內阻交流放電法在蓄電池在線監測中的應用

3.1 MOS管：MOS管的作用是由CPU通過D/A控制MOS管，使蓄電池向負載放電，產生特定頻率的、幅值穩定的正弦波激勵信號。

3.2多路開關：多路開關由CPU控制，進行信號的切換。以實現蓄電池組中每節蓄電池內阻的測量。

3.3耦合電容：其作用是隔離直流，而使交流信號順利通過。為保證測量電路的精度，耦合電容要保證嚴格的匹配性。

3.4可編程帶通濾波器：蓄電池在線工作時，充電裝置紋波電流可能相當大，一些UPS電源的紋波電流有數安甚至數十安，遠大于測量信號，如果不采取濾波，后級的放大器將會飽和。可編程帶通濾波器的設計可以使頻率接近為測量信號頻率，而其它頻率信號不能通過。這樣后級的放大器可以將微弱的測量信號進行有效的放大。

3.5高速同步A/D轉換器：它可以實現電流信號和電壓信號的同步高速采樣，確保電流信號和電壓信號嚴格的相位關系，并將模擬信號轉換為數字信號。

3.6 DSP：雖然經過前級的濾波去除了大部分干擾信號，但仍有相當的干擾信號和有效信號一起被采樣進來，如不進行處理，將會嚴重影響測量精度。由于只有頻率為fo的信號為有效信號，利用DSP的數字運算能力，對采樣信號用FFT算法分別提取電流、電壓采樣信號中頻率為fo的信號部分進行運算。電流、電壓采樣信號送入DSP后，DSP對信號進行如下處理：

3.6.1對電流和電壓采樣信號進行FFT變換，分別計算出電流信號和電壓信號的頻譜分布:

3.6.2分別提取頻率為fo的電流和電壓信號：

電流信號：I=IoSin(ωoT+φ1)

電壓信號：U=UoSin(ωoT+φ2)

3.6.3計算蓄電池的阻抗、內阻和相位差：

阻抗為： Z(ω)=Uo/Io×ejφ

相位差為：φ=φ2-φ1.

蓄電池內阻為：R= |Z(ω)|×COSφ

3.6.4將結果送入CPU，并進行顯示、存貯，以便進行其他分析。

3.7 CPU：采用w利浦公司ARM蕊片LPC2478，對各個單元進行控制，以及和其它設備進行通訊。

4內阻交流放電法測量內阻的特點

4.1安全可靠：蓄電池工作主回路不接入任何器件，測量回路設計有10仟歐的限流電阻和保險管，測量回路為高阻設計，蓄電池工作回路和測量回路安全獨立，互不影響，可以在蓄電池在線工作時更換蓄電池監測設備。

4.2放電電流小，對蓄電池無損害：因放電電流為0.01--0.05C10，不對蓄電池產生沖擊，不會造成柵極板變形及活性物質脫落，對蓄電池壽命無影響。

4.3抗干擾性強，適應于對工作中的蓄電池進行實時在線監測：采用可編程帶通濾波器進行濾波。用數字信號處理技術對信號進行處理，有效地消除了直流充電裝置紋波對測量的影響，具有很好的抗干擾性能，適應于對工作中的蓄電池進行實時在線監測。

4.4測試精度高，狀態評估和壽命預測準確：帶通濾波器+多級高精度運算放大器+數字信號處理，使蓄電池內阻測試精度高于傳統的直流放電法和交流注入法測量蓄電池內阻，能準確反映蓄電池老化狀況及壽命預測的要求。蓄電池內阻在線測量精度要在2%以內，重復精度在1%以內，目前傳統的直流放電法和交流注入法是無法達到的。

4.5測試的結果是蓄電池的真實內阻，和測量時間、信號頻率、測試電流大小無關，具有客觀性，也便于數據的橫向比較。

5結束語

利用現代微電腦蕊片處理器CPU來控制管理蓄電池在線內阻測量技術，能極大提高蓄電池內阻的測量精度和真實性，并且具有安全可靠、放電電流小、抗干擾能力強、便于和其它微機設備進行信息交流和通訊等優點，是一種不錯的、值得提倡推廣的，新的測試技術和方法?？晒╇娬尽⒆冸娬竞陀嘘P供電部門參考與研討。