一种用于电池内阻测量的稳流电路的制作方法

本实用新型涉及电池内阻测量，具体涉及一种用于电池内阻测量的稳流电路。

背景技术：

在目前的铅酸蓄电池在线内阻测量实现方法中，实现方式为小电流放电法，即用一个固定频率(1-2khz)的方波控制放电器件对电池放电，同时采集放电产生的电压差和放电的电流，通过计算得出电池的内阻。这种电路是一个开环系统，电池的放电电流会随着方波信号的干扰而变化，而且放电电流的可控性不强容易烧毁放电器件。再加上电池的放电电流比较小，放电时的电池电压差往往只有10毫伏左右，容易受到干扰，导致采样结果的误差。电池的容量不同时需要调整电路参数，实现起来比较麻烦。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的电池放电电流会随着波形信号受干扰而不稳定，进而导致采样结果不准确的问题，而提供了一种用于电池内阻测量的稳流电路。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

本实用新型的一种用于电池内阻测量的稳流电路，其特殊之处在于：包括波形产生模块、电平转换及驱动模块、放电控制模块、电流采样模块以及运放反馈模块；

所述波形产生模块产生波形信号，经所述电平转换及驱动模块后作为所述放电控制模块的驱动信号，所述放电控制模块输出控制信号至串联于电池放电回路中的开关管q3，从而控制电池放电回路的工作状态及电流大小；所述电流采样模块采样电池放电回路的电流，经运放反馈模块后送入放电控制模块形成负反馈。

进一步地，所述放电控制模块包括运算放大器u2b、电阻r4、场效应管q4、电阻r5以及开关管q3；

所述运算放大器u2b的正输入端用于接受使能信号，负输入端与所述运放反馈模块的输出端连接，输出端经电阻r4与所述开关管q3的栅极连接，所述开关管q3串接于电池放电回路中；

所述场效应管q4的一端连接于电阻r4和开关管q3之间的节点，记该节点为第一节点，所述场效应管q4的另一端接电池的负极；

所述电阻r5的一端连接于所述第一节点与所述开关管q3之间的节点，另一端接电池的负极；

所述场效应管q4的栅极与所述电平转换及驱动模块的输出端连接。

进一步地，所述电流采样模块以及运放反馈模块整体包括采样电阻r10、运算放大器u1b、电阻r8以及电阻r9；

所述运算放大器u1b的正输入端经电阻r8接电池的负极；

所述采样电阻r10串联于电池放电回路中，所述采样电阻r10一端接电池的负极，另一端分出一路经电阻r7与运算放大器u1b的负输入端连接；

所述电阻r9的一端接运算放大器u1b的负输入端，另一端接电池的负极；

所述运算放大器u1b的输出端连接于所述运算放大器u2b的负输入端；

为了提高测量精度，所述采样电阻r10使用精密低值电阻。

进一步地，所述电池放电回路包括电池、开关管q3，同时还包括采样电阻r10；

所述开关管q3的漏极连接电池正极，源极经采样电阻r10与电池负极连接。

进一步地，所述放电控制模块还包括滑动变阻器vr1，所述滑动变阻器vr1一端与使能信号源连接，另一端接电池的负极，滑动头与所述运算放大器u2b的正输入端连接。

进一步地，所述电流采样模块以及运放反馈模块整体还包括电阻r6，所述电阻r6的一端连接于所述运算放大器u1b的输出端与运算放大器u2b的负输入端之间的节点，另一端连接运算放大器u1b的负输入端与电阻r7之间的节点。

进一步地，所述开关管q3为nmos管。

进一步地，所述电平转换及驱动模块包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、三极管q1、三极管q2以及电源；

所述电阻r2的一端与所述波形产生模块连接，另一端与所述三极管q1的基极连接；所述三极管q1的发射极接电池负极，集电极通过电阻r1连接于三极管q2的基极；

所述电阻r3一端连接于所述三极管q1与电阻r1之间的节点处，另一端经所述电源连接于三极管q2的发射极；

所述三极管q2的集电极与场效应管q4的栅极连接。

进一步地，所述电池放电回路还包括熔断器f1以及二极管d1；

所述熔断器f1一段与电池正极连接，另一端经二极管d1与开关管q3连接。

进一步地，所述波形产生模块与使能信号源由同一个单片机提供；单片机的dac单元产生波形信号；单片机的io端输出使能信号。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型由波形产生模块产生的波形作为原始的驱动信号经过电平转换及驱动模块来驱动电控制回路来使电池放电，在放电过程中电流采样模块以及运放反馈模块对电池放电回路的放电电流进行采样同时把采样电流转变成电压反馈到放电控制回路中，由于引入的是电压深度负反馈，因此放电电流很稳定。同时，本实用新型采用单片机的dac单元输出一种频率的类方波，由于是模拟部分产生的类方波，它的上升沿和下降沿不是很陡，产生的干扰就很小，更有利于电路的稳定。

附图说明

图1是本实用新型一种用于电池内阻测量的稳流电路的逻辑框图；

图2是本实用新型一种用于电池内阻测量的稳流电路的逻辑框图内部的电路图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的一种用于电池内阻测量的稳流电路作进一步详细说明。根据下面具体实施方式，本实用新型的优点和特征将更清楚。需要说明的是：附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的；其次，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。

本实用新型一种用于电池内阻测量的稳流电路，其工作原理为：

通过电流采样模块以及运放反馈模块将电池的放电电流转换成电压信号采用深度负反馈的方式反馈到放电控制模块部分，当电流增大时反馈电压引入放电控制模块运放单元的负输入端，放电控制模块减小电池放电电流，使输出始终是一个固定值。实现稳定电流输出和免测量的效果，只需要调节运放反馈模块中运运算放大器u1b的正输入端的输入电压，就可以调整输出电流，即电池的放电电流

实施例：

本实用新型一种用于电池内阻测量的稳流电路的具体结构如下：

如图1所示，包括波形产生模块、电平转换及驱动模块、放电控制模块、电流采样模块以及运放反馈模块；波形产生模块产生波形信号，经电平转换及驱动模块后作为放电控制模块的驱动信号，放电控制模块输出控制信号至串联于电池放电回路中的开关管q3，从而控制电池放电回路的工作状态及电流大小；电流采样模块采样电池放电回路的电流，经运放反馈模块后送入放电控制模块形成负反馈。

由此，波形产生模块产生的波形作为原始的驱动信号经过电平转换及驱动模块来驱动放电控制模块对电池放电，在放电过程中电流采样模块对电池放电回路的放电电流进行采样同时把采样电流转变成电压通过运放反馈模块反馈到放电控制模块中，由于引入的是电压深度负反馈，因此放电电流很稳定。

优选的，放电控制模块包括运算放大器u2b、电阻r4、场效应管q4、电阻r5以及开关管q3；运算放大器u2b的正输入端用于接收使能信号，负输入端与运放反馈模块的输出端连接，输出端经电阻r4与开关管q3的栅极连接，开关管q3串接于电池放电回路中；场效应管q4的一端连接于电阻r4和开关管q3之间的节点，记该节点为第一节点，场效应管q4的另一端接电池的负极；电阻r5的一端连接于第一节点与开关管q3之间的节点，另一端接电池的负极；场效应管q4的栅极与所述电平转换及驱动模块的输出端连接。

优选的，电流采样模块以及运放反馈模块整体包括采样电阻r10、运算放大器u1b、电阻r8以及电阻r9；所述运算放大器u1b的正输入端经电阻r8接电池的负极；采样电阻r10串联于电池放电回路中，采样电阻r10一端接电池的负极，另一端分出一路经电阻r7与运算放大器u1b的负输入端连接；电阻r9的一端接运算放大器u1b的负输入端，另一端接电池的负极；运算放大器u1b的输出端连接于所述运算放大器u2b的负输入端。

优选的，电池放电回路包括电池、开关管q3、采样电阻r10；开关管q3的漏极连接电池正极，源极经采样电阻r10与电池负极连接。

优选的，放电控制模块还包括滑动变阻器vr1，滑动变阻器vr1一端与使能信号源连接，另一端接电池的负极，滑动头与所述运算放大器u2b的正输入端连接。

优选的，电流采样模块以及运放反馈模块整体还包括电阻r6，电阻r6的一端连接于运算放大器u1b的输出端与运算放大器u2b的负输入端之间的节点，另一端连接运算放大器u1b的负输入端与电阻r7之间的节点。

优选的，开关管q3为nmos管。

优选的，电平转换及驱动模块包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、三极管q1、三极管q2以及电源；电阻r2的一端与所述波形产生模块连接，另一端与所述三极管q1的基极连接；三极管q1的发射极接电池负极，集电极通过电阻r1连接于三极管q2的基极；电阻r3一端连接于所述三极管q1与电阻r1之间的节点处，另一端经所述电源连接于三极管q2的发射极；三极管q2的集电极与场效应管q4的栅极连接。

优选的，电池放电回路还包括熔断器f1以及二极管d1；熔断器f1一段与电池正极连接，另一端经二极管d1与开关管q3连接。

优选的，波形产生模块与使能信号源由同一个单片机提供；单片机的dac单元产生波形信号；单片机的io端输出使能信号；还可以采用外部adc产生固定频率的激励信号，能够使波形的上升沿和下降沿不是非常陡峭都可以具有消除开关噪声干扰的效果。

本实用新型一种用于电池内阻测量的稳流电路，其工作过程如下：

波形产生模块采用单片机的dac单元，由dac单元产生类方波波形，电平转换及驱动模块将单片机dac单元输出的类方波的幅度从3v转换到5v，为了更好的适应放电回路的放电mos管，同时利用单片机另外一个io端作为放电控制回路的一个使能信号源，该使能信号源输出的使能信号与类方波同时工作，使得开关管q3按照场效应管q4的栅极的相反波形控制电池导通截止进行放电，流过采样电阻r10的电流不断增加，采样电阻r10的电压不断增加，该电压经过运算放大器u1b放大后进入运算放大器u2b的负输入端，从而从而形成了一条负反馈回路使得放电回路电流恒定。当需要调整电路的放电电流参数时，只需调节滑动变阻器vr1，非常简单方便。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。