专利名称：一种电池内阻的测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池内阻的测量装置。
背景技术：
蓄电池在电动汽车、混合动力汽车方面的应用越来越多，蓄电池系统普遍采用的是串联连接的方式。在蓄电池组中某些单体蓄电池的状态劣化直接影响蓄电池组整体的容量状态，也即蓄电池组的整体容量状态是由系统中某一只或几只劣化状态最严重的蓄电池容量决定。所以，准确测量各个单体电池的状态对防止蓄电池组故障时十分必要的。电池内阻是衡量电池性能的一个重要技术指标。电池的内阻是指电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力，它包括欧姆内阻和极化内阻，极化内阻又包括电化学极化内阻和浓差极化内阻。欧姆内阻主要是指由电极材料、电解液、隔膜电阻及各部分零件的接触电阻组成，与电池的尺寸、结构、装配等有关。电流通过电极时，电极电势偏离平衡电极电势的现象称为电极的极化。极化电阻是指电池的正极与负极在进行电化学反应时极化所引起的内阻。电池的内阻不是常数，在充放电过程中随时间不断变化，这是因为活性物质的组成，电解液的浓度和温度都在不断的改变。欧姆内阻遵守欧姆定律，极化内阻随电流密度增加而增大，但不是线性关系，常随电流密度的对数增大而线性增加。不同类型的电池内阻不同，相同类型的电池，由于内部化学特性的不一致，内阻也不一样。正常情况下，内阻小的电池的大电流放电能力强，内阻大的电池放电能力弱。电池的内阻很小，我们一般用微欧或者毫欧的单位来定义它。在一般的测量场合，我们要求电池的内阻测量精度误差必须控制在正负5%以内，这么小的阻值和这么精确的要求必须用专用仪器来进行测量。但现有测量电池内阻的装置往往是一个测量单元只能测量一个电池的内阻，因此，现有电池内阻的测量装置存在测量单元多、系统重复和投资大等问题。 实用新型内容 鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种电池内阻的测量装置，用于解决现有技术中电池内阻的测量装置结构复杂、成本高的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种电池内阻的测量装置，所述测量装置包括:连接在由串联的多个电池构成的电池组的两端、用于模拟所述电池组的电量消耗的放电单元；用于测量每一个电池内阻的内阻测量单元；连接在多个所述电池和所述内阻测量单元之间、控制所述电池组中任意一个待测电池的正极端与所述内阻测量单元导通的第一切换开关；连接在多个所述电池和所述内阻测量单元之间、控制所述待测电池的负极端与所述内阻测量单元导通的第二切换开关；分别与所述第一切换开关和所述第二切换开关相连、并控制所述第一切换开关和所述第二切换开关执行切换动作的切换开关控制单元。可选地，所述测量装置还包括对每一个所述电池的两端的电压进行放大的差分放大单元；所述差分放大单元一端与所述第一切换开关的输出端和所述第二切换开关的输出端相连，另一端与所述内阻测量单元的输入端相连。可选地，所述第一切换控制开关内设有若干通道，每一个所述通道对应连接一个所述电池的正极端。可选地，所述第二切换控制开关内设有若干通道，每一个所述通道对应连接一个所述电池的负极端。可选地，所述切换开关控制单元在同一时刻控制所述第一切换开关和所述第二切换开关中分别只有一个通道导通。可选地，每一个所述通道的接口处设有管脚。如上所述，本实用新型的一种电池内阻的测量装置，具有以下有益效果:1、本实用新型通过在测量装置中设置两个切换开关，可以使多个电池内阻的测量共用一个内阻测量单元，避免了每个电池都配备一个内阻测量单元导致的测量装置结构复杂繁琐的问题。2、本实用新型有效提高了测量装置中内阻测量单元的重复利用率、简化了测量装置的结构，降低了整个测量装置的成本。
图1显示为本实用新型的一种电池内阻的测量装置的结构示意图。
图2显示为本实用新型的一种电池内阻的测量装置的优选结构示意图。元件标号说明I 测量装置11 放电单元12 第一切换开关13 第二切换开关14 切换开关控制单元15 差分放大单元16 内阻测量单元2 电池
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。须知，本实用新型的一种电池内阻的测量装置的说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、t匕例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。在蓄电池组中某些单体蓄电池的状态劣化直接影响蓄电池组整体的容量状态，也即蓄电池组的整体容量状态是由系统中某一只或几只劣化状态最严重的蓄电池容量决定。所以，准确测量各个单体电池的状态对防止蓄电池组故障时十分必要的。电池内阻是衡量电池性能的一个重要技术指标。但现有测量电池内阻的装置往往是一个测量单元只能测量一个电池的内阻，因此，现有电池内阻的测量装置存在测量单元多、系统重复和投资大等问题。有鉴于此，本实用新型提供了一种电池内阻的测量装置，提高测量装置中测量单元的重复利用率、简化测量装置的结构，降低整个测量装置的成本。以下将详细阐述本实用新型的一种电池内阻的测量装置的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本实用新型的一种电池内阻的测量装置。如图1所示，本实用新型提供一种电池内阻的测量装置，用于测量由多个串联的电池2构成的电池组中每一个电池2的内阻，所述测量装置I包括:放电单元11、差分放大单元15、内阻测量单元16、第一切换开关12、第二切换开关13和切换开关控制单元14。[0031 ] 所述放电单元11连接在由多个串联的电池2构成的电池组的两端、用于模拟消耗所述电池组的电量；所述放电单元11相当于消耗所述电池2中电量的负载设备。通过所述放电单兀11，每一个电池2中的电量相应被消耗,所以每一个电池2两端的电压会相应发生变化。由上可知，本实用新型是采用放电法对电池2的内阻进行测量。放电法测量电池内阻的原理是:通过放电单元11的放电，每一个所述电池2的两端的电压会有一个电压降，且所述电压降符合公式:AV=iXr，其中，i为放电电流，r为电池内阻。所以，测量每个所述电池2的电压降和电流后就可以得到电池2的内阻。所述内阻测量单元16与每一个所述电池2相连、用于测量每一个电池内阻；所述内阻测量单元16中设有电流检测元件和电压检测元件，所述内阻测量单元16在检测到每一个电池2的电流和电压降之后，根据公式Λ V=i X r计算出每一个电池2的内阻。由此可见，所述内阻测量单元16同时与多个电池2的两端相连，即测量多个电池2的内阻共用一个内阻测量单元16，这样就避免了每个电池2都配备一个内阻测量单元16导致的测量装置I结构复杂繁琐的问题。但需要注意的是，所述内阻测量单元16每一次只能测量一个电池2的内阻。为使所述内阻测量单元16每一次只测量一个电池2的内阻，本实用新型中设置第一切换开关12和第二切换开关13，通过所述第一切换开关12和所述第二切换开关13的控制选通，保证每次只有一个电池2的两端连入所述内阻测量单元16。所述第一切换开关12连接在多个所述电池2和所述内阻测量单元16之间、控制所述电池组中任意一个待测电池的正极端与所述内阻测量单元16导通；也就是说，所述第一切换开关12的一端同时与多个所述电池2的正极端相连，但只选择其中一个电池2作为待测电池，并使该待测电池的正极端与与所述内阻测量单元16导通；所述第一切换开关12的另一端与所述内阻测量单元16相连。为保证每次只有一个电池2的正极端与所述内阻测量单元16连通，所述第一切换开关12内设有若干通道，每一个所述通道对应连接一个电池2的正极端。通过控制所述通道的导通和闭合就可以控制相应电池2的正极端与所述内阻测量单元16的连通。具体地，每一个所述通道的接口处设有管脚，所述管脚包括与所述内阻测量单元16相连的第一管脚，所述第一管脚的数量为一个；所述第一管脚一端连接在所述第一切换开关12内部，另一端与所述内阻 测量单元16相连；所述管脚还包括与多个电池2的正极端相连的第二管脚；所述第二管脚的数量与所述电池2的数量相等，每一个所述第二管脚的一端对应连接一个电池2的正极端,另一端连接在所述第一切换开关12内部。当其中一个所述第二管脚与所述第一管脚在所述第一切换开关12的内部两端相导通时，该第二管脚所连接的电池2的正极端便与所述内阻测量单元16相连通。应当保证在所述第一切换开关12中，每次只有一个第二管脚与所述第一管脚相通，这样就保证了每次只有一个电池2的正极端与所述内阻测量单元16连通。所述第二切换开关13连接在多个所述电池2和所述内阻测量单元16之间、控制所述待测电池的负极端与所述内阻测量单元16导通；也就是说，所述第二切换开关13的一端同时与多个所述电池2的负极端相连，但只选择其中一个电池2的负极端与所述内阻测量单元16导通，被选择的电池2为所述第一切换开关12选择的那个待测电池；即所述第一切换开关12和所述第二切换开关13导通的分别是同一个电池2的正极端和负极端；所述第二切换开关13的另一端与所述内阻测量单元16相连。为保证每次只有一个电池2的负极端与所述内阻测量单元16连通，所述第二切换开关13内设有若干通道，每一个所述通道对应连接一个电池2的负极端。通过控制所述通道的导通和闭合就可以控制相应电池2的负极端与所述内阻测量单元16的连通。具体地，每一个所述通道的接口处设有管脚，所述管脚包括与所述内阻测量单元16相连的第三管脚，所述第三管脚的数量为一个；所述第三管脚一端连接在所述第二切换开关13内部，另一端与所述内阻测量单元16相连；所述管脚还包括与多个电池2的负极端相连的第四管脚；所述第四管脚的数量与所述电池2的数量相等，每一个所述第四管脚的一端对应连接一个电池2的负极 端，另一端连接在所述第二切换开关13内部。当其中一个所述第四管脚与所述第三管脚在所述第二切换开关13的内部两端相导通时，该第四管脚所连接的电池2的负极端便与所述内阻测量单元16相连通。应当保证在所述第二切换开关13中，每次只有一个第四管脚与所述第三管脚相通，这样就保证了每次只有一个电池2的负极端与所述内阻测量单元16连通。由上可见，本实用新型通过在测量装置I中设置第一切换开关12和第二切换开关13，可以使多个电池内阻的测量共用一个内阻测量单元16，有效提高了测量装置I中内阻测量单元16的重复利用率、简化了测量装置I的结构，降低了整个测量装置I的成本。需要特别说明的是，由于各电池2为串联连接，一个电池2的负极端与另一个电池2的正极端相连，即一个电池2的负极端的输出端为另一个电池2的正极端的输出端，所以所述第一切换开关12与所述第二切换开关13有共同的输出端，为了控制的方便和线路连接的清晰，本实用新型采用错位的接线方法，即:第一个所述第二管脚连接在第一个电池2的正极端，最后一个所述第四管脚连接在最后一个点出的负极端；第二个所述第二管脚与第一个所述第四管脚一起连接到第一个电池2的负极端(也就是第二个电池2的正极端)；第三个所述第二管脚与第二个所述第四管脚一起连接到第二个电池2的负极端(也就是第三个电池2的正极端)；依次类推，直至最后一个所述第二管脚与倒数第二个所述第四管脚一起连接到倒数第二个电池2的负极端(也就是最后一个电池2的正极端)。这样做的方便是，分别控制所述第一切换开关12的第一个第二管脚和所述第二切换开关13的第一个第四管脚分别导通即测量第一个电池2的内阻；分别控制所述第一切换开关12的第二个第二管脚和所述第二切换开关13的第二个第四管脚分别导通即测量第二个电池2的内阻，依次类推，不一一赘述。为控制所述第一切换开关12和所述第二切换开关13分别在不同的电池2的正极端和负极端切换，且在同一时刻只有一个电池2的正极端和负极端连入所述内阻测量单元16，本实用新型设置了一个切换开关控制单元14。所述切换开关控制单元14分别与所述第一切换开关12和所述第二切换开关13相连、并控制所述第一切换开关12和所述第二切换开关13中通道的导通。具体地，所述切换开关控制单元14元分别向所述第一切换开关12和所述第二切换开关13发出控制信号，所述第一切换开关12根据该控制信号，判断哪一个所述第二管脚应与所述第一管脚相导通，所述第二切换开关13根据该控制信号，判断哪一个所述第四管脚应与所述第三管脚相导通。—般，通过所述放电单元11的脉冲放电,所述电池2会有一个由电池内阻引起的电压波动信号，放电电流一定情况下，此电压波动信号的大小与电池内阻的大小成正比例关系。在本实用新型中，所述测量装置I还包括对每一个所述电池2的两端的电压进行放大的差分放大单元15 ;所述差分放大单元15 —端与所述第一切换开关12和所述第二切换开关13的输出端相连，另一端与所述内阻测量单元16的输入端相连。此外，本实用新型也还可以包括整流和滤波单元，以使所述内阻测量单元16更精确的计算各电池内阻。为使本领域技术人员进一步了解本实用新型，以电池组中有四个电池2为例，详细说明本实用新型的使用过程。如图2所示，所述电池组中有四个电池2，相应所述第一切换开关12设有四个(图
2中第一切换开关12中1、2、3和4)第二管脚和一个(图2中第一切换开关12中5)第一管脚、所述第二切换开关13 设有四个(图2中第二切换开关13中1、2、3和4)第四管脚和一个(图2中第二切换开关13中5)第三管脚。所述第一切换开关12中标号1、2、3和4的第二管脚与标号5的第一引脚分别导通，便分别将四个电池2的正极端与所述内阻测量单元16相连。所述第二切换开关13中标号1、2、3和4的第四管脚与标号5的第三引脚分别导通，便分别将四个电池2的负极端与所述内阻测量单元16相连。本实用新型的测量过程如下:如果需要测量第一个电池2的内阻，通过所述切换开关控制单元14控制所述第一切换开关12中的第一个第二管脚(图2中第一切换开关12中I)与所述第一管脚(图2中第一切换开关12中5)导通，所述第二切换开关13中的第一个第四管脚(图2中第二切换开关13中I)与所述第三管脚(图2中第二切换开关13中5)导通。这样，第一个电池2两端经差分放大单元15连接到所述内阻测量单元16。由所述内阻测量单元16测量出第一个点出的内阻。同理，可分别测量第二个电池2、第三个电池2和第四个电池2的内阻，测量过程与测量第一个电池2的内阻的过程相同，在此不一一赘述。综上所述，本实用新型的一种电池内阻的测量装置，具有以下有益效果:1、本实用新型通过在测量装置中设置两个切换开关，可以使多个电池内阻的测量共用一个内阻测量单元，避免了每个电池都配备一个内阻测量单元导致的测量装置结构复杂繁琐的问题。2、本实用新型有效提高了测量装置中内阻测量单元的重复利用率、简化了测量装置的结构，降低了整个测量装置的成本。[0054]所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效`修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
权利要求1.一种电池内阻的测量装置，其特征在于，所述测量装置包括: 连接在由串联的多个电池构成的电池组的两端、用于模拟所述电池组的电量消耗的放电单元； 用于测量每一个电池内阻的内阻测量单元； 连接在多个所述电池和所述内阻测量单元之间、控制所述电池组中任意一个待测电池的正极端与所述内阻测量单元导通的第一切换开关； 连接在多个所述电池和所述内阻测量单元之间、控制所述待测电池的负极端与所述内阻测量单元导通的第二切换开关； 分别与所述第一切换开关和所述第二切换开关相连、并控制所述第一切换开关和所述第二切换开关执行切换动作的切换开关控制单元。
2.根据权利要求1所述的电池内阻的测量装置，其特征在于:所述测量装置还包括对每一个所述电池的两端的电压进行放大的差分放大单元；所述差分放大单元一端与所述第一切换开关的输出端和所述第二切换开关的输出端相连，另一端与所述内阻测量单元的输入端相连。
3.根据权利要求1所述的电池内阻的测量装置，其特征在于:所述第一切换控制开关内设有若干通道，每一个所述通道对应连接一个所述电池的正极端。
4.根据权利要求3所述的电池内阻的测量装置，其特征在于:所述第二切换控制开关内设有若干通道，每一个所述通道对应连接一个所述电池的负极端。
5.根据权利要求4所述的电池内阻的测量装置，其特征在于:所述切换开关控制单元在同一时刻控制所述第一切换开关和所述第二切换开关中分别只有一个通道导通。
6.根据权利要求3、4或5所述的电池内阻的测量装置，其特征在于:每一个所述通道的接口处设有管脚。
专利摘要本实用新型提供一种电池内阻的测量装置，包括连接在电池组的两端、用于模拟电池组的电量消耗的放电单元；用于测量每一个电池内阻的内阻测量单元；连接在多个电池和内阻测量单元之间、控制电池组中任意一个待测电池的正极端与内阻测量单元导通的第一切换开关；连接在多个电池和内阻测量单元之间、控制待测电池的负极端与内阻测量单元导通的第二切换开关；分别与第一切换开关和第二切换开关相连、并控制第一切换开关和第二切换开关执行切换动作的切换开关控制单元。本实用新型通过在测量装置中设置两个切换开关，可以使多个电池内阻的测量共用一个内阻测量单元，避免了每个电池都配备一个内阻测量单元而导致的测量装置结构复杂繁琐的问题。
文档编号G01R27/08GK203149036SQ20132009281
公开日2013年8月21日 申请日期2013年2月28日 优先权日2012年6月27日
发明者曾奕, 闻常峰, 徐建平 申请人:上海大乘电气科技有限公司