CN101334451B - 数字式电池内阻测试方法 - Google Patents
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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
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 (3)
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。
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