[发明专利]一种电池内阻测量电路及测量方法

说明书

本发明提供了一种电池内阻测量电路及测量方法，通过恒流电路对电池进行放电，由信号处理单元采集电池正负极产生的压差信号，滤除直流成分后，将交流信号进行锁定放大处理，再经过低通滤波器滤除与正弦电流不同频率不同相位的干扰信号，并将信号转换为相应幅值的直流小信号，对直流小信号进行信号放大处理后送至运算单元；运算单元对信号进行模数转换后，依据欧姆定律进行运算，计算出电池对应的内阻值。

【技术领域】

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池内阻测量电路及测量方法。

【背景技术】

目前很多工业现场采用可充电的蓄电池作为不间断电源，其被广泛应用于通信、汽车、计算机和发电等系统。合理的使用和维护蓄电池，使其保持在良好的运行状态，是延长蓄电池寿命以提高直流系统可靠性的关键。而电池的内阻是判断一节电池状态好坏的重要参数，因此对电池的维护过程中，常常需要监测电池的内阻变化状态来判断电池的好坏。目前现有的电池内阻测量法有如下三种：

第一种是直流放电测量法。这种方法是通过让电池按一定大小的直流电流进行放电，然后测量各电池正负极之间的直流电压差，信号处理单元对直流信号放大处理后，送至运算单元，根据物理公式R＝U/I，计算出内阻R。直流放电法测量内阻常常需要使用很大的放电电流，才能得到较好的测量精度，而频繁的大电流放电对电池存在损伤，切由于放电功率大，成本也非常高。

第二种是直流脉冲内阻测量法。这种方法是用小电流(一般2A以下)以及一定频率的脉冲放电方式，通过带通滤波器，去除直流信号，然后测量电池正负极之间的脉冲电压差，信号处理单元对脉冲信号进行放大后，运算单元根据物理公式R＝U/I，计算出内阻R。这种方法可以测量大容量电池，也能测量小容量电池，但是对于大型的后备电池组，因为交直流变换装置(例如UPS，PCS等)在直流和交流相互变换的过程中，会产生不同幅值，不同频率的电流纹波干扰，测量信号会湮没在干扰信号中，导致无法准确测控出电池内阻，故脉冲测量法不适合应用于电池内阻的在线监测。

第三种是交流注入测量法。这种方法中，电池可以看作一个有源电阻，在电池两端注入一个固定频率，大小恒定的电流，对电池两端的电压进行采样，从而计算出电池内阻。这种方法技术要求较高，成本较高，而且不利于对电池进行无人值守在线监测。

【发明内容】

为改善现有技术的不足，本发明的提供了一种电池内阻测量电路及方法。

本发明提供的电池内阻测量电路，包括：微控制器、低通滤波电路、恒流电路、放电负载、开关驱动电路、放电开关电路、锁定放大电路、滤波电路和差分放大电路；所述微控制器分别与所述开关驱动电路、所述低通滤波电路、所述锁定放大电路和所述差分放大电路电连接，用于向所述开关驱动电路提供使能信号，向所述低通滤波电路提供PWM信号，向所述锁定放大电路提供参考信号，和接收来自所述差分放大电路的电信号，并计算被测电池的内阻；所述低通滤波电路与所述恒流电路连接，用于将所述PWM信号调制为预设频率的正弦波交流信号，并发送给所述恒流电路；所述放电负载、所述恒流电路和所述放电开关电路串接在所述被测电池的两端，形成放电回路，所述恒流电路将接收到的所述正弦波交流信号提供给所述放电回路；所述开关驱动电路与所述放电开关电路电连接，用于控制所述放电回路的导通或截止；所述锁定放大电路的输入端与所述被测电池的两端电连接，输出端连接所述滤波电路，用于采集所述被测电池的两端的正弦波压降信号，并根据所述参考信号对所述正弦波压降信号处理后，输出至所述滤波电路；所述滤波电路输出端与所述差分放大电路电连接，用于将从所述锁定放大电路接收到的信号转换为直流信号，输出至所述差分放大电路；其中，所述参考信号的频率与所述预设频率相同。

优选的，所述差分放大电路包括至少两级放大电路，对所述滤波电路输出的信号进行多级放大。

优选的，所述微控制器包括至少2个ADC采样端口，每个所述ADC采样端口均分别连接一个所述差分放大电路中不同级放大电路的信号输出端。