蓄电池欧姆内阻的测量方法及装置制造方法
【专利摘要】一种蓄电池欧姆内阻的测量方法，包括：步骤一，对被测蓄电池施加单一频率为f的方波电流激励，蓄电池两端同时出现与频率相同的方波电压信号；步骤二，对电流激励以及蓄电池的端电压进行采样，得到离散的电流信号序列和离散的电压信号序列；步骤三，分别计算采样得到的离散的电流信号序列和离散的电压信号序列的各次谐波的傅里叶系数，并依据计算得到的各次谐波的傅里叶系数计算得到蓄电池的欧姆内阻。本发明涉及一种蓄电池欧姆内阻的测量装置。
【专利说明】蓄电池欧姆内阻的测量方法及装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及蓄电池的检测方法和设备，尤其涉及一种安全性较高的蓄电池欧姆内 阻的测量方法及装置。
【背景技术】
[0002] 蓄电池的荷电状态（State of Charge, S0C)是表征蓄电池充电状态的参数，定义 为蓄电池的剩余容量(即电池的当前容量)与其额定容量的百分比。蓄电池用户希望随时了 解电池的S0C，以便确定是可以放心使用蓄电池，还是必须对电池进行充电或者进行维护操 作。
[0003] 由于S0C是蓄电池的一种内在特性，无法进行直接测量，只能通过测量诸如端电 压、充/放电电流等外部可测参数进行间接测量。蓄电池 S0C的无损检测一直是国、内外的 研究热点与难点。
[0004] 常用的检测蓄电池 S0C的方法主要有：放电实验法、开路电压法、模糊推理法、基 于人工神经网络模型的方法、安时计量法以及内阻法。
[0005] 迄今为止，内阻法是最受行业瞩目的VRLA蓄电池无损检测技术之一，并于1996年 被IEEE接受为推荐性标准。其核心思想是：VRLA蓄电池作为一个动态系统，可以用等效电 路模型进行表征，当蓄电池的S0C发生变化时，其等效电路模型的参数亦会相应地发生改 变。已有文献研究表明，VRLA蓄电池的S0C与其等效电路模型的欧姆内阻之间存在良好的 相关性，通过测量等效电路的欧姆内阻，即可得到蓄电池 S0C的变化信息。
[0006] 实践中，通常采用直流放电法测量蓄电池的欧姆内阻。直流放电法又分为一次放 电法和二次放电法： 一次放电法首先测量蓄电池的开路电压urev，然后以电流I=1(T15I1CI对 电池放电，测量放电瞬间蓄电池的端电压Ut，则被测蓄电池的内阻为：
【权利要求】
1. 一种蓄电池欧姆内阻的测量方法，包括：步骤一，对被测蓄电池施加单一频率为f的 方波电流激励玢），蓄电池两端同时出现与吵）频率相同的方波电压信号《⑴；步骤二，对 电流激励屯）以及蓄电池的端电压进行采样，得到离散的电流信号〗(/?)序列和离散的 电压信号序列；步骤三，分别计算采样得到的离散的电流信号序列和离散的电压 信号a(?)序列的各次谐波的傅里叶系数，并依据计算得到的各次谐波的傅里叶系数计算得 到蓄电池的欧姆内阻。
2. 如权利要求1所述的蓄电池欧姆内阻的测量方法，其特征在于：步骤三包括对采样 得到的离散时间序列信号和，分别作离散傅立叶变换（DFT)得到相应的傅里叶系 数为：
式中，if、分别为离散的时间序列电流信号与离散的时间序列电压信号4?) 对应的傅立叶系数，Ν为信号序列长度，η取值, k取值0丄…，亭，蓄电池的各次谐 波阻抗为：
式中，f为方波激励电流屯）的基波频率，m为谐波次数编号，
为蓄电池的第m次谐 波阻抗，fs为采样频率；以及 对各次谐波阻抗进行数值拟合得到阻抗随频率的变化关系，并计算得到阻抗虚部为〇 时的阻抗值即为被测蓄电池的欧姆内阻。
3. 如权利要求2所述的蓄电池欧姆内阻的测量方法，其特征在于：采用最小二乘法对 各次谐波阻抗进行数值拟合。
4. 如权利要求1所述的蓄电池欧姆内阻的测量方法，其特征在于：还包括对所述电流 激励屮）、所述端电压进行交流/直流耦合输入、差分放大以及滤波后再对其进行采样 及计算。
5. -种蓄电池欧姆内阻的测量装置，其包括控制模块、采样模块以及计算模块，其特征 在于：所述控制模块控制交流激励源以频率f激励被测蓄电池，以产生基波频率为f的方波 激励电流信号屮），蓄电池两端同时出现与吵）频率相同的方波电压信号叫? ;所述采样模 块对咕）进行采样，得到离散的电流信号序列及离散的电压信号序列;所述 计算模块对所述采样模块采样得到的离散的电流信号吵〇序列及离散的电压信号序 列分别计算得到相应的各次谐波的傅里叶系数，并依据计算得到的各次谐波的傅里叶系数 计算得到蓄电池的欧姆内阻。
6. 如权利要求5所述的蓄电池欧姆内阻的测量装置，其特征在于：还包括一开关模块， 所述控制模块通过所述开关模块控制交流激励源，所述开关模块为MOSFET、BJT、IGBT半导 体功率器件或其组合。
7. 如权利要求5所述的蓄电池欧姆内阻的测量装置，其特征在于：所述计算模块依据 计算得到的各次谐波的傅里叶系数计算得到各次谐波的阻抗值，对各次谐波阻抗值进行数 值拟合得到阻抗随频率的变化关系，并计算得到阻抗虚部为零时的阻抗值即为被测蓄电池 的欧姆内阻。
8. 如权利要求7所述的蓄电池欧姆内阻的测量装置，其特征在于：所述计算模块采用 最小二乘法对各次谐波阻抗值进行数值拟合得到阻抗随频率的变化关系。
9. 如权利要求5所述的蓄电池欧姆内阻的测量装置，其特征在于：还包括信号传感及 调理模块，所述信号传感及调理模块在采样模块采样之前分别完成对电流信号冲）及电压 信号《(￡)的传感和调理，所述信号传感及调理模块包括输入耦合模块、仪用放大器模块以 及低通滤波模块。
10. 如权利要求5所述的蓄电池欧姆内阻的测量装置，其特征在于：还包括用以显示蓄 电池欧姆内阻的显示模块。
【文档编号】G01R27/14GK104062506SQ201410175792
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年4月29日 优先权日:2014年4月29日
【发明者】胡益民, 席志远, 刘岩, 敬刚 申请人:深圳清华大学研究院, 深圳市聚奥能电子科技有限公司