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精確測量CSB蓄電池內(nèi)阻方法的研究
CSB蓄電池狀態(tài)的重要標(biāo)志之一就是它的內(nèi)阻,。無論是CSB蓄電池即將失效,、容量不足或是充放電不當(dāng),，都能從它的內(nèi)阻變化中體現(xiàn)出來。因此可以通過測量CSB蓄電池內(nèi)阻,，對(duì)其工作狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估,。目前測量CSB蓄電池內(nèi)阻的常見方法有：
（1）密度法
密度法主要通過測量蓄電池電解液的密度來估算蓄電池的內(nèi)阻，常用于開口式鉛酸電池的內(nèi)阻測量,，不適合密封鉛酸蓄電池的內(nèi)阻測量,。該方法的適用范圍窄。
（2）開路電壓法
開路電壓法是通過測量蓄電池的端電壓來估計(jì)蓄電池內(nèi)阻,，精度很差，甚至得出錯(cuò)誤結(jié)論,。因?yàn)榧词挂粋€(gè)容量已經(jīng)變得很小的蓄電池,，再浮充狀態(tài)下其端電壓仍可能表現(xiàn)得很正常。
（3）直流放電法
直流放電法就是通過對(duì)電池進(jìn)行瞬間大電流放電,，測量電池上的瞬間電壓降,，通過歐姆定律計(jì)算出電池內(nèi)阻。雖然這種方法在實(shí)踐中也得到了廣泛的應(yīng)用,，但是它也存在一些缺點(diǎn),。如用該方法對(duì)蓄電池內(nèi)阻進(jìn)行檢測必須是在靜態(tài)或是脫機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行，無法實(shí)現(xiàn)在線測量,。而且大電流放電會(huì)對(duì)蓄電池造成較大的損害,，從而影響蓄電池的容量及壽命。
（4）交流注入法
交流法通過對(duì)蓄電池注入一個(gè)恒定的交流電流信號(hào)IS,，測量出蓄電池兩端的電壓響應(yīng)信號(hào)Vo,，以及兩者的相位差
由阻抗公式
來確定蓄電池的內(nèi)阻R。該方法不需對(duì)蓄電池進(jìn)行放電,，可以實(shí)現(xiàn)安全在線檢測電池內(nèi)阻,，故不會(huì)對(duì)蓄電池的性能造成影響。但該方法需要測量交流電流信號(hào)Is,電壓響應(yīng)信號(hào)Vo,，以及電壓和電流之間的相位差
由此可見這種方法不但干擾因素多,，而且增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，同時(shí)也影響了測量精度,。
為了解決上述各方法的缺陷,，本文采用了四端子測量方式，將蓄電池兩端上的電壓響應(yīng)信號(hào)通過交流差分電路與產(chǎn)生恒定交流源的正弦信號(hào)經(jīng)過模擬乘法器相乘,，再將模擬乘法器的輸出電壓信號(hào)通過濾波電路,，使交流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷餍盘?hào)，直流信號(hào)經(jīng)直流放大器放大后進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換,，將轉(zhuǎn)換后的值送入單片機(jī)進(jìn)行簡單處理,。
2．蓄電池內(nèi)阻檢測原理
由于電池內(nèi)阻為毫歐級(jí),，因此采用常規(guī)的兩端子測量方法測量誤差較大，在此采用四端子測量方式,。測量時(shí)兩個(gè)端子施加一頻率為
的恒定交流激勵(lì)電流信號(hào),，另兩個(gè)端子用于測量。測量工作原理圖如圖1所示,，響應(yīng)信號(hào)是指蓄電池注入交流恒流源后,，在其兩端測出的交流電壓信號(hào)。而正弦信號(hào)是經(jīng)D/A產(chǎn)生的作為壓控恒流源的輸入信號(hào),。
設(shè)正弦信號(hào)為：
（1）
蓄電池兩端的響應(yīng)電壓信號(hào)為：
（2）
為注入蓄電池的交流電流和其兩端響應(yīng)電壓信號(hào)的相位差,。
通過模擬乘法器后有：
（3）
K為模擬乘法器的放大系數(shù)。
進(jìn)行低通濾波后濾掉交流成分得：
（4）
由交流法測內(nèi)阻原理得：
（5）
式中I為交流恒流源信號(hào)的最大值,。比較（4）,、（5）可得：
上式中K、A,、I都是已知量,，而u為經(jīng)過A/D采樣送到單片機(jī)進(jìn)行處理的采樣值，所以在單片機(jī)中進(jìn)行一個(gè)簡單的除法運(yùn)算便能得到蓄電池內(nèi)阻了,。
3．交流恒流源的設(shè)計(jì)
成功檢測CSB蓄電池狀態(tài)的前提是可以提供需要的交流恒流源,。恒流源是能夠向負(fù)載提供恒定電流的電源裝置。它是一個(gè)電源內(nèi)阻非常大的電源,。為了保證內(nèi)阻有較高的測量精度及較好的重現(xiàn)性，要求恒流電流源有足夠的穩(wěn)定度,，并且波形失真度要小,。這里所需交流信號(hào)幅度為40mV，頻率為1KHZ,。