[发明专利]一种基于模拟交流小信号的电池阻抗测量方法和系统

说明书

本发明涉及电池检测，具体涉及一种基于模拟交流小信号的电池阻抗测量方法及系统，设置好脉冲恒流源的频率f，在待测电池两端施加频率f的交流小信号，对电池进行脉冲式放电，将待测电池产生的瞬时反馈信号经过RC滤波后送入运算放大器进行放大处理，再由ADC进行模数转换，将模数转换信号送入MCU中进行分析，并计算出阻抗；本发明所提供的技术方案能够有效克服现有技术所存在的测量速度慢、测量准确性较低的缺陷。

技术领域

本发明涉及电池检测，具体涉及一种基于模拟交流小信号的电池 阻抗测量方法和系统。

背景技术

蓄电池(Storage Battery)是将化学能直接转化成电能的一种装置， 是按可再充电设计的电池，通过可逆的化学反应实现再充电。蓄电池 通常指铅酸蓄电池，它是电池中的一种，属于二次电池。它的工作原 理：充电时利用外部的电能使其内部活性物质再生，将电能储存为化 学能，需要放电时把化学能转换为电能输出。比如生活中常用的汽车 蓄电池，摩托车蓄电池，电瓶车蓄电池以及现在满大街都可见的电动 自行车蓄电池，还有一些UPS后备电源电池，移动基站备用电源电池 等。

铅酸蓄电池的物理化学特性可以用一个简单的等效电路来表示， 比如：Ri表示串联电阻，Rp表示充电转移电阻，C表示电池极板表 面面积相关的电容，W表示warburg阻抗，Is表示串联电感等。

国内外目前比较流行的电池检测技术多采用电导或者电阻，鲜有 利用阻抗检测电池健康状况的案例。

电阻测试法，电阻测试法采用的是直流放电法，其电信号频率为0， 无法测定出电池中那些表现电容的部分。在实际测试中，采用电阻测 试的方法其结果重复性不高，特别是当测试UPS等干扰较大的蓄电池 时，测试同一电池也不能获得稳定、重复的测试结果，最终的测试结 果失去价值，无法判定蓄电池的健康状况。

电导测试法，电导测试法基本采用了较低的测试频率，几赫兹至 30赫兹，低于理想的测试频率，无法完整地获得有关Rp和W的信息， 且易受到外界工频信号的干扰。虽然也能在一定程度上反应出蓄电池 的健康状况，但其效果没有检测阻抗的方法更佳。

本发明中所施加的交流电信号的频率非常关键，如果交流电信号 的频率过高，就无法获得有关Rp和W的信息；相应的，如果电信号 的频率过低，C的值就会为0。要在电路中获取最多信息，即最大程度 地反映电池的物理化学属性，电信号的理想频率应在100Hz左右。因 此，需要首先施加一个交流电信号，测量其瞬时的反馈信号，然后计 算该电池的交流阻抗值(与施加的交流电信号频率相对应)。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种蓄电池检测 系统，能够有效克服现有技术所存在的测量速度慢、测量准确性较低 的缺陷。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种基于模拟交流小信号的电池阻抗测量方法，其特征在于：包 括以下步骤：S1、设置好脉冲恒流源的频率f，在待测电池两端施加频 率f的交流小信号，对电池进行脉冲式放电；S2、将待测电池产生的 瞬时反馈信号经过RC滤波后送入运算放大器进行放大处理，再由ADC 进行模数转换；S3、将模数转换信号送入MCU中进行分析，并计算出 阻抗。

其中，优选方案为：所述S1中脉冲恒流源的频率f为100Hz，所 述脉冲恒流源的大小为1A。

本发明还包括一种基于模拟交流小信号的电池阻抗测量的系统， 其特征在于：包括待测电池，脉冲恒流电路，信号调理电路和监测电 路，所述待测电池两端施加脉冲恒流电路产生的交流小信号后产生瞬 时反馈信号，所述瞬时反馈信号经过信号调理电路后送入MCU中，所 述MCU进行分析并计算出待测电池的阻抗。