CN205015400U - 一种蓄电池组内阻测量的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种蓄电池组内阻测量的装置。该装置包括：电压采集模块，与蓄电池组连接，用于分别采集蓄电池组中的单节电池两端的电压并以电压信号形式输出；电流采集模块，与蓄电池组连接，用于采集蓄电池组放电时的电流并以电压信号形式输出；放电控制模块，与蓄电池组连接形成回路，用于断开或闭合回路；计算控制模块，与电压采集模块、电流采集模块、放电控制模块连接，用于发送控制信号至放电控制模块，控制放电控制模块断开或闭合回路，还接收电压采集模块以及电流采集模块输出的电压信号，根据放电时及放电关断时蓄电池组两端的电压值，及放电时的电流值，计算蓄电池组的内阻。利用该装置可以准确计算出蓄电池组的内阻值。

Description

一种蓄电池组内阻测量的装置

技术领域

本实用新型涉及电阻测量领域，更具体地说，涉及一种蓄电池组内阻测量的装置。

背景技术

蓄电池组作为电力电源系统的备用能源，主要担负着为电力系统中二次线系统提供安全、稳定、可靠的电力保障。电力电源供电系统正常时蓄电池组处于浮充电备用状态，当电力电源供电系统故障失电时，蓄电池组迅速向直流系统的负荷提供电能。蓄电池组的稳定性和在放电过程中能够提供给负载的实际容量对确保电力设备的安全运行具有非常重要的意义。

蓄电池经过一定时间的使用后，会因诸如活性物质脱落、板栅腐蚀、硫化等因素，而使容量逐渐降低直至失效。当失效的蓄电池未能得到及时的处理，直流系统电源将无法确保电力设备的安全运行，可能造成重大事故。蓄电池内阻的变化可以体现其自身容量情况，进而判断蓄电池健康状况，是否失效，为是否更换不健康的蓄电池提供依据，目前的装置不能够准确地检测出蓄电池的内阻。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种蓄电池组内阻测量的装置，可以准确计算出蓄电池组内各节电池的内阻值。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种蓄电池组内阻测量的装置，包括：

与蓄电池组连接，用于分别采集所述蓄电池组中的单节电池两端的电压并以电压信号形式输出的电压采集模块；

与所述蓄电池组连接，用于采集蓄电池组放电时的电流并以电压信号形式输出的电流采集模块；

与所述蓄电池组连接形成回路，用于断开或闭合所述回路的放电控制模块；

与所述电压采集模块、所述电流采集模块、所述放电控制模块连接，用于发送控制信号至所述放电控制模块，以控制所述放电控制模块逐次给所述蓄电池组放电，还接收所述电压采集模块以及所述电流采集模块输出的电压信号，根据放电时及放电关断时所述蓄电池组两端的电压值，以及放电时的电流值，计算所述蓄电池组的内阻的计算控制模块。

优选地，所述电压采集模块包括若干电压采集单元，分别与所述蓄电池组中的单节电池连接。

优选地，所述蓄电池组内阻测量的装置还包括：

与所述计算控制模块、所述电压采集模块、所述电流采集模块连接，用于接收所述计算控制模块输出的控制信号，控制所述电压采集模块、所述电流采集模块同步采集所述蓄电池组放电时的电压和电流的采样同步控制模块。

优选地，所述蓄电池组测量装置还包括：

与所述计算控制模块连接，用于供电的供电模块。

优选地，所述蓄电池组测量装置还包括：

与所述计算控制模块和终端设备连接，所述计算控制模块通过通信模块发送数据和接收数据。

优选地，所述采样同步控制模块包括：

与所述电压采集单元连接且与所述电压采集单元对应的反相器；

与所述计算控制模块、所述反相器连接，用于接收所述计算控制模块输出的控制信号转化为相应的信号，逐次控制所述反相器接通所述电压采集单元的译码器；

线与逻辑电路，输入端分别与所述反相器的输入端连接，输出端与所述电流采集模块连接；

电源；

上拉电阻R，连接在所述线与逻辑电路与所述电源之间。

优选地，所述计算控制模块为MCU。

实用新型实施本实用新型，具有以下有益效果：通过本实用新型的装置可以对蓄电池组内阻通过直流预放电和逐次放电，采集蓄电池组中单节电池放电时及放电关断时的电压，以及放电时的电流，根据蓄电池组中单节电池放电时及放电关断时的电压值和电流值准确计算出蓄电池组内各节电池的内阻值，实现简单，应用性强。此方案所使用的预放电和逐次放电测量方法，使得蓄电池组内电池数量的配置变的简单，提高了对应用环境的适应。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型蓄电池组内阻测量的装置的原理框图；

图2是本实用新型蓄电池组内阻测量的装置的模型图；

图3是本实用新型蓄电池组内阻测量的装置中采样同步控制模块的电路图；

图4是本实用新型蓄电池组内阻测量的方法的流程图；

图5是本实用新型蓄电池组内阻测量的过程示意图。

具体实施方式

如图1所示，在本实用新型的蓄电池组内阻测量的装置第一实施例中，该装置包括：电压采集模块100、电流采集模块200、放电控制模块300、计算控制模块400。

电压采集模块100与蓄电池组、计算控制模块400连接，用于分别采集蓄电池组中的单节电池两端的电压并以电压信号形式输出至计算控制模块400。其中，蓄电池组包含有若干节电池：第一节电池、……、第n节电池。

电流采集模块200与蓄电池组、计算控制模块400连接，用于采集蓄电池组放电时的电流并以电压信号形式输出至计算控制模块400。

放电控制模块300与蓄电池组连接形成回路，用于断开或闭合该回路，电流采集模块200也接在该回路中，采集放电电流。

计算控制模块400与电压采集模块100、电流采集模块200、放电控制模块300连接，用于发送控制信号至放电控制模块300，以控制放电控制模块300逐次给蓄电池组放电，还接收电压采集模块100输出的电压信号、以及电流采集模块200输出的电压信号，根据放电时及放电关断时蓄电池组两端的电压值，以及蓄电池组放电时的电流值，计算蓄电池组的内阻；这里，计算控制模块400可以根据电压采集模块100输出的电压信号转化为对应的电压值，还可以根据电流采集模块200输出的电压信号转化为对应的电流值。其中，分别根据蓄电池组中单节电池放电时及放电关断时该单节电池两端的电压值，以及放电时的电流值，计算该单节电池的内阻，从而得到蓄电池组的内阻。本实施例中，计算控制模块400为MCU，即微控制单元。

电压采集模块100包括若干电压采集单元，如图2所示，电压采集单元分别与蓄电池组中的单节电池连接。n的值可根据电池种类，实际连线情况取整数值(下同)；电压采集单元的数量根据电池数量确定；电流采集模块200中对蓄电池组放电用负载电阻需根据实际蓄电池组电压值选定，使放电电流保持在安全范围内；计算控制模块400对蓄电池组放电进行逻辑控制，并对电压采集模块100、电流采集模块200采集的数据进行处理得到蓄电池组中每节电池的内阻值。

进一步地，蓄电池组内阻测量的装置还包括采样同步控制模块500、供电模块600、通信模块700。

采样同步控制模块500与计算控制模块400、电压采集模块100、电流采集模块200连接，用于接收计算控制模块400输出的控制信号，控制电压采集模块100、电流采集模块200同步采集蓄电池组放电时的电压和电流。

供电模块600与计算控制模块400连接，用于供电。

通信模块700与计算控制模块400和终端设备连接，计算控制模块400通过通信模块700发送数据和接收数据。

进一步地，如图3所示，采样同步控制模块500包括：与电压采集单元对应的反相器511、512、……51n、译码器520、线与逻辑电路530、电源540、上拉电阻R。

反相器511、512、……51n分别与电压采集单元连接。

译码器520与计算控制模块400、反相器511、512、……51n连接，用于接收计算控制模块400输出的控制信号转化为相应的信号，逐次控制反相器511、512、……51n接通电压采集单元，当其中一个反相器接通电压采集单元，则其他的反相器便不接通对应的电压采集单元。具体地，译码器520的输出引脚数与电压采集单元数对应，当计算控制模块400输出第一控制信号至译码器520，译码器520的第一输出引脚输出低电平信号至对应的第一反相器511，第一反相器511将低电平信号转化为高电平信号输出，接通对应的电压采集单元，与此同时，译码器520的其他输出引脚均输出高电平信号至对应的反相器512、……51n，对应的反相器512、……51n将高电平信号转化为低电平信号输出，便不会接通对应的电压采集单元。

同理，当译码器520的第二输出引脚输出低电平信号至对应的第二反相器512，第二反相器512将低电平信号转化为高电平信号输出，接通对应的电压采集单元，与此同时，译码器520的其他输出引脚均输出高电平信号至对应的反相器511、513、……51n，对应的反相器511、513、……51n将高电平信号转化为低电平信号输出，便不会接通对应的电压采集单元。

线与逻辑电路530的输入端分别与反相器511、512、……51n的输入端连接，输出端与电流采集模块200连接。当线与逻辑电路530的输入端中有一个输入引脚接入低电平信号、其他输入引脚接入高电平信号，线与逻辑电路530的输出端则输出高电平信号，通过高电平信号来控制电流采集模块200接通，开始采集电流。

通过采用同步控制模块500，可以逐次控制电压采集模块100中的电压采集单元采集单节电池的电压，还控制电流采集模块200在电压采集单元采集电压的同时，也采集电流。

上拉电阻R连接在线与逻辑电路530与电源540之间。

电压采集模块100、电流采集模块200与计算控制模块400通信连接，分别将采集的电压和电流以电压信号的形式输出至计算控制模块400，本实施例中计算控制模块400为MCU，这里MCU只有两个信号输入通道，一个作为电压采集模块100输出的电压信号的通道，一个作为电流采集模块200输出的电压信号的通道，如果将蓄电池组中每节电池的电压同时采集，一起将电压信号输出至MCU的电压采集模块100的电压信号通道，则会使得该通道内的电压信号彼此之间相互干扰，造成采集的电压值不准确，影响最后测量的结果，所以本实用新型中采集逐次放电，采集蓄电池组中单节电池的电压信号和电流信号。

本实用新型还提供一种蓄电池组内阻测量的方法，如图4所示，包括下述步骤：

S1、给蓄电池组第一次放电，在放电电流稳定后停止第一次放电。

S2、再给蓄电池组放电，并采集放电时、放电关断时第一节电池两端的电压，以及放电时第一节电池的电流，分别以第一电压信号、第二电压信号、第三电压信号输出至计算控制模块400。

S3、再给蓄电池组放电，并采集放电时、放电关断时下一节电池两端的电压，以及放电时下一节电池的电流，分别以第四电压信号、第五电压信号、第六电压信号输出至计算控制模块400。

S4、判断最后一节电池放电时及放电关断时两端的电压，以及放电时的电流是否被采集完成，若否，则回到步骤S3，若是，则执行步骤S5。

S5、停止给蓄电池组放电。

上述方法还包括步骤：计算控制模块400根据放电时及放电关断时蓄电池组两端的电压值，以及蓄电池组放电时的电流值计算蓄电池组内阻。需要说明的是，该步骤可以在步骤S4之后执行，也可以在步骤S2和S3之后都执行。其中，根据放电时及放电关断时蓄电池组中每一节电池两端的电压值，以及该节电池放电时的电流值，计算该节电池的内阻，从而得到蓄电池组的内阻。

上述方法中第一次放电后，相邻两次放电的时间间隔小于等于10ms。

如图5所示，放电控制中ON表示放电开启，OFF表示放电关断；计算控制模块400控制蓄电池组进行预放电至蓄电池组端电压、放电电流稳定后，再进行逐次放电。其中，t1_1、t1_2、t2_1、t2_2、tn_1、tn_2表示分别测量蓄电池端电压V1_1、V1_2、V2_1、V2_2、Vn_1、Vn_2的时刻；I1、I2、I3表示与V1_1、V2_1、Vn_1同步采集的放电电流。

根据欧姆定律可得蓄电池组内阻分别为：

第一节电池内阻R1＝(V1_2–V1_1)/I1。

第二节电池内阻R2＝(V2_2–V2_1)/I2。

……

第n节电池内阻Rn＝(Vn_2–Vn_1)/In。

式中，V1_1、V2_1、Vn_1表示相应第一节、第二节、第n节电池在蓄电池组放电时的端电压值；V1_2、V2_2、Vn_2表示相应第一节、第二节、第n节电池在蓄电池组放电关断时的端电压值；I1、I2、In表示相应第一节、第二节、第n节电池在蓄电池组放电时的放电电流值。

综上所述，本实用新型针对蓄电池组内阻通过直流预放电和逐次放电提供了一个有效的测量方案，通过逐次给蓄电池组放电，采集蓄电池组中单节电池放电时及放电关断时的电压，以及放电时的电流，准确计算出蓄电池组内各节蓄电池的内阻值，实现简单，应用性强。此方案所使用的预放电和逐次放电测量方法，使得蓄电池组内电池数量的配置变的简单，提高了对应用环境的适应。电压和放电电流的同步采样，提高了系统对背景噪声的抑制，同时也减少了内阻测量过程中的测量误差。

可以理解的，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种蓄电池组内阻测量的装置，其特征在于，包括：

与蓄电池组连接，用于分别采集所述蓄电池组中的单节电池两端的电压并以电压信号形式输出的电压采集模块(100)；

与所述蓄电池组连接，用于采集蓄电池组放电时的电流并以电压信号形式输出的电流采集模块(200)；

与所述蓄电池组连接形成回路，用于断开或闭合所述回路的放电控制模块(300)；

与所述电压采集模块(100)、所述电流采集模块(200)、所述放电控制模块(300)连接，用于发送控制信号至所述放电控制模块(300)，以控制所述放电控制模块(300)逐次给所述蓄电池组放电，还接收所述电压采集模块(100)以及所述电流采集模块(200)输出的电压信号，根据放电时及放电关断时所述蓄电池组两端的电压值，以及放电时的电流值，计算所述蓄电池组的内阻的计算控制模块(400)。

2.根据权利要求1所述的蓄电池组内阻测量的装置，其特征在于，所述电压采集模块(100)包括若干电压采集单元，分别与所述蓄电池组中的单节电池连接。

3.根据权利要求2所述的蓄电池组内阻测量的装置，其特征在于，所述蓄电池组内阻测量的装置还包括：

与所述计算控制模块(400)、所述电压采集模块(100)、所述电流采集模块(200)连接，用于接收所述计算控制模块(400)输出的控制信号，控制所述电压采集模块(100)、所述电流采集模块(200)同步采集所述蓄电池组放电时的电压和电流的采样同步控制模块(500)。

4.根据权利要求1所述的蓄电池组内阻测量的装置，其特征在于，所述蓄电池组测量装置还包括：

与所述计算控制模块(400)连接，用于供电的供电模块(600)。

5.根据权利要求1所述的蓄电池组内阻测量的装置，其特征在于，所述蓄电池组测量装置还包括：

与所述计算控制模块(400)和终端设备连接，所述计算控制模块(400)通过通信模块(700)发送数据和接收数据。

6.根据权利要求3所述的蓄电池组内阻测量的装置，其特征在于，所述采样同步控制模块(500)包括：

与所述电压采集单元连接且与所述电压采集单元对应的反相器(511、512、……51n)；

与所述计算控制模块(400)、所述反相器(511、512、……51n)连接，用于接收所述计算控制模块(400)输出的控制信号转化为相应的信号，逐次控制所述反相器(511、512、……51n)接通所述电压采集单元的译码器(520)；

线与逻辑电路(530)，输入端分别与所述反相器(511、512、……51n)的输入端连接，输出端与所述电流采集模块(200)连接；

电源(540)；

上拉电阻R，连接在所述线与逻辑电路(530)与所述电源(540)之间。

7.根据权利要求3所述的蓄电池组内阻测量的装置，其特征在于，所述计算控制模块(400)为MCU。