一種實用的單體蓄電池內阻測量回路的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電力參數技術領域，具體涉及一種實用的單體蓄電池內阻測量回路。
【背景技術】
[0002]蓄電池是直流操作電源系統最常用的后備電源。直流操作電源系統是電力系統中繼電保護裝置、信號裝置等重要負載不間斷供電電源。如果在事故狀態下，蓄電池不能釋放出相應容量的電量，將會進一步擴大事故范圍。蓄電池內阻是衡量蓄電池性能的一個重要技術參數，一般而言，電池容量越大，內阻越小。因此通過對蓄電池內阻的測量是公認的蓄電池容量評估的有效方案之一。傳統的直流放電法，通過對蓄電池瞬間大電流放電，再測量蓄電池兩端的電壓，通過歐姆定律計算出內阻，但是瞬時大電流放電對蓄電池本身造成傷害，影響電池的使用性能和壽命，而且測量時需要蓄電池組處于脫機狀態；簡單的EIS法忽略了直流系統中母線和饋電電纜分布電容的存在，而且分布電容是隨著直流操作電源系統的容量和現場的供電特點而變化的，簡單的EIS法測量的過程中分布電容對注入的激勵信號進行了分流，使得測量的精度大打折扣，于是，如何精確地測量出蓄電池內阻，實現對蓄電池準確的評估，而且不對蓄電池本身造成損害是當前生產直流操作電源系統的廠家需要迫切解決的問題。
【實用新型內容】
[0003]為了解決現有技術中單體蓄電池內阻測量系統，電路結構復雜，對蓄電池自身產生損害，精度偏低的問題，本實用新型提供了一種延長了蓄電池的使用壽命，減小直流系統中分布電容對測量結果的影響，提高測量精度，電路簡單實用，成本低廉的單體蓄電池內阻測量回路。
[0004]為了解決上述問題，本實用新型所采取的技術方案是:
[0005]一種實用的單體蓄電池內阻測量回路，包括MCU，其特征在于:還包括:PWM控制回路、恒定幅值低頻交流信號發生器，數據采集回路、采樣電阻R和隔直電容C，在蓄電池內阻測量回路中串聯有采樣電阻R和隔直電容C，所述恒定幅值低頻交流信號發生器向蓄電池內阻測量回路輸入激勵信號，所述MCU通過PffM控制回路控制恒定幅值低頻交流信號發生器輸入的激勵信號頻率，所述數據采集回路采集采樣電阻R兩端的電壓信號以及蓄電池兩端的電壓信號，然后將該信號輸入MCU。
[0006]前述的一種實用的單體蓄電池內阻測量回路，其特征在于:所述MCU采用自帶PffM控制回路的MCU。
[0007]前述的一種實用的單體蓄電池內阻測量回路，其特征在于:所述恒定幅值低頻交流信號發生器輸出的初始激勵信號是頻率20Hz，幅值為200mA的正弦波電流信號。
[0008]前述的一種實用的單體蓄電池內阻測量回路，其特征在于:所述數據采集回路采用AD7792模數變換器。
[0009]前述的一種實用的單體蓄電池內阻測量回路，其特征在于:所述的采樣電阻R阻值為15歐姆。
[0010]前述的一種實用的單體蓄電池內阻測量回路，其特征在于:所述隔直電容C容值為 4.7uFo
[0011 ] 本實用新型所達到的有益效果:本實用的單體蓄電池內阻測量回路，采用恒定幅值的低頻交流電流信號作為激勵信號，降低了對蓄電池的損害，提高了蓄電池的使用壽命，通過PWM技術對輸入的激勵信號頻率微調，減小直流系統中分布電容對測量結果的影響，提高了測量精度，電路簡單實用，成本低廉，具有良好的應用前景。
【附圖說明】
[0012]圖1是實用的單體蓄電池內阻測量回路的原理圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖對本實用新型作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本實用新型的技術方案，而不能以此來限制本實用新型的保護范圍。
[0014]如圖1所示，一種實用的單體蓄電池內阻測量回路，包括MCU，其特征在于:還包括:PffM控制回路、恒定幅值低頻交流信號發生器，數據采集回路、采樣電阻R和隔直電容C，在蓄電池內阻測量回路中串聯有采樣電阻R和隔直電容C，所述恒定幅值低頻交流信號發生器向蓄電池內阻測量回路輸入激勵信號，所述MCU通過PffM控制回路控制恒定幅值低頻交流信號發生器輸入的激勵信號頻率，所述數據采集回路采集采樣電阻R兩端的電壓信號以及蓄電池兩端的電壓信號，然后將該信號輸入MCU。設計時，MCU可采用自帶PffM控制回路的MCU。
[0015]所述恒定幅值低頻交流信號發生器輸出的初始激勵信號是頻率20Hz，幅值為200mA的正弦波電流信號。所述數據采集回路采用AD7792模數變換器。所述AD7792是一款高精度、低功耗、自帶集成低噪聲儀表放大器、三差分模擬輸入的16位Σ-Δ型ADC;所述的采樣電阻R阻值為15歐姆。所述隔直電容C容值為4.7uF0
[0016]本實用新型PffM控制回路控制輸入蓄電池內阻測量回路的激勵信號的頻率，激勵信號經過采樣電阻R、隔直電容C，到達蓄電池，測量采樣電阻R兩端的電壓信號以及蓄電池兩端的電壓信號，通過測量采樣電阻R兩端的電壓信號以及采樣電阻R得到流經蓄電池的電流值，在結合流經蓄電池的電壓值從而計算出蓄電池內阻值。
[0017]本實用的單體蓄電池內阻測量系統，工作原理如下:
[0018]I)，以恒定幅值200mA頻率為20Hz的正弦波電流作為激勵注入蓄電池內阻測量回路，C為隔直電容，使測量回路中無直流信號，這樣在保護電池的同時，提高了測量的精度；
[0019]2)，由于直流系統中母線和饋電電纜分布電容的存在，使得注入蓄電池的激勵信號被分流，從而流過蓄電池的激勵信號必然變小，在本實用新型中通過PWM控制回路調節注入蓄電池內阻測量回路的激勵信號的頻率，使得注入的激勵信號的幅值和流經蓄電池的電流信號幅值趨于相等，減小分布電容對激勵信號的分流，提高測量精度；
[0020]3)，R為采樣電阻，r為蓄電池等效內阻，采集采樣電阻R和蓄電池兩端的電壓信號，在MCU中對采集的信號進行FFT運算和小波變換，得到流經蓄電池的電流和電壓的幅值以及兩者之間的相位差，得到蓄電池內阻。
[0021]經實驗驗證，智能一體化電源系統采用上述結構，達到預期目標，降低了對蓄電池的損害，提高了蓄電池的使用壽命，減小直流系統中分布電容對測量結果的影響，提高了測量精度，電路簡單實用，成本低廉，具有良好的應用前景。
[0022]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征及優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內。本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【主權項】
1.一種實用的單體蓄電池內阻測量回路，包括MCU，其特征在于:還包括:PWM控制回路、恒定幅值低頻交流信號發生器，數據采集回路、采樣電阻R和隔直電容C，在蓄電池內阻測量回路中串聯有采樣電阻R和隔直電容C，所述恒定幅值低頻交流信號發生器向蓄電池內阻測量回路輸入激勵信號，所述MCU通過PffM控制回路控制恒定幅值低頻交流信號發生器輸入的激勵信號頻率，所述數據采集回路采集采樣電阻R兩端的電壓信號以及蓄電池兩端的電壓信號，然后將該信號輸入MCU。2.根據權利要求1所述的一種實用的單體蓄電池內阻測量回路，其特征在于:所述MCU采用自帶PffM控制回路的MCU。3.根據權利要求2所述的一種實用的單體蓄電池內阻測量回路，其特征在于:所述恒定幅值低頻交流信號發生器輸出的初始激勵信號是頻率20Hz，幅值為200mA的正弦波電流信號。4.根據權利要求3所述的一種實用的單體蓄電池內阻測量回路，其特征在于:所述數據采集回路采用AD7792模數變換器。5.根據權利要求4所述的一種實用的單體蓄電池內阻測量回路，其特征在于:所述的采樣電阻R阻值為15歐姆。6.根據權利要求5所述的一種實用的單體蓄電池內阻測量回路，其特征在于:所述隔直電容C容值為4.7uF0
【專利摘要】本實用新型公開了一種實用的單體蓄電池內阻測量回路，包括MCU，其特征在于：還包括：在蓄電池內阻測量回路中串聯有采樣電阻R和隔直電容C，所述恒定幅值低頻交流信號發生器向蓄電池內阻測量回路輸入激勵信號，所述MCU通過PWM控制回路控制恒定幅值低頻交流信號發生器輸入的激勵信號頻率，所述數據采集回路采集采樣電阻R兩端的電壓信號以及蓄電池兩端的電壓信號，然后將該信號輸入MCU。本實用新型的測量回路，采用恒定幅值的低頻交流電流信號作為激勵信號，降低了對蓄電池的損害，提高了蓄電池的使用壽命，通過控制輸入的激勵信號的頻率減小直流系統中分布電容對測量結果的影響，提高了測量精度，電路簡單實用，成本低廉，具有良好的應用前景。
【IPC分類】G01R27/14
【公開號】CN204789762
【申請號】CN201520458694
【發明人】楊超
【申請人】國電南京自動化股份有限公司
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年6月29日