專利名稱：電池電壓采樣自動(dòng)校準(zhǔn)法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種完全通過軟件實(shí)現(xiàn)電池電壓采樣校準(zhǔn)的方法，該方法適用于鎳鎘電池、鎳氫電池及鋰離子電池采用二線法或三線法夾具在充放電過程中的電壓采樣，應(yīng)用在二次電池容量分選檢測設(shè)備上，屬電子技術(shù)檢測領(lǐng)域。
目前，對鎳鎘電池、鎳氫電池及鋰離子電池的容量分選設(shè)備，主要采用二線法、三線法和四線法三種方法進(jìn)行電壓采樣。其中四線法的電壓采樣精度最高，但是存在硬件成本較高(電路較復(fù)雜)、適應(yīng)性較差(不能分選帶有塑料包皮包裝的電池)等局限性。對于采用二線法和三線法的容量分選設(shè)備，電路簡單、適應(yīng)性強(qiáng)，但是電壓采樣精度較差，導(dǎo)致容量分選準(zhǔn)確度降低。對于二線法和三線法，影響電壓采樣精度的主要原因在于夾具和電池間存在接觸電阻造成壓降，而且接觸電阻的大小具有不穩(wěn)定性，當(dāng)夾具的接觸面清潔得較干凈或夾具夾得較緊時(shí)，接觸電阻較少，當(dāng)夾具的接觸面不清潔或夾具夾得較松時(shí)，接觸電阻增大，同一臺容量分選設(shè)備的不同夾具又有不同的接觸電阻，如果簡單地通過增減一個(gè)固定的電壓差來達(dá)到電壓校準(zhǔn)的方法是不可行的。
本發(fā)明目的是提供一種通過軟件實(shí)現(xiàn)電池電壓采樣自動(dòng)校準(zhǔn)的方法，能完全消除這方面的原因造成的電壓采樣誤差，既保留了二線法、三線法的優(yōu)點(diǎn)，又消除了它們在硬件電路原理中的固有誤差，從而提高設(shè)備的性能價(jià)格比。
如圖2，把電池等效于一個(gè)理想恒壓源串聯(lián)一個(gè)電阻RN，把夾具與電池間的接觸電阻等效于一個(gè)電阻RJ，假設(shè)電池帶負(fù)載時(shí)的實(shí)際電壓記為V0，采樣電壓記為V1，零電流采樣電壓為V2，接觸電阻壓降記為VJ，電池內(nèi)阻壓降記為VN。對于充電過程，可以建立以下關(guān)系式(1)V0=V1-VJ，(2)V2=V0-VN=V1-VJ-VN，(3)VN=RNIC，(4)VJ=V1-V2-VN=V1-V2-RNIC。由(4)式可知VJ等于帶負(fù)載采樣電壓V1與零電流采樣電壓V2之差再減去電池內(nèi)阻壓降VN，由(3)式可知電池內(nèi)阻壓降VN等于電池內(nèi)阻RN乘以充電電流IC，計(jì)算出VJ后再由(1)式可以求出電池實(shí)際電壓V0，因?yàn)樵谕慌姵氐某浞烹姍z測過程中VJ是基本穩(wěn)定不變的，因此測量出VJ后，將其保存，以后每次充電檢測過程中巡檢采集電池電壓V1，再與VJ相減就能得到V0。同理，對于放電過程，放電電流IF流過電路的方向與充電過程相反，可以建立以下關(guān)系式(5)V0=V1+VJ，(6)V2=V0+VN=V1+V1+VN，(7)VN=RNIF，(8)VJ=V2-V1-VN=V2-V1-RNIF。由(8)式可知VJ等于零電流采樣電壓V2與帶負(fù)載采樣電壓V1之差再減去電池內(nèi)阻壓降VN，由(7)式可知電池內(nèi)阻壓降VN等于電池內(nèi)阻RN乘以放電電流IF，計(jì)算出VJ后再由(5)式可以求出電池實(shí)際電壓V0，測量出VJ后，將其保存，以后每次放電檢測過程巡檢采集電池電壓V1，再與V1相加得到V0。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)1、能減少成本，使用軟件實(shí)現(xiàn)電池電壓自動(dòng)電壓校準(zhǔn)，能達(dá)到更改硬件電路(改為四線法)的同等甚至更好的效果，使性能價(jià)格比提高；2、自動(dòng)化程度高，能避免操作者的人為因素對電池電壓采樣造成的影響；3、適用性強(qiáng)，適用于任何采用二線法和三線法的二次電池容量分選設(shè)備。
圖1、本發(fā)明電池兩極電壓采樣的示意2、本發(fā)明帶負(fù)載充電過程電壓采樣的等效電路圖3、本發(fā)明帶負(fù)載放電過程電壓采樣的等效電路圖4、本發(fā)明零電流電壓采樣的等效電路圖5、本發(fā)明電壓采樣自動(dòng)校準(zhǔn)軟件流程6、本實(shí)施例充電過程電池?cái)嚯娝查g電壓-時(shí)間曲線7、本實(shí)施例放電過程電池?cái)嚯娝查g電壓-時(shí)間曲線8、本發(fā)明使用前的充放電曲線圖9、本發(fā)明使用后的充放電曲線以下結(jié)合


本發(fā)明的具體實(shí)施方案計(jì)算機(jī)依據(jù)圖5流程圖編制軟件，對電池電壓進(jìn)行采樣。RN、IC、IF由上位計(jì)算機(jī)發(fā)送給下位計(jì)算機(jī)，下位計(jì)算機(jī)先采樣一次帶負(fù)載時(shí)的電壓V1，接著用暫態(tài)將該路電流切斷，在2ms內(nèi)快速測量一次零電流電池電壓V2。由(4)或(8)式求出VJ，將VJ保存起來，以后每次測量到V1后將其與VJ相加或相減即可得到電池實(shí)際電壓V0，完成整個(gè)電池電壓采樣自動(dòng)校準(zhǔn)過程。為了確定零電流采樣方式的準(zhǔn)確性，特做以下試驗(yàn)，比較電池?cái)嚯娝查g電壓變化情況。采用AA型電池做放電斷電試驗(yàn)，電池內(nèi)阻RN=17mΩ、實(shí)測接觸電阻壓降VJ=3．5mV、放電電流IF=1000mA，采樣時(shí)間間隔t=100μS，測出電池?cái)嚯娝查g電壓時(shí)間曲線如圖6所示。圖6中，V1=1．208V，V2=1．229V，RN=17mΩ，IF=1000mA，經(jīng)計(jì)算，VJ=V2-V1-VN=V2-V1-RNIF=1．229-1．208-0．017×1=0．004V=4mV。其他條件相同做充電斷電試驗(yàn)，電流IC=1000mA，測出電池?cái)嚯娝查g電壓時(shí)間曲線如圖7所示。圖7中，V1=1．344V，V2=1．323V，RN=17mΩ，IC=1000mA，經(jīng)計(jì)算，VJ=V1-V2-VN=V1-V2-RNIC=1．344-1．323-0．017×1=0．004V=4mV 。試驗(yàn)證明，零電流采樣方式測出的接觸電阻壓降與實(shí)測接觸電阻壓降基本相等，準(zhǔn)確度很高。圖8、圖9是在“BS-9000二次電池自動(dòng)檢測裝置”中在充放電條件完全一致的情況下對同一批鎳氫電池使用本發(fā)明前后的檢測數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，使用本發(fā)明方法前，由于接觸電阻造成電壓采樣誤差，電池的充放電曲線一致性較差，使用本發(fā)明方法后，接觸電阻造成電壓采樣誤差消除，電池的充放電曲線一致性較好，效果明顯。由此可知，本發(fā)明完全能克服二線法和三線法在電壓采樣上的缺陷，填補(bǔ)這一方面的空缺，使容量分選設(shè)備在性能指標(biāo)上得到進(jìn)一步提高。
權(quán)利要求
1.一種電池電壓采樣自動(dòng)校準(zhǔn)法，對鎳鎘電池、鎳氫電池及鋰離子電池采用二線法或三線法夾具在充放電過程中的電壓采樣，其特征在于采用計(jì)算機(jī)軟件處理方法。①在充電過程中，采用以下關(guān)系式(1)V0=V1-VJ，(2)V2=V0-VN=V1-VJ-VN，(3)VN=RNIC，(4)VJ=V1-V2-VN=V1-V2-RNIC。計(jì)算機(jī)對帶負(fù)載充電電壓V1，零電流電壓V2采樣，然后根據(jù)充電電流IC，計(jì)算出VN，再計(jì)算出接觸電阻壓降VJ，將V1與VJ相減，得出電池帶負(fù)載充電時(shí)的實(shí)際電壓V0。②在放電過程中，采用以下關(guān)系式(5)V0=V1+VJ，(6)V2=V0+VN=V1+VJ+VN，(7)VN=RNIF，(8)VJ=V2-V1-VN=V2-V1-RNIF。計(jì)算機(jī)對帶負(fù)載放電電壓V1，零電流電壓V2采樣，然后根據(jù)放電電流IF，計(jì)算出VN，再計(jì)算出接觸電阻壓降VJ，將V1與VJ相加，得出電池帶負(fù)載放電時(shí)的實(shí)際電壓V0。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池電壓采樣自動(dòng)校準(zhǔn)法，其特征在于計(jì)算機(jī)軟件處理方法，采用圖5所示的軟件流程圖。
全文摘要
本發(fā)明涉及電池電壓采樣自動(dòng)校準(zhǔn)法,屬電子技術(shù)檢測領(lǐng)域。本發(fā)明適用于鎳鎘電池、鎳氫電池及鋰離子電池采用二線法或三線法夾具在充放電過程中的電壓采樣,其特征是完全通過計(jì)算機(jī)軟件處理,便可實(shí)現(xiàn)電壓采樣自動(dòng)校準(zhǔn)。本發(fā)明能在不改動(dòng)硬件的情況下,提高電壓采樣精度,使用方便、靈活,大大提高設(shè)備的性能價(jià)格比。
文檔編號H01M10/48GK1291724SQ9911712
公開日2001年4月18日 申請日期1999年10月7日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月7日
發(fā)明者馬漢文, 溫丹虹, 朱鼎祥 申請人:廣州擎天實(shí)業(yè)有限公司電工分公司