蓄电池组健康在线监测装置的制作方法

本技术涉及电源，具体的，涉及蓄电池组健康在线监测装置。

背景技术：

1、随着科技发展的需要，各个方面对蓄电池的应用都非常广泛，而蓄电池应用的同时，也带来安全的问题，其可能发生鼓胀、短路、漏液,严重时甚至导致起火,造成的损失令人触目惊心。因此提高蓄电池运行的安全可靠性十分重要，需要引入蓄电池健康在线监测，来保证蓄电池能一直处于安全运行。蓄电池在线监测以蓄电池内阻、蓄电池端电压和蓄电池内电流为主要监测参数，其中蓄电池内阻检测是至关重要的一项。

2、现有技术采用交流注入法，在蓄电池回路中注入一定频率的交流电路，采集蓄电池两端产生的交流电压，并通过锁相放大方法抑制噪声干扰，测得蓄电池内阻，但是，锁相放大器使用复杂，交流信号的相位会受到蓄电池本身电容的影响，测量结果误差较大。

技术实现思路

1、本实用新型提出蓄电池组健康在线监测装置，解决了现有技术中蓄电池内阻检测电路结构复杂、检测结果不准确的问题。

2、本实用新型的技术方案是这样实现的：包括采样电阻和交流电流发生电路，交流电流发生电路的输出端与蓄电池b1并联，所述采样电阻rr串联在蓄电池b1的正极和负极之间，还包括均与控制器连接的第一电压有效值检测电路和第二电压有效值检测电路，所述第一电压有效值检测电路用于检测蓄电池b1两端的电压，所述第二电压有效值检测电路用于检测采样电阻rr两端的电压，所述第一电压有效值检测电路和所述第二电压有效值检测电路的电路结构相同，

3、所述第一电压有效值检测电路包括依次连接的运放u4、运放u6a、运放u6b和有效值转换器u5，所述运放u4的同相输入端与所述蓄电池b1的正极连接，所述运放u4的反相输入端与所述蓄电池b1的负极连接，所述运放u4的输出端与所述运放u6a的反相输入端连接，

4、所述运放u6a的同相输入端通过电阻r27接地，所述运放u6a的输出端通过电阻r26反馈连接至所述运放u6a的反相输入端，所述运放u6a的输出端与电容c21的第一端连接，所述电容c21的第二端接入所述运放u6b的反相输入端，

5、所述运放u6b的同相输入端接地，所述运放u6b的输出端通过电阻r25反馈连接至所述运放u6b的反相输入端，所述运放u6b的输出端通过电容c22接入所述电容c21的第一端，所述电容c21的第一端通过电阻r7接地，所述运放u6b的输出端与所述有效值转换器u5的信号输入端连接，

6、所述有效值转换器u5的输入缓冲端通过电阻r33与电容c32的第一端连接，所述电容c32的第二端与所述有效值转换器u5的输出缓冲端连接，所述有效值转换器u5的模拟公共端通过电容c31与所述电阻r33的第一端连接，所述有效值转换器u5的输出偏移端与所述有效值转换器u5的模拟公共端连接，所述有效值转换器u5的分母输入端通过电阻r32与所述电阻r33的第二端连接，所述有效值转换器u5的输出缓冲端作为所述第一电压有效值检测电路的输出端，与所述控制器连接。

7、进一步，所述交流电流发生电路包括依次连接的频率合成器u2和恒流源电路，所述频率合成器u2的使能端、串行时钟输入端和串行数据输入端均与控制器连接，所述频率合成器u2的主频数字时钟输入端与有源晶振u1的输出端连接，所述有源晶振u1的电源端接三极管q1的集电极，所述三极管q1的发射极接5v电源，所述三极管q1的基极通过电阻r9接5v电源，所述三极管q1的基极通过电阻r1与控制器连接。

8、进一步，所述恒流源电路包括电阻r37、运放u3和三极管q2，所述运放u3的同相输入端通过电阻r34与频率合成器u2的输出端连接，所述运放u3的反相输入端与所述三极管q2的发射极连接，所述三极管q2的发射极通过电阻r36接地，所述三极管q2的基极通过电阻r35与所述运放u3的输出端连接，所述三极管的集电极通过所述电阻r37连接电源vcc，所述三极管q2的集电极作为所述恒流源电路的输出端。

9、进一步，所述频率合成器u2的输出端和所述恒流源电路之间设置有二阶低通滤波电路，所述二阶低通滤波电路包括电阻r10、电容c6、电阻r11、电容c15、电阻r12、电阻r13和运放u7，所述电阻r10的第一端与频率合成器u2的输出端连接，所述电阻r10的第二端通过电容c6与所述运放u7的输出端连接，所述电阻r11的第一端与所述电阻r10的第二端连接，所述电阻r11的第二端通过电容c15接地，所述电阻r11的第二端接入所述运放u7的同相输入端，

10、所述电阻r12的第一端接地，所述电阻r12的第二端接入所述运放u7的反相输入端，所述运放u7的输出端通过电阻r13接入所述运放u7的反相输入端，所述运放u7的输出端作为所述二阶低通滤波电路的输出端，接入所述恒流源电路的输入端。

11、进一步，所述二阶低通滤波电路的输出端和所述恒流源电路之间设置有电压跟随器u8，所述电压跟随器u8的同相输入端与所述二阶低通滤波电路的输出端连接，所述电压跟随器u8的输出端与所述电压跟随器u8反相输入端连接，所述电压跟随器u8的输出端与所述恒流源电路的输入端连接。

12、本实用新型的工作原理及有益效果为：

13、本实用新型中通过交流电流发生电路向蓄电池b1回路中注入一定频率的交流电流，采用第一电压有效值检测电路检测蓄电池b1两端的交流电压有效值us，采用第二电压有效值检测电路检测采样电阻rr两端的交流电压有效值ur，根据串联元件电流相等的原理，得到蓄电池b1的内阻r=us*rr/ur，无需设计锁相电路，即可实现蓄电池b1内阻的准确监测。

14、其中，运放u4组成差分放大电路，能对蓄电池b1两端的电压信号进行放大；运放u6a组成反相比例放大电路，对运放u4的输出信号进一步放大；运放u6b组成带通滤波器，可以提取出与注入交流电流相同频率的有用信号，剔除干扰；运放u6b输出的交流电压信号接入有效值转换器u5的信号输入端，有效值转换器u5的rms输出端输出与交流电压信号有效值对应等效的直流电压，电阻r32、电阻r33、电容c31、电容c32和有效值转换器u5内部的电容构成滤波电路，滤除直流电压中的交流信号，最终得到准确的交流电压有效值。

技术特征：

1.蓄电池组健康在线监测装置，包括采样电阻和交流电流发生电路，交流电流发生电路的输出端与蓄电池b1并联，所述采样电阻rr串联在蓄电池b1的正极和负极之间，其特征在于，还包括均与控制器连接的第一电压有效值检测电路和第二电压有效值检测电路，所述第一电压有效值检测电路用于检测蓄电池b1两端的电压，所述第二电压有效值检测电路用于检测采样电阻rr两端的电压，所述第一电压有效值检测电路和所述第二电压有效值检测电路的电路结构相同，

2.根据权利要求1所述的蓄电池组健康在线监测装置，其特征在于，所述交流电流发生电路包括依次连接的频率合成器u2和恒流源电路，所述频率合成器u2的使能端、串行时钟输入端和串行数据输入端均与控制器连接，所述频率合成器u2的主频数字时钟输入端与有源晶振u1的输出端连接，所述有源晶振u1的电源端接三极管q1的集电极，所述三极管q1的发射极接5v电源，所述三极管q1的基极通过电阻r9接5v电源，所述三极管q1的基极通过电阻r1与控制器连接。

3.根据权利要求2所述的蓄电池组健康在线监测装置，其特征在于，所述恒流源电路包括电阻r37、运放u3和三极管q2，所述运放u3的同相输入端通过电阻r34与频率合成器u2的输出端连接，所述运放u3的反相输入端与所述三极管q2的发射极连接，所述三极管q2的发射极通过电阻r36接地，所述三极管q2的基极通过电阻r35与所述运放u3的输出端连接，所述三极管q2的集电极电流作为所述恒流源电路的输出端。

4.根据权利要求2所述的蓄电池组健康在线监测装置，其特征在于，所述频率合成器u2的输出端和所述恒流源电路之间设置有二阶低通滤波电路，所述二阶低通滤波电路包括电阻r10、电容c6、电阻r11、电容c15、电阻r12、电阻r13和运放u7，所述电阻r10的第一端与频率合成器u2的输出端连接，所述电阻r10的第二端通过电容c6与所述运放u7的输出端连接，所述电阻r11的第一端与所述电阻r10的第二端连接，所述电阻r11的第二端通过电容c15接地，所述电阻r11的第二端接入所述运放u7的同相输入端，

5.根据权利要求4所述的蓄电池组健康在线监测装置，其特征在于，所述二阶低通滤波电路的输出端和所述恒流源电路之间设置有电压跟随器u8，所述电压跟随器u8的同相输入端与所述二阶低通滤波电路的输出端连接，所述电压跟随器u8的输出端与所述电压跟随器u8反相输入端连接，所述电压跟随器u8的输出端与所述恒流源电路的输入端连接。

技术总结
本技术涉及电源技术领域，提出了蓄电池组健康在线监测装置，包括采样电阻和交流电流发生电路，交流电流发生电路的输出端与蓄电池B1并联，所述采样电阻Rr串联在蓄电池B1的正极和负极之间，其特征在于，还包括均与控制器连接的第一电压有效值检测电路和第二电压有效值检测电路，所述第一电压有效值检测电路用于检测蓄电池B1两端的电压，所述第二电压有效值检测电路用于检测采样电阻Rr两端的电压，所述第一电压有效值检测电路和所述第二电压有效值检测电路的电路结构相同。通过上述技术方案，解决了现有技术中蓄电池内阻检测电路结构复杂、检测结果不准确的问题。

技术研发人员：张祖业,张猛,柴宏星
受保护的技术使用者：河北元能电气设备有限公司
技术研发日：20230222
技术公布日：2024/1/14