專利名稱：電池容量內(nèi)阻快速測試方法及測試儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電池容量和內(nèi)阻的測試方法以及測試的儀器設備。
背景技術：
電池在使用過程中，由于電解液中水分的消耗，以及極板材料活性的降低，會 造成容量下降。目前用于檢測電池容量的儀器，由放電電路、電壓檢測電路、計時電 路、顯示電路組成，在電源輸入端上設有放電電路和電壓檢測電路，電壓檢測電路的輸 出端與計時電路的控制端連接，計時電路的輸出端與顯示電路連接。在電池充滿電時， 以一固定電流放電，直到電壓下降到電池電壓的下限，計算這一過程的時間，測出電池 的容量?，F(xiàn)有儀器由于是通過測量電池的總儲存電量來測量電池的容量，所需測量時間 長，不能在短時間內(nèi)檢測，使用不便。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是提出一種能夠?qū)︺U酸電池，鎳氫電池，鋰離子電 池及磷酸鐵鋰電池等在任意電量條件下進行最高容量和內(nèi)阻的快速測量方法，同時還提 供了使用該方法對電池進行測量的測試儀。本發(fā)明所采用的技術方案為一種電池容量內(nèi)阻快速測試方法，包括以下步 驟1)接通電源，對被測電池接入負載進行放電以消除由電池內(nèi)阻產(chǎn)生的虛浮電 壓，并對電池電壓進行取樣，測得電池內(nèi)阻值并讀?。?)停止對被測電池的放電，并對電池電壓進行第一次取樣，將取樣值進行電壓 線性段判別以確定被測電池電壓達到線性狀態(tài)；3)測得被測電池此時的靜態(tài)電壓值；4)對被測電池進行充電，并對電池電壓進行第二次取樣，測得電池此時的靜態(tài) 電壓值；5)計算被測電池的第一次電壓取樣值與第二次電壓取樣值所產(chǎn)生的靜態(tài)電壓增 量，得到電池容量值。具體的說，本發(fā)明所述的步驟2)中，當被測電池電壓高于電壓線性段時，對其 進行放電，使其電壓回落至線性狀態(tài)；當被測電池電壓低于電壓線性段時，對其進行充 電，使其電壓恢復到線性狀態(tài)。所述的被測電池電壓第一次取樣值達到線性狀態(tài)后靜止 0 2分鐘，測得被測電池第一次的靜態(tài)電壓值；對被測電池進行充電0 3分鐘后進行 電池電壓第二次取樣并靜止0 2分鐘，測得電池第二次的靜態(tài)電壓值。所述的對被測 電池進行充電均采用恒流脈沖充電。由于電池會因為自身內(nèi)阻而產(chǎn)生一定的虛浮電壓，所以為了增加對電池電壓取 樣值的精確度，本發(fā)明在對電池容量進行測試之前先消除由電池內(nèi)阻產(chǎn)生的虛浮電壓，具體的方法是本發(fā)明所述的步驟1)中，首先利用輕載對被測電池進行放電，持續(xù)0 1分鐘后，在采用輕載對其放電的同時接入重載繼續(xù)對其放電，再次持續(xù)0 1分鐘，僅 停止重載對電池的放電后接通數(shù)字表讀取被測電池的內(nèi)阻值，所述的輕載對電池的放電 過程持續(xù)到對電池電壓進行第一次取樣時結束。同時，本發(fā)明還提供了一種測試儀，具有電源裝置，用于提供測量時的工作電 壓；雙向比較器，用于將取樣電壓值與設定的參考電壓值進行比較；電池容量測試裝 置，用于測量、顯示被測電池的容量值；電池內(nèi)阻測試裝置，用于測量、顯示被測電池 的內(nèi)阻值。本發(fā)明的測試原理是先對被測電池接入較輕負載以消除由電池內(nèi)阻產(chǎn)生的虛 浮電壓(電池內(nèi)壓降)。再對電池進行電壓線性段判別，電壓高出線性段部分先用大電 流放電；電壓低于線性段的部分用大電流進行恒流脈沖充電。然后當電壓達到線性段后 再靜止2min，即時記錄下靜態(tài)電壓值并保持，此后再次進行3min恒流脈沖充電后再靜止 2min并記錄靜態(tài)電壓增量值同時讀取電池容量。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明在測試前先消除了由電池內(nèi)阻所帶來的虛浮電 壓，使得測試的精確度大大的提高；而且本發(fā)明不需要等電池充滿電以后才能獲取電池 的容量大小，而是可以在電池處于任意電量的狀態(tài)下都可以快速、便捷的獲取電池的容 量大小，并且檢測時間短，內(nèi)阻的測試時間僅為2分鐘，容量的測試時間小于30分鐘， 而且檢測精度高。
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1是本發(fā)明的電源電路圖；圖2是本發(fā)明的主程序電路圖；圖3是本發(fā)明的電池電容測試電路圖；圖4是本發(fā)明的電池內(nèi)阻測試電路圖；圖5是本發(fā)明的流程圖。
具體實施例方式現(xiàn)在結合附圖和優(yōu)選實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化 的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結構，因此其僅顯示與本發(fā)明有關的構成。如圖1所示，由變壓器Bi，整流橋ZQ1，電解電容4C1，組成24V電源并連接 到(圖三)恒流源電路的輸入端，為充電電路供電。由變壓器Bi;整流橋ZQ2;電容4C3、4C4 ；穩(wěn)壓器IC10，ICll ；電容4C4、 4C5、4C6組成+12Va與+12b兩路穩(wěn)壓源。由變壓器B2;整流橋ZQ3;電容4C7，4C8，4C9 ；穩(wěn)壓器IC12組成+5Va穩(wěn)壓
電路為容量顯示表供電(圖三)。由B2的另一繞組；整流橋ZQ4;電容4C10、4C11、4C12 ；穩(wěn)壓器IC13組成 +5Vb穩(wěn)壓電路為內(nèi)阻顯示表供電(圖四)。由B2第三個繞組；整流橋ZQ5 ；電容4C13、4C14、4C15 ；穩(wěn)壓器IC14組成+12Vc穩(wěn)壓電路為電壓判別電路供電(圖二)。圖2中，由濾波電容Cl;時基器ICl;電阻Rl，R2 ；電容C2，C3組成方波 信號發(fā)生器，脈寬3S、周期6S，由3腳輸出連接至計數(shù)器IC2的輸入端14腳，在IC2的 輸出端12腳輸出十分頻信號(周期為60S的方波信號)，IC2的12腳與計數(shù)器IC3的14 腳連接。IC3的3、2、4、7、10、1、5、6、9、11腳分別做程序輸出；當按下復位開 關ANl后IC3第3腳為高電位(持續(xù)時間60S)；該引腳連接到(圖四)電阻3R3為三極 管3Q3提供基流使其導通，繼電器J9吸合，常開觸點將取樣電路與保持電路接通；同時 3Q3集電極與圖二中二極管D9負極連接(ZS5)，使Q4獲得基極電流而導通，J7吸合， 并經(jīng)電阻R30為三極管Q5提供基流使其鎖定在導通狀態(tài)，因而J7維持在吸合狀態(tài)；J7 的常開觸點接通，電池輕載放電開始(放電電阻為R53-R60由8只電阻組合而成)。圖2中，IC3第3腳維持Imin后結束，繼電器J9常開觸點斷開(取樣信號保存 到電容3C9兩端，同時IC3的第2腳變?yōu)楦唠娢?，該腳連接到(圖四)電阻3R2并為3Q2 提供基極電流從而使繼電器JlO吸合，JlO常開觸點接通8A放電電阻(R41-R52為16只 組合)為電池進行大電流放電，維持Imin后結束，JlO關斷并啟動下一個程序。IC3第 4腳為高電位，該腳連接到圖4中3R1，為3Q1提供基極電流使其導通，J6吸合常閉觸點 斷開，放電后的電壓負增量保存于電容3C8兩端；常開觸點接通，內(nèi)阻表顯示內(nèi)阻值， Imin后結束。IC3第7腳為高電位，連接到電阻R28為三極管Q8提供基流，使Q8導 通，繼電器Jl吸合，接通電壓判別電路中IC4第8腳，使判別電路處于工作狀態(tài)并對電 池進行判別。圖2中的電壓判別電路是由雙運放芯片IC4，電阻R6-R11，穩(wěn)壓管DW1，電容 C5-C8，組成雙向電壓比較器，由R6與DWl產(chǎn)生基準電壓；電阻R7，R8，R9串聯(lián)組 成取樣回路，測量的線性范圍由R8決定，如果電池電壓與基準電壓的兩倍相同，則兩比 較器均無輸出，若低于基準則IC4的1腳輸出高電平，若高于基準則IC4的7腳輸出高電 平。當IC4的1腳為高電平時經(jīng)電阻RlO使光耦G03導通，其輸出端Z3為高電平并 連接到圖三中(Z3)電阻2R8，再經(jīng)2R9為三極管2Q4提供基極電流使三極管2Q4導通再 經(jīng)電阻2R11為2Q5提供基流使兩管均導通，并經(jīng)2R12鎖定在導通狀態(tài)使繼電器J5持續(xù) 導通，常開觸點閉合，接通充電電路，同時Z3又與電阻R34連接，使三極管Q3處于導 通狀態(tài)可使Ql，Q2組成的自鎖電路禁止啟動或?qū)⑵渥枣i狀態(tài)強行關斷。當IC4的7腳為 高電平時經(jīng)電阻Rll使光耦G04導通，輸出端Z4為高電平，經(jīng)電阻R37，R36 (電容C9 為啟動延時電路)為三極管Q2提供基極電流，再經(jīng)R38使Ql也導通并鎖定，繼電器J8 持續(xù)導通；常開觸點閉合，接通放點電路，同時Z4又與圖三中2R6連接，使三極管2Q3 處于導通狀態(tài)，并使2Q4，2Q5組成的自鎖電路禁止啟動，或?qū)⑵渥枣i狀態(tài)強行關斷。當電池電壓低于或高于基準電壓時，電壓判別電路一直處于工作狀態(tài)，繼電器 J5(連接點S2)或J8(連接點Si)其中之一為導通狀態(tài)(Si、S2接圖二中D4、D3連接到 IC2的13腳)程序?qū)⑼Ｖ惯\行(Si或S2的高電平會使計數(shù)器IC2的13腳為高電平，計 數(shù)被禁止)，直至充電時高于基準電壓或放電時低于基準電壓才能使IC2的13腳恢復為低 電平時方可繼續(xù)運行程序。電壓調(diào)整過程結束后再延時Imin后，IC3第10腳為高電位，經(jīng)電阻R12連接到三極管Q7(Q7為射極跟隨器)，再經(jīng)D5、D6到電阻R22、R17分別連接到Qll及Q14 同時啟動由Qll，Q12或Q14，Q15組成的自鎖電路，使繼電器J2，J3持續(xù)導通，J2常 閉觸點(圖三)斷開，結束電容取樣并保存到電容2C4兩端；J3常開觸點閉合，接通脈 沖充電電路，并對電池進行定時定量的充電，充電時間持續(xù)3min。經(jīng)3min的充電后程序運行至IC3的第6腳(高電位)，并連接到R19給Q13提 供基極電流使Q13飽和導通，并強行關斷Q14、Q15組成的自鎖電路，繼電器J3釋放， 充電停止，程序繼續(xù)運行2min使電池變量靜止，等待讀數(shù)。程序運行至IC3的第11腳(高電位)并連接到R25給Q9提供基極電流使Q9導 通，繼電器J4吸合，J4常閉觸點(圖三)J4A斷開，取樣結束，并將取樣值保存到電容 2C3兩端；而常開觸點J4B接通，電池容量表顯示電池容量值并保持。圖5所示的是電路工作流程圖。經(jīng)過多次試驗，本發(fā)明對10 24Ah范圍內(nèi)的電池進行快速測量(讀數(shù)范圍 0-26Ah)的效果尤其顯著，因此按照24Ah電池的最小內(nèi)阻值條件下，充電時的最小壓降 值ΙΛ·+/Δυ+24=最高容量設定值，最高值設定后，低于最高設定值均為線性讀數(shù)。其 中Ur為充電電流與電池內(nèi)阻的乘積；Δυ為同一電池充電后的靜態(tài)電壓增量；24Ah 為電池額定容量值。以上說明書中描述的只是本發(fā)明的具體實施方式
，各種舉例說明不對本發(fā)明的 實質(zhì)內(nèi)容構成限制，所屬技術領域的普通技術人員在閱讀了說明書后可以對以前所述的具體實施方式
做修改或變形，而不背離發(fā)明的實質(zhì)和范圍。
權利要求
1.一種電池容量內(nèi)阻快速測試方法，其特征在于包括以下步驟1)接通電源，對被測電池接入負載進行放電以消除由電池內(nèi)阻產(chǎn)生的虛浮電壓，并 對電池電壓進行取樣，測得電池內(nèi)阻值并讀取；2)停止對被測電池的放電，并對電池電壓進行第一次取樣，將取樣值進行電壓線性 段判別以確定被測電池電壓達到線性狀態(tài)；3)測得被測電池此時的靜態(tài)電壓值；4)對被測電池進行充電，并對電池電壓進行第二次取樣，測得電池此時的靜態(tài)電壓值；5)計算被測電池的第一次電壓取樣值與第二次電壓取樣值所產(chǎn)生的靜態(tài)電壓增量， 得到電池容量值。
2.如權利要求1所述的電池容量內(nèi)阻的快速測試方法，其特征在于所述的步驟2) 中，當被測電池的電壓高于電壓線性段時，對其進行放電，使其電壓回落至線性狀態(tài)； 當被測電池的電壓低于電壓線性段時，對其進行充電，使其電壓恢復到線性狀態(tài)。
3.如權利要求1所述的電池容量內(nèi)阻的快速測試方法，其特征在于所述的對被測 電池進行充電均采用恒流脈沖充電。
4.如權利要求1所述的電池容量內(nèi)阻的快速測試方法，其特征在于所述的步驟1) 中，首先利用輕載對被測電池進行放電，持續(xù)O 1分鐘后，在采用輕載對其放電的同時 接入重載繼續(xù)對其放電，再次持續(xù)O 1分鐘，僅停止重載對電池的放電后接通數(shù)字表讀 取被測電池的內(nèi)阻值，所述的輕載對電池的放電過程持續(xù)到對電池電壓進行第一次取樣 時結束。
5.如權利要求1所述的電池容量內(nèi)阻的快速測試方法，其特征在于所述的被測電 池電壓第一次取樣值達到線性狀態(tài)后靜止O 2分鐘，測得被測電池第一次的靜態(tài)電壓 值；對被測電池進行充電O 3分鐘后進行電池電壓第二次取樣并靜止O 2分鐘，測得 電池第二次的靜態(tài)電壓值。
6.—種如權利要求1所述的測試方法來測量電池容量及內(nèi)阻的測試儀，其特征在于 具有電源裝置，用于提供測量時的工作電壓；雙向比較器，用于將取樣電壓值與設定的 參考電壓值進行比較；電池容量測試裝置，用于測量、顯示被測電池的容量值；電池內(nèi) 阻測試裝置，用于測量、顯示被測電池的內(nèi)阻值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電池容量內(nèi)阻快速測試方法，先對被測電池接入較輕負載以消除由電池內(nèi)阻產(chǎn)生的虛浮電壓；再對電池進行電壓線性段判別，電壓高出線性段部分先用大電流放電；電壓低于線性段的部分用大電流進行恒流脈沖充電；然后當電壓達到線性段后再靜止2min，即時記錄下靜態(tài)電壓值并保持，此后再次進行3min恒流脈沖充電后再靜止2min并記錄靜態(tài)電壓增量值同時讀取電池容量。本發(fā)明檢測時間短，內(nèi)阻的測試時間僅為2分鐘，容量的測試時間小于30分鐘，而且檢測精度高。
文檔編號G01R27/02GK102023284SQ20101061413
公開日2011年4月20日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權日2010年12月30日
發(fā)明者丁建民, 張錦燁 申請人:常州福輪達電子科技有限公司