专利名称：电池组连接条电阻和电池内阻的智能监测方法及装置的制作方法
电池组连接条电阻和电池内阻的智能监测方法及装置
技术领域：
本发明属于电池测试领域，特别是一种电池组连接条电阻和电池内阻的智能监测 方法及装置，本发明用于在线测试电池组连接条电阻、电池内阻及电压，有效、便捷了解电 池组的内在健康状况。
背景技术：
电池组内在健康状况的监测对于电池安全运行极其重要，特别是如果连接条电 阻、内阻、电压等的某个值偏离正常范围时都可能会导致电池系统不能发挥正常的设计能 力或失效。目前这些参数的测量主要通过便携式仪器或在线监测进行检测，但是便携式仪 器只能监测某一时间点的参数而不能24小时连续监测，无法及时掌握电池组的健康状态。 而目前使用的许多电池在线监测装置也存在以下问题一、监测方法如图3所示对电池组 内的每个电池都采用单线制接线，只能测量每个电池的电池内阻电压，进而计算出单个电 池内阻，不能测量连接条电阻电压，而连接条电阻的大小将直接影响到系统工作的可靠性， 过大的连接条电阻在电池放电时有可能造成灾难性后果；相邻电池的内电阻电压测量时因 为有共用的采样线导致采集测量的电压值不够准确，监测的电池内阻误差大，如图3中电 池①和电池②在放电各自采集两电池的内阻电压时具有共用的采样线a，电池②采集得到 的电池内阻电压实际还包含了电池①和电池②之间的连接条内阻电压；二、测量精度低，一 般厂家标注的电压精度为0. 5%，但实际运行一段时间后精度会漂移到2%或更大，使得电 压测量结果失去意义。虽然还有部分可以测量内阻的在线监测装置，但测量的重复性与绝 对精度都远远大于5 %，由于内阻主要是用于前后对比观察来反应电池的内在变化的，因此 过大的误差会使比较失去实际意义。
发明内容本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有监测方法无法监测连接 条电阻，对电池内阻的监测精度低、误差大的技术缺陷，提供一种新的电池组连接条电阻和 电池内阻的智能监测方法及装置，使用该监测方法和装置不仅能够精确监测电池内阻，还 能监测连接条电阻，监测精度高。为实现上述目的，本发明采取如下的技术方案电池组连接条电阻和电池内阻的 智能监测方法，包括以下步骤A.电池组接线、B.电池组恒流放电、C.采集电压，计算监测 电阻，其特征是所述的电池组接线为双线制接线，即在电池组内每个电池的正负极两端分 别接上独立的采样导线；所述的采集电压包括电池内阻的电压采集和连接条电阻的电压采 集，电池内阻的电压采集是测量同一电池的正负极两端连接的两根采样导线之间的电压， 连接条电阻的电压采集是测量两个串联电池相邻的正极和负极上连接的两根采样导线之 间的电压。通过双线制接线在每个电池正负极两端接上独立的采样导线可以分别采集电池 内阻电压和连接条电阻电压，弥补了原来单线制接线只能监测电池内阻的不足；消除了原 来相邻的两个电池因为共用采样导线对测量电池内阻电压的不利影响，使得电池内阻电压采样更准确，监测得到的电池内阻精确度也大大提高。所述的采集电压为重复采样，采样频率为2000 3000次/秒。对电压的高频率 重复采样有助于增加电压采样数据，有助于提高监测精度。电池组连接条电阻和电池内阻的智能监测用的装置，包括恒流放电的放电电路和 切换导通采样的继电器以及连接继电器对采样电压进行转换处理的测试主机，其特征是所 述的继电器为高压光继电器，所述的测试主机由依次串接的高输入阻抗电路、模数转换电 路和控制及数据处理单元构成，所述控制及数据处理单元输出端与高压光继电器连线控制 继电器的切换导通，高输入阻抗电路的输入端连接高压光继电器的输出端。通过高压光继 电器与电池组内每个电池的正负极连线，继电器切换分别导通测量每个电池的内阻电压和 各连接条的电阻电压，其中连接同一电池正负极两端的两根采样线导通时采集到的电压为 电池内阻电压，连接相邻电池的正负极的两根采样线导通采集到的电压为连接条电压，采 集得到的电压模拟信息经过模数转换电路处理后送到控制及数据处理单元进行分析计算， 监测电池组内每个电池的内阻和连接条的电阻，控制与数据处理单元基于R = U/I的原理 对采集到的数据进行处理与滤波，并计算出连接条电阻与电池内阻。所述的控制及数据处理单元内设有接收处理芯片、存储芯片、分析上传芯片和显 示芯片，所述接收处理芯片和显示芯片以及分析上传芯片各自通过数据线与存储芯片连接 进行读写，控制及数据接收处理单元的输入端和输出端都连接接收处理芯片。本发明的控 制及数据处理单元采用分布式硬件构架，以在简单的单片机上实现多任务的处理能力，即 将数据的接收处理、存储、显示、分析上传用四块独立的芯片完成，控制及数据处理单元的 各芯片是通过存储芯片进行交互的，相互之间不进行数据通信，这种设计大大提高了控制 及数据处理单元的处理能力及实时性，很好的满足了连接条电阻及电池内阻测量对大数据 量处理的要求，实现了多任务功能。工作时，模数转换电路上传的数据经过接收处理芯片处 理后存储到存储芯片中，显示芯片从A存储芯片中读取数据进行显示，分析上传芯片也从 存储芯片中读取数据进行分析并上传，分析结果可以写入到存储芯片中。所述的模数转换电路为包含两个独立的16位高速模数转换芯片的双模数转换电 路，两个芯片为内阻电压A/D芯片和连接条电压A/D芯片，两个芯片的输入端连接共用模数 转换电路的输入端，两个芯片的输出端连接共用模数转换电路的输出端。双模数转换电路 采用两个独立的16位高速A/D转换芯片与高输入阻抗电路连接，便于实现高速重复采样， 采样频率能够达到2000 3000次/秒甚至更高，电压采样精度也能达到0. 1 %。当测量连 接条电阻与电池内阻时，放电电路对电池组进行瞬间的放电，放电期间当高压光继电器切 换到电池两端正负极时，测量电池内阻电压的A/D芯片(即模数转换芯片)开始工作，高速 采集电压变换曲线并上传给控制及数据处理单元；当高压光继电器切换到连接条两端时， 测量连接条电阻电压的A/D芯片开始工作，同样高速采集电压变换曲线并上传给控制及数 据处理单元。本发明的监测方法和所用的装置解决了目前电池在线装置不能测量连接条电阻 以及电压内阻测量精度低、数据处理能力差的技术问题，采用高压光继电器作为前端采样 输入的切换，并配合双高精度的模数转换电路，实现高精度采集采样，测量连接条电阻与电 池内阻，采集数据的处理也采用分布式控制及数据处理单元硬件构架，实现多任务实时处 理功能。实际使用中，测量的电池内阻和连接条电阻值都存储在存储芯片中，可以利用现有技术手段读取出来，也可以通过显示芯片输出到显示器上。
图1 本发明的监测方法框图。图2 控制及数据处理单元的件构架框图。图3 现有电池组内阻监测方法示意图。图中1.放电电路、2.高压光继电器、3.高输入阻抗电路、4.电池内阻电压A/D芯 片、5、连接条电压A/D芯片、6.控制及数据处理单元、6-1.存储芯片、6-2.显示芯片、6-3. 分析上传芯片、6-4.数据接收处理芯片。
具体实施方式下面结合
和具体实施方式
对本发明作进一步的描述。如图1 2所示，电池组连接条电阻和电池内阻的智能监测用的装置，包括对能恒 流放电的放电电路1和切换导通采样的高压光继电器2以及连接继电器对采样电压进行转 换处理的测试主机，所述的测试主机由依次串接的高输入阻抗电路3、模数转换电路和控制 及数据处理单元6构成，所述控制及数据处理单元输出端与高压光继电器连线控制继电器 的切换导通，高输入阻抗电路的输入端连接高压光继电器的输出端；所述的模数转换电路为包含两个独立的16位高速模数转换芯片的双模数转换电 路，即内阻电压A/D芯片4和连接条电压A/D芯片5，两个芯片的输入端连接共用模数转换 电路的输入端，两个芯片的输出端连接共用模数转换电路的输出端；所述的控制及数据处理单元6内设有接收处理芯片6-4、存储芯片6-1、分析上传 芯片6-3和显示芯片6-2，接收处理芯片和显示芯片以及分析上传芯片各自通过数据线与 存储芯片连接进行读写，控制及数据接收处理单元的输入端和输出端都连接接收处理芯 片。电池组连接条电阻和电池内阻的智能监测方法，包括以下步骤A.电池组接线电池组接线为双线制接线，即在电池组内每个电池的正负极两端分别接上独立的 采样导线，如图1中所示采样导线和高压光继电器切换开关连接；B.电池组恒流放电对电池组连接上放电电路进行瞬间恒流放电；C.采集电压，计算监测电阻所述采集电压包括电池内阻的电压采集和连接条电阻的电压采集，电池内阻的电 压采集是测量同一电池的正负极两端连接的两根采样导线之间的电压，连接条电阻的电压 采集是测量两个串联电池相邻的正极和负极上连接的两根采样导线之间的电压。如通过 高压光继电器切换导通可以分别测量每个电池的内阻电压和连接条的电阻电压，当继电器 1号和2号开关闭合时，电池①的电池内阻电压输入高输入阻抗电路3中，电压量在阻抗电 路内转换后送入模数转换电路，模数转换电路内的电池内阻电压A/D芯片4 (即模数转换 芯片)开始工作，高速采集电压变换曲线并上传给控制及数据处理单元6，监测电池①的内 阻；当继电器切换到2号和3号开关闭合时，电池①和电池②之间的连接条电阻电压输入高输入阻抗电路3中，电压量在阻抗电路内转换后送入模数转换电路，此时连接条电压A/D芯 片5 (即模数转换芯片)开始工作，高速采集电压变换曲线并上传给控制及数据处理单元6， 监测电池①和电池②之间的连接条电阻。如此高压光继电器反复切换导通，每个电池的内 电阻电压和连接条电阻电压都能测量，然后就能监测了解电池组中每个电池的电池内阻和 连接条电阻，掌握电池组的健康状况。
权利要求
电池组连接条电阻和电池内阻的智能监测方法，包括以下步骤A.电池组接线、B.电池组恒流放电、C.采集电压监测电阻，其特征是所述的电池组接线为双线制接线，即在电池组内每个电池的正负极两端分别接上独立的采样导线；所述的采集电压包括电池内阻的电压采集和连接条电阻的电压采集，电池内阻的电压采集是测量同一电池的正负极两端连接的两根采样导线之间的电压，连接条电阻的电压采集是测量两个串联电池相邻的正极和负极上连接的两根采样导线之间的电压。
2.根据权利要求1所述的电池组连接条电阻和电池内阻的智能监测方法所用的装置， 其特征是所述的采集电压为重复采样，采样频率为2000 3000次/秒。
3.根据权利要求1所述的电池组连接条电阻和电池内阻的智能监测用的装置，包括恒 流放电的放电电路(1)和切换导通采样的继电器(2)以及连接继电器对采样电压进行处理 的测试主机，其特征是所述的继电器(2)为高压光继电器，所述的测试主机由依次串接的 高输入阻抗电路(3)、模数转换电路和控制及数据处理单元(6)构成，所述控制及数据处理 单元输出端与高压光继电器连线控制继电器(2)的切换导通，高输入阻抗电路(3)的输入 端连接高压光继电器的输出端。
4.根据权利要求4所述的电池组连接条电阻和电池内阻的智能监测用的装置，其特征 是所述的控制及数据处理单元(6)内设有接收处理芯片(6-4)、存储芯片(6-1)、分析上传 芯片(6-3)和显示芯片(6-2)，所述接收处理芯片和显示芯片以及分析上传芯片各自通过 数据线与存储芯片连接进行读写，控制及数据接收处理单元(6)的输入端和输出端都连接 接收处理芯片(6-4)。
5.根据权利要求4或5所述的电池组连接条电阻和电池内阻的智能监测用的装置， 其特征是所述的模数转换电路为包含两个独立的16位高速模数转换芯片的双模数转换电 路，两个芯片为内阻电压A/D芯片(4)和连接条电压A/D芯片(5)，两个芯片的输入端连接 共用模数转换电路的输入端，两个芯片的输出端连接共用模数转换电路的输出端。
全文摘要
本发明属于电池测试领域，特别是一种电池组连接条电阻和电池内阻的智能监测方法及装置。针对现有监测方法无法监测连接条电阻，而且电池内阻的监测精度低、误差大的技术缺陷，本发明提供了一种电池组连接条电阻和电池内阻的智能监测方法及装置。本发明采用高压光继电器作为前端采样输入的切换，直接测量电池组中每个电池内阻电压和连接条电阻电压，并配合双高精度的模数转换电路，实现高精度采集采样，测量连接条电阻与电池内阻，采集数据的处理也采用分布式控制及数据处理单元硬件构架，实现多任务实时处理功能。使用该监测方法和装置不仅能够精确监测电池内阻，还能监测连接条电阻，监测精度高。
文档编号G01R27/08GK101943743SQ20091015398
公开日2011年1月12日 申请日期2009年11月30日 优先权日2009年11月30日
发明者李明星, 杨冬强 申请人:杭州华塑加达网络科技有限公司