電池內(nèi)阻測量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及的是電池內(nèi)阻檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及電池內(nèi)阻測量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 鉛酸蓄電池作為供電系統(tǒng)的后備電源，在通信、銀行、交通、金融等領(lǐng)域得到廣泛 應用，其穩(wěn)定性直接影響這些領(lǐng)域關(guān)鍵系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全，內(nèi)阻是衡量鉛酸蓄電池健康狀 態(tài)的一個重要參數(shù)，實驗表明老化蓄電池的內(nèi)阻要明顯大于新電池的內(nèi)阻，因此內(nèi)阻的檢 測可顯著區(qū)分新舊電池，判別蓄電池的健康狀態(tài)，由于蓄電池內(nèi)部的化學反應及外部干擾 等情況，蓄電池內(nèi)阻的檢測易受噪聲影響，同時蓄電池內(nèi)阻檢測技術(shù)不夠成熟，因此對蓄電 池內(nèi)阻檢測很有研宄意義。
[0003] 目前，交流阻抗法是檢測鉛酸蓄電池內(nèi)阻熱門方法之一，交流阻抗法對蓄電池進 行內(nèi)阻檢測，通過測量電池電動勢、交流響應電流及使用相位測量器測量的相位差來計算 電池內(nèi)阻，傳統(tǒng)交流阻抗法要對響應信號的相位進行檢測，同時要考慮檢測導線的電阻，檢 測誤差較大；另外也普遍采用直流放電與交流阻抗相結(jié)合的檢測方法，通過直流放電獲得 內(nèi)阻數(shù)據(jù)與交流法獲得的極化內(nèi)阻的差值來表示蓄電池的內(nèi)阻，此種直流交流相結(jié)合的內(nèi) 阻檢測方法仍然需要對蓄電池進行放電操作，會對蓄電池的使用壽命造成影響。
[0004] 為了解決上述問題，設計一種電池內(nèi)阻測量系統(tǒng)還是有必要的。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，本實用新型目的是在于提供一種電池內(nèi)阻測量系 統(tǒng)，結(jié)構(gòu)設計合理，有效檢測鉛酸蓄電池的內(nèi)阻，判斷蓄電池的健康狀態(tài)，檢測結(jié)果穩(wěn)定精 確，不會對蓄電池的性能及使用壽命造成影響，具有一定的實際應用價值。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)：電池內(nèi)阻測量系 統(tǒng)，包括控制器、交流恒流源、鉛酸蓄電池、精密電阻、隔直電路、濾波放大電路、整流電路、 通信模塊和上位機，控制器接交流恒流源，交流恒流源接入鉛酸蓄電池兩端，鉛酸蓄電池與 精密電阻串聯(lián)后接隔直電路，隔直電路依次接濾波放大電路、整流電路至控制器中的A/D 轉(zhuǎn)換電路，控制器通過通信模塊與上位機連接，通信模塊選用485通信模塊，通信穩(wěn)定，抗 共模干擾能力強，所述的控制器采用高速、低功耗、高抗干擾的單片機，單片機采用單片機 STC12C5A60S2。
[0007] 作為優(yōu)選，所述的交流恒流源采用正弦波發(fā)生器芯片，正弦波發(fā)生器芯片的2腳、 3腳、4腳、8腳分別接單片機的24腳、25腳、26腳、14腳，正弦波發(fā)生器芯片采用正弦波發(fā) 生器芯片ML2035。
[0008] 作為優(yōu)選，所述的濾波放大電路包括第一反相放大器、第二反相放大器，輸入信號 端依次接第一電阻、第一電容至第一反相放大器的同相輸入端，第一電阻與第一電容之間 的節(jié)點分別接第二電阻、第二電容至第一反相放大器的輸出端、地端，第一反相放大器的反 相輸入端、同相輸入端分別接第四電阻、第八電阻至地端，第一反相放大器的反相輸入端與 輸出端之間接有第三電阻，第一反相放大器的輸出端接第五電阻至第二反相放大器的反相 輸入端，第二反相放大器的反相輸入端與輸出端之間接有第七電阻，第二反相放大器的同 相輸入端接第六電阻至地端。
[0009] 作為優(yōu)選，所述的整流電路由雙運算放大器組成，雙運算放大器采用型號為LM358 的運放，雙運算放大器內(nèi)置第一運算放大器和第二運算放大器，第一運算放大器的5腳接 第十電阻至地端，第二運算放大器的2腳依次接第十三電阻、第二二極管至第一運算放大 器的7腳，第一運算放大器的7腳接第一二極管至第一運算放大器的6腳，第十三電阻與第 二二極管之間的節(jié)點接第十一電阻至第一運算放大器的6腳，第一運算放大器的6腳依次 接第九電阻、第十二電阻至第二運算放大器的2腳，第二運算放大器的2腳與1腳之間接有 第十五電阻，第二運算放大器的3腳接第十四電阻至地端。
[0010] 本實用新型的有益效果：設計交流恒流源，產(chǎn)生正弦交流信號并注入到蓄電池； 引入精密采樣電阻，與蓄電池組成串聯(lián)回路，將蓄電池及精密電阻兩端產(chǎn)生的微弱響應信 號經(jīng)處理后送入單片機進行AD轉(zhuǎn)換，根據(jù)響應電壓比值計算出蓄電池的內(nèi)阻，可有效檢測 鉛酸蓄電池的內(nèi)阻，判斷蓄電池的健康狀態(tài)，區(qū)分新舊電池，無需對蓄電池進行放電，不會 對蓄電池的性能造成影響，免除了一般交流阻抗法對于正弦信號相位差的檢測，結(jié)果穩(wěn)定 精確，具有一定的實際應用價值。
【附圖說明】
[0011] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】來詳細說明本實用新型；
[0012] 圖1為本實用新型的系統(tǒng)框圖；
[0013] 圖2為本實用新型交流恒流源的電路圖；
[0014] 圖3為本實用新型濾波放大電路的電路圖；
[0015] 圖4為本實用新型整流電路的電路圖；
[0016] 圖5為本實用新型的內(nèi)阻檢測原理圖。
【具體實施方式】
[0017] 為使本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面 結(jié)合【具體實施方式】，進一步闡述本實用新型。
[0018] 參照圖1-5,本【具體實施方式】采用以下技術(shù)方案：電池內(nèi)阻測量系統(tǒng)，包括控制器 1、交流恒流源2、鉛酸蓄電池3、精密電阻R、隔直電路4、濾波放大電路5、整流電路6、通信 模塊7和上位機8,控制器1接交流恒流源2,交流恒流源2接入鉛酸蓄電池3兩端，鉛酸蓄 電池3與精密電阻R串聯(lián)后接隔直電路4,隔直電路4依次接濾波放大電路5、整流電路6至 控制器1中的A/D轉(zhuǎn)換電路，控制器1采用高速、低功耗、高抗干擾的，型號為STC12C5A60S2 的單片機Ul，單片機Ul自帶八路高速10位AD轉(zhuǎn)換電路，工作電壓可選3V或5V，控制器1 通過通信模塊7與上位機8連接，通信模塊7選用485通信模塊，通信穩(wěn)定，抗共模干擾能 力強；系統(tǒng)的工作原理及過程如下：單片機Ul控制交流恒流源2輸出正弦信號，交流信號 注入到鉛酸蓄電池3,在鉛酸蓄電池3及精密電阻R兩端產(chǎn)生響應信號，響應信號經(jīng)隔直電 路4、濾波放大電路5及整流電路6處理，并送入單片機Ul進行AD轉(zhuǎn)換和采樣，根據(jù)測得的 鉛酸蓄電池3及精密電阻R兩端的電壓計算出鉛酸蓄電池3的內(nèi)阻，并將數(shù)據(jù)通過通信模 塊7傳輸至上位機8顯示保存。
[0019] 值得注意的是，所述的交流恒流源2采用正弦波發(fā)生器芯片U2產(chǎn)生正弦交流信 號，如圖2,正弦波發(fā)生器芯片U2的2腳、3腳、4腳、8腳分別接單片機Ul的24腳、25腳、 26腳、14腳，正弦波發(fā)生器芯片U2采用正弦波發(fā)生器芯片ML2035,電路采用正負5V電源， 僅需少部分外圍器件，并通過單片機Ul在特定時鐘下，輸出控制字即可產(chǎn)生0-25KHZ的正 弦交流信號，正弦信號與直流信號疊加后，與鉛酸蓄電池3正負極及精密電阻R組成串聯(lián)回 路，此時經(jīng)過回路的交流電流即為恒定交流電流。
[0020] 值得注意的是，所述的濾波放大電路5包括第一反相放大器U3、第二反相放大器 U4,輸入信號端依次接第一電阻Rl、第