蓄电池内阻检测装置的制作方法

本发明属于电池内阻检测技术领域，具体涉及一种蓄电池内阻检测装置。

背景技术：

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,一般分为交流内阻和直流内阻,由于充电电池内阻很小,测直流内阻时由于电极容量极化,产生极化内阻,故无法测出其真实值,而测其交流内阻可免除极化内阻的影响,得出真实的内值。

现有的蓄电池内阻检测装置一次只能检测一路电池的内阻，效率较低，需要对电池施加较大的负载电流并且峰值电流不恒定，对电池的使用寿命影响较大，现场布线较复杂，不利于安装与后期维护。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种蓄电池内阻检测装置，以解决现有技术中蓄电池内阻检测装置检测效率低、影响电池寿命、布线复杂的问题。

本发明实施例提供了一种蓄电池内阻检测装置，包括：

负载施加电路，用于接收控制信号，并根据控制信号对至少两路蓄电池施加负载，其中，至少两路蓄电池串联连接；

至少两个信号采集电路，每个信号采集电路用于采集施加负载后的一路蓄电池的响应电压信号；

微控制单元，用于提供控制信号，并检测负载施加电路对至少两路蓄电池施加负载后的负载电流，以及，根据负载电流和每个信号采集电路采集的响应电压信号计算该信号采集电路对应的一路蓄电池的内阻。

可选的，每个信号采集电路设有用于连接待测的一路蓄电池的正极的第一端口、用于连接该待测的一路蓄电池的负极的第二端口、以及用于输出该待测的一路蓄电池被施加负载后的响应电压信号的输出端口。

可选的，控制信号包括spwm波。

可选的，负载施加电路包括第一运算放大器、第二运算放大器、nmos管、第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻和第八电阻；

第一运算放大器的同相输入端通过第一电阻接收控制信号，第一运算放大器的同相输入端通过第一电容接地，第一运算放大器的反相输入端连接第一运算放大器的输出端，第一运算放大器的输出端通过第二电阻连接第二运算放大器的同相输入端，第二运算放大器的同相输入端通过第三电阻接地，第二运算放大器的反相输入端通过第八电阻接地，第二运算放大器的输出端通过第四电阻连接nmos管的栅极，nmos管的栅极通过第五电阻接地，nmos管的漏极通过串联连接的第六电阻和第七电阻接收负载信号，nmos管的漏极还通过第二电容接地，nmos管的源极连接第二运算放大器的反相输入端。

可选的，信号采集电路包括第三运算放大器、第四运算放大器、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容、第十一电容、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻和第十六电阻；

第三运算放大器的反相输入端通过串联连接的第三电容和第九电阻连接被测蓄电池的负极，第三运算放大器的反相输入端连接第一二极管的阳极，第一二极管的阴极用于连接电源，第三运算放大器的反相输入端连接第三二极管的阴极，第三二极管的阳极接地，第三运算放大器的同相输入端通过串联连接的第四电容和第十电阻连接被测蓄电池的正极，第三运算放大器的同相输入端连接第二二极管的阳极，第二二极管的阴极用于连接电源，第三运算放大器的同相输入端连接第四二极管的阴极，第四二极管的阳极接地，第三运算放大器的同相输入端通过第五电容连接第三运算放大器的反相输入端，第三运算放大器的同相输入端通过第七电容接地，第三运算放大器的同相输入端还用于通过第十二电阻连接偏置电源，第三运算放大器的输出端通过并联连接的第十一电阻和第六电容连接第三运算放大器的反相输入端，第三运算放大器的输出端通过第十三电阻连接第四运算放大器的反相输入端；

第四运算放大器的同相输入端通过第八电容接地，第四运算放大器的同相输入端还用于通过第十四电阻连接偏置电源，第四运算放大器的输出端通过并联连接的第九电容和第十五电阻连接第四运算放大器的反相输入端，第四运算放大器的输出端连接第十六电阻的一端，第十六电阻的另一端连接第十电容的一端、第十一电容的一端、第五二极管的阴极和上述第六二极管的阳极，第十电容的另一端、第十一电容的另一端和第五二极管的阳极接地，第六二极管的阴极用于连接电源。

可选的，蓄电池内阻检测装置还包括防反接二极管，防反接二极管的阴极连接负载施加电路的负载施加端，防反接二极管的阳极用于连接串联连接的至少两路蓄电池的第一路蓄电池的正极。

可选的，蓄电池内阻检测装置还包括熔断器，熔断器的一端连接负载施加电路的负载施加端，熔断器的另一端用于连接串联连接的至少两路蓄电池的第一路蓄电池的正极。

可选的，蓄电池内阻检测装置还包括熔断器，一端连接负载施加电路的负载施加端，另一端用于连接串联连接的至少两路蓄电池的第一路蓄电池的正极。

可选的，微控制单元检测负载施加电路对至少两路蓄电池施加负载后的负载电流的方式包括：

检测nmos管的源极与第八电阻之间的电压，并根据电压和第八电阻的阻值计算负载电流。

可选的，微控制单元根据负载电流和每个信号采集电路采集的响应电压信号计算该信号采集电路对应的一路蓄电池的内阻的方式包括：

将每个信号采集电路采集的响应电压信号除以负载电流，再除以该信号采集电路的增益，得到该信号采集电路对应的一路蓄电池的内阻。

本发明提供的蓄电池内阻检测装置的有益效果在于：

本发明实施例提供了一种蓄电池内阻检测装置，该蓄电池内阻检测装置包括：负载施加电路，用于接收控制信号，并根据控制信号对至少两路蓄电池施加负载，其中，至少两路蓄电池串联连接；至少两个信号采集电路，每个信号采集电路用于采集施加负载后的一路蓄电池的响应电压信号；微控制单元，用于提供控制信号，并检测负载施加电路对至少两路蓄电池施加负载后的负载电流，以及，根据负载电流和每个信号采集电路采集的响应电压信号计算该信号采集电路对应的一路蓄电池的内阻。本发明通过多个信号采集电路可以同时检测多路串联连接的蓄电池内阻，通过负载施加电路施加的负载的峰值电流恒定，电流较小，对电池寿命的影响较小，采集与供电线独立，可以消除线材阻抗对精度的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的蓄电池内阻检测装置的结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的负载施加电路的电路示意图；

图3是本发明一实施例提供的信号采集电路的电路示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他任何变形，是指“包括但不限于”，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1是本发明一实施例提供的蓄电池内阻检测装置的结构示意图，该蓄电池内阻检测装置包括：

负载施加电路11，用于接收控制信号，并根据控制信号对至少两路蓄电池施加负载，其中，至少两路蓄电池串联连接；

至少两个信号采集电路12，每个信号采集电路用于采集施加负载后的一路蓄电池的响应电压信号；

微控制单元13，用于提供控制信号，并检测负载施加电路对至少两路蓄电池施加负载后的负载电流，以及，根据负载电流和每个信号采集电路采集的响应电压信号计算该信号采集电路对应的一路蓄电池的内阻。

在本实施例中，通过负载施加电路对电池组施加按5hz正弦波变化的负载电流。串联连接的至少两路蓄电池中，最高位电池与最低位电池作为供电端。

可选的，信号采集电路的数量为4个，每个信号采集电路设有用于连接待测的一路蓄电池的正极的第一端口、用于连接该待测的一路蓄电池的负极的第二端口、以及用于输出该待测的一路蓄电池被施加负载后的响应电压信号的输出端口。

可选的，控制信号包括spwm波。

其中，spwm波由mcu产生，采样频率为9khz，占空比按5hz正弦变化。

图2是本发明一实施例提供的负载施加电路的电路示意图，负载施加电路包括第一运算放大器f1、第二运算放大器f2、nmos管q1、第一电容c1、第二电容c2、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7和第八电阻r8；

第一运算放大器f1的同相输入端通过第一电阻r1接收控制信号，第一运算放大器f1的同相输入端通过第一电容接地，第一运算放大器的反相输入端连接第一运算放大器的输出端，第一运算放大器的输出端通过第二电阻连接第二运算放大器的同相输入端，第二运算放大器的同相输入端通过第三电阻接地，第二运算放大器的反相输入端通过第八电阻接地，第二运算放大器的输出端通过第四电阻连接nmos管的栅极，nmos管的栅极通过第五电阻接地，nmos管的漏极通过串联连接的第六电阻和第七电阻接收负载信号，nmos管的漏极还通过第二电容接地，nmos管的源极连接第二运算放大器的反相输入端。

在本实施例中，负载电流和spwm波经过图2中r3、c4低通滤波、电压跟随并分压后输出5hz的正弦波，再经过运放lm258作为调整管去驱动nmos管q1，作为负载的通断控制。q1工作在放大区，r1、r2用于分压，降低q1漏源两端的压降，通过采集vnmos_out的电压，以及已知的采样电阻r8，可算出施加的负载电流。

图3是本发明一实施例提供的信号采集电路的电路示意图，信号采集电路包括第三运算放大器、第四运算放大器、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容、第十一电容、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻和第十六电阻；

第三运算放大器的反相输入端通过串联连接的第三电容和第九电阻连接被测蓄电池的负极，第三运算放大器的反相输入端连接第一二极管的阳极，第一二极管的阴极用于连接电源，第三运算放大器的反相输入端连接第三二极管的阴极，第三二极管的阳极接地，第三运算放大器的同相输入端通过串联连接的第四电容和第十电阻连接被测蓄电池的正极，第三运算放大器的同相输入端连接第二二极管的阳极，第二二极管的阴极用于连接电源，第三运算放大器的同相输入端连接第四二极管的阴极，第四二极管的阳极接地，第三运算放大器的同相输入端通过第五电容连接第三运算放大器的反相输入端，第三运算放大器的同相输入端通过第七电容接地，第三运算放大器的同相输入端还用于通过第十二电阻连接偏置电源，第三运算放大器的输出端通过并联连接的第十一电阻和第六电容连接第三运算放大器的反相输入端，第三运算放大器的输出端通过第十三电阻连接第四运算放大器的反相输入端；

第四运算放大器的同相输入端通过第八电容接地，第四运算放大器的同相输入端还用于通过第十四电阻连接偏置电源，第四运算放大器的输出端通过并联连接的第九电容和第十五电阻连接第四运算放大器的反相输入端，第四运算放大器的输出端连接第十六电阻的一端，第十六电阻的另一端连接第十电容的一端、第十一电容的一端、第五二极管的阴极和上述第六二极管的阳极，第十电容的另一端、第十一电容的另一端和第五二极管的阳极接地，第六二极管的阴极用于连接电源。

可选的，蓄电池内阻检测装置还包括防反接二极管，防反接二极管的阴极连接负载施加电路的负载施加端，防反接二极管的阳极用于连接串联连接的至少两路蓄电池的第一路蓄电池的正极。

可选的，蓄电池内阻检测装置还包括熔断器，熔断器的一端连接负载施加电路的负载施加端，熔断器的另一端用于连接串联连接的至少两路蓄电池的第一路蓄电池的正极。

可选的，蓄电池内阻检测装置还包括熔断器，一端连接负载施加电路的负载施加端，另一端用于连接串联连接的至少两路蓄电池的第一路蓄电池的正极。

可选的，微控制单元检测负载施加电路对至少两路蓄电池施加负载后的负载电流的方式包括：

检测nmos管的源极与第八电阻之间的电压，并根据电压和第八电阻的阻值计算负载电流。

可选的，微控制单元根据负载电流和每个信号采集电路采集的响应电压信号计算该信号采集电路对应的一路蓄电池的内阻的方式包括：

将每个信号采集电路采集的响应电压信号除以负载电流，再除以该信号采集电路的增益，得到该信号采集电路对应的一路蓄电池的内阻。

从上述实施例可知，本发明实施例包括：负载施加电路，用于接收控制信号，并根据控制信号对至少两路蓄电池施加负载，其中，至少两路蓄电池串联连接；至少两个信号采集电路，每个信号采集电路用于采集施加负载后的一路蓄电池的响应电压信号；微控制单元，用于提供控制信号，并检测负载施加电路对至少两路蓄电池施加负载后的负载电流，以及，根据负载电流和每个信号采集电路采集的响应电压信号计算该信号采集电路对应的一路蓄电池的内阻。本发明通过多个信号采集电路可以同时检测多路串联连接的蓄电池内阻，通过负载施加电路施加的负载的峰值电流恒定，电流较小，对电池寿命的影响较小，采集与供电线独立，可以消除线材阻抗对精度的影响。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。