蓄電池內(nèi)阻精確測量方法的研究
來源：寶鄂實業(yè)
2020-03-12 13:32
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蓄電池內(nèi)阻精確測量方法的研究
1. 作品簡介:
電池作為電力系統(tǒng)故障時的備用電源，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、交通、通訊等行業(yè)。如果電池出現(xiàn)故障或容量不足，可能會發(fā)生重大事故，因此有必要對電池的運行參數(shù)進行全面的在線監(jiān)測。電池狀況的一個重要標志是它的內(nèi)阻。電池是否失效，容量或放電不當，都可以從其內(nèi)阻變化中反映出來。因此，可以通過測量電池的內(nèi)阻來評價其工作性能?，F(xiàn)在測量電池內(nèi)阻的常用方法是:
(1)密度的方法
密度法主要是通過測量電池電解質(zhì)的密度來預(yù)算電池的內(nèi)阻，常用于開啟式鉛酸電池的內(nèi)阻測量，不適用于密封鉛酸電池的內(nèi)阻測量。這種方法的適用范圍很窄。
(2)開路電壓法
開路電壓法是通過測量電池的端電壓來估算電池的內(nèi)阻，其精度很差，甚至得出故障結(jié)論。因為即使電池容量變得非常小，在充電時，終端電壓仍然可以正常工作。
(3)直流放電方式
直流放電法是對電池進行瞬時大電流放電，測量電池的瞬時電壓降，根據(jù)歐姆定律計算電池的電阻。雖然這種方法在實踐中得到了廣泛的應(yīng)用，但也存在一些缺陷。如果是使用該方法來測試電池電阻是必要的，在靜態(tài)或離線的情況下，不能結(jié)束在線測量。而大電流的放電會對電池造成很大的損傷，從而影響電池的容量和壽命。
(4)通信注入方法
該通信方法通過向電池注入安全的通信電流信號來測量電池兩端的電壓基準信號Vo和相位差
，電池的內(nèi)阻R由阻抗公式確定。這種方法不需要對電池進行放電，可以結(jié)束對電池電阻的安全在線檢測，這樣就不會影響電池的功能。然而，這種方法需要測量通信電流信號Is，電壓參考信號Vo，電壓和電流之間的相位差
。由此可見，該方法不僅干擾了許多元件，而且增加了系統(tǒng)的雜波，影響了測量精度。
2. 電池內(nèi)阻檢測原理
由于電池的電阻是毫微級的，所以使用傳統(tǒng)的二端測量法測量誤差較大，在這種使用四端測量法的情況下。當測量時，兩個端子的頻率為
安全的通信激勵電流信號，另外兩個終端用于測量。測量工作原理圖如圖1所示。參考信號是指電池注入通信恒流源后兩端測量的通信電壓信號。正弦信號是通過D/A作為恒流源發(fā)生電壓控制的輸入信號。
令正弦信號為:
(1)
電池兩端對應(yīng)電壓信號為:
(2)
為注入電池的通信電流與兩端相應(yīng)電壓信號的相位差。
通過模擬乘法器后:
K為模擬乘法器的膨脹系數(shù)。
經(jīng)過低通濾波后，通信組件可以濾除為:
(3)
從通信法測量內(nèi)阻的原理來看:
(5)
其中，I為通信恒流源信號的最大值。通過比較(4)和(5)，可以得到:
在上式中，K、A、I為已知量，u為通過A/D采樣發(fā)送到單片機進行處理的采樣值，在單片機中進行簡單的除法運算即可得到電池電阻。
