專利名稱：蓄電池內(nèi)阻測試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種蓄電池內(nèi)阻測試儀。
背景技術(shù)：
目前現(xiàn)有驗(yàn)證蓄電池性能的方法有負(fù)載測試和內(nèi)阻測試兩種方
法
(1) 負(fù)載測試對(duì)整串蓄電池進(jìn)行負(fù)載測試是驗(yàn)證蓄電池性能 最可靠的方法，可對(duì)蓄電池系統(tǒng)進(jìn)行100%的全面檢查，同時(shí)區(qū)分出 蓄電池或外部傳導(dǎo)途徑的各種問題。缺點(diǎn)是繁瑣復(fù)雜、耗用時(shí)間。
(2) 內(nèi)阻測試是一種新的測試手段，即通過測量蓄電池的內(nèi) 阻來確定蓄電池的狀態(tài)，被證明是非?？煽康姆椒?，同時(shí)也是負(fù)載測 試的廉價(jià)補(bǔ)充或替代手段。由于蓄電池的內(nèi)阻與它本身容量有著密切 聯(lián)系，因此可以在放電期間利用這個(gè)參數(shù)來預(yù)測蓄電池的性能。蓄電 池的內(nèi)阻與容量有著緊密的聯(lián)系，不過兩者之間并非一般的線性關(guān) 系。目前雖然可以測量出蓄電池的內(nèi)阻，但是這個(gè)參數(shù)并不能直接用 來指示蓄電池的容量，它只能是在蓄電池性能已嚴(yán)重退化，并將影響 整個(gè)系統(tǒng)正常使用時(shí)，作為一個(gè)警告指示。
通過對(duì)大量的各種類型蓄電池的測試表明如果蓄電池的內(nèi)阻增 至高于其基準(zhǔn)值，即蓄電池在最佳狀態(tài)下的內(nèi)阻值的25%時(shí)，這個(gè)蓄 電池將無法進(jìn)行容量的測試。
目前，常用的內(nèi)阻測試方法是交流注入法，使用交流注入的儀器 (如測量阻抗或電導(dǎo)的儀表)在測量時(shí)會(huì)對(duì)蓄電池施加一個(gè)交流測 試信號(hào)，然后再測出相應(yīng)的蓄電壓和電流。阻抗的讀數(shù)V/I會(huì)隨頻率
而變化，而蓄電池包含的容抗Xc也會(huì)使電化學(xué)電阻RE變得更小。
采用交流方式的儀器測量干擾因素多而且增加了系統(tǒng)復(fù)雜性，同時(shí)也 影響了測量精度，存在著易受充電器紋波電流和其它噪聲源干擾的問 題。有些設(shè)備不能在線(連接充電器和負(fù)載，并處于浮充狀態(tài))對(duì)蓄
電池進(jìn)行測試。使用頻率為60Hz或50HZ的交流測試電流更不可取，
5因?yàn)檫@是充電器紋波和噪聲源和主要頻率。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種采用瞬間大電流放 電方法的蓄電池內(nèi)阻測試儀。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
本實(shí)用新型由單片機(jī)、電壓采樣及A/D轉(zhuǎn)換電路、放電控制及 驅(qū)動(dòng)電路、放電及電流取樣電路、電流采樣隔離電路、顯示電路組成;
電壓采樣及A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端接蓄電池的正、負(fù)極，電壓采樣 及A/D轉(zhuǎn)換電路與單片機(jī)雙向連接；單片機(jī)的一路輸出端經(jīng)放電控
制及驅(qū)動(dòng)電路接放電及電流取樣電路的輸入端，放電及電流取樣電路 的輸出端經(jīng)電流采樣隔離電路接單片機(jī)的輸入端，放電及電流取樣電
路的另一路輸入端接蓄電池的正、負(fù)極；單片機(jī)的另一路輸出端接顯
示電路的輸入端。
本實(shí)用新型的工作原理
使用本蓄電池內(nèi)阻測試儀來測量內(nèi)阻，原理是由本內(nèi)阻測試儀內(nèi) 部的大功率、小阻值的放電電阻對(duì)蓄電池進(jìn)行瞬間(數(shù)秒)放電，測 出放電電流I，及測出蓄電池極柱上電壓的瞬間變化，即放電電阻接
通時(shí)的瞬間電壓VI和斷開放電電阻時(shí)的瞬間恢復(fù)電壓V2，便可推 導(dǎo)出蓄電池的內(nèi)阻R。 '
式中R:蓄電池內(nèi)阻，單位為Q;
VI:放電瞬間的蓄電池電壓，單位為V; V2:斷開放電電阻后的蓄電池恢復(fù)電壓，單位為V; I:蓄電池的瞬間放電電流，單位為A。 本實(shí)用新型的有益效果是測量精度高、抗干擾能力強(qiáng)，可以在線 對(duì)蓄電池進(jìn)行測量，能夠監(jiān)控蓄電池的健康狀況，并估算蓄電池的容


圖1為本實(shí)用新型的原理框圖。
圖2為本實(shí)用新型的單片機(jī)及其外圍電路的電路原理圖。圖3為電壓釆樣及A/D轉(zhuǎn)換電路的電路原理圖。 圖4為電流采樣隔離電路的電路原理圖。
圖5為放電控制及驅(qū)動(dòng)電路、放電及電流取樣電路的電路原理圖。
圖6為顯示電路的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
由圖l一6所示的實(shí)施例可知，它由單片機(jī)、電壓采樣及A/D轉(zhuǎn) 換電路、放電控制及驅(qū)動(dòng)電路、放電及電流取樣電路、電流采樣隔離 電路、顯示電路組成；電壓采樣及A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端接蓄電池
的正、負(fù)極，電壓采樣及A/D轉(zhuǎn)換電路與單片機(jī)雙向連接；單片機(jī)
的一路輸出端經(jīng)放電控制及驅(qū)動(dòng)電路接放電及電流取樣電路的輸入 端，放電及電流取樣電路的輸出端經(jīng)電流采樣隔離電路接單片機(jī)的輸
入端，放電及電流取樣電路的另一路輸入端接蓄電池的正、負(fù)極；單 片機(jī)的另 一路輸出端接顯示電路的輸入端。
所述電壓采樣及A/D轉(zhuǎn)換電路由A/D轉(zhuǎn)換器U2及其外圍元件 電阻R5-—Rll，電容C4一C19組成；其外圍元件組成伺服電路，伺
服電路的作用是保證蓄電池兩端的電壓跳變的及時(shí)性和抗干擾能力， A/D轉(zhuǎn)換器U2的輸入端2腳依次經(jīng)電阻R8、 R6接蓄電池E的正極 (A)， A/D轉(zhuǎn)換器U2的輸入端1腳依次經(jīng)電阻R7、 R5接蓄電池E 的負(fù)極(B); A/D轉(zhuǎn)換器U2的輸入端31腳接單片機(jī)Ul的指令輸出 端101腳，A/D轉(zhuǎn)換器U2的輸出端27腳接單片機(jī)Ul的100腳，A/D 轉(zhuǎn)換器U2的輸出端26—11腳分別接單片機(jī)Ul的輸入端ADl AD15;晶體X1、電容C24、 C25組成單片機(jī)U1的晶振電路。
所述放電控制及驅(qū)動(dòng)電路由譯碼器U6、光耦U7、 TTL驅(qū)動(dòng)器 U9、達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器U8、排阻PR1組成；譯碼器U6的輸入端l一3 腳分別接單片機(jī)Ul的輸出端34腳、24腳、15腳，譯碼器U6的4 腳接單片機(jī)Ul的7腳，譯碼器U6的輸出端B—15腳分別接光耦 U7的輸入端6腳、4腳、2腳，光耦U7的輸入端8腳經(jīng)TTL驅(qū)卻器 U9接單片機(jī)U1的90腳，光耦U7的輸出端〗1腳、13腳、15腳分
7別接達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器U8的輸入端4腳、3腳、2腳；排阻PR1的2—8 腳分別接達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器U8的l一7腳。
所述放電及電流取樣電路由繼電器供電繼電器KZB、繼電器Jl 一J3、放電電阻R—R4、電容C1一C3組成，其中放電阻R1為兼取 樣電阻；繼電器J1一J3的一端并聯(lián)后接繼電器供電繼電器KZB的輸 出端3腳，繼電器供電繼電器KZB的5腳接達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器U8的16 腳，繼電器J1一J3的另一端分別接達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器U8的選通輸出端 15—13腳；繼電器J1的常開觸點(diǎn)依次與放電電阻R2、 Rl串聯(lián)后接 在蓄電池E的兩端，放電電阻R1的一端接蓄電池E的負(fù)極，放電電 阻R1的兩端點(diǎn)分別為Rl+、 Rl — ；繼電器J2的常開觸點(diǎn)依次與放 電電阻R3、 R2、 Rl串聯(lián)后接在蓄電池E的兩端；繼電器J3的常開 觸點(diǎn)依次與放電電阻R4、 R3、 R2、 Rl串聯(lián)后接在蓄電池E的兩端； 電容C1一C3分別與繼電阻Jl—J3的線圈并聯(lián)。
所述電流采樣隔離電路由電壓-電流轉(zhuǎn)換器U3及其外圍元件電 阻R12、 R13、電容C20、光耦U4、電流-電壓轉(zhuǎn)換器U5及其外圍元 件電位器AR7組成；電壓-電流轉(zhuǎn)換器U3的正向輸入端3腳接取樣 電阻R1的Rl+端，電壓-電流轉(zhuǎn)換器U3的負(fù)向輸入端經(jīng)電阻R12接 取樣電阻Rl的Rl-端，電壓-電流轉(zhuǎn)換器U3的輸出端1腳經(jīng)電阻 R13接光耦U4的輸入端2腳，光耦U4的4腳經(jīng)電阻R12接取樣電 阻R1的R1 —端；光耦U4的輸出端5腳接電流-電壓轉(zhuǎn)換器U5的正 向輸入端3腳，電流-電壓轉(zhuǎn)換器U5的輸出端1腳接單片機(jī)Ul的23 腳，電流-電壓轉(zhuǎn)換器U5的負(fù)向輸入端2腳接電流-電壓轉(zhuǎn)換器U5 的輸出端1腳；電位器AR7接在電流-電壓轉(zhuǎn)換器U5的3腳與地(GN D )之間，調(diào)節(jié)電位器AR7使U5的輸出電壓和U3的輸入電壓相等。
所述顯示電路由顯示電路單片機(jī)U 10及其外圍元件晶體X4、電 容C21—C23、鍵盤接口插座JP2、鍵盤上接電阻排PR2、液晶顯示 屏插座JP1、顯示驅(qū)動(dòng)電路上拉電阻排PR3組成；顯示電路單片機(jī) U10的輸入端10腳、11腳分別接單片機(jī)Ul的輸出端77腳、75腳， 顯示電路單片機(jī)U10的輸出端39—32腳、21—26腳分別接液晶顯示 屏插座JP1的7—14腳、15腳、16腳、5腳、4腳、6腳、17腳；顯示驅(qū)動(dòng)電路上拉電阻排PR3的2—9腳分別接液晶顯示屏插座JP1的 7—14歩卩；顯示驅(qū)動(dòng)電路上拉電阻排PR3的1腳接電源(VCC);鍵 盤接口上拉電阻排PR2的2—11腳分別接鍵盤接口接座JP2的3—12 腳，鍵盤上拉電阻排PR2的l腳電源(VCC);鍵盤接口插座JP2的 3—12腳分別接顯示電路單片機(jī)U10的l一6腳、14勝卩、15腳、16 腳、17腳。
本實(shí)施例的工作過程如下
開機(jī)后，顯示主菜單，然后再進(jìn)入測內(nèi)阻畫面，此時(shí)，Ul控制 U2測量蓄電池兩端的電壓，判斷蓄電池的類型(2V、 6V、 12V)，當(dāng) 發(fā)現(xiàn)是某一類型時(shí)，自動(dòng)切換檔位，以提高測試精度，自動(dòng)選擇放電 回路的繼電器(JK J2、 J3)，以選擇合適的放電電阻值。如測試的 蓄電池電壓為2.25V，同時(shí)選擇放電回路的繼電器Jl導(dǎo)通。當(dāng)J1導(dǎo) 通過8秒時(shí)，測試蓄電池E兩端的電壓VI及流過取樣電阻Rl的放 電流I，并由液晶顯示屏顯示出來，然后由放電控制及驅(qū)動(dòng)電路斷開 繼電器J1，延時(shí)lms后，測試蓄電池E兩端的恢復(fù)電壓V2;最后由 單片機(jī)U1計(jì)算蓄電池E的內(nèi)阻R， R=^^。
當(dāng)蓄電池的類型為6V時(shí)，對(duì)應(yīng)的繼電器為J2，對(duì)應(yīng)的放電電阻 為R1—R3。當(dāng)蓄電池的類型為12V時(shí)，對(duì)應(yīng)的繼電池器對(duì)J3，對(duì)應(yīng) 的放電電阻為R1^R4。
權(quán)利要求1、蓄電池內(nèi)阻測試儀，其特征在于它由單片機(jī)、電壓采樣及A/D轉(zhuǎn)換電路、放電控制及驅(qū)動(dòng)電路、放電及電流取樣電路、電流采樣隔離電路、顯示電路組成；電壓采樣及A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端接蓄電池的正、負(fù)極，電壓采樣及A/D轉(zhuǎn)換電路與單片機(jī)雙向連接；單片機(jī)的一路輸出端經(jīng)放電控制及驅(qū)動(dòng)電路接放電及電流取樣電路的輸入端，放電及電流取樣電路的輸出端經(jīng)電流采樣隔離電路接單片機(jī)的輸入端，放電及電流取樣電路的另一路輸入端接蓄電池的正、負(fù)極；單片機(jī)的另一路輸出端接顯示電路的輸入端。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池內(nèi)阻測試儀，其特征在于所述 電壓采樣及A/D轉(zhuǎn)換電路由A/D轉(zhuǎn)換器U2及其外圍元件電阻R5— Rll，電容C4一C19組成；A/D轉(zhuǎn)換器U2的輸入端2腳依次經(jīng)電阻 R8、 R6接蓄電池E的正極(A)， A/D轉(zhuǎn)換器U2的輸入端1腳依次 經(jīng)電阻R7、 R5接蓄電池E的負(fù)極(B); A/D轉(zhuǎn)換器U2的輸入端31 腳接單片機(jī)Ul的指令輸出端101腳，A/D轉(zhuǎn)換器U2的輸出端27腳 接單片機(jī)Ul的100腳，A/D轉(zhuǎn)換器U2的輸出端26—11腳分別接單 片機(jī)U1的輸入端ADO—AD15。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的蓄電池內(nèi)阻測試儀，其特征在于所述 放電控制及驅(qū)動(dòng)電路由譯碼器U6、光耦U7、 TTL驅(qū)動(dòng)器U9、達(dá)林 頓驅(qū)動(dòng)器U8、排阻PR1組成；譯碼器U6的輸入端1—3腳分別接單 片機(jī)U1的輸出端34腳、24腳、15腳，譯碼器U6的4腳接單片機(jī) Ul的7腳，譯碼器U6的輸出端13—15腳分別接光耦U7的輸入端 6腳、4腳、2腳，光耦U7的輸入端8腳經(jīng)TTL驅(qū)卻器U9接單片機(jī) Ul的卯腳，光耦U7的輸出端11腳、13腳、15腳分別接達(dá)林頓驅(qū) 動(dòng)器U8的輸入端4膽卩、3膽卩、2腳；排阻PR1的2—8腳分別接達(dá)林 頓驅(qū)動(dòng)器U8的l一7腳。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的蓄電池內(nèi)阻測試儀，其特征在于所述 放電及電流取樣電路由繼電器供電繼電器KZB、繼電器J1—J3、放 電電阻R1—R4、電容C1一C3組成，其中放電阻R1為兼取樣電阻；繼電器J1一J3的一端并聯(lián)后接繼電器供電繼電器KZB的輸出端3腳，繼電器供電繼電器KZB的5腳接達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器U8的16腳，繼電器 J1一J3的另一端分別接達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器U8的選通輸出端15—13腳； 繼電器J1的常開觸點(diǎn)依次與放電電阻R2、 Rl串聯(lián)后接在蓄電池E 的兩端，放電電阻R1的一端接蓄電池E的負(fù)極，放電電阻R1的兩 端點(diǎn)分別為Rl+、 Rl — ；繼電器J2的常開觸點(diǎn)依次與放電電阻R3、 R2、 Rl串聯(lián)后接在蓄電池E的兩端；繼電器J3的常開觸點(diǎn)依次與放 電電阻R4、 R3、 R2、 Rl串聯(lián)后接在蓄電池E的兩端；電容C1一C3 分別與繼電阻J1一J3的線圈并聯(lián)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的蓄電池內(nèi)阻測試儀，其特征在于所述 電流采樣隔離電路由電壓-電流轉(zhuǎn)換器U3及其外圍元件電阻R12、 R13、電容C20、光耦U4、電流-電壓轉(zhuǎn)換器U5及其外圍元件電位器 AR7組成；電壓-電流轉(zhuǎn)換器U3的正向輸入端3腳接取樣電阻Rl的 Rl+端，電壓-電流轉(zhuǎn)換器U3的負(fù)向輸入端經(jīng)電阻R12接取樣電阻 Rl的R1—端，電壓-電流轉(zhuǎn)換器U3的輸出端1腳經(jīng)電阻R13接光耦 U4的輸入端2腳，光耦U4的4腳經(jīng)電阻R12接取樣電阻Rl的Rl —端；光耦U4的輸出端5腳接電流-電壓轉(zhuǎn)換器U5的正向輸入端3 腳，電流-電壓轉(zhuǎn)換器U5的輸出端1腳接單片機(jī)Ul的23腳，電流-電壓轉(zhuǎn)換器U5的負(fù)向輸入端2腳接電流-電壓轉(zhuǎn)換器U5的輸出端1 腳；電位器AR7接在電流-電壓轉(zhuǎn)換器U5的3腳與地(GND )之間。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的蓄電池內(nèi)阻測試儀，其特征在于所述 顯示電路由顯示電路單片機(jī)U 10及其外圍元件晶體X4、電容C21— C23、鍵盤接口插座JP2、鍵盤上接電阻排PR2、液晶顯示屏插座JP1、 顯示驅(qū)動(dòng)電路上拉電阻排PR3組成；顯示電路單片機(jī)U10的輸入端 10腳、ll腳分別接單片機(jī)Ul的輸出端77腳、75腳，顯示電路單片 機(jī)U10的輸出端39—32腳、21—26腳分別接液晶顯示屏插座JP1的 7—14腳、15腳、16肚卩、5腳、4腳、6腳、17腦卩；顯示驅(qū)動(dòng)電路上 拉電阻排PR3的2—9腳分別接液晶顯示屏插座JP1的7—14腳；顯 示驅(qū)動(dòng)電路上拉電阻排PR3的1腳接電源(VCC);鍵盤上拉電阻排 PR2的2—11腳分別接鍵盤接口接座JP2的3—12腳，鍵盤上拉電阻排PR2的1腳電源(VCC);鍵盤接口插座JP2的3—12腳分別接顯示電路單片機(jī)U10的1—6腳、14腳、15腳、16腳、17腳。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種蓄電池內(nèi)阻測試儀，它由單片機(jī)、電壓采樣及A/D轉(zhuǎn)換電路、放電控制及驅(qū)動(dòng)電路、放電及電流取樣電路、電流采樣隔離電路、顯示電路組成；電壓采樣及A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端接蓄電池的正、負(fù)極，電壓采樣及A/D轉(zhuǎn)換電路與單片機(jī)雙向連接；單片機(jī)的一路輸出端經(jīng)放電控制及驅(qū)動(dòng)電路接放電及電流取樣電路的輸入端，放電及電流取樣電路的輸出端經(jīng)電流采樣隔離電路接單片機(jī)的輸入端，放電及電流取樣電路的另一路輸入端接蓄電池的正、負(fù)極；單片機(jī)的另一路輸出端接顯示電路的輸入端。本實(shí)用新型的有益效果是測量精度高、抗干擾能力強(qiáng)，可以在線對(duì)蓄電池進(jìn)行測量，能夠監(jiān)控蓄電池的健康狀況，并估算蓄電池的容量。
文檔編號(hào)G01R27/08GK201266219SQ200820077749
公開日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2008年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月3日
發(fā)明者恒 劉, 偉 原, 田曉光, 飛 趙, 齊國光 申請(qǐng)人:河北天翼科貿(mào)發(fā)展有限公司