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精确测量CSB蓄电池内阻方法的研究
1．引言
稀世比蓄电池作为电源系统停电时的备用电源，已广泛的应用于工业生产、交通、通信等行业。如果电池失效或容量不足，就有可能造成重大事故，所以必须对蓄电池的运行参数进行全面的在线监测。蓄电池状态的重要标志之一就是它的内阻。无论是蓄电池即将失效、容量不足或是充放电不当，都能从它的内阻变化中体现出来。因此可以通过测量蓄电池内阻，对其工作状态进行评估。目前测量蓄电池内阻的常见方法有：
（1）密度法
密度法主要通过测量蓄电池电解液的密度来估算蓄电池的内阻，常用于开口式铅酸电池的内阻测量，不适合密封铅酸蓄电池的内阻测量。该方法的适用范围窄。
（2）开路电压法
开路电压法是通过测量蓄电池的端电压来估计蓄电池内阻，精度很差，甚至得出错误结论。因为即使一个容量已经变得很小的蓄电池，再浮充状态下其端电压仍可能表现得很正常。
（3）直流放电法
直流放电法就是通过对电池进行瞬间大电流放电，测量电池上的瞬间电压降，通过欧姆定律计算出电池内阻。虽然这种方法在实践中也得到了广泛的应用，但是它也存在一些缺点。如用该方法对蓄电池内阻进行检测必须是在静态或是脱机状态下进行，无法实现在线测量。而且大电流放电会对蓄电池造成较大的损害，从而影响蓄电池的容量及寿命。
（4）交流注入法
交流法通过对蓄电池注入一个恒定的交流电流信号IS，测量出蓄电池两端的电压响应信号Vo，以及两者的相位差
相位差
由阻抗公式
阻抗公式
来确定蓄电池的内阻R。该方法不需对蓄电池进行放电，可以实现安全在线检测电池内阻，故不会对蓄电池的性能造成影响。但该方法需要测量交流电流信号Is,电压响应信号Vo，以及电压和电流之间的相位差
相位差
由此可见这种方法不但干扰因素多，而且增加了系统的复杂性，同时也影响了测量精度。
为了解决上述各方法的缺陷，本文采用了四端子测量方式，将蓄电池两端上的电压响应信号通过交流差分电路与产生恒定交流源的正弦信号经过模拟乘法器相乘，再将模拟乘法器的输出电压信号通过滤波电路，使交流信号转变为直流信号，直流信号经直流放大器放大后进行模数转换，将转换后的值送入单片机进行简单处理。
2．蓄电池内阻检测原理
由于电池内阻为毫欧级，因此采用常规的两端子测量方法测量误差较大，在此采用四端子测量方式。测量时两个端子施加一频率为
恒定交流激励电流信号
的恒定交流激励电流信号，另两个端子用于测量。测量工作原理图如图1所示，响应信号是指蓄电池注入交流恒流源后，在其两端测出的交流电压信号。而正弦信号是经D/A产生的作为压控恒流源的输入信号。
测量工作原理图
设正弦信号为：
正弦信号
（1）
蓄电池两端的响应电压信号为：
响应电压信号
（2）
相位差
为注入蓄电池的交流电流和其两端响应电压信号的相位差。
通过模拟乘法器后有：
通过模拟乘法器
（3）
K为模拟乘法器的放大系数。
进行低通滤波后滤掉交流成分得：
滤掉交流成分
（4）
由交流法测内阻原理得：
内阻
（5）
式中I为交流恒流源信号的大值。比较（4）、（5）可得：
蓄电池内阻
上式中K、A、I都是已知量，而u为经过A/D采样送到单片机进行处理的采样值，所以在单片机中进行一个简单的除法运算便能得到蓄电池内阻了。
3．交流恒流源的设计
成功检测蓄电池状态的前提是可以提供需要的交流恒流源。恒流源是能够向负载提供恒定电流的电源装置。它是一个电源内阻非常大的电源。为了保证内阻有较高的测量精度及较好的重现性，要求恒流电流源有足够的稳定度，并且波形失真度要小。这里所需交流信号幅度为40mV，频率为1KHZ。
CSB备用电电池监控市场前景 CSB蓄电池
随着21世纪我国电信、电力及大量信息系统投资高峰期所建系统的蓄电池逐渐进入不稳定期，有效监控的意义和影响将更强烈地显现出来。蓄电池监测设备在国内即将形成数十亿元的庞大市场，可见，未来几年，我国备用电电池监控行业市场前景较为乐观。
备用电电池监控生产企业的主要客户为电力行业、通讯行业、金融行业、政府和公共部门、公共设施、航空航天、大型加工企业和各类数据中心等，提供电力分配、配电回路保护、计量、管理与计算机接地等服务，用于供电可靠性要求高的不间断供电领域。
国外蓄电池监测系统的技术较成熟，其先进技术及研究成果对我国进行有关蓄电池监测系统的研究，起到了借鉴作用。美国Alber公司开发了全自动电池容量测试仪，蓄电池内阻测试仪、全功能蓄电池监控系统；瑞士Lem公司开发了电池管理模块；韩国有人研究了光伏系统中蓄电池状态的监测。另外，有人研究了VMS(VRLA Battery Management System)阀控密封铅酸蓄电池管理系统，对蓄电池进行分析、管理和控制，以利于蓄电池的维护，延长蓄电池的使用寿命。
国内的蓄电池在线监测技术尚处在摸索发展阶段。目前，国内的蓄电池在线监测技术主要用于监测蓄电池的电压、内阻。国内已开发出在线电池检测仪，如上海顺盟生产的SMITB915、杭州华塑加网络科技的HBA-1001、西安柯蓝公司的CR AC24/OS等产品。这些产品可对整组电池进行放电检测，检测精度较高，但在进行电池容量测试时必须将电池组与电源分离，这消弱了电池组的后备完好性。
随着我国现代化进程的推进，经济发展、社会运转、人民生活越来越多地依赖于电力系统、电信网络等基础设施和以各类信息系统为核心的支撑体系。在这些庞大的系统背后，有着为数众多的各类电源系统的支持，为之提供持续、稳定、干净的电力供应。电源系统中配备的蓄电池作为储备电能、应付电网异常和特殊工作情况、维持系统正常运转的关键设备，占有极其重要的位置。
然而长期以来，难以计数的蓄电池工作在无监管状态，即使一些配备了自动监测设备的地方，也因受监测技术水平所限，管理者无法真实有效地掌握电池的健康状况。
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