一種電池內阻的測量裝置的製作方法
2023-07-19 15:53:01 4
專利名稱：一種電池內阻的測量裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電池技術領域，特別是涉及一種電池內阻的測量裝置。
背景技術：
蓄電池在電動汽車、混合動力汽車方面的應用越來越多，蓄電池系統普遍採用的是串聯連接的方式。在蓄電池組中某些單體蓄電池的狀態劣化直接影響蓄電池組整體的容量狀態，也即蓄電池組的整體容量狀態是由系統中某一隻或幾隻劣化狀態最嚴重的蓄電池容量決定。所以，準確測量各個單體電池的狀態對防止蓄電池組故障時十分必要的。電池內阻是衡量電池性能的一個重要技術指標。電池的內阻是指電池在工作時，電流流過電池內部所受到的阻力，它包括歐姆內阻和極化內阻，極化內阻又包括電化學極化內阻和濃差極化內阻。歐姆內阻主要是指由電極材料、電解液、隔膜電阻及各部分零件的接觸電阻組成，與電池的尺寸、結構、裝配等有關。電流通過電極時，電極電勢偏離平衡電極電勢的現象稱為電極的極化。極化電阻是指電池的正極與負極在進行電化學反應時極化所引起的內阻。電池的內阻不是常數，在充放電過程中隨時間不斷變化，這是因為活性物質的組成，電解液的濃度和溫度都在不斷的改變。歐姆內阻遵守歐姆定律，極化內阻隨電流密度增加而增大，但不是線性關係，常隨電流密度的對數增大而線性增加。不同類型的電池內阻不同，相同類型的電池，由於內部化學特性的不一致，內阻也不一樣。正常情況下，內阻小的電池的大電流放電能力強，內阻大的電池放電能力弱。電池的內阻很小，我們一般用微歐或者毫歐的單位來定義它。在一般的測量場合，我們要求電池的內阻測量精度誤差必須控制在正負5%以內，這麼小的阻值和這麼精確的要求必須用專用儀器來進行測量。但現有測量電池內阻的裝置往往是一個測量單元只能測量一個電池的內阻，因此，現有電池內阻的測量裝置存在測量單元多、系統重複和投資大等問題。 實用新型內容 鑑於以上所述現有技術的缺點，本實用新型的目的在於提供一種電池內阻的測量裝置，用於解決現有技術中電池內阻的測量裝置結構複雜、成本高的問題。為實現上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種電池內阻的測量裝置，所述測量裝置包括:連接在由串聯的多個電池構成的電池組的兩端、用於模擬所述電池組的電量消耗的放電單元；用於測量每一個電池內阻的內阻測量單元；連接在多個所述電池和所述內阻測量單元之間、控制所述電池組中任意一個待測電池的正極端與所述內阻測量單元導通的第一切換開關；連接在多個所述電池和所述內阻測量單元之間、控制所述待測電池的負極端與所述內阻測量單元導通的第二切換開關；分別與所述第一切換開關和所述第二切換開關相連、並控制所述第一切換開關和所述第二切換開關執行切換動作的切換開關控制單元。可選地，所述測量裝置還包括對每一個所述電池的兩端的電壓進行放大的差分放大單元；所述差分放大單元一端與所述第一切換開關的輸出端和所述第二切換開關的輸出端相連，另一端與所述內阻測量單元的輸入端相連。可選地，所述第一切換控制開關內設有若干通道，每一個所述通道對應連接一個所述電池的正極端。可選地，所述第二切換控制開關內設有若干通道，每一個所述通道對應連接一個所述電池的負極端。可選地，所述切換開關控制單元在同一時刻控制所述第一切換開關和所述第二切換開關中分別只有一個通道導通。可選地，每一個所述通道的接口處設有管腳。如上所述，本實用新型的一種電池內阻的測量裝置，具有以下有益效果:1、本實用新型通過在測量裝置中設置兩個切換開關，可以使多個電池內阻的測量共用一個內阻測量單元，避免了每個電池都配備一個內阻測量單元導致的測量裝置結構複雜繁瑣的問題。2、本實用新型有效提高了測量裝置中內阻測量單元的重複利用率、簡化了測量裝置的結構，降低了整個測量裝置的成本。
圖1顯示為本實用新型的一種電池內阻的測量裝置的結構示意圖。
圖2顯示為本實用新型的一種電池內阻的測量裝置的優選結構示意圖。元件標號說明I 測量裝置11 放電單元12 第一切換開關13 第二切換開關14 切換開關控制單元15 差分放大單元16 內阻測量單元2 電池
具體實施方式
以下由特定的具體實施例說明本實用新型的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本實用新型的其他優點及功效。須知，本實用新型的一種電池內阻的測量裝置的說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，並非用以限定本實用新型可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、t匕例關係的改變或大小的調整，在不影響本實用新型所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本實用新型所揭示的技術內容得能涵蓋的範圍內。在蓄電池組中某些單體蓄電池的狀態劣化直接影響蓄電池組整體的容量狀態，也即蓄電池組的整體容量狀態是由系統中某一隻或幾隻劣化狀態最嚴重的蓄電池容量決定。所以，準確測量各個單體電池的狀態對防止蓄電池組故障時十分必要的。電池內阻是衡量電池性能的一個重要技術指標。但現有測量電池內阻的裝置往往是一個測量單元只能測量一個電池的內阻，因此，現有電池內阻的測量裝置存在測量單元多、系統重複和投資大等問題。有鑑於此，本實用新型提供了一種電池內阻的測量裝置，提高測量裝置中測量單元的重複利用率、簡化測量裝置的結構，降低整個測量裝置的成本。以下將詳細闡述本實用新型的一種電池內阻的測量裝置的原理及實施方式，使本領域技術人員不需要創造性勞動即可理解本實用新型的一種電池內阻的測量裝置。如圖1所示，本實用新型提供一種電池內阻的測量裝置，用於測量由多個串聯的電池2構成的電池組中每一個電池2的內阻，所述測量裝置I包括:放電單元11、差分放大單元15、內阻測量單元16、第一切換開關12、第二切換開關13和切換開關控制單元14。[0031 ] 所述放電單元11連接在由多個串聯的電池2構成的電池組的兩端、用於模擬消耗所述電池組的電量；所述放電單元11相當於消耗所述電池2中電量的負載設備。通過所述放電單兀11，每一個電池2中的電量相應被消耗,所以每一個電池2兩端的電壓會相應發生變化。由上可知，本實用新型是採用放電法對電池2的內阻進行測量。放電法測量電池內阻的原理是:通過放電單元11的放電，每一個所述電池2的兩端的電壓會有一個電壓降，且所述電壓降符合公式:AV=iXr，其中，i為放電電流，r為電池內阻。所以，測量每個所述電池2的電壓降和電流後就可以得到電池2的內阻。所述內阻測量單元16與每一個所述電池2相連、用於測量每一個電池內阻；所述內阻測量單元16中設有電流檢測元件和電壓檢測元件，所述內阻測量單元16在檢測到每一個電池2的電流和電壓降之後，根據公式Λ V=i X r計算出每一個電池2的內阻。由此可見，所述內阻測量單元16同時與多個電池2的兩端相連，即測量多個電池2的內阻共用一個內阻測量單元16，這樣就避免了每個電池2都配備一個內阻測量單元16導致的測量裝置I結構複雜繁瑣的問題。但需要注意的是，所述內阻測量單元16每一次只能測量一個電池2的內阻。為使所述內阻測量單元16每一次只測量一個電池2的內阻，本實用新型中設置第一切換開關12和第二切換開關13，通過所述第一切換開關12和所述第二切換開關13的控制選通，保證每次只有一個電池2的兩端連入所述內阻測量單元16。所述第一切換開關12連接在多個所述電池2和所述內阻測量單元16之間、控制所述電池組中任意一個待測電池的正極端與所述內阻測量單元16導通；也就是說，所述第一切換開關12的一端同時與多個所述電池2的正極端相連，但只選擇其中一個電池2作為待測電池，並使該待測電池的正極端與與所述內阻測量單元16導通；所述第一切換開關12的另一端與所述內阻測量單元16相連。為保證每次只有一個電池2的正極端與所述內阻測量單元16連通，所述第一切換開關12內設有若干通道，每一個所述通道對應連接一個電池2的正極端。通過控制所述通道的導通和閉合就可以控制相應電池2的正極端與所述內阻測量單元16的連通。具體地，每一個所述通道的接口處設有管腳，所述管腳包括與所述內阻測量單元16相連的第一管腳，所述第一管腳的數量為一個；所述第一管腳一端連接在所述第一切換開關12內部，另一端與所述內阻 測量單元16相連；所述管腳還包括與多個電池2的正極端相連的第二管腳；所述第二管腳的數量與所述電池2的數量相等，每一個所述第二管腳的一端對應連接一個電池2的正極端,另一端連接在所述第一切換開關12內部。當其中一個所述第二管腳與所述第一管腳在所述第一切換開關12的內部兩端相導通時，該第二管腳所連接的電池2的正極端便與所述內阻測量單元16相連通。應當保證在所述第一切換開關12中，每次只有一個第二管腳與所述第一管腳相通，這樣就保證了每次只有一個電池2的正極端與所述內阻測量單元16連通。所述第二切換開關13連接在多個所述電池2和所述內阻測量單元16之間、控制所述待測電池的負極端與所述內阻測量單元16導通；也就是說，所述第二切換開關13的一端同時與多個所述電池2的負極端相連，但只選擇其中一個電池2的負極端與所述內阻測量單元16導通，被選擇的電池2為所述第一切換開關12選擇的那個待測電池；即所述第一切換開關12和所述第二切換開關13導通的分別是同一個電池2的正極端和負極端；所述第二切換開關13的另一端與所述內阻測量單元16相連。為保證每次只有一個電池2的負極端與所述內阻測量單元16連通，所述第二切換開關13內設有若干通道，每一個所述通道對應連接一個電池2的負極端。通過控制所述通道的導通和閉合就可以控制相應電池2的負極端與所述內阻測量單元16的連通。具體地，每一個所述通道的接口處設有管腳，所述管腳包括與所述內阻測量單元16相連的第三管腳，所述第三管腳的數量為一個；所述第三管腳一端連接在所述第二切換開關13內部，另一端與所述內阻測量單元16相連；所述管腳還包括與多個電池2的負極端相連的第四管腳；所述第四管腳的數量與所述電池2的數量相等，每一個所述第四管腳的一端對應連接一個電池2的負極 端，另一端連接在所述第二切換開關13內部。當其中一個所述第四管腳與所述第三管腳在所述第二切換開關13的內部兩端相導通時，該第四管腳所連接的電池2的負極端便與所述內阻測量單元16相連通。應當保證在所述第二切換開關13中，每次只有一個第四管腳與所述第三管腳相通，這樣就保證了每次只有一個電池2的負極端與所述內阻測量單元16連通。由上可見，本實用新型通過在測量裝置I中設置第一切換開關12和第二切換開關13，可以使多個電池內阻的測量共用一個內阻測量單元16，有效提高了測量裝置I中內阻測量單元16的重複利用率、簡化了測量裝置I的結構，降低了整個測量裝置I的成本。需要特別說明的是，由於各電池2為串聯連接，一個電池2的負極端與另一個電池2的正極端相連，即一個電池2的負極端的輸出端為另一個電池2的正極端的輸出端，所以所述第一切換開關12與所述第二切換開關13有共同的輸出端，為了控制的方便和線路連接的清晰，本實用新型採用錯位的接線方法，即:第一個所述第二管腳連接在第一個電池2的正極端，最後一個所述第四管腳連接在最後一個點出的負極端；第二個所述第二管腳與第一個所述第四管腳一起連接到第一個電池2的負極端(也就是第二個電池2的正極端)；第三個所述第二管腳與第二個所述第四管腳一起連接到第二個電池2的負極端(也就是第三個電池2的正極端)；依次類推，直至最後一個所述第二管腳與倒數第二個所述第四管腳一起連接到倒數第二個電池2的負極端(也就是最後一個電池2的正極端)。這樣做的方便是，分別控制所述第一切換開關12的第一個第二管腳和所述第二切換開關13的第一個第四管腳分別導通即測量第一個電池2的內阻；分別控制所述第一切換開關12的第二個第二管腳和所述第二切換開關13的第二個第四管腳分別導通即測量第二個電池2的內阻，依次類推，不一一贅述。為控制所述第一切換開關12和所述第二切換開關13分別在不同的電池2的正極端和負極端切換，且在同一時刻只有一個電池2的正極端和負極端連入所述內阻測量單元16，本實用新型設置了一個切換開關控制單元14。所述切換開關控制單元14分別與所述第一切換開關12和所述第二切換開關13相連、並控制所述第一切換開關12和所述第二切換開關13中通道的導通。具體地，所述切換開關控制單元14元分別向所述第一切換開關12和所述第二切換開關13發出控制信號，所述第一切換開關12根據該控制信號，判斷哪一個所述第二管腳應與所述第一管腳相導通，所述第二切換開關13根據該控制信號，判斷哪一個所述第四管腳應與所述第三管腳相導通。—般，通過所述放電單元11的脈衝放電,所述電池2會有一個由電池內阻引起的電壓波動信號，放電電流一定情況下，此電壓波動信號的大小與電池內阻的大小成正比例關係。在本實用新型中，所述測量裝置I還包括對每一個所述電池2的兩端的電壓進行放大的差分放大單元15 ;所述差分放大單元15 —端與所述第一切換開關12和所述第二切換開關13的輸出端相連，另一端與所述內阻測量單元16的輸入端相連。此外，本實用新型也還可以包括整流和濾波單元，以使所述內阻測量單元16更精確的計算各電池內阻。為使本領域技術人員進一步了解本實用新型，以電池組中有四個電池2為例，詳細說明本實用新型的使用過程。如圖2所示，所述電池組中有四個電池2，相應所述第一切換開關12設有四個(圖
2中第一切換開關12中1、2、3和4)第二管腳和一個(圖2中第一切換開關12中5)第一管腳、所述第二切換開關13 設有四個(圖2中第二切換開關13中1、2、3和4)第四管腳和一個(圖2中第二切換開關13中5)第三管腳。所述第一切換開關12中標號1、2、3和4的第二管腳與標號5的第一引腳分別導通，便分別將四個電池2的正極端與所述內阻測量單元16相連。所述第二切換開關13中標號1、2、3和4的第四管腳與標號5的第三引腳分別導通，便分別將四個電池2的負極端與所述內阻測量單元16相連。本實用新型的測量過程如下:如果需要測量第一個電池2的內阻，通過所述切換開關控制單元14控制所述第一切換開關12中的第一個第二管腳(圖2中第一切換開關12中I)與所述第一管腳(圖2中第一切換開關12中5)導通，所述第二切換開關13中的第一個第四管腳(圖2中第二切換開關13中I)與所述第三管腳(圖2中第二切換開關13中5)導通。這樣，第一個電池2兩端經差分放大單元15連接到所述內阻測量單元16。由所述內阻測量單元16測量出第一個點出的內阻。同理，可分別測量第二個電池2、第三個電池2和第四個電池2的內阻，測量過程與測量第一個電池2的內阻的過程相同，在此不一一贅述。綜上所述，本實用新型的一種電池內阻的測量裝置，具有以下有益效果:1、本實用新型通過在測量裝置中設置兩個切換開關，可以使多個電池內阻的測量共用一個內阻測量單元，避免了每個電池都配備一個內阻測量單元導致的測量裝置結構複雜繁瑣的問題。2、本實用新型有效提高了測量裝置中內阻測量單元的重複利用率、簡化了測量裝置的結構，降低了整個測量裝置的成本。[0054]所以，本實用新型有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用於限制本實用新型。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本實用新型的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效`修飾或改變，仍應由本實用新型的權利要求所涵蓋。
權利要求1.一種電池內阻的測量裝置，其特徵在於，所述測量裝置包括: 連接在由串聯的多個電池構成的電池組的兩端、用於模擬所述電池組的電量消耗的放電單元； 用於測量每一個電池內阻的內阻測量單元； 連接在多個所述電池和所述內阻測量單元之間、控制所述電池組中任意一個待測電池的正極端與所述內阻測量單元導通的第一切換開關； 連接在多個所述電池和所述內阻測量單元之間、控制所述待測電池的負極端與所述內阻測量單元導通的第二切換開關； 分別與所述第一切換開關和所述第二切換開關相連、並控制所述第一切換開關和所述第二切換開關執行切換動作的切換開關控制單元。
2.根據權利要求1所述的電池內阻的測量裝置，其特徵在於:所述測量裝置還包括對每一個所述電池的兩端的電壓進行放大的差分放大單元；所述差分放大單元一端與所述第一切換開關的輸出端和所述第二切換開關的輸出端相連，另一端與所述內阻測量單元的輸入端相連。
3.根據權利要求1所述的電池內阻的測量裝置，其特徵在於:所述第一切換控制開關內設有若干通道，每一個所述通道對應連接一個所述電池的正極端。
4.根據權利要求3所述的電池內阻的測量裝置，其特徵在於:所述第二切換控制開關內設有若干通道，每一個所述通道對應連接一個所述電池的負極端。
5.根據權利要求4所述的電池內阻的測量裝置，其特徵在於:所述切換開關控制單元在同一時刻控制所述第一切換開關和所述第二切換開關中分別只有一個通道導通。
6.根據權利要求3、4或5所述的電池內阻的測量裝置，其特徵在於:每一個所述通道的接口處設有管腳。
專利摘要本實用新型提供一種電池內阻的測量裝置，包括連接在電池組的兩端、用於模擬電池組的電量消耗的放電單元；用於測量每一個電池內阻的內阻測量單元；連接在多個電池和內阻測量單元之間、控制電池組中任意一個待測電池的正極端與內阻測量單元導通的第一切換開關；連接在多個電池和內阻測量單元之間、控制待測電池的負極端與內阻測量單元導通的第二切換開關；分別與第一切換開關和第二切換開關相連、並控制第一切換開關和第二切換開關執行切換動作的切換開關控制單元。本實用新型通過在測量裝置中設置兩個切換開關，可以使多個電池內阻的測量共用一個內阻測量單元，避免了每個電池都配備一個內阻測量單元而導致的測量裝置結構複雜繁瑣的問題。
文檔編號G01R27/08GK203149036SQ20132009281
公開日2013年8月21日 申請日期2013年2月28日 優先權日2012年6月27日
發明者曾奕, 聞常峰, 徐建平 申請人:上海大乘電氣科技有限公司