本文所述的內阻檢測儀是在交流阻抗法的基礎上引入精密采樣電阻,使其與蓄電池組成串聯回路,采用交流注入法對蓄電池注入1kHz微弱正弦信號。對蓄電池及精密電阻兩端產生的輸出響應信號進行隔直、濾波放大、整流等一系列處理,再經A/D采樣后進入單片機控制器,測得蓄電池及精密電阻兩端的響應信號的電壓值,計算出蓄電池內阻,并通過實驗驗證該儀器檢測的有效性,同時免除了一般交流阻抗法對于正弦信號相位差的檢測,提高了檢測精度。
交流阻抗法原理是給電池注入幅值很小的交流電流信號,測出蓄電池兩端的響應電壓U,流經的電流I及二者的相位差Θ,根據Z=U/I與Z=RcosΘ計算出電池內阻r。不過由于蓄電池的內阻很小,通常只有幾到幾十mΘ,測量導線的電阻就不能忽略,而傳統的交流阻抗法未考慮測量導線的電阻,造成檢測結果誤差較大。
本文所述的內阻檢測儀的檢測原理基于四端子法,將驅動電流回路和感應電壓回路分開,可減小測量導線的誤差。檢測儀的具體原理如圖1所示。其中:r為蓄電池等效內阻;E為鉛酸蓄電池兩端電動勢;R為精密采樣電阻;C1與R1組成隔直電路。交流恒流源產生的正弦激勵信號注入到蓄電池,在蓄電池及精密電阻兩端產生響應信號Ur(t)。由于響應信號微弱,易被外界噪聲干擾,需要設計信號處理電路,對響應信號進行隔直、濾波放大、整流等來抑制噪音、增強信號,并進行A/D轉換;再根據蓄電及精密電阻兩端的響應電壓的比值來計算出蓄電池的內阻。
測量中給蓄電池兩端施加1kHz的恒定正弦激勵信號
由于精密電阻與蓄電池串聯在一個回路上,二者響應電壓信號的相位差為0,Θr=ΘR。交流信號經過隔直、濾波放大和整流后,轉換成直流電壓信號,直流信號經A/D轉換進入單片機處理,設A/D采樣次數為n,并在響應信號的周期內進行采樣,提高計算精度。
