蓄電池檢測系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種蓄電池檢測系統，所述檢測系統包括電壓采樣單元、電流采樣單元、信號驅動單元、激勵發生單元以及微處理單元，其中：所述激勵發生單元根據微處理單元的控制信號產生并同時輸出多個不同頻率的電流激勵信號；所述信號驅動單元用于將激勵發生單元輸出的電流激勵信號處理后施加在蓄電池兩端；所述電壓采樣單元，用于采樣蓄電池兩端的電壓值；所述電流采樣單元用于采樣激勵回路中的電流值；所述微處理單元，用于根據采樣的多個電壓值和多個電流值生成蓄電池的狀態參數。本實用新型通過在蓄電池兩端一次施加多個疊加的不同頻率的電流激勵信號，可獲得影響蓄電池狀態的多個參數，從而更加全面、準確地評估蓄電池的狀態。
【專利說明】
蓄電池檢測系統
技術領域
[0001] 本實用新型涉及蓄電池檢測領域，更具體地說，涉及一種蓄電池檢測系統。
【背景技術】
[0002] 目前，電力系統變電站操作電源、通信基站電源、機房UPS，以及儲能電站、光伏電 站、通訊基站、電動汽車等都大量使用蓄電池作為后備電源系統。這些蓄電池平時不常使 用，但一旦需要投入使用時，若電池失效或容量不足，將有可能造成重大事故。所以對處于 后備電源狀態的蓄電池的狀態進行檢測就非常重要，通過檢測，可發現存在瑕疵的蓄電池 并予以更換，從而避免安全隱患以及安全事故，既保證了供電的可靠性，也降低了供電的成 本。
[0003] 蓄電池的內阻是一個比蓄電池電壓更能反映蓄電池狀態的重要參數，無論是蓄電 池即將失效或者容量不足，都能從它的內阻變化中體現出來。因此可以通過測量蓄電池內 阻，對其工作狀態進行評估。
[0004] 如圖1所示，是蓄電池內阻的一般模型。在進行蓄電池內阻測量時，需在一個測量 頻率點上來測量蓄電池的歐姆電阻R1、極化電阻R2、電解液中的平板導體電容C以及引線和 結構電感L等蓄電池的內部參數，并通過計算獲得蓄電池的內阻值。然而，現有的交流注入 法和直流放電法都是在一個測量頻率點上來測量蓄電池的內部參數，因此只能測量蓄電池 在某一個測試頻率點的內阻值，不能真實反映出蓄電池的內部參數。
[0005] 為了解決這個問題，國內外有廠家在交流測量法的基礎上，采用改變測量頻率的 方法來測量不同頻率下蓄電池的內阻值，并通過不同頻率下的蓄電池內阻值來推算出蓄電 池內部的狀況。然而這種方式測試時間長，計算復雜，同時由于多次測試對蓄電池的影響， 往往造成蓄電池某個參數漂移而導致最終結果依然不能真實反映出蓄電池的內部狀況。 【實用新型內容】
[0006] 本實用新型要解決的技術問題在于，針對上述蓄電池檢測測試時間長、檢測結果 不夠精確的問題，提供一種蓄電池檢測系統。
[0007] 本實用新型解決上述技術問題的技術方案是，提供一種蓄電池檢測系統，所述檢 測系統包括電壓采樣單元、電流采樣單元、信號驅動單元、激勵發生單元以及微處理單元， 其中：所述激勵發生單元根據微處理單元的控制信號產生并同時輸出多個不同頻率的電流 激勵信號;所述信號驅動單元與蓄電池構成激勵回路，并用于將激勵發生單元輸出的電流 激勵信號處理后施加在蓄電池兩端;所述電壓采樣單元，用于采樣蓄電池兩端分別對應不 同電流激勵信號的多個電壓值;所述電流采樣單元用于采樣激勵回路中分別對應不同電流 激勵信號的多個電流值;所述微處理單元，用于根據采樣的多個電壓值和多個電流值生成 蓄電池的狀態參數。
[0008] 在本實用新型所述的蓄電池檢測系統中，實用新型所述激勵發生單元包括多個并 聯連接的振蕩器，且該多個振蕩器的輸出端同時連接到激勵發生單元的輸出端口。
[0009] 在本實用新型所述的蓄電池檢測系統中，所述信號驅動單元包括用于將輸入信號 做放大處理的功率放大電路。
[0010] 在本實用新型所述的蓄電池檢測系統中，所述電壓采樣單元和電流采樣單元分別 包括模數轉換電路。
[0011] 本實用新型的蓄電池檢測系統具有以下有益效果:通過在蓄電池兩端一次施加多 個疊加的不同頻率的電流激勵信號，可獲得影響蓄電池狀態的多個參數，從而更加全面、準 確地評估蓄電池的狀態。
[0012] 與采用多個頻率分別測試內阻值不同，本實用新型不僅保留了不同頻率下的幅值 變化，還增加了不同頻率下的相位變化，可以更加準確、快捷地計算出蓄電池歐姆電阻、極 化電阻、電感、電容等參數，更加準確地反映蓄電池的狀態。
【附圖說明】
[0013] 圖1是蓄電池的內阻模型的示意圖。
[0014] 圖2是本實用新型蓄電池檢測系統實施例的示意圖。
【具體實施方式】
[0015] 為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施 例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋 本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0016] 如圖2所示，是本實用新型蓄電池檢測系統實施例的示意圖，其可用于蓄電池參數 檢測，從而獲知蓄電池的性能狀態。本實施例中的蓄電池檢測系統包括電壓采樣單元13、電 流采樣單元15、信號驅動單元12、激勵發生單元14以及微處理單元11，其中激勵發生單元14 的輸入端連接到微處理單元11、輸出端連接到信號驅動單元12的輸入端;信號驅動單元12 的兩個輸出端分別連接到蓄電池20的兩端，組成激勵回路；電壓采樣單元13的兩個輸入端 分別連接到蓄電池20的兩端、輸出端連接到微處理單元11;電流采樣單元15的輸入端具有 一個感應線圈且輸出端連接到微處理單元11。上述電壓采樣單元13、電流采樣單元15、信號 驅動單元12、激勵發生單元14可由現有的電子元件連接形成，而微處理單元11則可由運行 有軟件的集成電路芯片構成。
[0017] 上述激勵發生單元14可根據微處理單元11的控制信號產生多個不同頻率的電流 激勵信號，并將該多個電流激勵信號同時輸出。信號驅動單元12用于將激勵發生單元14輸 出的電流激勵信號處理后施加在蓄電池20兩端。電壓采樣單元13用于采樣蓄電池20兩端分 別對應不同電流激勵信號的多個電壓值，特別地，電壓采樣單元13將采樣的模擬電壓信號 做模數轉換后輸出到微處理單元11。電流采樣單元15用于采樣激勵回路中分別對應不同電 流激勵信號的多個電流值，特別地，電流采樣單元15將采樣的模擬電流信號做模數轉換后 輸出到微處理單元11。
[0018] 上述激勵發生單元14輸出的電流激勵信號不是單一頻率的交流信號，而是一個疊 加多個頻率的復合信號。在具體實現時，激勵發生單元14可包括多個并聯連接的振蕩器(或 震蕩電路），且該多個振蕩器的輸出端同時連接到激勵發生單元14的輸出端口。
[0019] 特別地，為保證精確性，信號驅動單元12包括用于將輸入信號做放大處理的功率 放大電路，即電流激勵信號經放大處理后施加到蓄電池20的兩端。電壓采樣單元13和電流 采樣單元15分別包括模數轉換電路。
[0020] 微處理單元11用于根據采樣的多個電壓值和多個電流值生成蓄電池狀態參數，例 如蓄電池的內阻值、蓄電池的歐姆電阻、極化電阻、電解液中的平板導體電容和引線及結構 電感等。
[0021] 具體地，上述微處理單元11首先對采樣的電壓值通過傅里葉變換分離出不同頻率 下的電壓相位角；然后根據至少兩個電流激勵信號及對應的采樣電壓值、電壓相位角和采 樣電流值計算獲得蓄電池的歐姆電阻RU極化電阻R2、電解液中的平板導體電容C和引線及 結構電感L;最后根據歐姆電阻、極化電阻、電解液中的平板導體電容和引線及結構電感計 算不同電流激勵信號下蓄電池的內阻值。
[0022] 根據物理學常識，電解液中的平板導體電容C、引線及結構電感L的阻抗分別為：
[0023] RL = 23ifLi
[0024]
[0025]
[0026]
[0027] 仕近仃畜電池恆測使，儆處埋早兀11無捏制微勵友王單元14產生頻率分別為Π 和 f2的電流激勵信號，并通過信號驅動單元12將激勵電流施加在蓄電池20的兩端。微控制單 元11將電壓采樣單元13采樣獲得的電壓值，通過傅里葉變換，求得頻率為Π 和f2分量的電 壓信號分別為Ul(相位角為Θ1)和U2(相位角為Θ2)。微處理單元11根據蓄電池內阻公式可以 得到：
[0028]
[0029]
[0030]
[0031]
[0032] 微控制單元11通過求解上面4個方程組，即可得到得蓄電池的歐姆電阻RU極化電 阻R2、電解液中的平板導體電容C和引線及結構電感L這4個未知量，并進一步根據蓄電池阻 抗Rz公式計算不同電流激勵信號下蓄電池的內阻值。
[0033] 上述蓄電池檢測系統，通過在蓄電池兩端一次施加多個疊加的不同頻率的電流激 勵信號，可獲得影響蓄電池狀態的多個參數，從而更加全面、準確地評估蓄電池的狀態。
[0034] 以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到 的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應該 以權利要求的保護范圍為準。
【主權項】
1. 一種蓄電池檢測系統，其特征在于：所述檢測系統包括電壓采樣單元、電流采樣單 元、信號驅動單元、激勵發生單元以及微處理單元，其中：所述激勵發生單元根據微處理單 元的控制信號產生并同時輸出多個不同頻率的電流激勵信號;所述信號驅動單元與蓄電池 構成激勵回路，并用于將激勵發生單元輸出的電流激勵信號處理后施加在蓄電池兩端;所 述電壓采樣單元，用于采樣蓄電池兩端分別對應不同電流激勵信號的多個電壓值;所述電 流采樣單元用于采樣激勵回路中分別對應不同電流激勵信號的多個電流值;所述微處理單 元，用于根據采樣的多個電壓值和多個電流值生成蓄電池的狀態參數。2. 根據權利要求1所述的蓄電池檢測系統，其特征在于:所述激勵發生單元包括多個并 聯連接的振蕩器，且該多個振蕩器的輸出端同時連接到激勵發生單元的輸出端口。3. 根據權利要求1所述的蓄電池檢測系統，其特征在于:所述信號驅動單元包括用于將 輸入信號做放大處理的功率放大電路。4. 根據權利要求1所述的蓄電池檢測系統，其特征在于:所述電壓采樣單元和電流采樣 單元分別包括模數轉換電路。
【文檔編號】G01R31/36GK205427161SQ201620172053
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月7日
【發明人】陳汝, 鄧世才
【申請人】深圳市東宸智造科技有限公司