[发明专利]暂态直流小电流电量比较法监测蓄电池性能的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种蓄电池性能监测领域，具体地说可以监测蓄电池的内阻(并由此可估算剩余容量)、电压、温度。

技术背景

随着科学技术的发展，蓄电池在各领域的应用越来越普遍，其重要性日益显现。然而由蓄电池问题引发的故障和事故也屡屡出现，有些事故甚至是灾难性的。能否实时、在线诊断蓄电池的性能和健康状况以便及时进行处理，将是避免上诉故障和事故发生的必要前提。

此前沿用的测量蓄电池端电压的方法并不能真实反映蓄电池的性能和健康状况。只有对蓄电池的内阻、电压、温度等参数全面测试并进行综合分析，才能对蓄电池的状态做出比较科学的判定。而这其中最重要的、也是最困难的是要能可靠地测量到蓄电池的内阻。

至今已被应用的测量蓄电池内阻的方法可归纳为两种。一种是大电流放电法，如美国Alber公司采用的方法，是用30～70安培大电流对蓄电池放电3.25秒，测量放电前后蓄电池端电压的变化计算出蓄电池内阻(参见专利U.S.Patent No.5,744,962——瞬间大电流放电测内阻)；另一种是交流注入法，是给蓄电池注入一定频率的交流信号，同时测量这个交流信号在蓄电池正、负电极端的响应计算出蓄电池内阻(例如专利ZL200520133538.6——蓄电池内阻及劣化状态在线监测系统)。目前面世的一些监测蓄电池内阻的装置都是模仿这两种方法或变通应用。

上诉两种方法各有特点，但其缺点也很明显：大电流放电法在测内阻时要对蓄电池进行几十安培数秒钟的放电，这种大电流放电对蓄电池是一种强冲击，还可能对使用该蓄电池的敏感用电装置(如微机保护系统、信息系统等)产生不利影响。因此，应用这种方法的蓄电池内阻监测系统的生产厂家建议每月进行一次测试。这样长的测试间隔实时性很差；交流注入法虽然注入电流较小，但交流信号在蓄电池上的响应要受到蓄电池等效电抗的影响，而即便是相同规格的蓄电池，不同品牌、不同生产厂的产品，其等效电抗的值均有差异，这必然会影响其所测内阻值的真实性，交流注入法也容易受到充电装置的纹波或其它随机干扰的影响。

上诉两种方法的共同点是：都是从蓄电池的电极端测取瞬变的电压信号，而这个电压信号很微小，各种随机干扰很容易影响测试结果。

发明内容

为了克服上述测试方法的缺点，本发明提供一种采取暂态直流小电流电量比较法测试蓄电池内阻的方法及装置。利用该装置测试蓄电池的内阻时，由于对蓄电池施加的是毫安/毫秒级的直流电信号，并且采用了电量比较法，不仅克服了大电流放电法对蓄电池强冲击、实时性差的缺点，也克服了交流注入法易受各种因素影响的缺点。可以用很短的时间间隔(必要时可达数秒钟)进行一次测试，不仅实时性强，并且有很好的抗干扰性(>70db)和很高的重复精度(误差<1％)。

本发明采用的技术方案是：在微处理器的控制下，按一定的时间间隔(数秒至数小时)使待测蓄电池及与其串联的对比电阻通过数百毫安持续数十毫秒的电流，同步测算这个电流在蓄电池内阻和与其串联的对比电阻上的消耗电量，根据电工学原理，同一个电流在蓄电池内阻上的消耗电量和在串联对比电阻上的消耗电量各自与其阻值有严格的对应关系，据此即可计算出蓄电池的内阻。

测得蓄电池的内阻后，即可根据蓄电池生产厂提供的该蓄电池的内阻特性曲线判定该蓄电池的健康状况，估测该蓄电池的剩余容量。

本发明所述的装置是以微处理器为核心对蓄电池的内阻、电压、温度三种参数进行测量并运算、处理的综合模块化电子装置。

该模块可接受站端监测模块的指令进行工作，并将测得的参数转换成数字信号通过数据总线传输到站端监测模块。

本发明的有益效果是：

1、和大电流放电法测内阻的方法相比较，本发明克服了大电流放电法对蓄电池系统的强冲击和对直流负载的不利影响，可以绝对安全地对蓄电池的内阻进行在线监测。

由于对待测蓄电池施加的是短时间(几十毫秒)、小电流(<500mA)的暂态直流信号，对蓄电池及直流系统无任何不良影响，所以可用很短的时间间隔(必要时可短至数秒钟)进行测试。这样的实时性是其它方法做不到的。

2、和交流注入法测内阻的方法相比较，本发明克服了交流注入法易受充电装置的纹波或其它随机干扰的影响而使测试结果不准确的缺点；以及交流注入法要受待测蓄电池等效电抗的影响的缺点；也克服了交流注入法对蓄电池注入的交流信号可能会对敏感的直流负载造成不利影响的缺点。