[发明专利]一种用于测量蓄电池内阻的装置

说明书

技术领域

本发明涉及蓄电池技术领域，特别是涉及蓄电池内阻测量领域，具体为一种用于测量蓄电池内阻的装置。

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。

电池内阻是衡量电池性能的一个重要技术指标。电池的内阻是指电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力，它包括欧姆内阻和极化内阻，极化内阻又包括电化学极化内阻和浓差极化内阻。欧姆内阻主要是指由电极材料、电解液、隔膜电阻及各部分零件的接触电阻组成，与电池的尺寸、结构、装配等有关。电流通过电极时，电极电势偏离平衡电极电势的现象称为电极的极化。极化电阻是指电池的正极与负极在进行电化学反应时极化所引起的内阻。电池的内阻不是常数，在充放电过程中随时间不断变化，这是因为活性物质的组成，电解液的浓度和温度都在不断的改变。欧姆内阻遵守欧姆定律，极化内阻随电流密度增加而增大，但不是线性关系，常随电流密度的对数增大而线性增加。不同类型的电池内阻不同,相同类型的电池，由于内部化学特性的不一致，内阻也不一样。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。电池的内阻很小，我们一般用微欧或者毫欧的单位来定义它。在一般的测量场合，我们要求电池的内阻测量精度误差必须控制在正负5%以内，这么小的阻值和这么精确的要求必须采用合适的方法进行测量。

现有蓄电池内阻测量方法中，两种常用的方法较为普及，即直流放电法和交流法。

直流放电法原理是将蓄电池处于脱机状态，通过外部测量仪器的负载进行大电流放电，同时测量蓄电池的电压降和放电电流，通过所测的蓄电池电压与放电电流的比值，得出蓄电池内阻。这种方法的主要缺陷是：必须采用大电流放电，一般为50~80A，有时甚至达到上百安培，对蓄电池的寿命造成伤害；必须保证测量夹与蓄电池极柱稳定可靠连接，如果接触不好会打出电弧，存在安全隐患；同时较大电流对直流系统、充电系统、负载系统构成威胁，必须脱机测量，这样会对系统安全构成隐患。

交流阻抗法是一种小幅度正弦波电流或者电压信号作为激励源，测量由此信号产生的响应信号即可测得电池的内阻。这种方法的主要缺陷是：存在着易受充电器和其它噪声源干扰的问题。存在相位偏移，为了测量准确蓄电池内阻，必须准确测量电压与电流之间的相位差；并且需要附加独立的交流信号源。系统庞大且造价昂贵；采用电压比值处理数据的方法需要测量交流信号的峰值，需要额外附加保持与采样电路。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于测量蓄电池内阻的装置，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。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于测量蓄电池内阻的装置，包括：单片机，与蓄电池相连，用于控制所述蓄电池产生毫秒级放电电流；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；标准电阻，与所述蓄电池相连，所述标准电阻的电阻值已知；金氧半场效晶体管，连接在所述蓄电池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；放大驱动电路，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；电压同步采集单元，设置在所述单片机中，用于采集蓄电池的电压；内阻计算单元，设置在所述单片机中，与所述电压同步采集单元相连、用于根据所述标准电阻的阻值及所述电压同步采集单元采集的蓄电池的电压、所述标准电阻的电压计算所述蓄电池内阻。

可选地，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。

可选地，所述电压方波加在所述金氧半场效晶体管的栅极与虚拟地之间。

可选地，所述测量蓄电池内阻的装置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高通滤波器和运算放大器。

可选地，所述放大驱动电路输出的电压与所述金氧半场效晶体管的导通电压相匹配。

可选地，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，V_r为标准电阻的电压降，V_R为蓄电池的电压降。