專利名稱：蓄電池內阻測試儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種蓄電池內阻測試儀。
背景技術：
目前現有驗證蓄電池性能的方法有負載測試和內阻測試兩種方
法
(1) 負載測試對整串蓄電池進行負載測試是驗證蓄電池性能 最可靠的方法，可對蓄電池系統進行100%的全面檢查，同時區分出 蓄電池或外部傳導途徑的各種問題。缺點是繁瑣復雜、耗用時間。
(2) 內阻測試是一種新的測試手段，即通過測量蓄電池的內 阻來確定蓄電池的狀態，被證明是非常可靠的方法，同時也是負載測 試的廉價補充或替代手段。由于蓄電池的內阻與它本身容量有著密切 聯系，因此可以在放電期間利用這個參數來預測蓄電池的性能。蓄電 池的內阻與容量有著緊密的聯系，不過兩者之間并非一般的線性關 系。目前雖然可以測量出蓄電池的內阻，但是這個參數并不能直接用 來指示蓄電池的容量，它只能是在蓄電池性能已嚴重退化，并將影響 整個系統正常使用時，作為一個警告指示。
通過對大量的各種類型蓄電池的測試表明如果蓄電池的內阻增 至高于其基準值，即蓄電池在最佳狀態下的內阻值的25%時，這個蓄 電池將無法進行容量的測試。
目前，常用的內阻測試方法是交流注入法，使用交流注入的儀器 (如測量阻抗或電導的儀表)在測量時會對蓄電池施加一個交流測 試信號，然后再測出相應的蓄電壓和電流。阻抗的讀數V/I會隨頻率
而變化，而蓄電池包含的容抗Xc也會使電化學電阻RE變得更小。
采用交流方式的儀器測量干擾因素多而且增加了系統復雜性，同時也 影響了測量精度，存在著易受充電器紋波電流和其它噪聲源干擾的問 題。有些設備不能在線(連接充電器和負載，并處于浮充狀態)對蓄
電池進行測試。使用頻率為60Hz或50HZ的交流測試電流更不可取，
5因為這是充電器紋波和噪聲源和主要頻率。 發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種采用瞬間大電流放 電方法的蓄電池內阻測試儀。
本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案
本實用新型由單片機、電壓采樣及A/D轉換電路、放電控制及 驅動電路、放電及電流取樣電路、電流采樣隔離電路、顯示電路組成;
電壓采樣及A/D轉換電路的輸入端接蓄電池的正、負極，電壓采樣 及A/D轉換電路與單片機雙向連接；單片機的一路輸出端經放電控
制及驅動電路接放電及電流取樣電路的輸入端，放電及電流取樣電路 的輸出端經電流采樣隔離電路接單片機的輸入端，放電及電流取樣電
路的另一路輸入端接蓄電池的正、負極；單片機的另一路輸出端接顯
示電路的輸入端。
本實用新型的工作原理
使用本蓄電池內阻測試儀來測量內阻，原理是由本內阻測試儀內 部的大功率、小阻值的放電電阻對蓄電池進行瞬間(數秒)放電，測 出放電電流I，及測出蓄電池極柱上電壓的瞬間變化，即放電電阻接
通時的瞬間電壓VI和斷開放電電阻時的瞬間恢復電壓V2，便可推 導出蓄電池的內阻R。 '
式中R:蓄電池內阻，單位為Q;
VI:放電瞬間的蓄電池電壓，單位為V; V2:斷開放電電阻后的蓄電池恢復電壓，單位為V; I:蓄電池的瞬間放電電流，單位為A。 本實用新型的有益效果是測量精度高、抗干擾能力強，可以在線 對蓄電池進行測量，能夠監控蓄電池的健康狀況，并估算蓄電池的容
圖1為本實用新型的原理框圖。
圖2為本實用新型的單片機及其外圍電路的電路原理圖。圖3為電壓釆樣及A/D轉換電路的電路原理圖。 圖4為電流采樣隔離電路的電路原理圖。
圖5為放電控制及驅動電路、放電及電流取樣電路的電路原理圖。
圖6為顯示電路的電路原理圖。
具體實施方式
由圖l一6所示的實施例可知，它由單片機、電壓采樣及A/D轉 換電路、放電控制及驅動電路、放電及電流取樣電路、電流采樣隔離 電路、顯示電路組成；電壓采樣及A/D轉換電路的輸入端接蓄電池
的正、負極，電壓采樣及A/D轉換電路與單片機雙向連接；單片機
的一路輸出端經放電控制及驅動電路接放電及電流取樣電路的輸入 端，放電及電流取樣電路的輸出端經電流采樣隔離電路接單片機的輸
入端，放電及電流取樣電路的另一路輸入端接蓄電池的正、負極；單 片機的另 一路輸出端接顯示電路的輸入端。
所述電壓采樣及A/D轉換電路由A/D轉換器U2及其外圍元件 電阻R5-—Rll，電容C4一C19組成；其外圍元件組成伺服電路，伺
服電路的作用是保證蓄電池兩端的電壓跳變的及時性和抗干擾能力， A/D轉換器U2的輸入端2腳依次經電阻R8、 R6接蓄電池E的正極 (A)， A/D轉換器U2的輸入端1腳依次經電阻R7、 R5接蓄電池E 的負極(B); A/D轉換器U2的輸入端31腳接單片機Ul的指令輸出 端101腳，A/D轉換器U2的輸出端27腳接單片機Ul的100腳，A/D 轉換器U2的輸出端26—11腳分別接單片機Ul的輸入端ADl AD15;晶體X1、電容C24、 C25組成單片機U1的晶振電路。
所述放電控制及驅動電路由譯碼器U6、光耦U7、 TTL驅動器 U9、達林頓驅動器U8、排阻PR1組成；譯碼器U6的輸入端l一3 腳分別接單片機Ul的輸出端34腳、24腳、15腳，譯碼器U6的4 腳接單片機Ul的7腳，譯碼器U6的輸出端B—15腳分別接光耦 U7的輸入端6腳、4腳、2腳，光耦U7的輸入端8腳經TTL驅卻器 U9接單片機U1的90腳，光耦U7的輸出端〗1腳、13腳、15腳分
7別接達林頓驅動器U8的輸入端4腳、3腳、2腳；排阻PR1的2—8 腳分別接達林頓驅動器U8的l一7腳。
所述放電及電流取樣電路由繼電器供電繼電器KZB、繼電器Jl 一J3、放電電阻R—R4、電容C1一C3組成，其中放電阻R1為兼取 樣電阻；繼電器J1一J3的一端并聯后接繼電器供電繼電器KZB的輸 出端3腳，繼電器供電繼電器KZB的5腳接達林頓驅動器U8的16 腳，繼電器J1一J3的另一端分別接達林頓驅動器U8的選通輸出端 15—13腳；繼電器J1的常開觸點依次與放電電阻R2、 Rl串聯后接 在蓄電池E的兩端，放電電阻R1的一端接蓄電池E的負極，放電電 阻R1的兩端點分別為Rl+、 Rl — ；繼電器J2的常開觸點依次與放 電電阻R3、 R2、 Rl串聯后接在蓄電池E的兩端；繼電器J3的常開 觸點依次與放電電阻R4、 R3、 R2、 Rl串聯后接在蓄電池E的兩端； 電容C1一C3分別與繼電阻Jl—J3的線圈并聯。
所述電流采樣隔離電路由電壓-電流轉換器U3及其外圍元件電 阻R12、 R13、電容C20、光耦U4、電流-電壓轉換器U5及其外圍元 件電位器AR7組成；電壓-電流轉換器U3的正向輸入端3腳接取樣 電阻R1的Rl+端，電壓-電流轉換器U3的負向輸入端經電阻R12接 取樣電阻Rl的Rl-端，電壓-電流轉換器U3的輸出端1腳經電阻 R13接光耦U4的輸入端2腳，光耦U4的4腳經電阻R12接取樣電 阻R1的R1 —端；光耦U4的輸出端5腳接電流-電壓轉換器U5的正 向輸入端3腳，電流-電壓轉換器U5的輸出端1腳接單片機Ul的23 腳，電流-電壓轉換器U5的負向輸入端2腳接電流-電壓轉換器U5 的輸出端1腳；電位器AR7接在電流-電壓轉換器U5的3腳與地(GN D )之間，調節電位器AR7使U5的輸出電壓和U3的輸入電壓相等。
所述顯示電路由顯示電路單片機U 10及其外圍元件晶體X4、電 容C21—C23、鍵盤接口插座JP2、鍵盤上接電阻排PR2、液晶顯示 屏插座JP1、顯示驅動電路上拉電阻排PR3組成；顯示電路單片機 U10的輸入端10腳、11腳分別接單片機Ul的輸出端77腳、75腳， 顯示電路單片機U10的輸出端39—32腳、21—26腳分別接液晶顯示 屏插座JP1的7—14腳、15腳、16腳、5腳、4腳、6腳、17腳；顯示驅動電路上拉電阻排PR3的2—9腳分別接液晶顯示屏插座JP1的 7—14歩卩；顯示驅動電路上拉電阻排PR3的1腳接電源(VCC);鍵 盤接口上拉電阻排PR2的2—11腳分別接鍵盤接口接座JP2的3—12 腳，鍵盤上拉電阻排PR2的l腳電源(VCC);鍵盤接口插座JP2的 3—12腳分別接顯示電路單片機U10的l一6腳、14勝卩、15腳、16 腳、17腳。
本實施例的工作過程如下
開機后，顯示主菜單，然后再進入測內阻畫面，此時，Ul控制 U2測量蓄電池兩端的電壓，判斷蓄電池的類型(2V、 6V、 12V)，當 發現是某一類型時，自動切換檔位，以提高測試精度，自動選擇放電 回路的繼電器(JK J2、 J3)，以選擇合適的放電電阻值。如測試的 蓄電池電壓為2.25V，同時選擇放電回路的繼電器Jl導通。當J1導 通過8秒時，測試蓄電池E兩端的電壓VI及流過取樣電阻Rl的放 電流I，并由液晶顯示屏顯示出來，然后由放電控制及驅動電路斷開 繼電器J1，延時lms后，測試蓄電池E兩端的恢復電壓V2;最后由 單片機U1計算蓄電池E的內阻R， R=^^。
當蓄電池的類型為6V時，對應的繼電器為J2，對應的放電電阻 為R1—R3。當蓄電池的類型為12V時，對應的繼電池器對J3，對應 的放電電阻為R1^R4。
權利要求1、蓄電池內阻測試儀，其特征在于它由單片機、電壓采樣及A/D轉換電路、放電控制及驅動電路、放電及電流取樣電路、電流采樣隔離電路、顯示電路組成；電壓采樣及A/D轉換電路的輸入端接蓄電池的正、負極，電壓采樣及A/D轉換電路與單片機雙向連接；單片機的一路輸出端經放電控制及驅動電路接放電及電流取樣電路的輸入端，放電及電流取樣電路的輸出端經電流采樣隔離電路接單片機的輸入端，放電及電流取樣電路的另一路輸入端接蓄電池的正、負極；單片機的另一路輸出端接顯示電路的輸入端。
2、 根據權利要求1所述的蓄電池內阻測試儀，其特征在于所述 電壓采樣及A/D轉換電路由A/D轉換器U2及其外圍元件電阻R5— Rll，電容C4一C19組成；A/D轉換器U2的輸入端2腳依次經電阻 R8、 R6接蓄電池E的正極(A)， A/D轉換器U2的輸入端1腳依次 經電阻R7、 R5接蓄電池E的負極(B); A/D轉換器U2的輸入端31 腳接單片機Ul的指令輸出端101腳，A/D轉換器U2的輸出端27腳 接單片機Ul的100腳，A/D轉換器U2的輸出端26—11腳分別接單 片機U1的輸入端ADO—AD15。
3、 根據權利要求2所述的蓄電池內阻測試儀，其特征在于所述 放電控制及驅動電路由譯碼器U6、光耦U7、 TTL驅動器U9、達林 頓驅動器U8、排阻PR1組成；譯碼器U6的輸入端1—3腳分別接單 片機U1的輸出端34腳、24腳、15腳，譯碼器U6的4腳接單片機 Ul的7腳，譯碼器U6的輸出端13—15腳分別接光耦U7的輸入端 6腳、4腳、2腳，光耦U7的輸入端8腳經TTL驅卻器U9接單片機 Ul的卯腳，光耦U7的輸出端11腳、13腳、15腳分別接達林頓驅 動器U8的輸入端4膽卩、3膽卩、2腳；排阻PR1的2—8腳分別接達林 頓驅動器U8的l一7腳。
4、 根據權利要求3所述的蓄電池內阻測試儀，其特征在于所述 放電及電流取樣電路由繼電器供電繼電器KZB、繼電器J1—J3、放 電電阻R1—R4、電容C1一C3組成，其中放電阻R1為兼取樣電阻；繼電器J1一J3的一端并聯后接繼電器供電繼電器KZB的輸出端3腳，繼電器供電繼電器KZB的5腳接達林頓驅動器U8的16腳，繼電器 J1一J3的另一端分別接達林頓驅動器U8的選通輸出端15—13腳； 繼電器J1的常開觸點依次與放電電阻R2、 Rl串聯后接在蓄電池E 的兩端，放電電阻R1的一端接蓄電池E的負極，放電電阻R1的兩 端點分別為Rl+、 Rl — ；繼電器J2的常開觸點依次與放電電阻R3、 R2、 Rl串聯后接在蓄電池E的兩端；繼電器J3的常開觸點依次與放 電電阻R4、 R3、 R2、 Rl串聯后接在蓄電池E的兩端；電容C1一C3 分別與繼電阻J1一J3的線圈并聯。
5、 根據權利要求4所述的蓄電池內阻測試儀，其特征在于所述 電流采樣隔離電路由電壓-電流轉換器U3及其外圍元件電阻R12、 R13、電容C20、光耦U4、電流-電壓轉換器U5及其外圍元件電位器 AR7組成；電壓-電流轉換器U3的正向輸入端3腳接取樣電阻Rl的 Rl+端，電壓-電流轉換器U3的負向輸入端經電阻R12接取樣電阻 Rl的R1—端，電壓-電流轉換器U3的輸出端1腳經電阻R13接光耦 U4的輸入端2腳，光耦U4的4腳經電阻R12接取樣電阻Rl的Rl —端；光耦U4的輸出端5腳接電流-電壓轉換器U5的正向輸入端3 腳，電流-電壓轉換器U5的輸出端1腳接單片機Ul的23腳，電流-電壓轉換器U5的負向輸入端2腳接電流-電壓轉換器U5的輸出端1 腳；電位器AR7接在電流-電壓轉換器U5的3腳與地(GND )之間。
6、 根據權利要求5所述的蓄電池內阻測試儀，其特征在于所述 顯示電路由顯示電路單片機U 10及其外圍元件晶體X4、電容C21— C23、鍵盤接口插座JP2、鍵盤上接電阻排PR2、液晶顯示屏插座JP1、 顯示驅動電路上拉電阻排PR3組成；顯示電路單片機U10的輸入端 10腳、ll腳分別接單片機Ul的輸出端77腳、75腳，顯示電路單片 機U10的輸出端39—32腳、21—26腳分別接液晶顯示屏插座JP1的 7—14腳、15腳、16肚卩、5腳、4腳、6腳、17腦卩；顯示驅動電路上 拉電阻排PR3的2—9腳分別接液晶顯示屏插座JP1的7—14腳；顯 示驅動電路上拉電阻排PR3的1腳接電源(VCC);鍵盤上拉電阻排 PR2的2—11腳分別接鍵盤接口接座JP2的3—12腳，鍵盤上拉電阻排PR2的1腳電源(VCC);鍵盤接口插座JP2的3—12腳分別接顯示電路單片機U10的1—6腳、14腳、15腳、16腳、17腳。
專利摘要本實用新型涉及一種蓄電池內阻測試儀，它由單片機、電壓采樣及A/D轉換電路、放電控制及驅動電路、放電及電流取樣電路、電流采樣隔離電路、顯示電路組成；電壓采樣及A/D轉換電路的輸入端接蓄電池的正、負極，電壓采樣及A/D轉換電路與單片機雙向連接；單片機的一路輸出端經放電控制及驅動電路接放電及電流取樣電路的輸入端，放電及電流取樣電路的輸出端經電流采樣隔離電路接單片機的輸入端，放電及電流取樣電路的另一路輸入端接蓄電池的正、負極；單片機的另一路輸出端接顯示電路的輸入端。本實用新型的有益效果是測量精度高、抗干擾能力強，可以在線對蓄電池進行測量，能夠監控蓄電池的健康狀況，并估算蓄電池的容量。
文檔編號G01R27/08GK201266219SQ200820077749
公開日2009年7月1日 申請日期2008年7月3日 優先權日2008年7月3日
發明者恒 劉, 偉 原, 田曉光, 飛 趙, 齊國光 申請人:河北天翼科貿發展有限公司