某型火炮蓄電池檢測裝置設計與實(shí)現

　　摘要：本文根據部隊對裝備進(jìn)行維護和保養的具體需求，研制了能夠實(shí)時(shí)檢測蓄電池性能的儀器設備。該檢測裝置采用四端子交流注入法，基于鎖相放大技術(shù)，實(shí)現了蓄電池電壓、電阻的高精度測量;故障的實(shí)時(shí)報警;電池容量的自動(dòng)估算等功能。檢測裝置能夠通過(guò)RS232接口與計算機實(shí)現實(shí)時(shí)通信，并通過(guò)分析管理軟件對測量數據進(jìn)行統計分析和圖形化顯示，從而評判蓄電池的性能等級。

　　引言

　　某型火炮的蓄電池擔負著(zhù)發(fā)動(dòng)機啟動(dòng)電機、電氣儀表、照明等電氣設備供電的重要工作，而目前已裝備該火炮的部隊尚未配備能夠實(shí)時(shí)檢測蓄電池性能的儀器設備。蓄電池檢測裝置用于對蓄電池進(jìn)行在線(xiàn)測量?jì)茸?，進(jìn)而評估蓄電池性能的優(yōu)劣，為裝備維護保養提供有效的數據支撐。其主要功能為：

　　(1)可測量單體蓄電池和串聯(lián)電池組的電壓、內阻、連接條電阻;

　　(2)故障報警功能。當所檢測的內阻和電壓超出設置的上限或低于下限時(shí)，儀器進(jìn)行聲音和文字報警，及時(shí)發(fā)現并顯示電池運行故障;

　　(3)自動(dòng)估算電池容量功能。

　　系統組成與原理

　　系統組成

　　該火炮蓄電池檢測裝置的系統組成如圖1所示，主要由交流差分放大電路、耦合驅動(dòng)電路、低頻交流信號發(fā)生器、鎖相放大及濾波電路、A/D轉換器和單片機等子系統組成?！　?/p>

 

　　工作原理

　　內阻測量是一個(gè)比較復雜的過(guò)程，目前主要有兩種方法，即直流放電法和交流注入法。交流注入法相對直流放電法有很多優(yōu)點(diǎn)，如體積小、成本低、對電池無(wú)損害、可在線(xiàn)測量、可進(jìn)行頻繁的測量等。由于交流注入法所具有的上述優(yōu)點(diǎn)，得到了越來(lái)越廣泛的應用，因此我們采用交流注入法作為研制蓄電池檢測裝置的理論基礎。

　　交流注入法測量蓄電池內阻的原理框圖如圖1所示。圖中低頻交流信號發(fā)生器為一個(gè)頻率為1kHz的交流恒流電池源，用于給電池注入交流電流信號I;電阻R_r為取樣電阻，用于產(chǎn)生同步電壓響應信號V。測量?jì)茸钑r(shí)首先通過(guò)測量電壓V計算出內阻抗Z，如公式(1)所示;然后測量電壓和電流之間的相位差θ;最后通過(guò)公式(2)計算出內阻抗中純阻性部分，即蓄電池內阻R。
           

　　該方法不需對蓄電池進(jìn)行放電，可以實(shí)現安全在線(xiàn)檢測電池內阻，故不會(huì )對蓄電池的性能造成影響。但在實(shí)際使用中，由于饋入信號的幅值有限，電池的內阻在微歐或毫歐級，因此產(chǎn)生的電壓變化幅值也在微伏級，信號容易受到干擾，尤其是在線(xiàn)測量時(shí)，受到的影響更大。