一種實(shí)用的單體蓄電池內(nèi)阻測(cè)量回路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力參數(shù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種實(shí)用的單體蓄電池內(nèi)阻測(cè)量回路。
【背景技術(shù)】
[0002]蓄電池是直流操作電源系統(tǒng)最常用的后備電源。直流操作電源系統(tǒng)是電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置、信號(hào)裝置等重要負(fù)載不間斷供電電源。如果在事故狀態(tài)下，蓄電池不能釋放出相應(yīng)容量的電量，將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大事故范圍。蓄電池內(nèi)阻是衡量蓄電池性能的一個(gè)重要技術(shù)參數(shù)，一般而言，電池容量越大，內(nèi)阻越小。因此通過對(duì)蓄電池內(nèi)阻的測(cè)量是公認(rèn)的蓄電池容量評(píng)估的有效方案之一。傳統(tǒng)的直流放電法，通過對(duì)蓄電池瞬間大電流放電，再測(cè)量蓄電池兩端的電壓，通過歐姆定律計(jì)算出內(nèi)阻，但是瞬時(shí)大電流放電對(duì)蓄電池本身造成傷害，影響電池的使用性能和壽命，而且測(cè)量時(shí)需要蓄電池組處于脫機(jī)狀態(tài)；簡(jiǎn)單的EIS法忽略了直流系統(tǒng)中母線和饋電電纜分布電容的存在，而且分布電容是隨著直流操作電源系統(tǒng)的容量和現(xiàn)場(chǎng)的供電特點(diǎn)而變化的，簡(jiǎn)單的EIS法測(cè)量的過程中分布電容對(duì)注入的激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行了分流，使得測(cè)量的精度大打折扣，于是，如何精確地測(cè)量出蓄電池內(nèi)阻，實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池準(zhǔn)確的評(píng)估，而且不對(duì)蓄電池本身造成損害是當(dāng)前生產(chǎn)直流操作電源系統(tǒng)的廠家需要迫切解決的問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中單體蓄電池內(nèi)阻測(cè)量系統(tǒng)，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)蓄電池自身產(chǎn)生損害，精度偏低的問題，本實(shí)用新型提供了一種延長(zhǎng)了蓄電池的使用壽命，減小直流系統(tǒng)中分布電容對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，提高測(cè)量精度，電路簡(jiǎn)單實(shí)用，成本低廉的單體蓄電池內(nèi)阻測(cè)量回路。
[0004]為了解決上述問題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是:
[0005]一種實(shí)用的單體蓄電池內(nèi)阻測(cè)量回路，包括MCU，其特征在于:還包括:PWM控制回路、恒定幅值低頻交流信號(hào)發(fā)生器，數(shù)據(jù)采集回路、采樣電阻R和隔直電容C，在蓄電池內(nèi)阻測(cè)量回路中串聯(lián)有采樣電阻R和隔直電容C，所述恒定幅值低頻交流信號(hào)發(fā)生器向蓄電池內(nèi)阻測(cè)量回路輸入激勵(lì)信號(hào)，所述MCU通過PffM控制回路控制恒定幅值低頻交流信號(hào)發(fā)生器輸入的激勵(lì)信號(hào)頻率，所述數(shù)據(jù)采集回路采集采樣電阻R兩端的電壓信號(hào)以及蓄電池兩端的電壓信號(hào)，然后將該信號(hào)輸入MCU。
[0006]前述的一種實(shí)用的單體蓄電池內(nèi)阻測(cè)量回路，其特征在于:所述MCU采用自帶PffM控制回路的MCU。
[0007]前述的一種實(shí)用的單體蓄電池內(nèi)阻測(cè)量回路，其特征在于:所述恒定幅值低頻交流信號(hào)發(fā)生器輸出的初始激勵(lì)信號(hào)是頻率20Hz，幅值為200mA的正弦波電流信號(hào)。
[0008]前述的一種實(shí)用的單體蓄電池內(nèi)阻測(cè)量回路，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集回路采用AD7792模數(shù)變換器。
[0009]前述的一種實(shí)用的單體蓄電池內(nèi)阻測(cè)量回路，其特征在于:所述的采樣電阻R阻值為15歐姆。
[0010]前述的一種實(shí)用的單體蓄電池內(nèi)阻測(cè)量回路，其特征在于:所述隔直電容C容值為 4.7uFo
[0011 ] 本實(shí)用新型所達(dá)到的有益效果:本實(shí)用的單體蓄電池內(nèi)阻測(cè)量回路，采用恒定幅值的低頻交流電流信號(hào)作為激勵(lì)信號(hào)，降低了對(duì)蓄電池的損害，提高了蓄電池的使用壽命，通過PWM技術(shù)對(duì)輸入的激勵(lì)信號(hào)頻率微調(diào)，減小直流系統(tǒng)中分布電容對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，提高了測(cè)量精度，電路簡(jiǎn)單實(shí)用，成本低廉，具有良好的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0012]圖1是實(shí)用的單體蓄電池內(nèi)阻測(cè)量回路的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而不能以此來限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0014]如圖1所示，一種實(shí)用的單體蓄電池內(nèi)阻測(cè)量回路，包括MCU，其特征在于:還包括:PffM控制回路、恒定幅值低頻交流信號(hào)發(fā)生器，數(shù)據(jù)采集回路、采樣電阻R和隔直電容C，在蓄電池內(nèi)阻測(cè)量回路中串聯(lián)有采樣電阻R和隔直電容C，所述恒定幅值低頻交流信號(hào)發(fā)生器向蓄電池內(nèi)阻測(cè)量回路輸入激勵(lì)信號(hào)，所述MCU通過PffM控制回路控制恒定幅值低頻交流信號(hào)發(fā)生器輸入的激勵(lì)信號(hào)頻率，所述數(shù)據(jù)采集回路采集采樣電阻R兩端的電壓信號(hào)以及蓄電池兩端的電壓信號(hào)，然后將該信號(hào)輸入MCU。設(shè)計(jì)時(shí)，MCU可采用自帶PffM控制回路的MCU。
[0015]所述恒定幅值低頻交流信號(hào)發(fā)生器輸出的初始激勵(lì)信號(hào)是頻率20Hz，幅值為200mA的正弦波電流信號(hào)。所述數(shù)據(jù)采集回路采用AD7792模數(shù)變換器。所述AD7792是一款高精度、低功耗、自帶集成低噪聲儀表放大器、三差分模擬輸入的16位Σ-Δ型ADC;所述的采樣電阻R阻值為15歐姆。所述隔直電容C容值為4.7uF0
[0016]本實(shí)用新型PffM控制回路控制輸入蓄電池內(nèi)阻測(cè)量回路的激勵(lì)信號(hào)的頻率，激勵(lì)信號(hào)經(jīng)過采樣電阻R、隔直電容C，到達(dá)蓄電池，測(cè)量采樣電阻R兩端的電壓信號(hào)以及蓄電池兩端的電壓信號(hào)，通過測(cè)量采樣電阻R兩端的電壓信號(hào)以及采樣電阻R得到流經(jīng)蓄電池的電流值，在結(jié)合流經(jīng)蓄電池的電壓值從而計(jì)算出蓄電池內(nèi)阻值。
[0017]本實(shí)用的單體蓄電池內(nèi)阻測(cè)量系統(tǒng)，工作原理如下:
[0018]I)，以恒定幅值200mA頻率為20Hz的正弦波電流作為激勵(lì)注入蓄電池內(nèi)阻測(cè)量回路，C為隔直電容，使測(cè)量回路中無直流信號(hào)，這樣在保護(hù)電池的同時(shí)，提高了測(cè)量的精度；
[0019]2)，由于直流系統(tǒng)中母線和饋電電纜分布電容的存在，使得注入蓄電池的激勵(lì)信號(hào)被分流，從而流過蓄電池的激勵(lì)信號(hào)必然變小，在本實(shí)用新型中通過PWM控制回路調(diào)節(jié)注入蓄電池內(nèi)阻測(cè)量回路的激勵(lì)信號(hào)的頻率，使得注入的激勵(lì)信號(hào)的幅值和流經(jīng)蓄電池的電流信號(hào)幅值趨于相等，減小分布電容對(duì)激勵(lì)信號(hào)的分流，提高測(cè)量精度；
[0020]3)，R為采樣電阻，r為蓄電池等效內(nèi)阻，采集采樣電阻R和蓄電池兩端的電壓信號(hào)，在MCU中對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行FFT運(yùn)算和小波變換，得到流經(jīng)蓄電池的電流和電壓的幅值以及兩者之間的相位差，得到蓄電池內(nèi)阻。
[0021]經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，智能一體化電源系統(tǒng)采用上述結(jié)構(gòu)，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，降低了對(duì)蓄電池的損害，提高了蓄電池的使用壽命，減小直流系統(tǒng)中分布電容對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，提高了測(cè)量精度，電路簡(jiǎn)單實(shí)用，成本低廉，具有良好的應(yīng)用前景。
[0022]以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征及優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種實(shí)用的單體蓄電池內(nèi)阻測(cè)量回路，包括MCU，其特征在于:還包括:PWM控制回路、恒定幅值低頻交流信號(hào)發(fā)生器，數(shù)據(jù)采集回路、采樣電阻R和隔直電容C，在蓄電池內(nèi)阻測(cè)量回路中串聯(lián)有采樣電阻R和隔直電容C，所述恒定幅值低頻交流信號(hào)發(fā)生器向蓄電池內(nèi)阻測(cè)量回路輸入激勵(lì)信號(hào)，所述MCU通過PffM控制回路控制恒定幅值低頻交流信號(hào)發(fā)生器輸入的激勵(lì)信號(hào)頻率，所述數(shù)據(jù)采集回路采集采樣電阻R兩端的電壓信號(hào)以及蓄電池兩端的電壓信號(hào)，然后將該信號(hào)輸入MCU。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)用的單體蓄電池內(nèi)阻測(cè)量回路，其特征在于:所述MCU采用自帶PffM控制回路的MCU。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種實(shí)用的單體蓄電池內(nèi)阻測(cè)量回路，其特征在于:所述恒定幅值低頻交流信號(hào)發(fā)生器輸出的初始激勵(lì)信號(hào)是頻率20Hz，幅值為200mA的正弦波電流信號(hào)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種實(shí)用的單體蓄電池內(nèi)阻測(cè)量回路，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集回路采用AD7792模數(shù)變換器。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種實(shí)用的單體蓄電池內(nèi)阻測(cè)量回路，其特征在于:所述的采樣電阻R阻值為15歐姆。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種實(shí)用的單體蓄電池內(nèi)阻測(cè)量回路，其特征在于:所述隔直電容C容值為4.7uF0
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種實(shí)用的單體蓄電池內(nèi)阻測(cè)量回路，包括MCU，其特征在于：還包括：在蓄電池內(nèi)阻測(cè)量回路中串聯(lián)有采樣電阻R和隔直電容C，所述恒定幅值低頻交流信號(hào)發(fā)生器向蓄電池內(nèi)阻測(cè)量回路輸入激勵(lì)信號(hào)，所述MCU通過PWM控制回路控制恒定幅值低頻交流信號(hào)發(fā)生器輸入的激勵(lì)信號(hào)頻率，所述數(shù)據(jù)采集回路采集采樣電阻R兩端的電壓信號(hào)以及蓄電池兩端的電壓信號(hào)，然后將該信號(hào)輸入MCU。本實(shí)用新型的測(cè)量回路，采用恒定幅值的低頻交流電流信號(hào)作為激勵(lì)信號(hào)，降低了對(duì)蓄電池的損害，提高了蓄電池的使用壽命，通過控制輸入的激勵(lì)信號(hào)的頻率減小直流系統(tǒng)中分布電容對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，提高了測(cè)量精度，電路簡(jiǎn)單實(shí)用，成本低廉，具有良好的應(yīng)用前景。
【IPC分類】G01R27/14
【公開號(hào)】CN204789762
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520458694
【發(fā)明人】楊超
【申請(qǐng)人】國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司
【公開日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年6月29日