蓄電池歐姆內阻的測量方法及裝置制造方法
【專利摘要】一種蓄電池歐姆內阻的測量方法，包括：步驟一，對被測蓄電池施加單一頻率為f的方波電流激勵，蓄電池兩端同時出現與頻率相同的方波電壓信號；步驟二，對電流激勵以及蓄電池的端電壓進行采樣，得到離散的電流信號序列和離散的電壓信號序列；步驟三，分別計算采樣得到的離散的電流信號序列和離散的電壓信號序列的各次諧波的傅里葉系數，并依據計算得到的各次諧波的傅里葉系數計算得到蓄電池的歐姆內阻。本發(fā)明涉及一種蓄電池歐姆內阻的測量裝置。
【專利說明】蓄電池歐姆內阻的測量方法及裝置

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及蓄電池的檢測方法和設備，尤其涉及一種安全性較高的蓄電池歐姆內 阻的測量方法及裝置。

【背景技術】
[0002] 蓄電池的荷電狀態(tài)（State of Charge, S0C)是表征蓄電池充電狀態(tài)的參數，定義 為蓄電池的剩余容量(即電池的當前容量)與其額定容量的百分比。蓄電池用戶希望隨時了 解電池的S0C，以便確定是可以放心使用蓄電池，還是必須對電池進行充電或者進行維護操 作。
[0003] 由于S0C是蓄電池的一種內在特性，無法進行直接測量，只能通過測量諸如端電 壓、充/放電電流等外部可測參數進行間接測量。蓄電池 S0C的無損檢測一直是國、內外的 研究熱點與難點。
[0004] 常用的檢測蓄電池 S0C的方法主要有：放電實驗法、開路電壓法、模糊推理法、基 于人工神經網絡模型的方法、安時計量法以及內阻法。
[0005] 迄今為止，內阻法是最受行業(yè)矚目的VRLA蓄電池無損檢測技術之一，并于1996年 被IEEE接受為推薦性標準。其核心思想是：VRLA蓄電池作為一個動態(tài)系統，可以用等效電 路模型進行表征，當蓄電池的S0C發(fā)生變化時，其等效電路模型的參數亦會相應地發(fā)生改 變。已有文獻研究表明，VRLA蓄電池的S0C與其等效電路模型的歐姆內阻之間存在良好的 相關性，通過測量等效電路的歐姆內阻，即可得到蓄電池 S0C的變化信息。
[0006] 實踐中，通常采用直流放電法測量蓄電池的歐姆內阻。直流放電法又分為一次放 電法和二次放電法： 一次放電法首先測量蓄電池的開路電壓urev，然后以電流I=1(T15I1CI對 電池放電，測量放電瞬間蓄電池的端電壓Ut，則被測蓄電池的內阻為：

【權利要求】
1. 一種蓄電池歐姆內阻的測量方法，包括：步驟一，對被測蓄電池施加單一頻率為f的 方波電流激勵玢），蓄電池兩端同時出現與吵）頻率相同的方波電壓信號《⑴；步驟二，對 電流激勵屯）以及蓄電池的端電壓進行采樣，得到離散的電流信號〗(/?)序列和離散的 電壓信號序列；步驟三，分別計算采樣得到的離散的電流信號序列和離散的電壓 信號a(?)序列的各次諧波的傅里葉系數，并依據計算得到的各次諧波的傅里葉系數計算得 到蓄電池的歐姆內阻。
2. 如權利要求1所述的蓄電池歐姆內阻的測量方法，其特征在于：步驟三包括對采樣 得到的離散時間序列信號和，分別作離散傅立葉變換（DFT)得到相應的傅里葉系 數為：
式中，if、分別為離散的時間序列電流信號與離散的時間序列電壓信號4?) 對應的傅立葉系數，Ν為信號序列長度，η取值, k取值0丄…，亭，蓄電池的各次諧 波阻抗為：
式中，f為方波激勵電流屯）的基波頻率，m為諧波次數編號，
為蓄電池的第m次諧 波阻抗，fs為采樣頻率；以及 對各次諧波阻抗進行數值擬合得到阻抗隨頻率的變化關系，并計算得到阻抗虛部為〇 時的阻抗值即為被測蓄電池的歐姆內阻。
3. 如權利要求2所述的蓄電池歐姆內阻的測量方法，其特征在于：采用最小二乘法對 各次諧波阻抗進行數值擬合。
4. 如權利要求1所述的蓄電池歐姆內阻的測量方法，其特征在于：還包括對所述電流 激勵屮）、所述端電壓進行交流/直流耦合輸入、差分放大以及濾波后再對其進行采樣 及計算。
5. -種蓄電池歐姆內阻的測量裝置，其包括控制模塊、采樣模塊以及計算模塊，其特征 在于：所述控制模塊控制交流激勵源以頻率f激勵被測蓄電池，以產生基波頻率為f的方波 激勵電流信號屮），蓄電池兩端同時出現與吵）頻率相同的方波電壓信號叫? ;所述采樣模 塊對咕）進行采樣，得到離散的電流信號序列及離散的電壓信號序列;所述 計算模塊對所述采樣模塊采樣得到的離散的電流信號吵〇序列及離散的電壓信號序 列分別計算得到相應的各次諧波的傅里葉系數，并依據計算得到的各次諧波的傅里葉系數 計算得到蓄電池的歐姆內阻。
6. 如權利要求5所述的蓄電池歐姆內阻的測量裝置，其特征在于：還包括一開關模塊， 所述控制模塊通過所述開關模塊控制交流激勵源，所述開關模塊為MOSFET、BJT、IGBT半導 體功率器件或其組合。
7. 如權利要求5所述的蓄電池歐姆內阻的測量裝置，其特征在于：所述計算模塊依據 計算得到的各次諧波的傅里葉系數計算得到各次諧波的阻抗值，對各次諧波阻抗值進行數 值擬合得到阻抗隨頻率的變化關系，并計算得到阻抗虛部為零時的阻抗值即為被測蓄電池 的歐姆內阻。
8. 如權利要求7所述的蓄電池歐姆內阻的測量裝置，其特征在于：所述計算模塊采用 最小二乘法對各次諧波阻抗值進行數值擬合得到阻抗隨頻率的變化關系。
9. 如權利要求5所述的蓄電池歐姆內阻的測量裝置，其特征在于：還包括信號傳感及 調理模塊，所述信號傳感及調理模塊在采樣模塊采樣之前分別完成對電流信號沖）及電壓 信號《(￡)的傳感和調理，所述信號傳感及調理模塊包括輸入耦合模塊、儀用放大器模塊以 及低通濾波模塊。
10. 如權利要求5所述的蓄電池歐姆內阻的測量裝置，其特征在于：還包括用以顯示蓄 電池歐姆內阻的顯示模塊。
【文檔編號】G01R27/14GK104062506SQ201410175792
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年4月29日 優(yōu)先權日:2014年4月29日
【發(fā)明者】胡益民, 席志遠, 劉巖, 敬剛 申請人:深圳清華大學研究院, 深圳市聚奧能電子科技有限公司