摘要：本文论述了一种蓄电池组内阻在线测量及其实现方法，针对单节电池直流放电法、单节电池交流注入法及多节电池直流放电法等传统测量方法的不足，提出了在线测量技术方案，并重点分析了蓄电池在线测量内阻的实现方法，可自动完成测量电池间内阻及历史测量值比对，及时发现电池故障。
关键词：蓄电池；在线测量；内阻测量；信号源；负载
0引言
电力、通讯等直流电源系统、储能变电站及电动汽车等领域的蓄电池组，作为电源系统安全运行的重要保障。为了解蓄电池的运行状态并及时发现落后电池，通常需要定期测量单体蓄电池内阻。
目前，测量蓄电池内阻主要有以下几种方法：
1）单节电池直流放电法；
2）单节电池交流注入法；
3）多节电池直流放电法；
前两种方法，是采用便携式内阻仪，测量每节电池内阻，需要人工定期测量，由于夹具与蓄电池极柱之间的连接电阻容易受到测量人员的操作影响，且随不同型号的内阻仪而改变，造成内阻测量结果难具可比性，使定期测量内阻工作效果大打折扣。
第三种方法，是在线测量蓄电池内阻，由设备自动完成，工作量大为减少，也没有人为误差及设备差异带来的误差，内阻测量结果一致性较好且保存在同一套设备中，可由设备进行电池间内阻及历史数据的比对，及时了解蓄电池的运行状态及发现落后电池等。
但第三种方法也存在不足，为成本考虑，要多节电池共用1个放电模块，即一次同时对多节电池进行放电，将使蓄电池组端电压产生波动，同时放电的电池节数越多则蓄电池组端电压波动越大，严重影响直流电源的供电质量。直流大电流放电法测量蓄电池内阻，还对蓄电池内部结构造成冲击，可能降低蓄电池的使用寿命。
为了解决上述技术问题，提出了一种蓄电池组内阻在线测量的实现方法。
1 在线测量技术方案
蓄电池组内阻在线测量方法，包括蓄电池组中包含多个单体电池；多个单体电池串联连接。其特征在于：
1）将蓄电池组均分为2个半组，分别对其中半组注入交流信号，并测量被注入信号半组的单体电池内阻。
2）交流信号源通过隔直电容和限流电阻与需注入信号的半组电池并联，将信号电流注入上述半组电池。
3）述通过测量被注入信号的半组电池中的信号电流：
( 1 )
及信号电流在每节电池中产生的响应电压：
( 2 )
计算每节电池的内阻：
( 3 )
4）在串联运行的蓄电池组中，使蓄电池组中的每个单体电池并联有用于测量信号电流产生响应电压的隔离放大电路。
5）在每半组电池中安装穿芯电流传感器，用于测量注入该半组电池的信号电流。
6）注入信号电流为1000~10000Hz正弦波。
2 在线测量实现方法
如图1所示，一种蓄电池组内阻在线测量方法，包括蓄电池组1，所述蓄电池组中包含多个单体电池4，所述多个单体电池4串联连接，其特征在于：将蓄电池组均分为2个半组2、3，分别对其中半组注入交流信号，并测量被注入信号半组的单体电池内阻。
当控制开关K1（7）和K3（9）闭合时，交流信号源14通过隔直电容16和限流电阻15与其中的前半组电池2并联，将信号电流注入上述前半组电池2，测量前半组电池2的内阻。
通过穿芯电流传感器5测量注入前半组电池中的信号电流：
( 4 )
#1…#m…#n电池中产生的响应电压：
( 5 )
计算每节电池的内阻：
( 6 )
而当控制开关K2（8）和K4（10）闭合时，交流信号源14通过隔直电容16和限流电阻15与其中的后一半组电池3并联，将信号电流注入上述后半组电池3，测量后半组电池3的内阻。
通过穿芯电流传感器5测量注入后半组电池中的信号电流：
( 7 )
及通过隔离放大电路6测量信号电流I1流过#（n+1）…#p…#2n电池中产生的响应电压：
( 8 )
计算每节电池的内阻：
( 9 )
当信号电流注入前半组电池时，流过前半组电池的信号电流I1为：
( 10 )
由于
( 11 )
显然I1大于50%信号电流。当信号电流注入后半组电池时，流过前半组电池的信号电流I2为
( 12 )
显然I2也大于50%信号电流。
注入信号半组的信号电流大于50%总的信号电流I，有利于本半组电池的内阻测量。
由于直流电源负载电阻17阻值远大于半组蓄电池的内阻之和
( 13 )
因此注入信号电流基本不从负载17流过，从而不影响负载的正常运行。
图1 蓄电池组内阻在线测量方法原理示意图
附上图1个元器件的名称：1、整组蓄电池组；2、前半组蓄电池组；3、后半组蓄电池组；4、单体蓄电池；5、穿芯电流传感器；6、隔离放大电路；7/8/9/10、注入信号控制开关；11、注入信号源与蓄电池组正极连接导线；12、注入信号源于蓄电池组负极连接导线；13、注入信号源与蓄电池组中性点连接导线；14、注入信号源；15、限流电阻；16、隔直电容；17、直流电源系统负载；18、蓄电池组充电电源；19、充电电源内阻+蓄电池组与充电电源连接导线电阻。
3 结语
在线自动测量蓄电池组内阻方法的实现，代替人工定期进行内阻测量工作，避免人为误差和减少蓄电池组维护工作量；并自动完成同次测量电池间内阻比对及同一电池内阻历史测量值比对，及时发现故障电池，提高蓄电池组供电可靠性。
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作者简介：
李肖莎（1980），女，广东东莞。工程师，工学学士，主要从事变电站站用直流电源专业方向。
科技项目：蓄电池多变量全状态监测及核容优化策略的研究与应用，项目编号：031900KK52160046
论文作者:李肖莎
论文发表刊物:《电力设备》2018年第27期
论文发表时间:2019/3/12
标签：蓄电池论文; 内阻论文; 测量论文; 电池论文; 信号论文; 在线论文; 电流论文; 《电力设备》2018年第27期论文;