电器的同时触发采样保持器将继电器释放前电池的电压保持在仪表放大器的负输入端，当继电器释放后电池的阶跃电压加在仪表放大器的正输入端，仪表放大器的输出为继电器释放的一瞬间电池电压产生的阶跃响应，并放大100倍，可以通过高速ADC将该阶跃电压捕获(完成一次采保到结束转换只需3uS时间)。该电压与放电电流的比值即为对应蓄电池的内阻值。
[0037]所述连接电阻的测量是通过将连接条两端的电压放大测量，得到的连接条两端的电压与放电电流的比值即为连接条的电阻。
[0038]如图1所示，本实用新型一些实施例中，前向通道采用16片光耦继电器切换，具有400V的耐压性能，通过2片74HC138译码器输出驱动光继电器的接通，由图2所示，其中一片74HC138驱动8节电池的正极开关的闭合，任何时刻只允许一个开关闭合；另一片74HC138驱动8节电池的负极开关的闭合，任何时刻只允许一个开关闭合；由图1，当通道切换单元2中的开关I和开关2闭合时，可以测量1#电池的电压，当开关2和开关3闭合时可以测量l#，2#电池间的连接条压降，以此类推。
[0039]如图1所示，本实用新型一些实施例中，所述装置将八节电池串等分成前后两部分，通过2个14伏80A的汽车继电器I和11分别对前面4节和后面4节电池进行放电，放电继电器的执行具有可靠的逻辑保护和互锁，如图4所示，所述的“系统正常”条件是指主CPU正常运行时，不断的触发一个“可重复触发的单稳态电路”，如果CPU死锁或上电初始化时，单稳态电路输出0，闭锁放电继电器使之无法动作；在“系统正常”条件满足的情况下，还需“继电器开出1、2使能信号”和“继电器开出1、2执行信号”同时有效时方可驱动放电继电器I或11。
[0040]本实用新型一些实施例中，所述装置将八节蓄电池的内阻测量分成2部分进行，第一部分测试前4节电池内阻，第二部分测试后4节蓄电池内阻；每一部分内阻测试需要4个放电周期才能完成，如图7所示:对于第一部分内阻测试，系统启动图1所述的放电继电器1，放电主回路获得35?42安的放电电流；
[0041]放电负载R = 0.15Ω，总电压为U = 2.225*4 = 8.9V，考虑到放电线缆、连接器上的电阻R’，放电电流I = U/(R+R’ ) = 35?42A ;
[0042]在放电继电器I闭合3秒后，系统控制主回路电流的测量获得第一节电池的放电电流II，并测量1#电池与2#电池间连接条的压降Ucl，立即释放继电器I并捕获1#电池上的阶跃电压Δυ?，0.5秒后第二次闭合放电继电器I并持续一秒后测量2#电池的放电电流12，并测量2#电池与3#电池间的连接条的压降Uc2，再次释放继电器I并捕获2#电池上的阶跃电压AU2, 0.5秒后第三次闭合放电继电器I并持续一秒后测量3#电池的放电电流13，并测量3#电池与4#电池间的连接条的压降Uc3，再次释放继电器I并捕获3#电池上的阶跃电压Δυ3 ;0.5秒后第四次闭合放电继电器I并持续一秒后测量4#电池的放电电流14，并测量4#电池与5#电池间的连接条的压降Uc4，再次释放继电器I并捕获4#电池上的阶跃电压AU4，如此完成第一部分前四节电池的内阻测试工作；
[0043]计算出1#?4#的连接条电阻:
[0044]Rci = Uci/Ii (i = I ?4)
[0045]计算出1#?4#的电池内阻:
[0046]Ri = ΔUi/Ii (i = I ?4)
[0047]同理，通过操作图一中放电继电器11，完成第二部分后四节电池的内阻测试工作；
[0048]计算出5#?8#的连接条电阻:
[0049]Rci = Uci/Ii (i = 5 ?8)
[0050]计算出5#?8#的电池内阻:
[0051]Ri = ΔUi/Ii (i = 5 ?8)
[0052]由图3所示，本实用新型一些实施例中，对蓄电池内阻测量环节，使用TI仪表放大器INA141，增益固定为100，采样保持器23的输出与仪表放大器24的负输入端相连，采保23的输入端、电池正极以及仪表放大器24的正输入端相连。测试原理是:当切换放电继电器从闭合到释放的一瞬间，电池两端产生的阶跃电压，经过仪表放大器的精确放大100倍后由16位ADC快速捕获，如图6所示；考虑到仪表放大器的增益误差为0.05%，ADC的INL为2LSB ;折算到内阻的计算中，对R的测量有优于1%的精度。对于一个2V、500安时的铅酸蓄电池，假设其内阻为350 μ Ω，放电电流为40A，则在放电继电器释放切断负载时，电池将会在这一瞬间产生一个40Α*350 μ Ω = 14mV的阶跃电压；通过仪表放大器的输出为 14mV* (100*1.005) = 1.40007V ;ADC 转换结果为 1.40018V (基准电压为 2.5V，INL 为2LSB)，考虑电流测量的精度可达0.5 %，则计算出的内阻R = 1.40018/1000/ (40*1.005)=348 μ Ω，计算误差为(350-348) /350 = 0.6%。
[0053]由上可见，本实用新型实施例通过给电池串接一个0.75πιΩ电阻(即100A75mV分流器)，做若干次测量，再将分流器去掉在做若干次测量，两组测试结果的差值为0.740-0.760之间，表现良好的测量精度和测试可重复度。
[0054]在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0055]以上对本实用新型实施例所提供的一种阀控铅酸蓄电池内阻采集装置进行了详细介绍，但以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想，不应理解为对本实用新型的限制。本技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种阀控铅酸蓄电池内阻采集装置，其特征在于，包括: 采集板和放电板；其中，所述采集板包括光耦继电器通道切换电路，译码驱动电路，放电驱动电路，模数转换器，单片机以及温度测量单元；所述放电板包括继电器，熔断器，放电主回路保护电路，放电电流测量单元以及功率负载；所述装置用于同时测试最多八节蓄电池的参数，所述参数包括内阻，浮充电，温度以及连接条电阻中的至少一种； 所述光耦继电器通道切换电路与所述译码驱动电路连接，所述译码驱动电路与所述单片机连接，所述单片机与所述放电驱动电路连接，所述模数转换器分别与所述光耦继电器通道切换电路和连所述单片机接，所述温度测量单元与所述单片机连接； 所述熔断器的一端通过一个继电器与所述光耦继电器通道切换电路的一端连接，且通过另一个继电器与所述光耦继电器通道切换电路的另一端连接；所述熔断器的另一端与所述功率负载连接，所述功率负载与所述放电电流测量单元连接，所述放电电流测量单元与所述光耦继电器通道切换电路的又一端连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于: 所述的光耦继电器通道切换电路，采用具有400V耐压的单通道光继电器AB30S，并且使用16片AB30S实现对8节蓄电池的电压、内阻、以及连接条电阻的测量；所述译码驱动电路，使用两片74HC138译码器输出控制前向通道的切换，以确保任何时刻通道切换开关只有2个处于接通状态，防止由于通道的错误开通导致蓄电池的短路故障。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于: 所述放电驱动电路，使用可重复触发单稳态芯片74HC123的输出作为两路放电执行和放电使能输出的使能信号，在cpu正常运行时使能允许两路放电执行和放电使能输出，否则两路放电执行和放电使能输出闭锁。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于: 所述模数转换器实现对蓄电池内阻的测量，所述模数转换器的前端采用一个增益为100的仪表放大器，蓄电池的正极通过一个采样保持器连接到仪表放大器的负输入端，蓄电池的正极连至仪表放大器的正输入端。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于: 所述模数转换器控制蓄电池放电一段时间后，在释放放电继电器的同时触发采样保持，此时仪表放大器的负输入端为放电继电器释放前一瞬间的电池的电压，仪表放大器的正极为放电继电器释放后蓄电池的电压，仪表放大器的输出为放电继电器释放时电池产生的一个短时间阶跃电压的100倍；通过模数转换器快速转换，得到由于放电电流在蓄电池内阻上产生压降的100倍；此电压与放电电流的比值即可获得蓄电池的内阻。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于: 所述温度测量单元由一个独立的单片机处理，并将温度数据通过串口传送给单片机； 所述温度测量单元，采用一线制数字温度传感器探头18B20，并采用温度探头ID自动识别的工作模式。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于: 所述继电器，使用PCB焊接型14V80A触点容量的汽车级功率继电器。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于: 所述装置的工作电源由作为测试对象的蓄电池获得。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于: 所述放电主回路保护电路的工作电源取自放电负载的两端，当负载两端有电压时，保护电路开始工作，并对一个比较器的正输入端的电容充电，当电压大于比较器负输入端的基准电压时，比较器输出变位并驱动保护继电器，将部分负载短路使放电主回路电流增加并快速烧断主回路熔断器； 其中，所述保护继电器的驱动电源取自蓄电池。
【专利摘要】本实用新型公开了一种阀控铅酸蓄电池内阻采集装置，包括：采集板和放电板；其中，所述采集板包括光耦继电器通道切换电路，译码驱动电路，放电驱动电路，模数转换器，单片机以及温度测量单元；所述放电板包括继电器，熔断器，放电主回路保护电路，放电电流测量单元以及功率负载；所述装置用于同时测试最多八节蓄电池的参数，所述参数包括内阻，浮充电，温度以及连接条电阻中的至少一种。本实用新型实施例技术方案中，采用直流放电法测试内阻，可用于八节蓄电池的监测，采用分布式测量，测试结果受采集线长度影响小，且由于采用独立的功率负载和前向通道的切换技术使成本大大缩减。
【IPC分类】G01R27-02, G01R31-36
【公开号】CN204374302
【申请号】CN201420029111
【发明人】张灿烂, 戴路加, 李仲卿, 翦志强, 曹红喜
【申请人】深圳市金宏威技术股份有限公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2014年9月26日