蓄电池内阻精确测量方法的研究
来源：宝鄂实业
2020-03-12 13:32
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蓄电池内阻精确测量方法的研究
1. 作品简介:
电池作为电力系统故障时的备用电源，广泛应用于工业生产、交通、通讯等行业。如果电池出现故障或容量不足，可能会发生重大事故，因此有必要对电池的运行参数进行全面的在线监测。电池状况的一个重要标志是它的内阻。电池是否失效，容量或放电不当，都可以从其内阻变化中反映出来。因此，可以通过测量电池的内阻来评价其工作性能。现在测量电池内阻的常用方法是:
(1)密度的方法
密度法主要是通过测量电池电解质的密度来预算电池的内阻，常用于开启式铅酸电池的内阻测量，不适用于密封铅酸电池的内阻测量。这种方法的适用范围很窄。
(2)开路电压法
开路电压法是通过测量电池的端电压来估算电池的内阻，其精度很差，甚至得出故障结论。因为即使电池容量变得非常小，在充电时，终端电压仍然可以正常工作。
(3)直流放电方式
直流放电法是对电池进行瞬时大电流放电，测量电池的瞬时电压降，根据欧姆定律计算电池的电阻。虽然这种方法在实践中得到了广泛的应用，但也存在一些缺陷。如果是使用该方法来测试电池电阻是必要的，在静态或离线的情况下，不能结束在线测量。而大电流的放电会对电池造成很大的损伤，从而影响电池的容量和寿命。
(4)通信注入方法
该通信方法通过向电池注入安全的通信电流信号来测量电池两端的电压基准信号Vo和相位差
，电池的内阻R由阻抗公式确定。这种方法不需要对电池进行放电，可以结束对电池电阻的安全在线检测，这样就不会影响电池的功能。然而，这种方法需要测量通信电流信号Is，电压参考信号Vo，电压和电流之间的相位差
。由此可见，该方法不仅干扰了许多元件，而且增加了系统的杂波，影响了测量精度。
2. 电池内阻检测原理
由于电池的电阻是毫微级的，所以使用传统的二端测量法测量误差较大，在这种使用四端测量法的情况下。当测量时，两个端子的频率为
安全的通信激励电流信号，另外两个终端用于测量。测量工作原理图如图1所示。参考信号是指电池注入通信恒流源后两端测量的通信电压信号。正弦信号是通过D/A作为恒流源发生电压控制的输入信号。
令正弦信号为:
(1)
电池两端对应电压信号为:
(2)
为注入电池的通信电流与两端相应电压信号的相位差。
通过模拟乘法器后:
K为模拟乘法器的膨胀系数。
经过低通滤波后，通信组件可以滤除为:
(3)
从通信法测量内阻的原理来看:
(5)
其中，I为通信恒流源信号的最大值。通过比较(4)和(5)，可以得到:
在上式中，K、A、I为已知量，u为通过A/D采样发送到单片机进行处理的采样值，在单片机中进行简单的除法运算即可得到电池电阻。
