì)為V_hi和V_lo，得到電壓響應(yīng)信號(hào)AV = V_h1-V_lo。注入到電池兩極的正弦波電流為Is，根據(jù)歐姆定律，可計(jì)算得到電池的阻抗Z = AV/IS，令交流電流信號(hào)與電壓響應(yīng)信號(hào)之間的相位差為φ，則可得到待測(cè)電池的內(nèi)阻R = Zcos9o由于交流電流信號(hào)13和電壓響應(yīng)信號(hào)AV之間存在的相位差可能會(huì)干擾測(cè)量精度，為提高測(cè)量精度，在內(nèi)阻測(cè)量裝置內(nèi)可以對(duì)注入的交流電流Is和測(cè)得的電壓響應(yīng)信號(hào)Δ V進(jìn)行同步解調(diào)，例如可將這兩路信號(hào)輸入到一模擬乘法器。在這種改進(jìn)方法中，令注入的交流電流信號(hào)Is = Acos ω ω t，測(cè)得的電壓響應(yīng)信號(hào)AV = BcOS(Otiip)^* A為交流電流信號(hào)Is的最大幅值，B為電壓響應(yīng)信號(hào)AV的最大幅值，ω為注入的交流電流信號(hào)的頻率，φ為交流電流信號(hào)Is與電壓響應(yīng)信號(hào)Λ V之間的相位差。則經(jīng)過(guò)同步解調(diào)后，得到的信號(hào)為:U(Wt) = k X Is - ΔΥ = kABcosoot x cos(wt+(p) = kAB[cos<p + cos(2col+cp)]/2 (等式 I)其中k為模擬乘法器的放大系數(shù)。再經(jīng)過(guò)低通濾波后，過(guò)濾掉交流分量ω，得到:u = kABcos(p/2 (等式 2)由于電池內(nèi)阻R = BC0S(p/A，將上面的等式2代入，得到:R = 2u/ (kA2)(等式` 3)已知等式3中的參數(shù)k、A，通過(guò)測(cè)得并經(jīng)過(guò)處理的信號(hào)U，就可以簡(jiǎn)單地計(jì)算出待測(cè)電池的電阻，并且排除了交流信號(hào)相位差φ的干擾。上述計(jì)算過(guò)程可以通過(guò)內(nèi)阻測(cè)量裝置內(nèi)的微控制單元來(lái)完成。 圖3示出了根據(jù)本申請(qǐng)的電池測(cè)試儀的一個(gè)實(shí)施例的示例性電路圖。如圖3所示，在測(cè)試信號(hào)回路中設(shè)置有用作斷路裝置的繼電器ΚΑ1，同時(shí)，在響應(yīng)感測(cè)回路中也設(shè)置有用作斷路裝置的繼電器KA2。在該實(shí)施例中，當(dāng)所述電池測(cè)試儀執(zhí)行除電池內(nèi)阻測(cè)量之外的其他測(cè)量功能時(shí)，例如測(cè)量電池組兩端的電壓時(shí)，這兩個(gè)繼電器ΚΑΙ、KA2可以均保持?jǐn)嚅_(kāi)。測(cè)得的電參數(shù)值例如可通過(guò)圖1所示的顯示屏2顯示給用戶。當(dāng)要執(zhí)行電池內(nèi)阻測(cè)量時(shí)，在測(cè)量前繼電器ΚΑΙ、KA2均處于斷開(kāi)狀態(tài)。如果測(cè)得的響應(yīng)電壓值超過(guò)了一個(gè)預(yù)先設(shè)定的閾值電壓，例如70V，則繼電器ΚΑΙ、KA2仍保持?jǐn)嚅_(kāi)，電池測(cè)試儀可將響應(yīng)感測(cè)端子SNS_Hi和SNS_Lo檢測(cè)到的電池響應(yīng)電壓值A(chǔ)V顯示給用戶，或者向用戶給出一個(gè)告警信號(hào)；如果測(cè)得的響應(yīng)電壓值未超過(guò)該閾值電壓，則可以控制KAU KA2使其閉合，此時(shí)交流電流源所產(chǎn)生的交流電流信號(hào)經(jīng)由測(cè)試信號(hào)回路被注入到待測(cè)電池，同時(shí)由響應(yīng)感測(cè)端子SNS_Hi和SNS_Lo檢測(cè)到的電池響應(yīng)電壓經(jīng)由響應(yīng)感測(cè)回路被送至內(nèi)阻測(cè)量裝置，以按照前面參照?qǐng)D2所述的方法計(jì)算電池內(nèi)阻，計(jì)算出的阻值也可以通過(guò)顯示屏顯示給用戶?？蛇x的是，當(dāng)上述內(nèi)阻測(cè)量完成后，繼電器KA1、KA2可以被再次斷開(kāi)，從而為下一次測(cè)量做好準(zhǔn)備?？蛇x地，圖2中的兩個(gè)繼電器KA1、KA2也可以通過(guò)一個(gè)單擲雙刀繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)。繼電器ΚΑΙ、KA2的開(kāi)關(guān)可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，例如當(dāng)檢測(cè)到的響應(yīng)電壓達(dá)到閾值時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，使繼電器動(dòng)作；或者，也可以由操作人員例如根據(jù)顯示屏上顯示的讀數(shù)手動(dòng)操作。作為另一個(gè)替代方案，響應(yīng)感測(cè)回路內(nèi)的繼電器KA2也可以用隔直電容來(lái)替代。當(dāng)測(cè)試信號(hào)回路內(nèi)的繼電器KAl被斷開(kāi)時(shí)，由于無(wú)交流電流注入，響應(yīng)感測(cè)端子SNS_Hi和SNS_Lo只檢測(cè)到待測(cè)電池兩端的直流電壓，隔直電容在響應(yīng)感測(cè)回路內(nèi)形成直流斷路，從而將內(nèi)阻測(cè)量裝置隔離開(kāi)；當(dāng)繼電器KAl閉合時(shí)，由于有交流電流注入，隔直電容被交流導(dǎo)通，從而將內(nèi)阻測(cè)量裝置接入到響應(yīng)感測(cè)回路內(nèi)。在圖3中，響應(yīng)感測(cè)端子SNS_Hi檢測(cè)到的電壓響應(yīng)信號(hào)可通過(guò)分壓電阻Rdiv I和Rdiv 2被送至電壓測(cè)量裝置進(jìn)行電壓測(cè)量。例如，根據(jù)本申請(qǐng)的電池測(cè)量?jī)x可提供O 6V、6 60V、60 600V三級(jí)電壓測(cè)量量程。如果分壓電阻Rdiv I的阻值被選為10ΜΩ，則在O 6V量程下，分壓電阻Rdiv 2的阻值可選為IM Ω，從而能夠?qū)?V電壓分壓到0.6V ;在6 60V量程下，分壓電阻Rdiv 2的阻值可選為IOOk Ω，從而能夠?qū)?0V電壓分壓到0.6V ；在60 600V量程下，分壓電阻Rdiv 2的阻值可選為IOkQ，從而能夠?qū)?00V電壓分壓到
0.6V。當(dāng)然，本申請(qǐng)也可以根據(jù)不同的應(yīng)用情況選擇不同的電壓量程分壓電阻配置和分壓電阻值。在上述的60 600V量程下，測(cè)量的電壓屬于本申請(qǐng)意義上的“高電壓”，需要使斷路裝置斷開(kāi)，關(guān)閉內(nèi)阻測(cè)量功能，否則可能會(huì)使內(nèi)阻測(cè)量部件造成損壞。此外，為了給電池測(cè)試儀提供過(guò)壓/過(guò)流保護(hù)，在圖3所示實(shí)施例中，在測(cè)試信號(hào)回路與響應(yīng)感測(cè)回路內(nèi)均分別設(shè)置有兩級(jí)過(guò)壓保護(hù)裝置和過(guò)流保護(hù)裝置。其中第一級(jí)過(guò)壓保護(hù)裝置和過(guò)流保護(hù)裝置用于在斷路裝置(繼電器KA1、KA2)斷開(kāi)時(shí)提供保護(hù)，由于待測(cè)的蓄電池組往往具有很高的電壓(例如為400V到600V)，第一級(jí)過(guò)壓保護(hù)裝置和過(guò)流保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)額定參數(shù)應(yīng)當(dāng)能夠耐受較高的電壓和電流值。如圖3所示，在測(cè)試信號(hào)回路中，第一級(jí)過(guò)壓保護(hù)裝置DTl的額定耐受電壓例如為600V，其可以用氣體放電管、固體放電管、瞬態(tài)電壓抑制管(TVS管)、二極管陣列、穩(wěn)壓管或者壓敏電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)。第一級(jí)過(guò)流保護(hù)裝置例如通過(guò)熔斷器Rf來(lái)實(shí)現(xiàn)，熔斷器Rf的設(shè)計(jì)額定電流值例如為440mA、能夠耐受600V的高壓。當(dāng)施加到測(cè)試信號(hào)回路的電壓超過(guò)600V時(shí)，第一級(jí)過(guò)壓保護(hù)裝置DTl動(dòng)作，將高電壓傳導(dǎo)至地電位，從而對(duì)繼電器KAl提供過(guò)壓保護(hù)。類(lèi)似地，當(dāng)施加到測(cè)試信號(hào)回路的電流超過(guò)440mA時(shí)，熔斷器Rf將被燒斷，形成斷路，從而為繼電器KAl提供過(guò)流保護(hù)。在圖3所示的響應(yīng)感測(cè)回路中，第一級(jí)過(guò)壓保護(hù)裝置DT2的設(shè)計(jì)與測(cè)試信號(hào)回路中的過(guò)壓保護(hù)裝置DTl類(lèi)似，其額定耐受電壓也為600V。而第一級(jí)過(guò)流保護(hù)裝置通過(guò)一個(gè)正溫度系數(shù)熱敏電阻PTC和一個(gè)串聯(lián)電阻Rt來(lái)實(shí)現(xiàn)，這里正溫度系數(shù)熱敏電阻PTC的阻值例如為1.1kQ，串聯(lián)電阻Rt的阻值為11^0、額定功率為31。當(dāng)然，串聯(lián)電阻Rt也可以選擇不同的阻值和額定功率，甚至可以被省略。響應(yīng)感測(cè)回路中的正溫度系數(shù)熱敏電阻PTC也可以與測(cè)試信號(hào)回路中的熔斷器互換，而不影響本申請(qǐng)所要實(shí)現(xiàn)的過(guò)流保護(hù)功能，但當(dāng)正溫度系數(shù)熱敏電阻PTC被用在交流電流注入回路中時(shí)，應(yīng)當(dāng)選用更小的阻值。為了在斷路裝置閉合時(shí)提供進(jìn)一步的保護(hù)，如圖3所示，在測(cè)試信號(hào)回路和響應(yīng)感測(cè)回路內(nèi)還分別設(shè)置有第二級(jí)過(guò)壓保護(hù)裝置，并且在測(cè)試信號(hào)回路內(nèi)設(shè)置有第二級(jí)過(guò)流保護(hù)裝置。測(cè)試信號(hào)回路和響應(yīng)感測(cè)回路內(nèi)的第二級(jí)過(guò)壓保護(hù)裝置可以相同或相類(lèi)似，例如其額定耐受電壓為70V。這里的第二級(jí)過(guò)壓保護(hù)裝置也可以通過(guò)氣體放電管、固體放電管、瞬態(tài)電壓抑制管(TVS管)、二極管陣列、穩(wěn)壓管或者壓敏電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)繼電器KA1、KA2閉合以進(jìn)行電池內(nèi)阻測(cè)量時(shí)，如果施加到測(cè)試信號(hào)回路和響應(yīng)感測(cè)回路的電壓超過(guò)了 70V，則第二級(jí)過(guò)壓保護(hù)裝置將動(dòng)作，從而為交流電流源和內(nèi)阻測(cè)量裝置提供過(guò)壓保護(hù)。測(cè)試信號(hào)回路中的第二級(jí)過(guò)流保護(hù)裝置也可以通過(guò)熔斷器或者PTC來(lái)實(shí)現(xiàn)，其額定耐受電流例如為200mA，用于在繼電器KAl閉合時(shí)為交流電流源提供過(guò)流保護(hù)。盡管在圖3中未示出，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在響應(yīng)感測(cè)回路內(nèi)也可以設(shè)置類(lèi)似的第二級(jí)過(guò)流保護(hù)裝置，從而在繼電器KA2閉合時(shí)為內(nèi)阻測(cè)量裝置提供過(guò)流保護(hù)。圖3中還示出了 連接至響應(yīng)感測(cè)回路的負(fù)載電流測(cè)量裝置，用于在進(jìn)行內(nèi)阻測(cè)量的同時(shí)測(cè)量線路中的負(fù)載電流。圖4示出了本申請(qǐng)的另一實(shí)施例，其采用了直流放電法來(lái)進(jìn)行內(nèi)阻測(cè)量。如圖4所示，在測(cè)試信號(hào)回路中設(shè)置了測(cè)試負(fù)載從待測(cè)電池正極輸出的直流電流經(jīng)由測(cè)試信號(hào)端子SRC_Hi流過(guò)該測(cè)試負(fù)載&，并從測(cè)試信號(hào)端子SRC_Lo流回待測(cè)電池的負(fù)極。通過(guò)控制測(cè)試信號(hào)回路的通斷，可使得待測(cè)電池輸入的直流電流形成矩形波，并對(duì)流經(jīng)測(cè)試負(fù)載&的測(cè)試電流Is進(jìn)行測(cè)量。令響應(yīng)感測(cè)端子SNS_Hi和SNS_Lo檢測(cè)到的待測(cè)電池兩極電勢(shì)分別為V_hi和V_lo，得到電壓響應(yīng)信號(hào)M = V_h1-V_lo。對(duì)測(cè)試電流Is和電壓響應(yīng)信號(hào)AV分別進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，將其送至微控制器。在微控制器中可根據(jù)歐姆定律計(jì)算出待測(cè)電池的阻抗Z= AV/Ilo可以采用和圖3相近的示例性電路來(lái)實(shí)現(xiàn)圖4所示的直流放電法測(cè)量?jī)?nèi)阻。例如同樣通過(guò)繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)斷路裝置的功能，以實(shí)現(xiàn)內(nèi)阻測(cè)量功能與其他參數(shù)測(cè)量功能的切換，并提供兩級(jí)過(guò)壓保護(hù)和過(guò)流保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量回路的保護(hù)。區(qū)別在于，用測(cè)試電阻込來(lái)替代圖3中測(cè)試信號(hào)回路內(nèi)的交流電流源，并對(duì)測(cè)試信號(hào)回路的通/斷進(jìn)行控制，以形成矩形波測(cè)試電流。盡管在此公開(kāi)了本申請(qǐng)的各個(gè)方面和實(shí)施例，但其他方面和實(shí)施例對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言也是顯而易見(jiàn)的。在此公開(kāi)的各個(gè)方面和實(shí)施例僅用于說(shuō)明目的，而非限制目的。本申請(qǐng)的保護(hù)范圍和精神由后附的權(quán)利要求書(shū)來(lái)確定。
權(quán)利要求1.一種能夠用于測(cè)量電池內(nèi)阻的電池測(cè)試儀，其包括測(cè)試信號(hào)回路、響應(yīng)感測(cè)回路和內(nèi)阻測(cè)量裝置，其中所述測(cè)試信號(hào)回路用于在所述電池測(cè)試儀與待測(cè)電池之間傳導(dǎo)測(cè)試信號(hào)；所述響應(yīng)感測(cè)回路用于檢測(cè)來(lái)自待測(cè)電池的響應(yīng)信號(hào)；所述內(nèi)阻測(cè)量裝置電連接到所述響應(yīng)感測(cè)回路，以基于響應(yīng)感測(cè)回路檢測(cè)到的響應(yīng)信號(hào)得到電池內(nèi)阻值，其中 所述電池測(cè)試儀還包括斷路裝置，當(dāng)所述斷路裝置閉合時(shí)，所述電池測(cè)試儀能夠執(zhí)行電池內(nèi)阻測(cè)量；而當(dāng)所述斷路裝置處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，使所述測(cè)試信號(hào)回路斷開(kāi)，并使所述內(nèi)阻測(cè)量裝置與所述響應(yīng)感測(cè)回路斷開(kāi)連接。
2.按權(quán)利要求1所述的電池測(cè)試儀，其中所述測(cè)試信號(hào)回路包括交流電流源，用于在測(cè)量電池內(nèi)阻時(shí)經(jīng)由所述測(cè)試信號(hào)回路向待測(cè)電池注入交流電流信號(hào)。
3.按權(quán)利要求1所述的電池測(cè)試儀，其中所述測(cè)試信號(hào)回路包括測(cè)試負(fù)載，用于在測(cè)量電池內(nèi)阻時(shí)使待測(cè)電池輸出的放電電流經(jīng)由所述測(cè)試信號(hào)回路流經(jīng)該測(cè)試負(fù)載。
4.按權(quán)利要求1所述的電池測(cè)試儀，其中所述斷路裝置是分別設(shè)置在所述測(cè)試信號(hào)回路和響應(yīng)感測(cè)回路中的繼電器。
5.按權(quán)利要求1所述的電池測(cè)試儀，其中所述斷路裝置是同時(shí)控制測(cè)試信號(hào)回路和響應(yīng)感測(cè)回路通/斷的單擲雙刀繼電器。
6.按權(quán)利要求2所述的電池測(cè)試儀，其中在所述測(cè)試信號(hào)回路中的斷路裝置為隔直電容，在所述響應(yīng)感測(cè)回路中的斷路裝置為繼電器。
7.按權(quán)利要求1所述的電池測(cè)試儀，其中所述電池測(cè)試儀還包括附加測(cè)量裝置，用于測(cè)量除電池內(nèi)阻之外的其他電參數(shù)。
8.按權(quán)利要求7所述的電池測(cè)試儀，其中所述附加測(cè)量裝置是電壓測(cè)量裝置，用于測(cè)量待測(cè)電池兩端的電壓。
9.按權(quán)利要求7所述的電池測(cè)試儀，其中該電池測(cè)試儀還能被用作萬(wàn)用表。
10.按權(quán)利要求7所述的電池測(cè)試儀，其中當(dāng)所述電池測(cè)試儀被用于測(cè)量除電池內(nèi)阻之外的其他電參數(shù)時(shí)，所述斷路裝置處于斷開(kāi)狀態(tài)。
11.按權(quán)利要求1所述的電池測(cè)試儀，其中在所述測(cè)試信號(hào)回路內(nèi)設(shè)置有第一過(guò)壓保護(hù)裝置，用于在所述斷路裝置處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)為所述斷路裝置提供過(guò)壓保護(hù)。
12.按權(quán)利要求1所述的電池測(cè)試儀，其中在所述響應(yīng)感測(cè)回路內(nèi)設(shè)置有第一過(guò)壓保護(hù)裝置，用于在所述斷路裝置處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)為所述斷路裝置提供過(guò)壓保護(hù)。
13.按權(quán)利要求1所述的電池測(cè)試儀，其中在所述測(cè)試信號(hào)回路和所述響應(yīng)感測(cè)回路內(nèi)均設(shè)置有第一過(guò)壓保護(hù)裝置，用于在所述斷路裝置處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)為所述斷路裝置提供過(guò)壓保護(hù)。
14.按權(quán)利要求11至13中任一項(xiàng)所述的電池測(cè)試儀，其中所述第一過(guò)壓保護(hù)裝置的額定保護(hù)電壓值為600V。
15.按權(quán)利要求11至13中任一項(xiàng)所述的電池測(cè)試儀，其中所述第一過(guò)壓保護(hù)裝置是氣體放電管、固體放電管、瞬態(tài)電壓抑制管、二極管陣列、穩(wěn)壓管或壓敏電阻。
16.按權(quán)利要求1所述的電池測(cè)試儀，其中在所述測(cè)試信號(hào)回路內(nèi)設(shè)置有第一過(guò)流保護(hù)裝置，用于在所述斷路裝置處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)為所述斷路裝置提供過(guò)流保護(hù)。
17.按權(quán)利要求1所述的電池測(cè)試儀，其中在所述響應(yīng)感測(cè)回路內(nèi)設(shè)置有第一過(guò)流保護(hù)裝置，用于在所述斷路裝置處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)為所述斷路裝置提供過(guò)流保護(hù)。
18.按權(quán)利要求1所述的電池測(cè)試儀，其中在所述測(cè)試信號(hào)回路和所述響應(yīng)感測(cè)回路內(nèi)均設(shè)置有第一過(guò)流保護(hù)裝置，用于在所述斷路裝置處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)為所述斷路裝置提供過(guò)流保護(hù)。
19.按權(quán)利要求16至18中任一項(xiàng)所述的電池測(cè)試儀，其中所述第一過(guò)流保護(hù)裝置是正溫度系數(shù)熱敏電阻、熔斷器或限流電阻。
20.按權(quán)利要求1所述的電池測(cè)試儀，其中在所述測(cè)試信號(hào)回路內(nèi)設(shè)置有第二過(guò)壓保護(hù)裝置，用于在所述斷路裝置處于閉合狀態(tài)時(shí)為所述測(cè)試信號(hào)回路提供過(guò)壓保護(hù)。
21.按權(quán)利要求1所述的電池測(cè)試儀，其中在所述響應(yīng)感測(cè)回路內(nèi)設(shè)置有第二過(guò)壓保護(hù)裝置，用于在所述斷路裝置處于閉合狀態(tài)時(shí)為所述內(nèi)阻測(cè)量裝置提供過(guò)壓保護(hù)。
22.按權(quán)利要求1所述的電池測(cè)試儀，其中在所述測(cè)試信號(hào)回路和所述響應(yīng)感測(cè)回路內(nèi)均設(shè)置有第二過(guò)壓保護(hù)裝置，用于在所述斷路裝置處于閉合狀態(tài)時(shí)為所述測(cè)試信號(hào)回路和內(nèi)阻測(cè)量裝置提供過(guò)壓保護(hù)。
23.按權(quán)利要求20至22中任一項(xiàng)所述的電池測(cè)試儀，其中所述第二過(guò)壓保護(hù)裝置的額定保護(hù)電壓為70V。
24.按權(quán)利要求20至22中任一項(xiàng)所述的電池測(cè)試儀，其中所述第二過(guò)壓保護(hù)裝置是氣體放電管、固體放電管、瞬態(tài)電壓抑制管、二極管陣列、穩(wěn)壓管或壓敏電阻。
25.按權(quán)利要求1所述的電池測(cè)試儀，其中在所述測(cè)試信號(hào)回路內(nèi)設(shè)置有第二過(guò)流保護(hù)裝置，用于在所述斷路裝置處于閉合狀態(tài)時(shí)為所述測(cè)試信號(hào)回路提供過(guò)流保護(hù)。
26.按權(quán)利要求1所述的 電池測(cè)試儀，其中在所述響應(yīng)感測(cè)回路內(nèi)設(shè)置有第二過(guò)流保護(hù)裝置，用于在所述斷路裝置處于閉合狀態(tài)時(shí)為所述內(nèi)阻測(cè)量裝置提供過(guò)流保護(hù)。
27.按權(quán)利要求1所述的電池測(cè)試儀，其中在所述測(cè)試信號(hào)回路和所述響應(yīng)感測(cè)回路內(nèi)均設(shè)置有第二過(guò)流保護(hù)裝置，用于在所述斷路裝置處于閉合狀態(tài)時(shí)為所述測(cè)試信號(hào)回路和內(nèi)阻測(cè)量裝置提供過(guò)流保護(hù)。
28.按權(quán)利要求25至27中任一項(xiàng)所述的電池測(cè)試儀，其中所述第二過(guò)流保護(hù)裝置是正溫度系數(shù)熱敏電阻、熔斷器或限流電阻。
29.按權(quán)利要求1所述的電池測(cè)試儀，其還包括電連接到所述響應(yīng)感測(cè)回路的負(fù)載電流測(cè)量裝置，用于執(zhí)行負(fù)載電流測(cè)量功能。
30.按權(quán)利要求1所述的電池測(cè)試儀，其還包括一對(duì)測(cè)試表筆，每只測(cè)試表筆均能夠電連接至所述測(cè)試信號(hào)回路和所述響應(yīng)感測(cè)回路。
31.按權(quán)利要求1所述的電池測(cè)試儀，還包括顯示裝置，用于顯示響應(yīng)感測(cè)回路檢測(cè)到的響應(yīng)信號(hào)電平和/或該電池測(cè)試儀測(cè)得的讀數(shù)。
專(zhuān)利摘要本申請(qǐng)涉及一種能夠通過(guò)同一輸入通道進(jìn)行電池內(nèi)阻測(cè)量和電壓測(cè)量的電池測(cè)試儀。在進(jìn)行電池內(nèi)阻測(cè)量時(shí)，該電池測(cè)試儀的測(cè)試信號(hào)回路電連接到待測(cè)電池的兩極，以傳導(dǎo)測(cè)量電池內(nèi)阻所使用的測(cè)試信號(hào)；該電池測(cè)試儀的響應(yīng)感測(cè)回路也電連接到待測(cè)電池的兩極，以檢測(cè)待測(cè)電池兩極的響應(yīng)信號(hào)；內(nèi)阻測(cè)量裝置電連接到響應(yīng)感測(cè)回路，以基于響應(yīng)感測(cè)回路檢測(cè)到的響應(yīng)信號(hào)對(duì)電池內(nèi)阻進(jìn)行測(cè)量。所述電池測(cè)試儀還包括斷路裝置，當(dāng)不進(jìn)行電池內(nèi)阻測(cè)量時(shí)(例如在測(cè)量電池組的電壓的情況下)，該斷路裝置能夠使待測(cè)電池從所述測(cè)試信號(hào)回路斷開(kāi)，并使內(nèi)阻測(cè)量裝置從所述響應(yīng)感測(cè)回路斷開(kāi)，同時(shí)，所述電池測(cè)試儀還可以為電池內(nèi)阻測(cè)量元件提供自動(dòng)保護(hù)。
文檔編號(hào)G01R27/08GK202929116SQ20122051298
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者范松南 申請(qǐng)人:丹納赫(上海)工業(yè)儀器技術(shù)研發(fā)有限公司