基于MSP+430单片机的便携式电池内阻测试仪

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OOOOOOOOO 由 于 电 池 内 阻 很 小 ! 在 一 定 电 流 下 的 电 压 变 化 幅 值 相 对
较 小 !难 以 准 确 测 量 "另 外 由 于 放 电 过 程 电 压 是 连 续 变 化 的 ! 需 要 选 择 稳 定 区 域 计 算 电 压 变 化 幅 值 # 因 此 在 实 际 测 量 中 !直 流 法 所 得 数 据 的 重 复 性 较 差 ! 精 度 很 难 达 到 &d 以 上 # 第 二 种 是 交 流 注 入 法 $向 电 池 回 路 注 入 一 个 交 流 电 流 信 号 3 [ -\ ! 测 量 电 池 两 端 的 电 压 响 应 信 号 6 [ -\ " 或 在 电 池 两 端 叠
7OFD01AD+ * 7* B@P* Q-BC* .E* 2.0D1O?@* -BFD0R>@BD* E.0* D@FD-B/* O1DD@04* -BD@0B1?* ->2@C1BA@* O1F@C* .B* R?D01?.P’ 2.P@0* >-A0.A.BD0.??@0F’ HIJ*"K%*P1F*C@S@?.2@CGL3@**201AD-A1?*A-0AR-D*E.0*D@FD-B/*D3@*->2@C1BA@*.E*O1DD@04*O4*RF-B/*231F@* ?.AQ*1>2?-E4-B/*A-0AR-D*P1F*-BD0.CRA@C=1BC*P.0Q-B/*20-BA-2?@*P1F*C-FARFF@C*-B*C@D1-?G *TU2@0->@BD1?*0@FR?DF*F3.P*D31D* D3@* -BFD0R>@BD* >@@DF* D3@* C@F-/B* 0@VR-0@>@BDF= * 1BC* @F2@A-1??4* 1220.20-1D@* E.0* D@FD-B/* D3@* -BD@0B1?* ->2@C1BA@* .E* 8-’ H:*1BC*W-’ -.B*O1DD@04G X@4*P.0CF+*HIJ*"K%*HYZ[*->2@C1BA@*D@FD-B/[*?.P’ 2.P@0[*?.AQ’ -B*1>2?-E4
3 ’%%%%45673 -./&’%%%*0.12.345%67%8598.1/
/6.#
式 中 ! & M45, 为 有 用 的 电 压 信 号 ) N 为 有 效 值 ) $ 为 & /5# 的 角 频
i (t ) =
两者的相关函数为!
2 I sin(w ’ t + f i )
466,
式 中 !> 为 有 效 值 ) $Q 为 (%!5, 的 角 频 率 ) ! ( 为 (%!5, 的 初 相 角 %
n =0
éæ ù ö 1 sin ê ç 2 n + 1 ÷ w t + f i ú n + 1) ø ëè û
[#)
式 中 $W 为 幅 值 !! 为 角 频 率 !" 3 为 电 流 的 初 相 角 # 电池电压的交流响应信号为$
u (t ) = u ’(t ) + n (t ) = 2 U sin(w t + fu ) + n (t )
*+,-./012345-,6714-2/.5182+429:*2;#’29<=2>+,2-15-34?2/.--1,@2 34-1,4.0237A18.4B1
CDEFG2H.3!I22JD2G1KBL14!I22:=2M3K?63"I22JD2C34K06#
N!%<+001?1 +> E6-+7.-3+4I H.,/34 =43P1,53-@ +> :B314B1 QR1BL4+0+?@I H.,/34 H130+4?S3.4? !&’’(’I<L34.T "% :-.-1K+U418 C3.4S34 9.BL341,@I R3.4S34 #’’!#"I<L34.T #%H.,/34 VWW9XX :B3 QR1BL <+% J-8I H.,/34 H130+4?S3.4? !&’’(’I<L34.)
式 中 ! K = 2 UE " 1 ð 器 后 #输 出 为 ! 经低通滤波
Rui (t ) =
பைடு நூலகம்
1 T
ò
T
0
u (t )i (t + t )dt
y ( t ) = K 2 cos f = K R
式中! K2 =
!"#
= =
1 T
ò
T
0
ì ü ù é ù íé ë 2 U sin(w t + fu ) + n (t ) û ë 2 i sin(w t + fi ) û ýdt î þ
(**TUBxrs
电池内阻是电池重要参数之一# 目前电池内阻的测量有 两种方法# 第 一 种 是 直 流 法 $在 电 池 两 端 接 入 放 电 负 载 !根 据 在 不 同 的 放 电 电 流 $ D !]D2"\ 下 ! 测 量 电 池 电 压 的 变 化 $="^=!\ 来 计 算内阻值# 计算公式如下$
R = y (t )
到%
!1,
式 中 ! +. 为 已 知 标 准 电 阻 23%.45, 和 3 ! 5, 都 可 通 过 数 模 转 换 器 得 综 上 所 述 $电 池 的 内 阻 是 可 测 量 的 %
内 电 阻 (片 内 补 偿 电 容 组 成 % 由 * 驱 动 开 关 8 置 B 或 T% 通 道
B 和 T 分 时 工 作 % 片 内 电 阻 均 是 高 稳 定 度 的 薄 膜 电 阻 DUF%
$%%!"#$
$&’%%%&#$
如 图 6 所 示 $电 池 内 阻 测 试 仪 的 硬 件 由 以 下 几 个 部 分 组 成 !激 励 信 号 源 (交 流 差 分 放 大 电 路 (锁 相 放 大 电 路 (低 通 滤 波 器 ( 液 晶 显 示 模 块 ( 电 源 模 块 和 789:;<. 单 片 机 % 激励信号源提供注入电池的交变电流信号% 交流差分放 大 电 路 起 到 隔 离 直 流 分 量 作 用 $并 把 响 应 信 号 适 当 放 大 % 锁 相 放大电路是系统的核心之一$ 它能从较大背景噪声的信号源 中 $提 取 电 池 的 响 应 信 号 % 低 通 滤 波 电 路 $滤 掉 高 频 干 扰 信 号 %
研 究 与 设 计
KL HIJ*"K% MNOPQRS?@TUBVW
江 海 !! 李 革 臣 ! ! 苏 淇 桂 "! 李 金 录
#
$!% 哈 尔 滨 理 工 大 学 自 动 化 学 院 ! 黑 龙 江 哈 尔 滨 !&’’(’ " "% 国 营 建 津 机 械 厂 ! 天 津 #’’!#" " #% 哈 尔 滨 子 木 科 技 有 限 公 司 ! 黑 龙 江 哈 尔 滨 !&’’(’) X9+*YZ[S\]^_‘abc HIJ*"K% >de/:GfghiP]^_QRSTUBVWJ jklmiKLno pqrsPtuv[wBx?@TU/yz{l|}&rs/~lP J BV/WcE ?@?@PTUBV9J +HIJ*"K% MNOTUBV]^_nopq ¡LH*)(%GM******¢£¤¥¦¡7*******¢§¨ ¡(%%$’ %#M*N;$%%M<*%M’ %!"#’ %K
%%%%%%%%% 在 实 际 的 电 路 中 $ 使 用 BS%"<. 实 现 锁 相 放 大 功 能 % BS%"<. 内 部 结 构 如 图 C 方 框 内 所 示 $ 由 两 个 运 算 放 大
器 B 和 T(切 换 开 关 (输 出 积 分 放 大 器 (比 较 器 !含 三 极 管 ,( 片
!"#$%$%%&’ ($’ () *******&’()+**+ , ()#( -./0/1234/567/89:;<= >?@ABCDEFGHIJ ,-./01234+*56789*:1-*;()#(- <=*>1?@=*A1BC-C1D@*E.0*>1FD@0G
i (t ) =
2 E ð
¥
å (2
$%%MGM***\.?GK(**8.GM
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研 究 与 设 计
伴 有 噪 声 的 周 期 信 号 为 &/5 # $ 表 达 式 为 !
u (t ) = u ’(t ) + n (t ) = 2 U sin(wt + fu ) + n(t )
率 ) ! & 为 & 45, 的 初 相 角 ) P:45 , 为 随 机 噪 声 信 号 % 参考的同频正弦信号为!
号# 由 锁 相 放 大 原 理 可 知 ! 输 出 信 号 @ [-) $
¥
[;)
式 中 $ = 为 响 应 振 幅 ! "O 6 为 电 压 的 初 相 角 ! 4 [-) 为 随 机 噪 声 信
y(t) = u(t)i(t) = K1å
0
1 cos{[1± (2 n +1)] wt +[ 0 ± (2 n +1)q ]} [&) (2 n +1)
得! 1 T 1 T Rui (t ) = ò u(t )i(t + t )dt = ò 2 U sin(wt + fu )i sin [w(t +t ) + fi ] dt !6<, 0 T T 0 %%%%%%%%% 当 %%$. 时 $ 由 上 式 积 分 求 得 !