一种串联蓄电池组中各蓄电池内阻的检测方法与流程

本发明涉及到一种用于检测电源内阻的方法，尤其涉及到一种串联蓄电池组中各蓄电池内阻的检测方法。

背景技术：

内阻是反映蓄电池性能状态的重要参数。正常情况下，内阻小的电池的大电流放电能力强，内阻大的电池放电能力弱。目前，测量蓄电池内阻的方法主要有直流法和交流法。

1、直流法

根据物理公式r＝v/i，测试设备让电池在短时间内(一般为2-3秒)强制通过一个很大的恒定直流电流(目前一般使用40a-80a的大电流)，测量此时电池两端的电压，按公式，计算出当前的电池内阻。如果控制得当的话，测量精度误差可以控制在0.1％以内。虽然，这种测量方法的精确度较高，但是，此法有明显的不足之处：

(1)只能测量大容量电池或者蓄电池，小容量电池无法在2-3秒钟内负荷40-80a的大电流；

(2)当电池通过大电流时，电池内部的电极会发生极化现象，产生极化内阻。故，测量时间必须很短，否则测出的内阻值误差很大；

(3)大电流通过电池对电池内部的电极有一定损伤。

2、交流法

给电池施加一个固定频率和固定电流(目前一般使用1khz频率，50ma小电流)，然后对其电压进行采样，经过整流、滤波等一系列处理后通过运放电路计算出该电池的内阻值。用此法测量，对电池本身不会有太大的损害，且可以测量几乎所有的电池。但是，这种交流法存在如下缺点：

(1)交流压降测量法的测量精度很可能会受到纹波电流的影响，同时还有谐波电流干扰的可能。这些都会影响到测量的精度。

(2)交流压降测量法的测量精度不如直流放电内阻测量法。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种精度高、对蓄电池不会造成损伤的串联蓄电池组中各蓄电池内阻的检测方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种串联蓄电池组中各蓄电池内阻的检测方法，其步骤包括：

1)测量电压：在蓄电池放电过程中两个时刻，分别采样串联蓄电池组中各蓄电池两端的电压值，将得到的电压信号经过至少两次信号调理(所谓的信号调理简单指的是：将信号通过放大、滤波等操作转换成采集设备能够识别的标准信号)，并且，在第一次信号调理和第二次信号调理之间，进行隔离放大，然后，将最后一次调理后的电压信号进行模数转换得到与蓄电池两端的电压的模拟值相对应的数字信号量；

2)测量电流：通过分流器采样串联电池组在步骤1)中所述的两个时刻的放电电流值，得到与之相对应的毫伏级电压信号，该毫伏级电压信号经过隔离放大后，进行至少一次信号调理，然后，将最后一次调理后的电压信号进行模数转换得到与串联蓄电池组的放电电流的模拟值相对应的数字信号量；

3)经过计算，得到各个蓄电池的内阻。

作为一种优选方案，在所述的一种串联蓄电池组中各蓄电池内阻的检测方法中，所述的两个时刻，分别为放电开始时至放电开始后的10毫秒之间的任意时刻、以及放电开始后的20至30毫秒之间的任意时刻；作为进一步的优选方案，所述的两个时刻，分别是放电开始时和放电开始后的20毫秒。

作为一种优选方案，在所述的一种串联蓄电池组中各蓄电池内阻的检测方法中，将经过最后一次调理后得到的电压信号通过单片的相应模数转换通道转换成数字信号量。

本发明的有益效果是：本发明通过在蓄电池化成过程中的放电阶段对蓄电池的内阻进行测试，相较传统的电池内阻测试方法更加简单高效，本发明通过检测蓄电池电压在放电电流上升过程中短时间内微小的电压变化，使得采样得到的电压和电流精度较高，得到的电池内阻数值更加精确可靠，重复性好，测试的结果可供电池生产厂家用于电池配组，即：将内阻差不多的蓄电池配组使用；另外，本发明可同时测量蓄电池串联组中的多个电池的内阻，并且，由于使用化成过程中的正常放电电流，所以不会影响蓄电池的正常化成过程，从而不会对蓄电池造成损伤。由于测量的两个时刻分别选在放电开始时和开始后的20毫秒，这两个时刻受电池的等效模型中电容电压变化的影响较小，从而进一步提高了测量的精度。除此之外，本发明所采用的电压采样电路可兼具电压巡检仪的功能，可为电池生产厂家节省下电压巡检设备的投入；而且，采用单片机的片内a/d的多个通道用于对电压和电流信号进行模数转换，大大降低了生产成本。

附图说明

图1为基于蓄电池的化成电路进行内阻测量的原理框图。

图2为放电阶段启动时的电流电压波形图。

图3为电池的等效模型。

图4为基于蓄电池的化成电路进行内阻测量的电原理结构图。

具体实施方式

下面结合附图，详细描述本发明所述的一种串联蓄电池组中各蓄电池内阻的检测方法的具体实施方案。

如图1所示，单片机mcu执行用户设定的电池化成工艺，通过电压采样电路和电流采样电路来实时采样蓄电池的电压和电流，控制充放电控制回路调节输出的电压和电流，并在此过程中，测量蓄电池的内阻；参见图4所示，其具体步骤为：

1)测量电压：在蓄电池放电过程中两个时刻即开始放电时和放电后的20毫秒这两个时刻──参见图2所示，分别采样串联蓄电池组中各蓄电池两端的电压值，将得到的电压信号经过两次信号调理，并且，在第一次信号调理和第二次信号调理之间，进行隔离放大，然后，将最后一次即第二次调理后的电压信号送至单片机中相应的a/d通道进行模数转换得到与蓄电池两端的电压的模拟值相对应的数字信号量；

2)测量电流：通过分流器采样串联电池组在步骤1)中所述的两个时刻的放电电流值，得到与之相对应的毫伏级电压信号，该毫伏级电压信号经过隔离放大后，进行信号调理，然后，将调理后的电压信号进行模数转换得到与串联蓄电池组的放电电流的模拟值相对应的数字信号量；

3)经过步骤1)和步骤2)得到精确的电流变化δi及电压变化δu──参见图2所示，众所周知，电池可等效为如图3所示的模型，ri为电池内阻，在短时间大电流放电时，可认为电池电容上的端电压不变，则电池输出端测得的电压变化δu等于电池内阻ri上电压的变化，因此，可以根据公式r＝△u/△i得出蓄电池的内阻。

在实际应用时，如图4所示，所述的电压和电流信号调理采用的是基于运放lmv321及其外围电路构成的调理电路；每个蓄电池的电压、电流的采样通道均相互隔离，互相之间不受影响。各个蓄电池的电压、电流采样通道的第一级调理回路电源的vdd1～vddn通过为单片机mcu端供电的主电源vdd0经过隔离dc-dc电源产生。

综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所作的均等变化与修饰，均应包括在本发明的权利要求范围内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种精度高、对蓄电池不会造成损伤的串联蓄电池组中各蓄电池内阻的检测方法，其步骤包括：1)在蓄电池放电过程中两个时刻，分别采样串联蓄电池组中各蓄电池两端的电压值，将得到的电压信号经过至少两次信号调理、并隔离放大后，进行模数转换得到与蓄电池两端的电压的模拟值相对应的数字信号量；2)测量电流：通过分流器采样串联电池组在步骤1)中所述的两个时刻的放电电流值，得到毫伏级电压信号、并隔离放大，在进行至少一次信号调理后，进行模数转换得到与串联蓄电池组的放电电流的模拟值相对应的数字信号量；3)经过计算，得到各个蓄电池的内阻。该方法尤其适用于蓄电池的化成充电过程中测量蓄电池的内阻。

技术研发人员：徐利东;闵卫丰
受保护的技术使用者：江苏金帆电源科技有限公司
技术研发日：2017.05.05
技术公布日：2017.07.07