本發(fā)明涉及一種測(cè)量裝置，尤其是涉及一種蓄電池內(nèi)阻的測(cè)量裝置及方法。

背景技術(shù)：

蓄電池作為停電時(shí)控制器的備用電源，已被廣泛使用。蓄電池內(nèi)阻是蓄電池好壞的重要標(biāo)志之一。目前測(cè)試蓄電池內(nèi)阻的常用方法有電流放電法和交流注入法。

直流法是通過(guò)對(duì)電池進(jìn)行短時(shí)間的大電流放電，捕捉蓄電池在放電時(shí)端電壓的變化，實(shí)現(xiàn)內(nèi)阻的測(cè)量。這種方法的主要缺陷是：必須采用大電流放電，對(duì)蓄電池的壽命造成傷害；必須保證測(cè)量夾與蓄電池極柱穩(wěn)定可靠連接，如果接觸不好會(huì)打出電弧，存在安全隱患；同時(shí)較大電流對(duì)直流系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、負(fù)載系統(tǒng)構(gòu)成威脅。

傳統(tǒng)的交流法是對(duì)蓄電池注入一定頻率的交流恒流信號(hào)，同時(shí)捕捉蓄電池對(duì)于該交流信號(hào)的電壓反饋信號(hào)，從而測(cè)出蓄電池的交流阻抗值。由于采用的是交流信號(hào)注入蓄電池，在測(cè)試過(guò)程中系統(tǒng)實(shí)際是在對(duì)蓄電池進(jìn)行交替地充放電。這樣的方法在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，測(cè)試信號(hào)對(duì)于蓄電池系統(tǒng)實(shí)際是干擾信號(hào)，增加了蓄電池系統(tǒng)上的諧波。同時(shí)，由于采用交流信號(hào)直接注入蓄電池系統(tǒng)，該信號(hào)易受到與蓄電池系統(tǒng)連接的充電設(shè)備的充電諧波干擾，而影響了測(cè)量的精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種蓄電池內(nèi)阻的測(cè)量裝置及方法，其克服了背景技術(shù)中所述 的蓄電池內(nèi)阻測(cè)量過(guò)程中對(duì)蓄電池?fù)p害大、安全隱患大以及測(cè)量精度受影響的缺點(diǎn)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案之一是：

一種蓄電池內(nèi)阻的測(cè)量裝置，它包括方波脈沖發(fā)生電路、恒流放電電路和電容電壓記憶電路，所述恒流放電電路連接于蓄電池的兩輸出端之間，所述方波脈沖發(fā)生電路連接恒流放電電路并能驅(qū)動(dòng)該恒流放電電路以恒定電流進(jìn)行間歇性放電，所述電容電壓記憶電路連接于蓄電池的兩輸出端之間并能記憶該蓄電池的兩輸出端之間的電壓信息，進(jìn)而獲得所述蓄電池的內(nèi)阻值。

一實(shí)施例之中：所述恒流放電電路包括相串接的負(fù)載電阻和第一三極管，所述方波脈沖發(fā)生電路的信號(hào)輸出端連接該第一三極管的基極并控制該第一三極管的導(dǎo)通或截止。

一實(shí)施例之中：所述恒流放電電路還包括用于調(diào)節(jié)該恒流放電電路的放電電流之大小的調(diào)流電路。

一實(shí)施例之中：該調(diào)流電路包括可調(diào)電阻和第二三極管；該可調(diào)電阻的調(diào)節(jié)端連接所述第二三極管的基極，一固定端連接所述第一三極管的發(fā)射極，另一固定端連接所述蓄電池的負(fù)極輸出端；該第二三極管的發(fā)射極連接所述蓄電池的負(fù)極輸出端，集電極連接所述第一三極管的基極。

一實(shí)施例之中：所述電容電壓記憶電路包括第一電容、第二電容、第三三極管和第四三極管，該第一電容與第三三極管串接于所述蓄電池的兩輸出端之間，該第二電容與第四三極管串接于所述蓄電池的兩輸出端之間，該第三三極管的基極與所述第一三極管的集電極相連，該第四三極管的基極與所述方波脈沖發(fā)生電路的信號(hào)輸出端相連。

一實(shí)施例之中：所述電容電壓記憶電路還包括電容放電電路，該電容放電電 路連接所述第一電容和第二電容。

一實(shí)施例之中：所述電容放電電路包括第五三極管和第六三極管；該第五三極管的發(fā)射極和集電極連接于該第一電容的兩端，基極連接于所述蓄電池的正極輸出端；該第六三極管的發(fā)射極和集電極連接于該第二電容的兩端，基極連接于所述蓄電池的正極輸出端。

一實(shí)施例之中：所述方波脈沖發(fā)生電路由7555振蕩芯片構(gòu)成。

一實(shí)施例之中：還包括用于判斷并指示所述蓄電池的兩輸出端電壓是否超過(guò)設(shè)定值的電源指示電路。

一實(shí)施例之中：該第三三極管和第四三極管的集電極-發(fā)射極飽和電壓參數(shù)相等。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案之二是：

蓄電池內(nèi)阻的測(cè)量方法，基于方案之一所述的一種蓄電池內(nèi)阻的測(cè)量裝置，它包括以下測(cè)量步驟：

步驟1，由方波脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生方波脈沖信號(hào)，形成對(duì)恒流放電電路的間歇性導(dǎo)通控制并形成蓄電池的間歇性放電；

步驟2，電容電壓記憶電路分別對(duì)蓄電池放電狀態(tài)以及停止放電狀態(tài)下其兩輸出端電壓進(jìn)行儲(chǔ)能記憶，得到第一電壓值U1和第二電壓值U2；

步驟3，已知蓄電池放電狀態(tài)下的放電電流值I，則蓄電池內(nèi)阻r＝(U2-U1)/I。

一實(shí)施例之中：所述蓄電池放電狀態(tài)下的放電電流值I為1A。

本技術(shù)方案與背景技術(shù)相比，它具有如下優(yōu)點(diǎn)：

該方波脈沖發(fā)生電路連接恒流放電電路并能驅(qū)動(dòng)該恒流放電電路以恒定電流進(jìn)行間歇性放電，通過(guò)電容電壓記憶電路儲(chǔ)能記憶該蓄電池的兩輸出端在恒流放 電的帶載期間和無(wú)恒流放電的空載期間對(duì)應(yīng)的端電壓，已知恒流放電電流，結(jié)合電容電壓記憶電路的記憶電壓，根據(jù)基爾霍夫電壓定律得出蓄電池的內(nèi)阻值。該測(cè)量裝置為純硬件電路裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量性能穩(wěn)定，不受外來(lái)信號(hào)干擾，測(cè)量精度高；同時(shí)通過(guò)對(duì)恒流放電電路進(jìn)行脈沖式間歇放電，對(duì)蓄電池沒(méi)有任何損害，提高了裝置運(yùn)行的安全性。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1繪示了本發(fā)明所述的一種蓄電池內(nèi)阻的測(cè)量裝置的電原理圖。

具體實(shí)施方式

一種蓄電池內(nèi)阻的測(cè)量裝置，它包括方波脈沖發(fā)生電路10、恒流放電電路20、電容電壓記憶電路30和蓄電池輸出電壓的電源指示電路40，該恒流放電電路20連接于蓄電池的兩輸出端之間，該方波脈沖發(fā)生電路10連接恒流放電電路20并能驅(qū)動(dòng)該恒流放電電路20以恒定電流進(jìn)行間歇性放電，該電容電壓記憶電路30連接于蓄電池的兩輸出端之間并能記憶該蓄電池的兩輸出端之間的電壓信息，進(jìn)而獲得所述蓄電池的內(nèi)阻值。該電源指示電路40連接于蓄電池的兩輸出端之間。本實(shí)施例中，該方波脈沖發(fā)生電路10由7555振蕩芯片11構(gòu)成。

該恒流放電電路20包括相串接的負(fù)載電阻21、第一三極管22和用于調(diào)節(jié)該恒流放電電路的放電電流之大小的調(diào)流電路，方波脈沖發(fā)生電路10的信號(hào)輸出端連接該第一三極管21的基極并控制該第一三極管21的導(dǎo)通或截止。該調(diào)流電路包括可調(diào)電阻231和第二三極管232，該可調(diào)電阻231的調(diào)節(jié)端連接該第二三極管232的基極，該可調(diào)電阻231的一固定端連接第一三極管22的發(fā)射極，另一固 定端連接蓄電池的負(fù)極輸出端，該第二三極管232的發(fā)射極連接蓄電池的負(fù)極輸出端，該第二三極管232的集電極連接第一三極管22的基極。

該電容電壓記憶電路30包括第一電容31、第二電容32、第三三極管33和第四三極管34，該第一電容31與第三三極管33串接于該蓄電池的兩輸出端之間，該第二電容32與第四三極管34串接于該蓄電池的兩輸出端之間，該第三三極管33的基極與第一三極管22的集電極相連，該第四三極管34的基極與方波脈沖發(fā)生電路10的信號(hào)輸出端相連。

該電容電壓記憶電路30還包括電容放電電路，該電容放電電路連接第一電容31和第二電容32并能與該第一電容31和第二電容32形成放電回路。該電容放電電路包括第五三極管351和第六三極管352，該第五三極管351的發(fā)射極和集電極連接于該第一電容31的兩端，基極連接于所述蓄電池的正極輸出端；該第六三極管352的發(fā)射極和集電極連接于該第二電容32的兩端，基極連接于所述蓄電池的正極輸出端。

該電源指示電路40用于判斷并指示所述蓄電池的兩輸出端電壓是否超過(guò)設(shè)定值。該電源指示電路40包括一由TL431穩(wěn)壓管41構(gòu)成的穩(wěn)壓電路和發(fā)光二極管42，該發(fā)光二極管42連接該TL431穩(wěn)壓管41的輸出端，該穩(wěn)壓電路連接該蓄電池的兩輸出端。

本實(shí)施例所述的第一三極管22為由兩個(gè)NPN型三極管構(gòu)成的達(dá)林頓三極管，第二三極管232為NPN型三極管，第三三極管33、第四三極管34、第五三極管351和第六三極管352為PNP型三極管。

蓄電池內(nèi)阻的測(cè)量方法，基于上述的一種蓄電池內(nèi)阻的測(cè)量裝置，它包括以下測(cè)量步驟：

步驟1，由方波脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生方波脈沖信號(hào)，形成對(duì)恒流放電電路的間 歇性導(dǎo)通控制并形成蓄電池的間歇性放電；

步驟2，電容電壓記憶電路分別對(duì)蓄電池放電狀態(tài)以及停止放電狀態(tài)下其兩輸出端電壓進(jìn)行儲(chǔ)能記憶，得到第一電壓值U1和第二電壓值U2；

步驟3，已知蓄電池放電狀態(tài)下的放電電流值I，則蓄電池內(nèi)阻r＝(U2-U1)/I。

優(yōu)選地：該蓄電池放電狀態(tài)下的放電電流值I選擇1A。

如圖1所示，方波脈沖發(fā)生電路采用7555時(shí)基集成電路，電阻R4、R5和電容C1選擇合適的值，使7555方波脈沖發(fā)生電路的振蕩周期T在100mS(T＝0.7(R4+2R5)C1)左右。方波脈沖發(fā)生電路的脈沖信號(hào)CP經(jīng)7555芯片U1的第3腳輸出。

1A恒流放電電路，由電阻R10、R11、R12、假負(fù)載RL和三極管V5、V6組成。在本裝置A端接到12V5Ah蓄電池正極接線端子、B端接到蓄電池負(fù)極接線端子后，方波脈沖發(fā)生電路起振，在脈沖信號(hào)CP輸出高電平期間，三極管V5導(dǎo)通，通過(guò)調(diào)整可調(diào)電阻R12，使流過(guò)假負(fù)載RL電流等于1A(取假負(fù)載RL＝8歐，用示波器觀測(cè)RL兩端電壓，在脈沖信號(hào)CP輸出高電平期間，RL兩端電壓8V)，這就是1A恒流放電電流，這時(shí)，蓄電池處于帶載狀態(tài)。在脈沖信號(hào)CP輸出低電平期間，三極管V5截止，假負(fù)載RL沒(méi)有電流流過(guò)，這時(shí)，蓄電池等同于處在空載狀態(tài)。

電容電壓記憶電路，由電阻R6、R7、R8、R9和三極管V1、V2、V3、V4以及電容C3、C4組成。在脈沖信號(hào)CP輸出高電平期間，三極管V5導(dǎo)通，由于RL兩端電壓8V，三極管V3通過(guò)電阻R8、R11、V5形成回路，三極管V3飽和導(dǎo)通，電容C4得電，電容C4上的電壓值UD＝E2-V3ce(cat)，這里，E2是假負(fù)載RL接入(三極管V5導(dǎo)通)時(shí)A、B兩端電壓，即帶載時(shí)蓄電池兩端電壓，在這期間，三極管V1、V2、V4處于截止?fàn)顟B(tài)，電容C3上的電壓值保持不變。在脈沖信號(hào)CP輸出低 電平期間，三極管V5截止，假負(fù)載RL沒(méi)接入，三極管V2飽和導(dǎo)通，電容C3得電，電容C3上的電壓值UC＝E1-V2ce(sat)，這里，E1是假負(fù)載RL沒(méi)接入(三極管V5截止)時(shí)A、B兩端電壓，即空載時(shí)蓄電池兩端電壓，在這期間，三極管V1、V3、V4處于截止?fàn)顟B(tài)，電容C4上的電壓值保持不變。挑選三極管V2、V3，使V3ce(sat)≈V2ce(sat)，因此，E1-E2≈UC-UD。在這里，電容C3起到蓄電池空載時(shí)電壓值記憶作用，電容C4起到蓄電池帶載時(shí)電壓值記憶作用。依據(jù)歐姆定律，蓄電池內(nèi)阻r＝(E1-E2)/I＝(UC-UD)/I，這里，I＝1A，因此，r(單位mΩ)＝(UC-UD)(單位mV)，這里，(UC-UD)的單位采用mV，蓄電池內(nèi)阻r的單位是mΩ。因此，在C、D兩端接電壓表M1，電壓表M1放在mV檔測(cè)量，其電壓表上的讀數(shù)的值(單位mV)就是蓄電池內(nèi)阻的值(單位mΩ)。

當(dāng)A、B兩端電壓超過(guò)11V時(shí)，電阻R2兩端電壓超過(guò)2.5V，TL431芯片U2導(dǎo)通，發(fā)光二極管D2發(fā)光，用于電源指示。若A、B兩端電壓低于11V時(shí)，電阻R2兩端電壓低于2.5V，TL431芯片U2截止，發(fā)光二極管D2不發(fā)光。

當(dāng)A、B兩端剛斷開(kāi)蓄電池時(shí)，電容的C3儲(chǔ)能通過(guò)三極管V1基極、R7、R1、R2形成回路，三極管V1導(dǎo)通，電容C3放電。同時(shí)，電容的C4儲(chǔ)能通過(guò)三極管V4基極、R9、R1、R2形成回路，三極管V4導(dǎo)通，電容C4放電。電容C3、C4放電后，電容C3、C4回到初始狀態(tài)。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳實(shí)施例而已，故不能依此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，即依本發(fā)明專利范圍及說(shuō)明書(shū)內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明涵蓋的范圍內(nèi)。