[发明专利]一种基于阻尼振荡的蓄电池内阻测量方法

说明书

本发明公开了一种基于阻尼振荡的蓄电池内阻测量方法，其利用MCU控制谐振波形产生作为激励源，通过互感传递给蓄电池侧的RLC电路，进而根据RLC电路的阻尼振荡波形的特征，测定其响应到原边侧的衰减振荡信号来计算出蓄电池的内阻值，进而推算容量。本发明方法具有与交流阻抗法相同的优点，且实现装置比交流阻抗法简单，同时优化计算方法可以改善精确度，使其具有在线测量电池内阻且对电池性能基本无影响的功效。

技术领域

本发明属于传感器测量技术领域，具体涉及一种基于阻尼振荡的蓄电池内阻测量方法。

背景技术

蓄电池作为一种供电方便、安全可靠的直流电源，在人们的生产生活中有着广泛应用。但是由于蓄电池在工作时常常会出现欠充、过充的现象，导致电池容量下降，影响设备的正常运转，因此及时得监测蓄电池容量来加以维护有着重要的意义。

随着嵌入式技术的发展，对蓄电池检测技术的研究也越来越深入。近几年来，市场上针对蓄电池检测也已有一些成品，其功能包括检测单体电池的内阻、温度、电压，有些还能估计电池组的剩余容量。迄今为止，蓄电池电池容量的检测方法主要有以下几种：(1)核对放电法；即100％的深度放电，虽然其有测试结果准确可靠的优点，缺点也很突出，放电时间长，风险大，蓄电池组所存储的化学能全部以热能形式消耗掉，既浪费了电能又费时费力，效率低。(2)密度法；蓄电池剩余容量和其内部电解液密度密切相关，通过测量电解液的密度值，可间接推算其剩余电量，但在电池使用后期，随着正负极板的腐蚀、断筋，上述三种物质的比例发生较大差异，从而导致用密度值推算剩余电量不再准确。

蓄电池剩余容量(SOC)数学模型探讨和在线测试仪的开发一文中提出了铅酸的SOC与蓄电池端电压、充放电电流、初始电液比重、环境温度等物理化学参数之间关系的数学模型，基于这个数学模型，就可通过测量蓄电池充放电过程中的各个物理参数得知蓄电池的当前容量。基于这样的原理，开发出了蓄电池容量在线测试仪，经过与大量的实测充放电数据对比，证明该文提出的数学模型能够较准确地表达蓄电池充放电过程中端电压和容量之间的关系，并能够很好地反映各个物理化学参数对充放电过程中端电压的影响；但是在实际过程中，SOC数学模型建立难度大，周期长，对于不同的蓄电池需要重新建立，不利于产品的进一步推广。

实验研究证明，蓄电池的电导(电阻)与其电池容量具有很高的相关性，因而通过测量蓄电池的内阻来推算其容量的方法现在也被广泛应用，其实现手段主要有两种，直流放电法和交流阻抗法。直流放电法是对蓄电池进行瞬间大电流放电，然后测量电池两端的瞬间压降，其缺点是电池组必须脱离系统，无法在线测量，而且瞬间大电流放电会对电池组造成较大冲击，影响电池使用。交流阻抗法以小幅值的正弦波电流或者电压信号作为激励源，注入蓄电池，通过测定其响应信号来推算电池内阻。优点是可在线测量且对电池性能基本无影响，缺点是产生稳定激励信号以及准确获取电路响应信号的装置都比较复杂，实际操作上较为困难。

基于交流阻抗法的蓄电池内阻测量一文中用精密电阻和电池构成串联电路，采用交流注入法对蓄电池注入微弱正弦波信号.通过对输出响应进行一系列的滤波、正峰值检测、放大以及AD转换和采集，然后根据测量到的精密电阻和电池上的电压比来推算电池内阻，其采取的交流频率为20Hz，所以此时电池上的电阻模型包含极化电阻，而极化电阻的值与电池容量无关，即引入了无关参量，限制了测量精度的提高。

发明内容

鉴于上述，本发明提供了一种基于阻尼振荡的蓄电池内阻测量方法，利用 RLC电路的阻尼振荡波形的特征来求出蓄电池的内阻值，其具有与交流阻抗法相同的优点，且实现装置比交流阻抗法简单，同时优化计算方法可以改善精确度，有其优势和存在意义。

一种基于阻尼振荡的蓄电池内阻测量方法，包括如下步骤：

(1)构建一个由待测电池、电感和电容闭合连接组成的串联振荡电路；

(2)通过电感耦合的方式给所述串联振荡电路施加一个电激励，使得该电路具有任一初始状态，然后撤销电激励，此时串联振荡电路处于闭合回路并产生阻尼振荡响应；