成

铅酸蓄电池内阻在线测量方法的研究

摘要: 针对蓄电池内阻测量 方法 的不足, 利 用锁 相放大 技术 设计 了一 种改 进的 电池 内阻 在线 测量 电路, 并 在 Lab

V IEW 软件中对其进行了仿真分析。结果表明, 该内阻测 量电路能有效地抑制噪声 干扰, 减 少相移误 差, 可实 现对蓄电 池

微内阻的精确测量。

关键词: 铅酸蓄电池; 锁相放大; 相移误差; L abV IEW
中图分类号: T M 912. 1

文献标识码: A

Research of On L ine T esting M ethod for Lead A cid Battery Internal Resistance

A

A

A

Abstr act: A iming at the disadvantages of testing methods for lead- acid batt ery inter nal resistance, an impr oved on-

line testing circuit is designed with the lock- in amplifying techno lo gy , and the simulatio n is analy zed in L abVIEW . It's

sho wn that this pr oposed t esting circuit can suppress no ise disturbance effectively and reduce phase- shifting er ror to test

batter y inter na l resistance with high accur acy .

Key wo rds: L ead acid bat tery ; lock in amplifying ; phase shift ing err or ; L abVI EW

0 引

言

在铅酸蓄电池的老化进程中, 极板的硫化、活性物

质的脱落、

电解液的干涸等随时间推移而加剧, 这些变

化会导致蓄电池容量减小, 内阻逐渐变大。由此可见,
蓄电池内阻可作为判定蓄电池容量大小和其性能状态
的有效指标, 对蓄电池内阻进行精确测量可实现其性
能状态的有效评估。

目前, 用于蓄电池内阻测量的方法主要有两种, 即

交流注入法和直流放电法。交流注入法由于具有对电
池无损害、

可在线进行频繁测量等优点, 而逐渐受到业

界的推崇。但是蓄电池内阻很小, 交流注入所引起蓄
电池两端响应电压信号很微弱, 极易受环境噪声干扰,
很难准确测量, 所以如何有效地抑制噪声干扰就成了
内阻测量的关键技术。而且, 蓄电池交流阻抗的相位
很小, 检测电路的相移误差不可忽略。

大量研究表明

[ 1]

, 锁相放大技术可以从干扰噪声

中提取微弱真实信号, 能有效地抑制噪声干扰。由此
可见, 利用锁相放大技术, 并在电路设计时减小电路相
移误差, 可实现对蓄电池微内阻精确测量。

1 蓄电池内阻测量原理

蓄电池的内阻非常小, 为毫欧级, 测量导线的阻抗

变得不可忽略, 为此采用四线交流法进行测量, 即将信
号注入回路与信号测量回路分开, 以减少测量误差

[ 2]

。

蓄电池内阻在线测量原理框图如图 1 所示。测试系统
以单片机 AT MEGA8 为控制核心, 实现 系统测量控
制, 报警辨识, 上位机通信等功能。

图 1 蓄电池内阻在线测量的 原理框图

交流注入法测量时蓄电池内阻表示为:

R = | Z | cos

( 1)

Z 为蓄电池电化学交流阻抗。
交流差分放大及滤波电路提取的蓄电池两端的被

测电压信号:

U

S

= A | Z | sin( t +

)

( 2)

交流差分放大及滤波电路获得的参考电阻两端的

参考电压信号:

U

r ef

= Bsin t

( 3)

被测信号与参考信号经锁相放大及滤波电路后得

到的直流电压信号: