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日期:2018-11-23 | 作者:缅甸小勐拉

装甲车辆蓄电池实时检测仪研究与实现

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  装 甲 车 辆 的 蓄 电 池 担 负 着 发 动 机 启 动 电 机 、 电 气 仪 表、照明等电气设备供电的重要工作,而目前已装备的装甲 部队尚未配备能够实时检测内阻,进而评估蓄电池性能 的优劣,为装备维护保养提供有效的数据支撑。其主要功能 为:

  二是故障报警功能。当所检测的内阻和电压超出设置 的上限或低于下限时,仪器进行声音和文字报警,及时发现 并显示电池运行故障。

  该装甲车辆蓄电池实时检测仪的系统组成如图1所示, 主要由交流差分放大电路、耦合驱动电路、低频交流信号发 生器、锁相放大及滤波电路、A/D转换器和单片机等子系统 组成。

  内阻测量是一个比较复杂的过程,目前主要有两种方 法,即直流放电法和交流注入法。交流注入法相对直流放 电法有很多优点,如体积小、成本低、对电池无损害、可在 线测量、可进行频繁的测量等。由于交流注入法具有上述优

  交流注入法测量蓄电池内阻的原理框图如图1所示。图 中低频交流信号发生器为一个频率为1kHz的交流恒流电流 源,用于给电池注入交流电流信号I;电阻Rr为取样电阻, 用于产生同步电压响应信号V。测量内阻时首先通过测量电 压V计算出内阻抗Z,如公式(1)所示;然后测量电压和电 流之间的相位差θ;最后通过公式(2)计算出内阻抗中纯 阻性部分,即蓄电池内阻R。

  测电池内阻,故不会对蓄电池的性能造成影响。但在实际使 用中,由于馈入信号的幅值有限,电池的内阻在微欧或毫欧 级,因此产生的电压变化幅值也在微伏级,信号容易受到干 扰,尤其是在线测量时,受到的影响更大。

  实时检测仪采用锁相放大及滤波 电路,将蓄电池两端的电压响应信号通过交流差分电路与 产生恒定交流源的正弦信号进行相关运算、滤波、放大,形 成直流信号。直流信号通过模数转换后送入单片机处理并计 算出蓄电池内阻。锁相放大及滤波电路是内阻测量的核心部 分,用于分离电池内阻上固有的容性成分,能够对微弱的内 阻测量信号进行锁相放大及滤波处理,有效地抑制了强电干 扰和环境噪声,大大提高了测量精度。

  研 制 装 甲 车 辆 蓄 电 池 实 时 检 测 仪 的 关 键 性 技 术 为 锁 相 放 大技 术 。 该 技 术 利 用 测量信号与干扰噪声在时间特性上的不同,通过相关计算抑制 噪声和干扰,从而抽取并放大微弱信号。该技术的实现通过 锁相放大电路完成,电路将待检测的信号中与参考信号同步 的信号放大并检测出来。锁相放大电路可以使实时检测仪抑制噪声的性能提高若干个数量级,具有极强的抗噪声干扰能力。

  在本实时检测仪设计中,采用了ADI公司生产的平衡调制解调芯片AD630。其实现的电路原理如图2所示。

  参考信号为交流电流信号源输出电阻Rr 上的电压信号, 此信号与电池上的注入信号同频同相。但由于电池的内阻抗 存在容性分量,所以从电池取样上来的信号与注入信号有 相位差,设为θ 。并设电池的内阻抗为R z ,纯内阻为R ,则 有:

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