蓄電池檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種蓄電池檢測(cè)系統(tǒng)，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括電壓采樣單元、電流采樣單元、信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元、激勵(lì)發(fā)生單元以及微處理單元，其中：所述激勵(lì)發(fā)生單元根據(jù)微處理單元的控制信號(hào)產(chǎn)生并同時(shí)輸出多個(gè)不同頻率的電流激勵(lì)信號(hào)；所述信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元用于將激勵(lì)發(fā)生單元輸出的電流激勵(lì)信號(hào)處理后施加在蓄電池兩端；所述電壓采樣單元，用于采樣蓄電池兩端的電壓值；所述電流采樣單元用于采樣激勵(lì)回路中的電流值；所述微處理單元，用于根據(jù)采樣的多個(gè)電壓值和多個(gè)電流值生成蓄電池的狀態(tài)參數(shù)。本實(shí)用新型通過(guò)在蓄電池兩端一次施加多個(gè)疊加的不同頻率的電流激勵(lì)信號(hào)，可獲得影響蓄電池狀態(tài)的多個(gè)參數(shù)，從而更加全面、準(zhǔn)確地評(píng)估蓄電池的狀態(tài)。
【專利說(shuō)明】
蓄電池檢測(cè)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及蓄電池檢測(cè)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種蓄電池檢測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，電力系統(tǒng)變電站操作電源、通信基站電源、機(jī)房UPS，以及儲(chǔ)能電站、光伏電 站、通訊基站、電動(dòng)汽車等都大量使用蓄電池作為后備電源系統(tǒng)。這些蓄電池平時(shí)不常使 用，但一旦需要投入使用時(shí)，若電池失效或容量不足，將有可能造成重大事故。所以對(duì)處于 后備電源狀態(tài)的蓄電池的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)就非常重要，通過(guò)檢測(cè)，可發(fā)現(xiàn)存在瑕疵的蓄電池 并予以更換，從而避免安全隱患以及安全事故，既保證了供電的可靠性，也降低了供電的成 本。
[0003] 蓄電池的內(nèi)阻是一個(gè)比蓄電池電壓更能反映蓄電池狀態(tài)的重要參數(shù)，無(wú)論是蓄電 池即將失效或者容量不足，都能從它的內(nèi)阻變化中體現(xiàn)出來(lái)。因此可以通過(guò)測(cè)量蓄電池內(nèi) 阻，對(duì)其工作狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估。
[0004] 如圖1所示，是蓄電池內(nèi)阻的一般模型。在進(jìn)行蓄電池內(nèi)阻測(cè)量時(shí)，需在一個(gè)測(cè)量 頻率點(diǎn)上來(lái)測(cè)量蓄電池的歐姆電阻R1、極化電阻R2、電解液中的平板導(dǎo)體電容C以及引線和 結(jié)構(gòu)電感L等蓄電池的內(nèi)部參數(shù)，并通過(guò)計(jì)算獲得蓄電池的內(nèi)阻值。然而，現(xiàn)有的交流注入 法和直流放電法都是在一個(gè)測(cè)量頻率點(diǎn)上來(lái)測(cè)量蓄電池的內(nèi)部參數(shù)，因此只能測(cè)量蓄電池 在某一個(gè)測(cè)試頻率點(diǎn)的內(nèi)阻值，不能真實(shí)反映出蓄電池的內(nèi)部參數(shù)。
[0005] 為了解決這個(gè)問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外有廠家在交流測(cè)量法的基礎(chǔ)上，采用改變測(cè)量頻率的 方法來(lái)測(cè)量不同頻率下蓄電池的內(nèi)阻值，并通過(guò)不同頻率下的蓄電池內(nèi)阻值來(lái)推算出蓄電 池內(nèi)部的狀況。然而這種方式測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)，計(jì)算復(fù)雜，同時(shí)由于多次測(cè)試對(duì)蓄電池的影響， 往往造成蓄電池某個(gè)參數(shù)漂移而導(dǎo)致最終結(jié)果依然不能真實(shí)反映出蓄電池的內(nèi)部狀況。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)上述蓄電池檢測(cè)測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)、檢測(cè)結(jié)果 不夠精確的問(wèn)題，提供一種蓄電池檢測(cè)系統(tǒng)。
[0007] 本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是，提供一種蓄電池檢測(cè)系統(tǒng)，所述檢 測(cè)系統(tǒng)包括電壓采樣單元、電流采樣單元、信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元、激勵(lì)發(fā)生單元以及微處理單元， 其中：所述激勵(lì)發(fā)生單元根據(jù)微處理單元的控制信號(hào)產(chǎn)生并同時(shí)輸出多個(gè)不同頻率的電流 激勵(lì)信號(hào);所述信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元與蓄電池構(gòu)成激勵(lì)回路，并用于將激勵(lì)發(fā)生單元輸出的電流 激勵(lì)信號(hào)處理后施加在蓄電池兩端;所述電壓采樣單元，用于采樣蓄電池兩端分別對(duì)應(yīng)不 同電流激勵(lì)信號(hào)的多個(gè)電壓值;所述電流采樣單元用于采樣激勵(lì)回路中分別對(duì)應(yīng)不同電流 激勵(lì)信號(hào)的多個(gè)電流值;所述微處理單元，用于根據(jù)采樣的多個(gè)電壓值和多個(gè)電流值生成 蓄電池的狀態(tài)參數(shù)。
[0008] 在本實(shí)用新型所述的蓄電池檢測(cè)系統(tǒng)中，實(shí)用新型所述激勵(lì)發(fā)生單元包括多個(gè)并 聯(lián)連接的振蕩器，且該多個(gè)振蕩器的輸出端同時(shí)連接到激勵(lì)發(fā)生單元的輸出端口。
[0009] 在本實(shí)用新型所述的蓄電池檢測(cè)系統(tǒng)中，所述信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元包括用于將輸入信號(hào) 做放大處理的功率放大電路。
[0010] 在本實(shí)用新型所述的蓄電池檢測(cè)系統(tǒng)中，所述電壓采樣單元和電流采樣單元分別 包括模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。
[0011] 本實(shí)用新型的蓄電池檢測(cè)系統(tǒng)具有以下有益效果:通過(guò)在蓄電池兩端一次施加多 個(gè)疊加的不同頻率的電流激勵(lì)信號(hào)，可獲得影響蓄電池狀態(tài)的多個(gè)參數(shù)，從而更加全面、準(zhǔn) 確地評(píng)估蓄電池的狀態(tài)。
[0012] 與采用多個(gè)頻率分別測(cè)試內(nèi)阻值不同，本實(shí)用新型不僅保留了不同頻率下的幅值 變化，還增加了不同頻率下的相位變化，可以更加準(zhǔn)確、快捷地計(jì)算出蓄電池歐姆電阻、極 化電阻、電感、電容等參數(shù)，更加準(zhǔn)確地反映蓄電池的狀態(tài)。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1是蓄電池的內(nèi)阻模型的示意圖。
[0014] 圖2是本實(shí)用新型蓄電池檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)施例的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施 例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋 本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0016] 如圖2所示，是本實(shí)用新型蓄電池檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)施例的示意圖，其可用于蓄電池參數(shù) 檢測(cè)，從而獲知蓄電池的性能狀態(tài)。本實(shí)施例中的蓄電池檢測(cè)系統(tǒng)包括電壓采樣單元13、電 流采樣單元15、信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元12、激勵(lì)發(fā)生單元14以及微處理單元11，其中激勵(lì)發(fā)生單元14 的輸入端連接到微處理單元11、輸出端連接到信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元12的輸入端;信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元12 的兩個(gè)輸出端分別連接到蓄電池20的兩端，組成激勵(lì)回路；電壓采樣單元13的兩個(gè)輸入端 分別連接到蓄電池20的兩端、輸出端連接到微處理單元11;電流采樣單元15的輸入端具有 一個(gè)感應(yīng)線圈且輸出端連接到微處理單元11。上述電壓采樣單元13、電流采樣單元15、信號(hào) 驅(qū)動(dòng)單元12、激勵(lì)發(fā)生單元14可由現(xiàn)有的電子元件連接形成，而微處理單元11則可由運(yùn)行 有軟件的集成電路芯片構(gòu)成。
[0017] 上述激勵(lì)發(fā)生單元14可根據(jù)微處理單元11的控制信號(hào)產(chǎn)生多個(gè)不同頻率的電流 激勵(lì)信號(hào)，并將該多個(gè)電流激勵(lì)信號(hào)同時(shí)輸出。信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元12用于將激勵(lì)發(fā)生單元14輸 出的電流激勵(lì)信號(hào)處理后施加在蓄電池20兩端。電壓采樣單元13用于采樣蓄電池20兩端分 別對(duì)應(yīng)不同電流激勵(lì)信號(hào)的多個(gè)電壓值，特別地，電壓采樣單元13將采樣的模擬電壓信號(hào) 做模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸出到微處理單元11。電流采樣單元15用于采樣激勵(lì)回路中分別對(duì)應(yīng)不同電 流激勵(lì)信號(hào)的多個(gè)電流值，特別地，電流采樣單元15將采樣的模擬電流信號(hào)做模數(shù)轉(zhuǎn)換后 輸出到微處理單元11。
[0018] 上述激勵(lì)發(fā)生單元14輸出的電流激勵(lì)信號(hào)不是單一頻率的交流信號(hào)，而是一個(gè)疊 加多個(gè)頻率的復(fù)合信號(hào)。在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，激勵(lì)發(fā)生單元14可包括多個(gè)并聯(lián)連接的振蕩器(或 震蕩電路），且該多個(gè)振蕩器的輸出端同時(shí)連接到激勵(lì)發(fā)生單元14的輸出端口。
[0019] 特別地，為保證精確性，信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元12包括用于將輸入信號(hào)做放大處理的功率 放大電路，即電流激勵(lì)信號(hào)經(jīng)放大處理后施加到蓄電池20的兩端。電壓采樣單元13和電流 采樣單元15分別包括模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。
[0020] 微處理單元11用于根據(jù)采樣的多個(gè)電壓值和多個(gè)電流值生成蓄電池狀態(tài)參數(shù)，例 如蓄電池的內(nèi)阻值、蓄電池的歐姆電阻、極化電阻、電解液中的平板導(dǎo)體電容和引線及結(jié)構(gòu) 電感等。
[0021] 具體地，上述微處理單元11首先對(duì)采樣的電壓值通過(guò)傅里葉變換分離出不同頻率 下的電壓相位角；然后根據(jù)至少兩個(gè)電流激勵(lì)信號(hào)及對(duì)應(yīng)的采樣電壓值、電壓相位角和采 樣電流值計(jì)算獲得蓄電池的歐姆電阻RU極化電阻R2、電解液中的平板導(dǎo)體電容C和引線及 結(jié)構(gòu)電感L;最后根據(jù)歐姆電阻、極化電阻、電解液中的平板導(dǎo)體電容和引線及結(jié)構(gòu)電感計(jì) 算不同電流激勵(lì)信號(hào)下蓄電池的內(nèi)阻值。
[0022] 根據(jù)物理學(xué)常識(shí)，電解液中的平板導(dǎo)體電容C、引線及結(jié)構(gòu)電感L的阻抗分別為：
[0023] RL = 23ifLi
[0024]
[0025]
[0026]
[0027] 仕近仃畜電池恆測(cè)使，儆處埋早兀11無(wú)捏制微勵(lì)友王單元14產(chǎn)生頻率分別為Π 和 f2的電流激勵(lì)信號(hào)，并通過(guò)信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元12將激勵(lì)電流施加在蓄電池20的兩端。微控制單 元11將電壓采樣單元13采樣獲得的電壓值，通過(guò)傅里葉變換，求得頻率為Π 和f2分量的電 壓信號(hào)分別為Ul(相位角為Θ1)和U2(相位角為Θ2)。微處理單元11根據(jù)蓄電池內(nèi)阻公式可以 得到：
[0028]
[0029]
[0030]
[0031]
[0032] 微控制單元11通過(guò)求解上面4個(gè)方程組，即可得到得蓄電池的歐姆電阻RU極化電 阻R2、電解液中的平板導(dǎo)體電容C和引線及結(jié)構(gòu)電感L這4個(gè)未知量，并進(jìn)一步根據(jù)蓄電池阻 抗Rz公式計(jì)算不同電流激勵(lì)信號(hào)下蓄電池的內(nèi)阻值。
[0033] 上述蓄電池檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)在蓄電池兩端一次施加多個(gè)疊加的不同頻率的電流激 勵(lì)信號(hào)，可獲得影響蓄電池狀態(tài)的多個(gè)參數(shù)，從而更加全面、準(zhǔn)確地評(píng)估蓄電池的狀態(tài)。
[0034] 以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到 的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該 以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種蓄電池檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述檢測(cè)系統(tǒng)包括電壓采樣單元、電流采樣單 元、信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元、激勵(lì)發(fā)生單元以及微處理單元，其中：所述激勵(lì)發(fā)生單元根據(jù)微處理單 元的控制信號(hào)產(chǎn)生并同時(shí)輸出多個(gè)不同頻率的電流激勵(lì)信號(hào);所述信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元與蓄電池 構(gòu)成激勵(lì)回路，并用于將激勵(lì)發(fā)生單元輸出的電流激勵(lì)信號(hào)處理后施加在蓄電池兩端;所 述電壓采樣單元，用于采樣蓄電池兩端分別對(duì)應(yīng)不同電流激勵(lì)信號(hào)的多個(gè)電壓值;所述電 流采樣單元用于采樣激勵(lì)回路中分別對(duì)應(yīng)不同電流激勵(lì)信號(hào)的多個(gè)電流值;所述微處理單 元，用于根據(jù)采樣的多個(gè)電壓值和多個(gè)電流值生成蓄電池的狀態(tài)參數(shù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述激勵(lì)發(fā)生單元包括多個(gè)并 聯(lián)連接的振蕩器，且該多個(gè)振蕩器的輸出端同時(shí)連接到激勵(lì)發(fā)生單元的輸出端口。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元包括用于將 輸入信號(hào)做放大處理的功率放大電路。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述電壓采樣單元和電流采樣 單元分別包括模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。
【文檔編號(hào)】G01R31/36GK205427161SQ201620172053
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年3月7日
【發(fā)明人】陳汝, 鄧世才
【申請(qǐng)人】深圳市東宸智造科技有限公司