专利名称：一种蓄电池参数测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及蓄电池技术领域，特别是涉及蓄电池的状态监测领域，具体为一种蓄电池参数测量装置。
背景技术：
蓄电池在电动汽车、混合动力汽车方面的应用越来越多，蓄电池系统普遍采用的是串联连接的方式。在蓄电池组中某些单体蓄电池的状态劣化直接影响蓄电池组整体的容量状态，也即蓄电池组的整体容量状态是由系统中某一只或几只劣化状态最严重的蓄电池容量决定。所以，准确测量各个单体电池的状态对防止蓄电池组故障时十分必要的。蓄电池失效或容量不足，就有可能造成重大事故，因此电池检测与监控一直是国内外研究的热点问题。检测蓄电池的使用寿命是否终结的主要依据是蓄电池的剩余容量是否满足工作要求。容量的大小不仅与蓄电池的运行参数(例如工作环境温度、终端电压等)相关，也与蓄电池的构造参数(例如电解液密度、电池内阻等)相关。有数据表明，所有蓄电池的供电事件中，有90%以上与所使用的蓄电池出现故障有关，随着时间的推移，蓄电池有了一定的老化，造成蓄电池容量的衰减，表现出来的将是蓄电池容量的下降，后备时间的减少；蓄电池出现不同程度的老化，各蓄电池单元呈现出内阻增大的趋势，造成蓄电池供电效率的下降；由于阀控蓄电池的特殊密封结构，造成我们难以准确掌握电池的健康状况，已经成为电池运行管理中的缺点和难点；蓄电池发生故障，导致蓄电池停电时不能应急供电的状况屡见不鲜；实践证明，用万用表测量蓄电池电池的浮充端电压是无法判断旧电池是否已经失效；并且传统的容量测试有下列缺点:需将蓄电池脱离系统，增大系统死机风险；放电时间长，且需人工测试记录，工作量大，此外蓄电池电池一般装于箱式柜子里，测试工作也不是很容易；电阻丝笨重且有红热现象，不安全且工作强度大。
·[0005]现有蓄电池参数测量装置仅仅是一种蓄电池电压测量装置或者蓄电池内阻测量装置；要想监测蓄电池的内阻、电压、温度数据不得不安装三套系统，对于智能电网所要求的简约化系统布局、方便化维护和高可靠性来说，现有装置不能适应这种变化。
实用新型内容鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种蓄电池参数测量装置，用于解决现有技术中测量蓄电池参数的装置分散复杂、测量繁琐的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种蓄电池参数测量装置，包括:由蓄电池构成的供电模块；与所述供电模块相连，用于测量所述供电模块中各蓄电池的内阻的内阻测量模块；与所述供电模块相连，用于测量所述供电模块中各蓄电池的电压的电压测量模块；与所述供电模块相连，包括设置在各蓄电池表面的蓄电池测温芯片的温度测量模块；根据所述内阻测量模块、所述电压测量模块、所述温度测量模块依次传输过来的信号获得蓄电池的内阻、电压及温度的单片机，所述单片机包括接口单元并通过接口单元分别与所述供电模块、所述内阻测量模块、所述电压测量模块、所述温度测量模块相连，所述单片机由供电模块供电；与所述单片机相连，用于显示各蓄电池的内阻、电压及温度的显示模块。优选地，所述单片机包括用于产生以毫秒为周期、以间歇方式输出恒定电流的电流输出单元；所述内阻测量模块包括:与所述蓄电池相连、电阻值已知的标准电阻；连接在所述供电模块和所述标准电阻组成的环路中并根据所述单片机输出的电流间歇地导通和断开的金氧半场效晶体管；连接在所述电流输出单元和所述金氧半场效晶体管之间，用于根据所述电流输出单元输出的恒定电流输出电压方波以驱动所述金氧半场效晶体管的放大驱动电路；所述单片机还包括:设置在所述单片机中、用于采集供电模块中蓄电池的电压的电压同步采集单元；与所述电压同步采集单元及所述标准电阻相连、用于根据所述标准电阻的阻值、电压及所述电压同步采集单元采集的蓄电池的电压计算所述蓄电池内阻的内阻计算单元。优选地，所述内阻计算单元根据公式计算得出蓄电池内阻的阻值，其
中，r为蓄电池内阻的阻值，R为标准电阻的阻值，I为标准电阻的电压降，Vk为蓄电池的电压降。优选地，所述金氧半场效晶体管的漏极和源极分别与所述蓄电池和所述标准电阻相连，所述金氧半场效晶体管的栅极与所述放大驱动电路相连。 优选地，所述单片机中还包括对采集的所述蓄电池的电压依次进行滤波和放大的滤波单元和放大单元。优选地，所述单片机的接口单元通过切换不同的接口测量各蓄电池的电压；所述单片机还包括与所述接口单元相连的电压处理单元，所述电压处理单元通过处理从所述接口单元接收到的各电压信号获取各蓄电池的电压。优选地，所述温 度测量模块中的各蓄电池测温芯片通过测温总线与所述单片机相连；所述单片机还包括与所述接口单元相连的温度处理单元，所述温度处理单元用于根据各蓄电池测温芯片传输过来的信号获取各蓄电池的温度。优选地，各所述测温芯片向所述单片机发送的信号包括蓄电池的温度及用于识别蓄电池的编号。优选地，所述单片机还连有用于测量环境温度的环境测温芯片。如上所述，本实用新型的一种蓄电池参数测量装置，具有以下有益效果:1、本实用新型的测量装置通过将内阻测量模块、电压测量模块、温度测量模块都连接到同一单片机中，使得本实用新型的测量装置具备测量蓄电池电压、内阻、温度的功倉泛。2、本实用新型的装置由于集成了电压、内阻、温度的测量，显著降低了测量成本。3、本实用新型的装置配备显示模块，可以同时显示多个蓄电池的电压、内阻、温度等参数；蓄电池维护人员可以依此迅速定位到性能参数较差的蓄电池。4、本实用新型的装置对蓄电池内阻的测量中，极大减少了蓄电池脱机存在的各种隐患，对蓄电池没有任何损害，同时也提高了装置运行时的安全性。5、本实用新型的装置构造简单，不需要信号发生器、峰值采样等装置。
图1显示为本实用新型的一种蓄电池参数测量装置的结构示意图。图2显示为本实用新型的一种蓄电池参数测量装置的具体结构图。元件标号说明I测量装置11单片机111接口单元112滤波单元113放大单元114电压同步采集单元115内阻计算单元116电压处理单元117电流输出单元
118温度处理单元12供电模块121、122、123 蓄电池13内阻测量模块131放大驱动电路132标准电阻133金氧半场效晶体管14电压测量模块15温度测量模块151、152、153蓄电池测温芯片154测温总线16显示模块
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式
加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。如图1至图2所示，本实用新型的目的在于提供一种蓄电池参数测量装置，用于解决现有技术中在测量蓄电池内阻时存在的对蓄电池损害大、安全隐患大以及测量装置复杂昂贵的问题。以下将详细阐述本实用新型的一种蓄电池参数测量装置的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本实用新型的一种蓄电池参数测量装置。请参阅图1和图2，分别显示为本实用新型的一种蓄电池参数测量装置与远程控制中心的连接示意图以及蓄电池参数测量装置的结构示意图。如图1所示，本实用新型提供一种蓄电池参数测量装置，所述测量装置I包括:单片机11、供电模块12、内阻测量模块13、电压测量模块14、温度测量模块15、以及显示模块16。单片机11，包括接口单元111，并通过接口单元111分别与所述供电模块12、所述内阻测量模块13、所述电压测量模块14、所述温度测量模块15相连，所述单片机11由供电模块12供电，所述单片机11根据所述内阻测量模块13、所述电压测量模块14、所述温度测量模块15依次传输过来的信号获得蓄电池的内阻、电压及温度。由此可见，在本实用新型中，可测量的蓄电池参数包括蓄电池的内阻、电压及温度。也就是说本实用新型的测量装置I具有测量蓄电池的内阻、电压及温度三种功能。供电模块12由蓄电池构成，蓄电池可以为一个或多个，为说明的便利，在本实施例中，供电模块12中的蓄电池为三个，如图2中所示的蓄电池121、蓄电池122、以及蓄电池123。所述蓄电池为单片机11及其内部元件的工作供电。同时，在本实施例中，所述蓄电池在供电的同时也供内阻测量模块13、电压测量模块14、温度测量模块15进行测量。此外，在本实施例中，为降低蓄电池的功耗，所述供电模块12独立为单片机11及单片机11中的放大单元113供电，由于放大单元113仅在测量电池内阻时才会工作，因而当不处于电池内阻的测量时，停止为放大单元113供电，将放大单元113的工作电源关闭，以此来降低功耗。内阻测量模块·13，与所述供电模块12相连，用于测量所述供电模块12中各蓄电池的内阻。为测量蓄电池内阻，所述单片机11包括:电流输出单元117、电压同步采集单元114、内阻计算单元115 ;所述内阻测量模块13包括:标准电阻132、金氧半场效晶体管133、放大驱动电路131。在本实施例中，所述单片机11选用可输出IDAC (电流数模转换器)的单片机11，此单片机11至少一个管脚(输出端口河以输出恒定电流，即所述电流输出单元117可以输出恒定电流，所述电流输出单元117采用计时方式间歇输出某一恒定电流。所述恒定电流的大小可以为几十毫安或几百毫安，但不大于I安。标准电阻132，与所述蓄电池相连，所述标准电阻132相当于与所述蓄电池组成一个串联的回路。在这里，在选用所述标准电阻132的时候，所述标准电阻132的阻值就已经知道了。实际上，就是选用一定具体阻值的标准电阻132与所述蓄电池串联。这样，由于串联，在所述蓄电池放电时，流过所述标准电阻132和所述蓄电池的电流即相同，若知道标准电阻132的电压及蓄电池的电压，那么根据欧姆定律，即电压、电阻及电流的关系，便可知道蓄电池内阻。需要说明的是，由于本实用新型采用以毫秒为周期的小电流，对标准电阻132要求较低，降低了测量成本。 放大驱动电路131，连接在所述电流输出单元117和所述金氧半场效晶体管133之间，根据所述电流输出单元117输出的恒定电流输出电压方波以驱动所述金氧半场效晶体管 133。所述电流输出单元117输出的恒定电流经放大驱动电路131放大以后,所述放大驱动电路131输出幅值稳定的电压方波，由于所述恒定电流是以毫秒为周期、以间歇方式输出的，所以所述电压方波也是以毫秒为周期、以间歇方式从所述放大驱动电路131输出的。在本实施例中，所述电流输出单元117采用单片机内置的微型电流发生器。具体地，在本实施例中，所述放大驱动电路12输出的电压用于驱动所述金氧半场效晶体管13导通，一般为几伏。由于电压周期是以毫秒为单位，是小脉冲。由于采用小脉冲测量，脉冲时间小于蓄电池充电机等设备的反应时间，故本实用新型可以在线测量，蓄电池不用脱机测量，极大减少了蓄电池脱机存在的各种隐患。金氧半场效晶体管133，连接在所述蓄电池和所述标准电阻132组成的环路中并根据所述单片机11输出的电流间歇地导通和断开。所述金氧半场效晶体管133的漏极和源极分别与所述蓄电池和所述标准电阻132相连，所述金氧半场效晶体管133的栅极与所述放大驱动电路131相连。从所述放大驱动电路131出来的所述电压方波加在所述金氧半场效晶体管133的栅极与虚拟地之间。由于所述电压方波是间歇的，所以所述栅极与虚拟地之间间歇性地被加上电压，这会导致所述金氧半场效晶体管133间歇性地导通和断开，即所述漏极和源极间歇性地导通和断开。在所述漏极和源极之间导通时，所述蓄电池进行放电，方波电流同时流经标准电阻132和蓄电池。电压方波在标准电阻132上产生电压降Vk = iXR，电压方波在蓄电池上产生电压降I = iXr，其中，R为标准电阻132的阻值，根据前面的说明，这个标准电阻132的阻值是已知的，r为蓄电 池内阻的阻值，i为流经标准电阻132和蓄电池的电路，I为标准电阻132的电压降，Ve为蓄电池的电压降。具体地，流经所述金氧半场效晶体管133的漏极和源极之间的方波电流也是蓄电池的放电电流。流经所述金氧半场效晶体管133的漏极和源极之间的方波电流与所述恒定电流的大小相配，可以为几十毫安或几百毫安，但不大于I安。可见在本实用新型中，采用的是小脉冲测量，蓄电池的放电电流时毫秒级的，对蓄电池没有任何损害，同时也提高了装置运行时的安全性，此外，由于蓄电池的放电电流时毫秒级的，标准电阻132由于发热导致的电阻变化大大降低，从而提高了测量蓄电池内阻的精度。所述单片机11中还包括对采集的和所述蓄电池的电压依次进行滤波和放大的滤波单元112和放大单元113。电压同步采集单元114，用于采集蓄电池的电压。具体地，所述电压同步采集单元114采用单片机自带的A/D采集电路进行电压的采集。在本实用新型中，电源同步采集单元每次只采集一个蓄电池的电压，所述单片机11的接口单元111通过切换不同的接口测量各蓄电池的电压。具体地，如图2所示(以三个蓄电池为例)，蓄电池121的两端与接口模块引出的导线CHl和导线CH2相连，蓄电池122的两端与接口模块引出的导线CH2和导线CH3相连(蓄电池121和蓄电池122共用一条导线CH2)，蓄电池123的两端与接口模块引出的导线CH3和导线CH4相连(蓄电池122和蓄电池123共用一条导线CH3)，所述单片机11的接口单元111通过切换导线CH1、导线CH2、导线CH3、和导线CH4对应连接的端口，控制采集哪两条导线之间的蓄电池电压。由此可见，所述蓄电池121两端的电压为导线CHl和导线CH2之间的电压，所述蓄电池122两端的电压为导线CH2和导线CH3之间的电压(即导线CHl和导线CH3之间的电压减去导线CHl和导线CH2之间的电压)，所述蓄电池123两端的电压为导线CH3和导线CH4之间的电压(即导线CHl和导线CH4之间的电压减去导线CHl和导线CH3之间的电压)。内阻计算单元115，用于根据已知的标准电阻132的内阻、采集的蓄电池的电压、所述标准电阻132的电压以及所述蓄电池内阻、所述蓄电池的电压与所述标准电阻132的内阻、电压的比例关系计算出所述蓄电池内阻。电压方波在标准电阻132上产生电压降Vk = i X R，电压方波在蓄电池上产生电压降I = iXr，其中，R为标准电阻132的阻值，根据前面的说明，这个标准电阻132的阻值是已知的，r为蓄电池内阻的阻值，i为流经标准电阻132和蓄电池的电路，I为标准电阻132的电压降，Ve为蓄电池的电压降，Vk通电压同步采集单元114可以获取到，Vr通过单片机的接口直接输入到内阻计算单元115中。[0077]由于标准电阻132和蓄电池中流过的电流i相同，所以
权利要求1.一种蓄电池参数测量装置，其特征在于，包括: 由蓄电池构成的供电模块； 与所述供电模块相连，用于测量所述供电模块中各蓄电池的内阻的内阻测量模块； 与所述供电模块相连，用于测量所述供电模块中各蓄电池的电压的电压测量模块；与所述供电模块相连，包括设置在各蓄电池表面的蓄电池测温芯片的温度测量模块；根据所述内阻测量模块、所述电压测量模块、所述温度测量模块依次传输过来的信号获得蓄电池的内阻、电压及温度的单片机，所述单片机包括接口单元并通过接口单元分别与所述供电模块、所述内阻测量模块、所述电压测量模块、所述温度测量模块相连，所述单片机由供电模块供电； 与所述单片机相连，用于显示各蓄电池的内阻、电压及温度的显示模块。
2.根据权利要求1所述的蓄电池参数测量装置，其特征在于，所述单片机包括用于产生以毫秒为周期、以间歇方式输出恒定电流的电流输出单元； 所述内阻测量 模块包括: 与所述蓄电池相连、电阻值已知的标准电阻； 连接在所述供电模块和所述标准电阻组成的环路中并根据所述单片机输出的电流间歇地导通和断开的金氧半场效晶体管； 连接在所述电流输出单元和所述金氧半场效晶体管之间，用于根据所述电流输出单元输出的恒定电流输出电压方波以驱动所述金氧半场效晶体管的放大驱动电路； 所述单片机还包括: 设置在所述单片机中、用于采集供电模块中蓄电池的电压的电压同步采集单元； 与所述电压同步采集单元及所述标准电阻相连、用于根据所述标准电阻的阻值、电压及所述电压同步采集单元采集的蓄电池的电压计算所述蓄电池内阻的内阻计算单元。
3.根据权利要求2所述的蓄电池参数测量装置，其特征在于，所述内阻计算单元根据公式十算得出蓄电池内阻的阻值，其中，r为蓄电池内阻的阻值，R为标准电阻的阻值，Vr为标准电阻的电压降，Ve为蓄电池的电压降。
4.根据权利要求2所述的蓄电池参数测量装置，其特征在于，所述金氧半场效晶体管的漏极和源极分别与所述蓄电池和所述标准电阻相连，所述金氧半场效晶体管的栅极与所述放大驱动电路相连。
5.根据权利要求2所述的蓄电池参数测量装置，其特征在于，所述单片机中还包括对采集的所述蓄电池的电压依次进行滤波和放大的滤波单元和放大单元。
6.根据权利要求1所述的蓄电池参数测量装置，其特征在于，所述单片机的接口单元通过切换不同的接口测量各蓄电池的电压；所述单片机还包括与所述接口单元相连的电压处理单元，所述电压处理单元通过处理从所述接口单元接收到的各电压信号获取各蓄电池的电压。
7.根据权利要求1所述的蓄电池参数测量装置，其特征在于，所述温度测量模块中的各蓄电池测温芯片通过测温总线与所述单片机相连；所述单片机还包括与所述接口单元相连的温度处理单元，所述温度处理单元用于根据各蓄电池测温芯片传输过来的信号获取各蓄电池的温度。
8.根据权利要求7所述的蓄电池参数测量装置，其特征在于，各所述测温芯片向所述单片机发送的信号包括蓄电池的温度及用于识别蓄电池的编号。
9.根据权利要求7所述的蓄电池参数测量装置，其特征在于，所述单片机还连有用于测量环境温 度的环境测温芯片。
专利摘要本实用新型提供一种蓄电池参数测量装置，包括由蓄电池构成的供电模块；用于测量所述供电模块中各蓄电池的内阻的内阻测量模块；用于测量所述供电模块中各蓄电池的电压的电压测量模块；包括设置在各蓄电池表面的蓄电池测温芯片的温度测量模块；所述单片机由供电模块供电，所述单片机根据所述内阻测量模块、所述电压测量模块、所述温度测量模块依次传输过来的信号获得蓄电池的内阻、电压及温度；用于显示各蓄电池的内阻、电压及温度的显示模块。本实用新型的测量装置具备测量蓄电池电压、内阻、温度的功能，可以测量多个蓄电池的电压、内阻、温度等参数，蓄电池维护人员可以依此迅速定位到性能参数较差的蓄电池。
文档编号G01R27/14GK203133180SQ201320096078
公开日2013年8月14日 申请日期2013年3月4日 优先权日2013年3月4日
发明者曾奕, 闻常峰 申请人:上海大乘电气科技有限公司