铅酸蓄电池内阻检测仪设计.pdf

2015年
假春木与传惑器
第8期
Instrument Technique and Sensor
No 8
铅酸蓄电池內阻检测仪设计
李艳,李燚,倪敏娜
(东华大学机被工程学院,上海201620)
摘要:铅酸蓋电池的SOH( State of Health)反映蓄电池的劣化程度,与蓄电池内阻是对应变化的关系。文中设计一种
鉛酸蓄电池内检测仪,基于交流阻抗法实现铅酸蓄电池内阻快速检测。交流恒流源产生正孩交流信号并注入到蓄电
池;引入精密采样电阻,与蓄电池组成串联回路,将蓄电池及精密电阻两端产生的弱响应信号经处理后送入单片机进行
AD转换,根据响应电压比值计算出蓄电池的内阻,并实时显示。为了验证此检测仪的性能,进行了实验验证,实验结果
表明该仪器可有效检测铅酸电池的内阻,反映蒿电池的SOH,区分新旧电池,检測结果稳定精确,具有一定的实际应用
价值。
关键词:铅酸蓄电池;交流胆抗法;内阻检测;SOH;交流恒流源
中图分类号:TP216·文献标识码:A文章编号:1002-1841(2015)08-0050-04
Design of Lead-acid Battery Internal Resistance Tester
LI Yan.LI Yi. NI Min-na
(College of Mechanical Engineering, Donghua University, Shanghai 201620, China)
Abstract SOH(State of Health ) of lead-acid battery reflects deter oration degree of attery, which has the corresponding rela
tion with batery intemal resistan. A lead-aci atery internal resistance tester was designed, which was based on the AC imped
ance method for measuring internal resistance fast. The sinusoidal AC signal was produced by the AC constant current source and
was injected to the battery. Meanwhile, the precision sampling resistor and battery composed a series cireuit. The weak response sig-
nal produced from storage battery and precision resistance entered single chip microcomputer for A/D converter. The battery inter
nal resistance was calculated by response voltage ratios and was shown in the screen. To verify the performance of the battery inter
nal resistance tester, the experiment was carried out. The experimental result shows that the battery internal resistance tester can de-
tect internal resistance of lead-acid battery, deduce SOH of the battery, and distinguish between ageing and new batteries. The re-
sults of the measurement are relatively stable and precise. Accordingly, the tester has certain practical valu
Key words: lead-acid battery; AC impedance method; neral resistance measurement; SOH; constant current resource
0引言
5]中采用直流放电与交流阻抗相结合的检测方法,通过直流
铅酸蓄电池作为供电系统的后备电源,在通信、银行、交放电获得内阻数据与交流法获得的极化内阻的差值来表示蓄
通、金融等领域得到广泛应用,其稳定性直接影响这些领域关电池的内阻。此种直流交流相结合的内阻检测方法仍然需要
键系统的稳定与安全。内阻是衡量铅酸蓄电池健康状态的一对蓄电池进行放电操作,会对蓄电池的使用寿命造成影响。
个重要参数,实验表明老化蓄电池的内阻要明显大于新电池的
本文所述的内阻检测仪是在交流阻抗法的基础上引人精
内阻,因此内阻的检测可显著区分新旧电池,判别蓄电池的健密采样电阻,使其与蓄电池组成串联回路,采用交流注人法对
康状态SOH( State of Health)"21。由于电池内部的化学反应蓄电池注人1k比z微弱正弦信号。对蓄电池及精密电阻两端产
及外部干扰等情况,蓄电池内阻的检测易受噪声影响,同时蓄生的输出响应信号进行隔直、滤波放大、整流等一系列处理,再
电池内阻检测技术不够成熟,因此对蓄电池内阻检测有研究意经MD采样后进入单片机控制器,测得著电池及精密电阻两端
义。目前交流阻抗法是检测铅酸蓄电池内阻热门方法之一。的响应信号的电压值,计算出蓄电池内阻,并通过实验验证该
交流阻抗法是对蓄电池注人恒定的小幅低频交流电流信号,检仪器检测的有效性,同时免除了一般交流阻抗法对于正弦信号
测蓄电池两端的响应电压信号及二者的相位差,再计算出蓄电相位差的检测,提高了检测精度。
池的内阻。交流阻抗法可在线检测,无需对藷电池进行放1内阻检测原理
电,不会对蓄电池的性能造成影响。
交流阻抗法原理是给电池注入幅值很小的交流电流信号,
文献[4]中提出的交流阻抗法,对蓄电池进行内阻检测,通
测出蓄电池两端的响应电压U,流经的电流及二者的相位差
过测量电池电动势、交流响应电流及使用相位测量器测量的相
0,根据Z=UI与Z= Rcose计算出电池内阻r。不过由于蓄电
位差来计算电池内阻。传统交流阻抗法要对响应信号的相位
池的内阻很小,通常只有几到几十mQ,测量导线的电阻就不能
进行检测,同时要考虑检测导线的电阻,检测误差较大。文献
忽略,而传统的交流阻抗法未考虑测量导线的电阻,造成检测
收稿日期:2014-11-07收修改稿日期:2015-03-28
结果误差较大。