一种非接触式的电动汽车储能系统的内阻测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于测量技术领域，具体设及一种非接触式的电动汽车储能系统的内阻测 量装置。
【背景技术】
[0002] 发展电动汽车，推进其产业化日益成为各国政府关注的焦点和科学研究的重点。 电动汽车储能系统与动力系统的关键设备蓄电池组一直是人们关注的焦点。由于动力电池 生产制造等原因，即使是相同批次的电池单体，也存在性能上的差异。当电池单体成组长期 使用后，性能稍差的电池将导致该电池组整体发生故障，而蓄电池组的故障将带来巨大的 损失。其次，电池充电过程中，电池易受到温度、湿度、充电电流、电荷量等影响，在各充电阶 段呈现不同的非线性特点，忽视电池状态的充电策略将造成电池火灾、使用寿命缩短等问 题。通过对蓄电池状态的在线监测预防故障的发生，是提高储能系统安全性的重要手段。其 中蓄电池内阻是代表电池性能的重要参数指标；方便、快捷、准确的提取出电池组及其单体 的电阻是实现高性能电动汽车储能系统的关键技术。
[0003] 随着科技的发展，电动汽车充电方法也呈现多样化的特点，主要分为接触式充电 与非接触充电两种。接触式充电依靠插入型电缆对车辆充电，而非接触充电擬弃了电缆，能 实现充电器与电动汽车之间的"隔空"充电。该将显著提高充电站自动化水平，简化充电流 程。采用非接触电能传输时充电站与电动汽车之间缺乏常规的在线状态监控与通讯，充电 站难W获得车载储能系统的状态信息用W调整充电方式与采取保护措施。现有的车载状态 检测多采用的是有源检测，性能依赖于采样系统测量的准确性。由于非接触式电能传输时 会在汽车底部形成用于大功率电能传输的磁禪合通道，将会对电子采样系统敏感部件产生 干扰，造成测量误差，而提高采样系统对强磁场的适应性无疑将增加整体系统成本。
[0004] 因此，研究非接触电能传输方式中电动汽车储能系统状态参数（例如温度、内阻 等）的检测方法，进行储能系统状态分析与诊断，在停车充电时提早发现出现异常或故障 的电池组，既能保证非接触式电能传输的高效与可靠，也能保护车辆储能系统W及电动汽 车的安全运行。
[0005]
【发明内容】
[0006] 针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明提供了一种非接触式的电动汽车储 能系统的内阻测量装置，无须测量电压信号周期，采样频率降低，采样准确性增加，能够实 现小电阻的测量。
[0007] -种非接触式的电动汽车储能系统的内阻测量装置，包括；控制器、驱动电路、开 关电路、原边谐振电路、副边谐振电路、信号调理电路、包络检波电路、电压跟随器和低通滤 波电路；其中：
[0008] 所述的驱动电路对控制器提供的一对互补的开关驱动信号进行功率放大；
[0009] 所述的开关电路根据功率放大后的开关驱动信号进行开关动作，将电源电压转换 成方波电压信号；
[0010] 所述的原边谐振电路与副边谐振电路禪合，其用于将所述的方波电压信号转换为 交流电压信号W激励副边谐振电路工作；
[0011] 所述的副边谐振电路通过感应待测电阻W产生与待测电阻对应的电阻电压信号， 该电阻电压信号禪合至原边并与原边谐振电路中电感上的正弦电压信号叠加产生拍频电 压信号；
[0012] 所述的信号调理电路采集所述的拍频电压信号，并对该信号进行调理整形；
[0013] 所述的包络检波电路对调理整形后的电阻电压信号进行包络检波，输出包络线信 号；
[0014] 所述的低通滤波电路经电压跟随器隔离后对所述的包络线信号进行低通滤波，滤 除其中的高频分量；
[0015] 所述的控制器对低通滤波后的包络线信号进行采样，并根据得到的包络线采样信 号计算出待测电阻的阻值。
[0016] 进一步地，所述的控制器采用DSP或外置有A/D采样巧片的MCU。
[0017] 进一步地，所述的开关电路包括两个带反并联二极管的开关管Q1~Q2W及两个 二极管D1~D2 ;其中，开关管Q1的一端接电源电压，开关管Q1的另一端与二极管D1的阳 极相连，二极管D1的阴极与二极管D2的阳极相连，二极管D2的阴极与开关管Q2的一端相 连，开关管Q2的另一端接地，开关管Q1和Q2的控制极分别接收经功率放大后的一对互补 的开关驱动信号。
[0018] 进一步地，所述的原边谐振电路包括电阻R1、电容C1和电感L1 ;其中，电阻R1的 一端与电容C1的一端W及二极管D1的阴极相连，电容C1的另一端与电感L1的一端相连， 电感L1的另一端与电阻R1的另一端相连并接地。
[0019] 进一步地，所述的副边谐振电路包括电容C2和电感L2 ;其中，电感L2与电感L1禪 合，电感L2的一端与电容C2的一端相连，电容C2的另一端与待测电阻的一端相连，待测电 阻的另一端与电感L2的另一端相连。
[0020] 进一步地，所述的信号调理电路包括电阻R3、电阻R4和运算放大器U1 ;其中，电阻 R3的一端与电容C1的另一端相连，电阻R3的另一端与运算放大器U1的反相输入端W及电 阻R4的一端相连，运算放大器U1的正相输入端与电感L1的另一端相连，电阻R4的另一端 与运算放大器U1的输出端相连。
[0021] 进一步地，所述的包络检波电路包括二极管D3、电容C4和电阻R5 ;其中，二极管 D3的阳极与运算放大器U1的输出端相连，二极管D3的阴极与电容C4的一端W及电阻R5 的一端相连，电容C4的另一端与电阻R5的另一端相连并接地。
[0022] 进一步地，所述的电压跟随器由运算放大器U2构成，运算放大器U2的正相输入端 与二极管D3的阴极相连，运算放大器U2的反相输入端和输出端共连。
[0023] 进一步地，所述的低通滤波电路包括电感L3、电阻R6和电容C3;其中，电感L3的 一端与运算放大器U2的输出端相连，电感L3的另一端与电阻R6的一端相连，电阻R6的另 一端与电容C3的一端W及控制器相连，电容C3的另一端接地。
[0024] 进一步地，所述的控制器根据包络线采样信号计算待测电阻阻值的具体过程如 下：
[002引首先，提取包络线采样信号前N拍的峰值Yi~YW及其对应的时间图t1~tW，N为 大于1的偶数；
[0026] 然后，根据W下算式计算包络线采样信号的峰值衰减系数a;
[0027：
[002引其中；i为自然数且1《i《N/2;
[0029] 然后，根据W下算式计算待测电阻的阻值R:
[0030] 4La=Rb+RRb=Rli+Rl2+Ri
[OOW 其中；Ri为电阻R1的阻值，RLI和R。分别为电感LI和L2的内阻值，L为电感LI 或L2的电感值。
[0032] 本发明的有益技术效果为：
[0033] (1)本发明利用拍频现象测量电阻为首创；
[0034] (2)本发明在拍频现象中，每拍的频率为两个正弦信号频率之差，其值远小于谐振 频率，所W便于控制器采样。在同样的采样频率下通过测包络线峰值（即每个拍的峰值） 计算待测电阻的方法更准确；
[0035] (3)本发明测电阻装置中副边谐振电阻为电感电阻、待测电阻之和，其值较小；在 谐振时电压衰减率低，能够产生较多周期衰减的正弦信号，从而产生较多的拍数W有利于 采样。
【附图说明】
[0036] 图1为本发明内阻测量装置结构示意图。
[0037] 图2为本发明内阻测量装置电路原理图。
[003引图3为本发明内阻测量装置中驱动电路示意图。
[0039]图4为本发明包络线采样信号的波形示意图。
【具体实施方式】
[0040] 为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及【具体实施方式】对本发明的测量系统 及测量方法进行说明。
[00川如图1和图2所示，本发明非接触式的电动汽车储能系统的内阻测量装置，包括： 控制器、驱动电路、开关电路、谐振电路（原边、副边）、信号调理电路、包络检波电路、电压 跟随器和低通滤波电路。
[0042]驱动电路与控制器相连，其将控制器提供的两路驱动信号进行放大后输出；本实 施例中，如图3所示，驱动电路采用两路光禪3120和驱动巧片4420独立隔离驱动。
[0043] 开关电路与驱动电路相连，根据驱动电路输出的经放大后的驱动信号，输出对应 的方波信号；本实施例中，开关电路由M0S管Q1、Q2、二极管D1、D2构成；M0S管Q1漏极接 +5V电源，栅极为开关电路第一输入端，接收驱动电路第一驱动信号，源极与二极管D1阳极 相连；M0S管Q2源极接地，栅极为开关电路第二输入端，接收驱动电路第二驱动信号，漏极 接二极管D2阴极；二极管D1阴极与D2阳极相连并构成开关电路的输出端并输出方波信 号。
[0044]原边谐振电路与开关电路相连，将开关电路产生的方波转换为正弦交流信号；本 实施例中，原边谐振电路元件为电感L1、电容C1、电阻R1，采用串联谐振。电阻R1的一端 与电容C1相连，构成谐振电路输入端，接收开关电路输出的方波信号。电阻R1的另一端接 地，电容C1与电感L1串联，电感L1的另一端接地。
[0045] 副边谐振回路与原边谐振电路禪合，其将从原边谐振电路电感L1上禪合的交流 电压信号作为自身工作电压；本实施例中，测量对象为待测电阻，副边谐振电路产生的电压 信号传回原边谐振电路；副边谐振电路组成元件为电感L2、电容C2、待测电阻R2 ;电感L2， 电容C2,待测电阻R2串联；副边谐振电阻为电感L2电阻和待测电阻R2之和，谐振电感L2 与谐振电感L1相禪合。
[0046] 信号调理电路与原边谐振电路相连，采集原边谐振电路接收到的电压信号，并通 过调理整形，输出调理后的电压信号；信号调理的原因在于：原信号电压值过高，不能直接 引入控制器进行采样，所W需要将原信号按一定比例缩小到控制器可W采集的范围内；本 实施例中，信号调理电路由电阻R3、R4和运算放大器U1构成；其中，电阻R3的一端为信号 调理电路的输入端，采集原边谐振电路接收到的电压信号，电阻R3的另一端与电阻R4的一 端和运算放大器U1反相输入端相连，电阻R4另一端与运算放大器U1输出端相连，构成信 号调理电路输出端；运算放大器U1的同相输入