CN101334451B

CN101334451B - 数字式电池内阻测试方法

Info

Publication number: CN101334451B
Application number: CN2007101295024A
Authority: CN
Inventors: 徐先
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-06-26
Filing date: 2007-06-26
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2027-06-26
Also published as: CN101334451A

Abstract

本发明涉及一种数字式电池内阻测试方法，它包括放电电阻R及放电开关S0，它有三个可控模拟开关S1、S2、S3，三个电容C1、C2、C3，两路衰减网络R1、R2和R3、R4；一个方波振荡器OSC，一个反相器F，一个A/D转换器，一个显示器LCD。这种测试方法电路简单，可以直接地显示出被测量的电池的内阻值。其测试精度与放电开关S₀的导通电阻无关，因此，具有较高的测试精度。同时。它还可以测量电池的端电压。

Description

数字式电池内阻测试方法

技术领域

本发明涉及一种电工参数的测试方法，特别是用于测试电池内阻的方法。

背景技术：

电池内阻是反映电池性能的一个重要参数。电池内阻的变化与电池内部极板、电解质的变化是密切相关的。通过测量电池内阻可以了解电池的老化程度及容量的变化，从而及时地修复或更换将要失效的电池，保证供电电源的性能。

电池内阻有直流内阻与交流内阻之分，各有不同的测试方法。

电池直流内阻传统的测试方法如图1所示，这里E为电池的电动势，r₀为电池内阻，R为负载电阻，S为开关，V为电压表。当开关S开路时，电压表读数V1＝E；当开关S闭合时，电压表读数V2＝E·R/(R+r₀).由V1，V2可以计算出电池内阻

r₀＝(V1-V2)R/V2(1)

用这种方法测量电池内阻需要通过二个步骤的测量，分别测量电池的开路电压V1和带负载的端电压V2；并通过手工计算得出电池内阻。操作很麻烦，自动化程度低。另外，这种方法测量时，开关S的导通电阻、接线电阻等会对测量造成影响。尤其是当放电电流较大时，电阻R的数值就要较小，这时，开关K引入的误差就很大，有时甚至达50％以上。所以误差大也是其缺陷之一。

发明内容

本发明针对已有技术所存在的不足，提供一种结构简单，测试方便，测试结果准确的数字式电池内阻测试方法。它可以实现的自动测量，具有较高的测试精度。

本发明是通过以下技术方案来实现的。

图2是本发明测量电池内阻时的电气连接框图。

本发明提出的电池内阻测试方法，包括放电电阻R及放电开关S0，其特征是：有三个可控模拟开关S1、S2、S3，三个电容C1、C2、C3，两路衰减网络R1、R2和R3、R4；一个方波振荡器OSC，一个反相器F，一个A/D转换器，一个显示器LCD；两路衰减网络的衰减系数相等，均为K；放电电阻R的一端连接到被测电池的正极，另一端经放电开关S0接到电池的负极；模拟开关S1一端通过衰减网络R1、R2接到被测电池正极，另一端接到A/D转换器的Vr+和Vi_-端，并通过电容C1连接到电池的负极；模拟开关S2一端通过衰减网络R1、R2接到被测电池正极，另一端接到A/D转换器的Vi₊端，并通过电容C2连接到电池的负极；模拟开关S3一端通过衰减网络R3、R4接到放电电阻R与放电开关S0的接点，另一端接到A/D转换器的Vr-端，并通过电容C3连接到电池的负极；当方波振荡器的输出为低电平时，模拟开关S2导通，这时，A/D转换器的输入端Vi₊的电压和电池的开路电动势E之间有如下关系，

Vi₊＝E·K (2)

其中：K为衰减系数，K＝R2/(R1+R2)＝R4/(R3+R4)

[注意：忽略(R1+R2)及(R3+R4)支路在测量时的分流影响]

当方波振荡器的输出为高电平时，S0、S1、S3三个模拟开关一起导通，这时，A/D转换器的参考端Vr₊、Vr_-和输入端Vi₊的电压分别为：

Vr₊＝Vi_-＝(E-I·r₀)K (3)

Vr_-＝[E-I(r₀+R)]K (4)

其中：I为流过放电电阻R的电流；

r₀为电池内阻。

A/D转换器输出的读数N，即LCD上的显示值为：

N＝(Vi₊-Vi_-)/(Vr₊-Vr_-)

＝I·r₀/IR＝r₀/R (5)

由此可见，只要将放电电阻R的数值取为10的整倍数，则LCD显示值就直接表示了被测电池的内阻值。

测量电压时，电路演化成图4的形式。这时，R1、R2构成一个衰减网络，衰减系数K为10的负整数次幂；R5、R6则把V+从3V降为1V供给参考电压Vr₊；若将衰减系数K取为0.1，整个电路成为一个量程为20V的电压表；若将K取为0.01就成为一个量程为200V的电压表。

本发明的突出特点是：这种测试方法电路简单，可以直接地显示出被测量的电池的内阻值。其测试精度与放电开关S₀的导通电阻无关，因此，具有较高的测试精度。同时。它还可以测量电池的端电压。

附图说明

图1是传统的电池内阻测试方法。

图2是本发明的测量电池内阻电气连接框图。

图3是本发明实施例的电气连接框图。

图4是测量电压时的等效简化图。

具体实施方式

图2所示为本发明的一个实施例。其中E为电池的电动势，r₀为电池内阻，R为放电电阻，S0为放电开关，可以采用三极管、场效应管或IGBT等元件；S1-S7为模拟开关，可以采用CD4066；A/D转换器可以采用GC7238，ICL7106或9721等型号的A/D转换器；采用GC7238时，方波震荡器OSC和反相器F可以直接采用IC内部的BP和BP端子，它们是两个互为反相的方波信号源。C1、C2、C3三个电容容量为0.1μF～1μF。R1、R2和R3、R4构成两个特性一致的衰减网络，衰减系数为10的负整数次幂，其具体的衰减比决定于被测量的电池的电压值，如果是测量20V以下的电池，衰减系数为0.1；测量200V以下的电池，衰减系数0.01，余可类推。放电电阻R的取值为10的整数次幂；R1、R2和R3、R4的取值范围可以在1KΩ以上，以减少测量误差。

模拟开关S1一端通过R1、R2组成的衰减网络接到被测电池正极，另一端接到A/D转换器的Vr+和Vi_-端，并通过电容C1连接到电池的负极；模拟开关S2一端也通过R1、R2组成的衰减网络接到被测电池正极，另一端接到A/D转换器的Vi₊端，并通过电容C2连接到电池的负极；模拟开关S3一端通过R3、R4组成的衰减网络接到放电电阻R与放电开关S0的接点，另一端接到A/D转换器的Vr_-端，并通过电容C3连接到电池的负极；S0、S1、S3三个模拟开关的控制端连接在一起，并连接到方波振荡器OSC的输出端BP；S2的控制端通过反相器F连接到方波振荡器OSC(即BP端)；A/D转换器内部带有稳压电源，其V+端对地有3V的稳定电压，其输出连接到显示器LCD。S8为单刀双掷开关，测量内阻时它拨向“Ω”一侧；此时，S6导通，将Vr+与Vi-短路。电路演化成图2所示的电池内阻测试方式。液晶显示器LCD上就会直接显示出被测电池的内阻值来。

测量电压时，S8拨向“V”一侧，这时电路演化成图4，构成一个直流电压表，可以进行电池电压测量。

Claims

1.一种电池内阻测试方法，包括放电电阻R及放电开关S0，其特征是：有三个可控模拟开关S1、S2、S3，三个电容C1、C2、C3，两路衰减网络R1、R2和R3、R4；一个方波振荡器OSC，一个反相器F，一个A/D转换器，一个显示器LCD；放电电阻R的一端连接到被测电池的正极，另一端经放电开关S0接到电池的负极；衰减网络R1、R2串联相接，其中R1的一端与电池正极相连接，R1的另一端与R2的一端相连接，R2的另一端与电池的负极相连接，R1、R2串联的接点与模拟开关S1的一端相连接；模拟开关S1的另一端接到A/D转换器的Vr+和Vi-端，并通过电容C1连接到电池的负极；模拟开关S2的一端连接到R1、R2串联的连接点；模拟开关S2的另一端接到A/D转换器的Vi+端，并通过电容C2连接到电池的负极；衰减网络R3、R4串联相接，其中R3的一端连接到放电电阻R与与放电开关S0的连接点，R3的另一端与R4的一端相连接，R4的另一端与电池的负极相连接；R3、R4串联的接点与模拟开关S3的一端相连接；模拟开关S3的另一端接到A/D转换器的Vr-端，并通过电容C3连接到电池的负极。

2.根据权利要求1所述的电池内阻测试方法，其特征在于：两路衰减网络的衰减系数相等，均为K；

3.根据权利要求2所述的电池内阻测试方法，其特征在于：两路衰减网络的衰减系数K为10的负整数次幂。