蓄電池歐姆內(nèi)阻的測(cè)量方法及裝置制造方法
【專利摘要】一種蓄電池歐姆內(nèi)阻的測(cè)量方法，包括：步驟一，對(duì)被測(cè)蓄電池施加單一頻率為f的方波電流激勵(lì)，蓄電池兩端同時(shí)出現(xiàn)與頻率相同的方波電壓信號(hào)；步驟二，對(duì)電流激勵(lì)以及蓄電池的端電壓進(jìn)行采樣，得到離散的電流信號(hào)序列和離散的電壓信號(hào)序列；步驟三，分別計(jì)算采樣得到的離散的電流信號(hào)序列和離散的電壓信號(hào)序列的各次諧波的傅里葉系數(shù)，并依據(jù)計(jì)算得到的各次諧波的傅里葉系數(shù)計(jì)算得到蓄電池的歐姆內(nèi)阻。本發(fā)明涉及一種蓄電池歐姆內(nèi)阻的測(cè)量裝置。
【專利說(shuō)明】蓄電池歐姆內(nèi)阻的測(cè)量方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及蓄電池的檢測(cè)方法和設(shè)備，尤其涉及一種安全性較高的蓄電池歐姆內(nèi) 阻的測(cè)量方法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 蓄電池的荷電狀態(tài)（State of Charge, S0C)是表征蓄電池充電狀態(tài)的參數(shù)，定義 為蓄電池的剩余容量(即電池的當(dāng)前容量)與其額定容量的百分比。蓄電池用戶希望隨時(shí)了 解電池的S0C，以便確定是可以放心使用蓄電池，還是必須對(duì)電池進(jìn)行充電或者進(jìn)行維護(hù)操 作。
[0003] 由于S0C是蓄電池的一種內(nèi)在特性，無(wú)法進(jìn)行直接測(cè)量，只能通過(guò)測(cè)量諸如端電 壓、充/放電電流等外部可測(cè)參數(shù)進(jìn)行間接測(cè)量。蓄電池 S0C的無(wú)損檢測(cè)一直是國(guó)、內(nèi)外的 研究熱點(diǎn)與難點(diǎn)。
[0004] 常用的檢測(cè)蓄電池 S0C的方法主要有：放電實(shí)驗(yàn)法、開(kāi)路電壓法、模糊推理法、基 于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的方法、安時(shí)計(jì)量法以及內(nèi)阻法。
[0005] 迄今為止，內(nèi)阻法是最受行業(yè)矚目的VRLA蓄電池?zé)o損檢測(cè)技術(shù)之一，并于1996年 被IEEE接受為推薦性標(biāo)準(zhǔn)。其核心思想是：VRLA蓄電池作為一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，可以用等效電 路模型進(jìn)行表征，當(dāng)蓄電池的S0C發(fā)生變化時(shí)，其等效電路模型的參數(shù)亦會(huì)相應(yīng)地發(fā)生改 變。已有文獻(xiàn)研究表明，VRLA蓄電池的S0C與其等效電路模型的歐姆內(nèi)阻之間存在良好的 相關(guān)性，通過(guò)測(cè)量等效電路的歐姆內(nèi)阻，即可得到蓄電池 S0C的變化信息。
[0006] 實(shí)踐中，通常采用直流放電法測(cè)量蓄電池的歐姆內(nèi)阻。直流放電法又分為一次放 電法和二次放電法： 一次放電法首先測(cè)量蓄電池的開(kāi)路電壓urev，然后以電流I=1(T15I1CI對(duì) 電池放電，測(cè)量放電瞬間蓄電池的端電壓Ut，則被測(cè)蓄電池的內(nèi)阻為：

【權(quán)利要求】
1. 一種蓄電池歐姆內(nèi)阻的測(cè)量方法，包括：步驟一，對(duì)被測(cè)蓄電池施加單一頻率為f的 方波電流激勵(lì)玢），蓄電池兩端同時(shí)出現(xiàn)與吵）頻率相同的方波電壓信號(hào)《⑴；步驟二，對(duì) 電流激勵(lì)屯）以及蓄電池的端電壓進(jìn)行采樣，得到離散的電流信號(hào)〗(/?)序列和離散的 電壓信號(hào)序列；步驟三，分別計(jì)算采樣得到的離散的電流信號(hào)序列和離散的電壓 信號(hào)a(?)序列的各次諧波的傅里葉系數(shù)，并依據(jù)計(jì)算得到的各次諧波的傅里葉系數(shù)計(jì)算得 到蓄電池的歐姆內(nèi)阻。
2. 如權(quán)利要求1所述的蓄電池歐姆內(nèi)阻的測(cè)量方法，其特征在于：步驟三包括對(duì)采樣 得到的離散時(shí)間序列信號(hào)和，分別作離散傅立葉變換（DFT)得到相應(yīng)的傅里葉系 數(shù)為：
式中，if、分別為離散的時(shí)間序列電流信號(hào)與離散的時(shí)間序列電壓信號(hào)4?) 對(duì)應(yīng)的傅立葉系數(shù)，Ν為信號(hào)序列長(zhǎng)度，η取值, k取值0丄…，亭，蓄電池的各次諧 波阻抗為：
式中，f為方波激勵(lì)電流屯）的基波頻率，m為諧波次數(shù)編號(hào)，
為蓄電池的第m次諧 波阻抗，fs為采樣頻率；以及 對(duì)各次諧波阻抗進(jìn)行數(shù)值擬合得到阻抗隨頻率的變化關(guān)系，并計(jì)算得到阻抗虛部為〇 時(shí)的阻抗值即為被測(cè)蓄電池的歐姆內(nèi)阻。
3. 如權(quán)利要求2所述的蓄電池歐姆內(nèi)阻的測(cè)量方法，其特征在于：采用最小二乘法對(duì) 各次諧波阻抗進(jìn)行數(shù)值擬合。
4. 如權(quán)利要求1所述的蓄電池歐姆內(nèi)阻的測(cè)量方法，其特征在于：還包括對(duì)所述電流 激勵(lì)屮）、所述端電壓進(jìn)行交流/直流耦合輸入、差分放大以及濾波后再對(duì)其進(jìn)行采樣 及計(jì)算。
5. -種蓄電池歐姆內(nèi)阻的測(cè)量裝置，其包括控制模塊、采樣模塊以及計(jì)算模塊，其特征 在于：所述控制模塊控制交流激勵(lì)源以頻率f激勵(lì)被測(cè)蓄電池，以產(chǎn)生基波頻率為f的方波 激勵(lì)電流信號(hào)屮），蓄電池兩端同時(shí)出現(xiàn)與吵）頻率相同的方波電壓信號(hào)叫? ;所述采樣模 塊對(duì)咕）進(jìn)行采樣，得到離散的電流信號(hào)序列及離散的電壓信號(hào)序列;所述 計(jì)算模塊對(duì)所述采樣模塊采樣得到的離散的電流信號(hào)吵〇序列及離散的電壓信號(hào)序 列分別計(jì)算得到相應(yīng)的各次諧波的傅里葉系數(shù)，并依據(jù)計(jì)算得到的各次諧波的傅里葉系數(shù) 計(jì)算得到蓄電池的歐姆內(nèi)阻。
6. 如權(quán)利要求5所述的蓄電池歐姆內(nèi)阻的測(cè)量裝置，其特征在于：還包括一開(kāi)關(guān)模塊， 所述控制模塊通過(guò)所述開(kāi)關(guān)模塊控制交流激勵(lì)源，所述開(kāi)關(guān)模塊為MOSFET、BJT、IGBT半導(dǎo) 體功率器件或其組合。
7. 如權(quán)利要求5所述的蓄電池歐姆內(nèi)阻的測(cè)量裝置，其特征在于：所述計(jì)算模塊依據(jù) 計(jì)算得到的各次諧波的傅里葉系數(shù)計(jì)算得到各次諧波的阻抗值，對(duì)各次諧波阻抗值進(jìn)行數(shù) 值擬合得到阻抗隨頻率的變化關(guān)系，并計(jì)算得到阻抗虛部為零時(shí)的阻抗值即為被測(cè)蓄電池 的歐姆內(nèi)阻。
8. 如權(quán)利要求7所述的蓄電池歐姆內(nèi)阻的測(cè)量裝置，其特征在于：所述計(jì)算模塊采用 最小二乘法對(duì)各次諧波阻抗值進(jìn)行數(shù)值擬合得到阻抗隨頻率的變化關(guān)系。
9. 如權(quán)利要求5所述的蓄電池歐姆內(nèi)阻的測(cè)量裝置，其特征在于：還包括信號(hào)傳感及 調(diào)理模塊，所述信號(hào)傳感及調(diào)理模塊在采樣模塊采樣之前分別完成對(duì)電流信號(hào)沖）及電壓 信號(hào)《(￡)的傳感和調(diào)理，所述信號(hào)傳感及調(diào)理模塊包括輸入耦合模塊、儀用放大器模塊以 及低通濾波模塊。
10. 如權(quán)利要求5所述的蓄電池歐姆內(nèi)阻的測(cè)量裝置，其特征在于：還包括用以顯示蓄 電池歐姆內(nèi)阻的顯示模塊。
【文檔編號(hào)】G01R27/14GK104062506SQ201410175792
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】胡益民, 席志遠(yuǎn), 劉巖, 敬剛 申請(qǐng)人:深圳清華大學(xué)研究院, 深圳市聚奧能電子科技有限公司