TWI398028B - 電池內阻測量裝置和方法 - Google Patents

Description

電池內阻測量裝置和方法

本發明涉及電池參數的檢測，尤其涉及一種電池內阻的測量裝置和方法。

每個電池都有內阻，不同類型的電池內阻不同，相同類型的電池，由於內部化學特性的不一致，內阻也不一樣。

內阻是衡量電池性能的一個重要技術指標。正常情況下，內阻小的電池其內部電阻所消耗的電壓較小，內阻大的電池其本身就消耗了較大的電壓，可見，在大電流放電的應用中，一定要選擇內阻較小的電池。

在電池放電的原理上來說，我們可以把電池和內阻拆開考慮，分為一個完全沒有內阻的電池串接上一個阻值很小的電阻。此時如果外接的負載重，那麼分配在這個小電阻上的電壓就小，反之如果外接很輕的負載，那麼分配在這個小電阻上的電壓就比較大，就會有一部分功率被消耗在這個內阻上，可能轉化為發熱或者是一些複雜的逆向電化學反應。一個可充電電池出廠時的內阻是比較小的，但經過長期使用後，由於電池內部電解液的枯竭，以及電池內部化學物質活性的降低，內阻會逐漸增加，直到內阻大到電池內部的電量無法正常釋放出來，此時電池也就沒用了。可見，電池內阻的大小直接影響著電池性能，所以，人們有必要瞭解電池內阻的大小，以便準確判斷出電池性能的好壞。

有鑒於此，有必要提供一種電池內阻測量裝置。

還有必要提供一種電池內阻測量方法。

一種電池內阻測量裝置，包括：充/放電單元，用於分別通過第一電阻和第二電阻對電池進行充/放電；第一切換開關，用於切換選擇該第一電阻和第二電阻其中之一來對電池進行充/放電；檢測單元，用於分別檢測該第一電阻和第二電阻兩端的電壓值；計算單元，用於根據該第一電阻和第二電阻的阻值，以及該檢測單元檢測到的電壓值計算出電池內阻的阻值，計算公式為：Resr=(V2-V1)/(V1/R1-V2/R2)，其中，Resr表示電池內阻的阻值，R1表示第一電阻的阻值，R2表示第二電阻的阻值，V1表示第一電阻兩端的電壓值，V2表示第二電阻兩端的電壓值。

一種電池內阻測量方法，包括如下步驟：通過第一電阻給電池充/放電，並檢測充/放電時第一電阻兩端的電壓值。

通過第二電阻給電池充/放電，並檢測充/放電時第二電阻兩端的電壓值。

根據公式Resr=(V2-V1)/(V1/R1-V2/R2)計算出電池內阻的阻值，其中，Resr表示電池內阻的阻值，R1表示第一電阻的阻值，R2表示第二電阻的阻值，V1表示第一電阻兩端的電壓值，V2表示第二電阻兩端的電壓值。

上述電池內阻測量裝置採用第一電阻和第二電阻分別對電池進行充電或者放電，並檢測其兩端得電壓值，再通過公式Resr=(V2-V1)/(V1/R1-V2/R2)得出電池內阻的阻值，以使得用戶可以根 據得出電池內阻的阻值來判斷電池性能的好壞。

10‧‧‧電池內阻測量裝置

114‧‧‧檢測單元

20‧‧‧電池

116‧‧‧比較單元

102‧‧‧充電單元

118‧‧‧控制單元

104‧‧‧放電單元

120‧‧‧計算單元

106‧‧‧第一電阻

122‧‧‧顯示單元

108‧‧‧第二電阻

202‧‧‧電池內阻

110‧‧‧第一切換開關

204‧‧‧理想電池

112‧‧‧第二切換開關

S31~S45‧‧‧電池內阻測量方法流程

圖1為一較佳實施方式的電池內阻測量裝置架構圖。

圖2為一較佳實施方式的電池內阻測量方法流程圖。

請參閱圖1，為了便於理解，本實施方式中電池20看作由電池內阻202和理想電池204串聯而成，電池內阻測量裝置10用於檢測該電池內阻202的阻值大小。

電池內阻測量裝置10包括充電單元102、放電單元104、第一電阻106、第二電阻108、第一切換開關110、第二切換開關112、檢測單元114、比較單元116、控制單元118、計算單元120以及顯示單元122。

充電單元102可分別通過第一電阻106和第二電阻108對電池20進行充電。

放電單元104可分別通過第一電阻106和第二電阻108為電池提供放電回路。

第一電阻106和第二電阻108並聯於第一切換開關110和第二切換開關112之間。第一切換開關110還與電池20連接，用於切換選擇第一電阻106和第二電阻108其中之一來對電池20進行充電或放電。第二切換開關112還分別連接於充電單元102和放電單元104，用於切換選擇充電單元102和放電單元104其中之一來進行充電或者放電工作。

檢測單元114用於分別檢測第一電阻106、第二電阻108以及電池20兩端的電壓值。

比較單元116用於將當前電池20兩端的電壓值與一預設電壓值比較，產生一 個控制訊號，以確定採用充電模式還是放電模式。因為，測量電池內阻202的方式有充電模式和放電模式兩種，當電池20的兩端電壓較高，即電池20充電已經充滿，也就不能夠再繼續充電了，此時採用放電模式測量較好；若電池20沒有充滿電，其兩端電壓較低，放電能力不強，可能會使得內阻檢測結果誤差增大，所以此時採用充電模式測量較好。

控制單元118用於根據比較單元116發出的控制訊號控制第二切換開關112的切換動作，以及根據檢測單元114的檢測是否完成來控制第一切換開關110的切換動作。

計算單元120用於根據第一電阻106和第二電阻108的阻值，檢測單元114檢測到的電壓值計算出電池內阻202的阻值，具體演算法後面會作詳細說明。顯示單元122用於顯示電池內阻202的阻值。

以下舉例說明電池內阻測量裝置10測量工作，首先，檢測單元114檢測電池20兩端的電壓，再將測得之電池20兩端的電壓與預設電壓值比較，若小於該預設電壓值，則通過控制單元118控制第二切換開關112切換選擇所述充電單元102進行測量工作，反之則通過控制單元118控制第二切換開關112切換選擇放電單元104進行測量工作。以下以充電模式為例，利用控制單元118分別控制第一切換開關110依次選擇第一電阻106和第二電阻108，使得充電單元102分別通過第一電阻106和第二電阻108對電池20充電一次。此處定義充電電壓為Vc，第一電阻106的阻值為R1，測得的第一電阻106兩端的電壓為V1，採用第一電阻106充電時測得的電池20兩端的電壓為Vt1，第二電阻108的阻值為R2，測得的第二電阻108兩端的電壓為V2，採用第二電阻108充電時測得的電池20兩端的電壓為Vt2，電池內阻202的阻值為Resr，理想電池204的電壓為Vbat，各參數有如下關係：Vt1=Vbat+Resr(V1/R1)

Vt2=Vbat+Resr(V2/R2)

Vt1+V1=Vc

Vt2+V2=Vc

根據上述公式可得：Vbat+Resr(V1/R1)+V1=Vbat+Resr(V2/R2)+V2

Resr=(V2-V1)/(V1/R1-V2/R2)

其中，因為V1、V2、R1、R2都為已知數，所以可得到電池內阻202的阻值Resr。還可以看出，這樣的計算方法得到的是電池內阻202的阻值Resr與第一電阻106和第二電阻108的阻值R1、R2以及其兩端的電壓值V1、V2的關係，跟充電電壓Vc以及電池20兩端的電壓Vt1沒有關係。如此，若採用放電單元104進行測量工作也同樣適用上述演算法，以得到電池內阻202的阻值Resr。

上述電池內阻測量裝置10在測量前先根據電池20當前的電壓狀況選擇合適的測量方式，使得測得之電池內阻202的阻值Resr更準確。另外，電池內阻測量裝置10採用第一電阻106和第二電阻108分別對電池20進行充電或者放電，並檢測其兩端得電壓值，再通過公式Resr=(V2-V1)/(V1/R1-V2/R2)得出電池內阻202的阻值並顯示，用戶可以根據得出電池內阻202的阻值來判斷電池20性能的好壞。

一種電池內阻測量方法包括如下步驟：步驟S31，檢測電池20兩端的電壓值。

步驟S33，判斷電池20兩端的電壓值是否小於預設電壓值，若是，則進至步驟S35，否則進至步驟S43。

步驟S35，通過第一電阻106(電阻值為R1)給電池20充電，並檢測充電時第一電阻106兩端的電壓值V1。

步驟S37，通過第二電阻108(電阻值為R2)給電池20充電，並檢測充電時第二電阻108兩端的電壓值V2。

步驟S39，根據公式Resr=(V2-V1)/(V1/R1-V2/R2)計算出電池內阻202的阻值Resr。

步驟S41，顯示電池內阻值Resr，流程結束。

步驟S43，通過第一電阻106(電阻值為R1)給電池20放電，並檢測放電時第一電阻106兩端的電壓值V1。

步驟S45，通過第二電阻108(電阻值為R2)給電池20放電，並檢測放電時第二電阻108兩端的電壓值V2，然後回到步驟S39。

上述電池內阻測量方法在測量前先根據電池20當前的電壓狀況選擇合適的測量方式，使得測得之電池內阻202的阻值Resr更準確。另外，電池內阻測量裝置10採用第一電阻106和第二電阻108分別對電池20進行充電或者放電，並檢測其兩端得電壓值，再通過公式Resr=(V2-V1)/(V1/R1-V2/R2)得出電池內阻202的阻值並顯示，用戶可以根據得出電池內阻202的阻值來判斷電池20性能的好壞。

10‧‧‧電池內阻測量裝置

114‧‧‧檢測單元

20‧‧‧電池

116‧‧‧比較單元

102‧‧‧充電單元

118‧‧‧控制單元

104‧‧‧放電單元

120‧‧‧計算單元

106‧‧‧第一電阻

122‧‧‧顯示單元

108‧‧‧第二電阻

202‧‧‧電池內阻

110‧‧‧第一切換開關

204‧‧‧理想電池

112‧‧‧第二切換開關

Claims (10)

1. 一種電池內阻測量裝置，其特徵在於，該電池內阻測量裝置包括：充電單元，用於分別通過第一電阻和第二電阻對該電池進行充電；第一切換開關，用於切換選擇該第一電阻和第二電阻其中之一來對該電池進行充電；檢測單元，用於分別檢測該第一電阻和第二電阻兩端的電壓值；計算單元，用於根據該第一電阻和第二電阻的阻值，以及該檢測單元檢測到的電壓值計算出該電池內阻的阻值，計算公式為：Resr=(V2-V1)/(V1/R1-V2/R2)，其中，Resr表示電池內阻的阻值，R1表示第一電阻的阻值，R2表示第二電阻的阻值，V1表示第一電阻兩端的電壓值，V2表示第二電阻兩端的電壓值。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電池內阻測量裝置，其中該充電單元、第一電阻以及第一切換開關依次串聯，該第二電阻與第一電阻並聯，該檢測單元與該第二電阻與第一電阻兩端相連，該計算單元與檢測單元相連。
3. 如申請專利範圍第2項所述之電池內阻測量裝置，其中該電池內阻測量裝置還包括：放電單元和第二切換開關，該充電單元和放電單元分別通過該第二切換開關與該第一電阻和第二電阻相連，該放電單元用於分別通過該第一電阻和第二電阻為該電池提供放電回路；該第二切換開關用於切換選擇該充電單元和放電單元其中之一來對該電池進行充電或放電工作。
4. 如申請專利範圍第3項所述之電池內阻測量裝置，其中該檢測單元進一步用於檢測該電池兩端的電壓值，該電池內阻測量裝置還包括：比較單元和控制單元，該比較單元連接於該檢測單元和控制單元之間，該控制單 元與該第二切換開關相連，該檢測單元進一步用於檢測該電池兩端的電壓值，該比較單元用於將該電池兩端的電壓值與預設電壓值比較，產生一個控制訊號；該控制單元用於根據該比較單元發出的控制訊號控制該第二切換開關的切換動作，當該電池兩端的電壓值小於預設電壓值，該第二切換開關選擇該充電單元工作，反之則選擇該放電單元工作。
5. 如申請專利範圍第3項所述之電池內阻測量裝置，其中該控制單元進一步與該第一切換開關相連，用於根據該檢測單元的檢測是否完成來控制該第一切換開關的切換動作。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電池內阻測量裝置，其中將該充電單元替換為放電單元，該放電單元用於分別通過該第一電阻和第二電阻為該電池提供放電回路。
7. 一種電池內阻測量方法，包括如下步驟：將電池、第一電阻以及充電單元依次串聯，通過該第一電阻給該電池充電，並檢測充電時該第一電阻兩端的電壓值；將電池、第二電阻以及充電單元依次串聯，通過第二電阻給該電池充電，並檢測充電時該第二電阻兩端電壓值；根據公式Resr=(V2-V1)/(V1/R1-V2/R2)計算出該電池內阻的阻值，其中，Resr表示電池內阻的阻值，R1表示第一電阻的阻值，R2表示第二電阻的阻值，V1表示第一電阻兩端的電壓值，V2表示第二電阻兩端電壓值。
8. 如申請專利範圍第7項所述之電池內阻測量方法，其中進一步包括如下步驟：檢測該電池兩端的電壓值；判斷該電池兩端的電壓值是否小於預設電壓值，若是，跳到該通過第一電阻給該電池充電，並檢測充電時該第一電阻兩端的電壓值的步驟； 若不是，進至如下步驟：將該電池、第一電阻以及放電單元依次串聯，通過該第一電阻給該電池放電，並檢測放電時該第一電阻兩端的電壓值；將該電池、第二電阻以及放電單元依次串聯，通過該第二電阻給該電池放電，並檢測放電時該第二電阻兩端的電壓值，然後根據公式Resr=(V2-V1)/(V1/R1-V2/R2)計算出該電池內阻的阻值。
9. 如申請專利範圍第7項所述之電池內阻測量方法，其中進一步包括顯示該電池內阻值Resr的步驟。
10. 如申請專利範圍第7項所述之電池內阻測量方法，其中將充電單元替換為放電單元，並將充電動作替換為放電動作。