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準確測量蓄電池內阻方法的研究
瀏覽：22391 添加時間：2015-01-16 10:09:50
蓄電池作為電源系統停電時的備用電源，已廣泛的應用于工業生產、交通、通信等行業。如果電池失效或容量不足，就有可能造成重大事故，所以必須對蓄電池的運行參數進行全面的在線監測。蓄電池狀態的重要標志之一就是它的內阻。無論是蓄電池即將失效、容量不足或是充放電不當，都能從它的內阻變化中體現出來。因此可以通過測量蓄電池內阻ZHCH525蓄電池內阻測試儀，對其工作狀態進行評估。目前測量蓄電池內阻的常見方法有：
（1）密度法
密度法主要通過測量蓄電池電解液的密度來估算蓄電池的內阻，常用于開口式鉛酸電池的內阻測量，不適合密封鉛酸蓄電池的內阻測量。該方法的適用范圍窄。
（2）開路電壓法
開路電壓法是通過測量蓄電池的端電壓來估計蓄電池內阻，精度很差，甚至得出錯誤結論。因為即使一個容量已經變得很小的蓄電池，再浮充狀態下其端電壓仍可能表現得很正常。
（3）直流放電法
直流放電法就是通過對電池進行瞬間大電流放電，測量電池上的瞬間電壓降，通過歐姆定律計算出電池內阻。雖然這種方法在實踐中也得到了廣泛的應用，但是它也存在一些缺點。如用該方法對蓄電池內阻進行檢測必須是在靜態或是脫機狀態下進行，無法實現在線測量。而且大電流放電會對蓄電池造成較大的損害，從而影響蓄電池的容量及壽命。
（4）交流注入法
交流法通過對蓄電池注入一個恒定的交流電流信號IS，測量出蓄電池兩端的電壓響應信號Vo，以及兩者的相位差θ，由阻抗公式 來確定蓄電池的內阻R。該方法不需對蓄電池進行放電，可以實現安全在線檢測電池內阻，故不會對蓄電池的性能造成影響。但該方法需要測量交流電流信號Is,電壓響應信號Vo，以及電壓和電流之間的相位差θ。由此可見這種方法不但干擾因素多，而且增加了系統的復雜性，同時也影響了測量精度。
為了解決上述各方法的缺陷，本文采用了四端子測量方式，將蓄電池兩端上的電壓響應信號通過交流差分電路與產生恒定交流源的正弦信號經過模擬乘法器相乘，再將模擬乘法器的輸出電壓信號通過濾波電路，使交流信號轉變為直流信號，直流信號經直流放大器放大后進行模數轉換，將轉換后的值送入單片機進行簡單處理。
蓄電池內阻檢測原理
由于電池內阻為毫歐級，因此采用常規的兩端子測量方法測量誤差較大，在此采用四端子測量方式。測量時兩個端子施加一頻率為的恒定交流激勵電流信號，另兩個端子用于測量。響應信號是指蓄電池注入交流恒流源后，在其兩端測出的交流電壓信號。而正弦信號是經D/A產生的作為壓控恒流源的輸入信號。
與現有技術相比，該處理方法的適用范圍廣，測量精度高，對蓄電池的損害小，可以對蓄電池進行安全的在線監測管理。同時不需要進行交流采樣和求解cos ，就能求出蓄電池的內阻值。這簡化了交流注入法中需要對蓄電池兩端交流電壓和相位差進行測量的軟硬件的復雜程度。該方法可以滿足蓄電池檢測的要求，取得了較好的實用效果，完成了對鉛酸蓄電池的內阻檢測。
（1）密度法
密度法主要通過測量蓄電池電解液的密度來估算蓄電池的內阻，常用于開口式鉛酸電池的內阻測量，不適合密封鉛酸蓄電池的內阻測量。該方法的適用范圍窄。
（2）開路電壓法
開路電壓法是通過測量蓄電池的端電壓來估計蓄電池內阻，精度很差，甚至得出錯誤結論。因為即使一個容量已經變得很小的蓄電池，再浮充狀態下其端電壓仍可能表現得很正常。
（3）直流放電法
直流放電法就是通過對電池進行瞬間大電流放電，測量電池上的瞬間電壓降，通過歐姆定律計算出電池內阻。雖然這種方法在實踐中也得到了廣泛的應用，但是它也存在一些缺點。如用該方法對蓄電池內阻進行檢測必須是在靜態或是脫機狀態下進行，無法實現在線測量。而且大電流放電會對蓄電池造成較大的損害，從而影響蓄電池的容量及壽命。
（4）交流注入法
交流法通過對蓄電池注入一個恒定的交流電流信號IS，測量出蓄電池兩端的電壓響應信號Vo，以及兩者的相位差θ，由阻抗公式 來確定蓄電池的內阻R。該方法不需對蓄電池進行放電，可以實現安全在線檢測電池內阻，故不會對蓄電池的性能造成影響。但該方法需要測量交流電流信號Is,電壓響應信號Vo，以及電壓和電流之間的相位差θ。由此可見這種方法不但干擾因素多，而且增加了系統的復雜性，同時也影響了測量精度。
為了解決上述各方法的缺陷，本文采用了四端子測量方式，將蓄電池兩端上的電壓響應信號通過交流差分電路與產生恒定交流源的正弦信號經過模擬乘法器相乘，再將模擬乘法器的輸出電壓信號通過濾波電路，使交流信號轉變為直流信號，直流信號經直流放大器放大后進行模數轉換，將轉換后的值送入單片機進行簡單處理。
蓄電池內阻檢測原理
由于電池內阻為毫歐級，因此采用常規的兩端子測量方法測量誤差較大，在此采用四端子測量方式。測量時兩個端子施加一頻率為的恒定交流激勵電流信號，另兩個端子用于測量。響應信號是指蓄電池注入交流恒流源后，在其兩端測出的交流電壓信號。而正弦信號是經D/A產生的作為壓控恒流源的輸入信號。
與現有技術相比，該處理方法的適用范圍廣，測量精度高，對蓄電池的損害小，可以對蓄電池進行安全的在線監測管理。同時不需要進行交流采樣和求解cos ，就能求出蓄電池的內阻值。這簡化了交流注入法中需要對蓄電池兩端交流電壓和相位差進行測量的軟硬件的復雜程度。該方法可以滿足蓄電池檢測的要求，取得了較好的實用效果，完成了對鉛酸蓄電池的內阻檢測。
