电源技术中的基于电源技术中的基于AD630实现蓄电池内阻在线测量实现蓄电池内阻在线测量
摘 要:针对目前蓄电池内阻在线测量存在的不足,设计实现了一套实用的蓄电池内阻在线测量系统。该系统运
用四引线连接法,将一定频率的交流信号注入电池,再将电池两端产生的微弱信号通过前置放大滤波,送入
AD630 进行相关检测,有效地抑制了噪声和干扰,简化了设计,实现了蓄电池内阻的在线测量。实验结果表
明,该系统可有效地应用于蓄电池内阻的在线测量,且测量结果稳定可靠。 0 引 言 蓄电池内阻是体
现电池性能的重要参数之一,通过研究发现,蓄电池容量和健康状态与内阻有着密切的关系,因此通过内阻的
变化,实现对蓄电池的在线监测是目前公认的蓄电池维护的最佳方案之一。蓄电池的内阻一般都很小,只有几
十
摘 要:针对目前蓄电池内阻在线测量存在的不足,设计实现了一套实用的蓄电池内阻在线测量系统。该系统运用四引线连
接法,将一定频率的交流信号注入电池,再将电池两端产生的微弱信号通过前置放大滤波,送入AD630 进行相关检测,有效
地抑制了噪声和干扰,简化了设计,实现了蓄电池内阻的在线测量。实验结果表明,该系统可有效地应用于蓄电池内阻的在线
测量,且测量结果稳定可靠。
0 引引 言言
蓄电池内阻是体现电池性能的重要参数之一,通过研究发现,蓄电池容量和健康状态与内阻有着密切的关系,因此通过内
阻的变化,实现对蓄电池的在线监测是目前公认的蓄电池维护的最佳方案之一。蓄电池的内阻一般都很小,只有几十毫欧甚至
几毫欧,用直流放电法测量内阻速度慢,且不能实现在线测量,用交流注入法测量的信号很微弱,被充电器以及环境中的噪声
所淹没,因此如何有效地抑制噪声也就成了蓄电池内阻在线测量的关键技术。运用锁相放大器可以实现电池内阻在线测量,但
是,锁相放大器价格昂贵,使用复杂,用来测量蓄电池内阻,计算过程比较繁琐,一般很难掌握。本文利用AD630 实现了锁
相放大,设计、开发了一套电池内阻在线测量系统,并在国家级物理实验教学示范中心建设经费的支持下,完成了该课题,投
入到近代物理实验教学中。通过运行,充分说明该系统测量精度高、速度快、抗干扰能力强,实现了电池内阻的在线测量,达
到了设计要求,市场应用前景广阔。
1 测量原理测量原理
实现电池内阻在线测量的基本原理如图1 所示。
图1 蓄电池内阻在线测量原理框图
当信号源给电池注入一个交流电流信号时,测量出在电池两端产生的交流电压信号和输入电流,就可计算出电池的内阻:
式中: Vrms 为电池两端交流电压信号的有效值; I rms 为输入电池中交流电流信号的有效值。
采用交流法测量电池内阻,不需要对电池进行放电,从理论上讲电池在任何状态下都能对其实施测量。
在实际测量中,由于电池的内阻在微欧或毫欧级,注入一定的电流后,在电池两端产生的电压信号非常微弱,往往被噪声
淹没,放大后再测量,用交流电压表很难区分出来有用的信号,需要用相关检测的原理,才能测量出电池两端的交流电压信
号。
运用相关器检测微弱信号的原理如图1 中相关检测部分所示,它由开关式乘法器和积分器组成,蓄电池两端检测到的微弱
信号经过前置放大滤波后输入到乘法器信号输入端,注入蓄电池的正弦波信号通过电路变换形成方波信号后,输入到乘法器参
考信号端。若电池两端的有用信号为V s( t) ,混入的噪声为n1 ( t) ,则输入端的混合信号为f 1 ( t ) = Vs ( t) + n1 ( t) ; 参考端
的有用信号为Vr ( t- τ) ; 当混入的噪声为n2 ( t - τ) ,则参考端的混合信号为f 2 ( t -τ)= V r ( t - τ) + n2 ( t-τ) 。
根据相关检测的原理,通过乘法器相乘运算,信号和噪声、噪声和噪声之间是互相独立的,它们的相关函数为零,只有信
号和信号相关,且可从噪声中检出。具体可表示为:
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