專利名稱：改進的電池測試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于測試電池性能的方法和系統(tǒng)，特別涉及一種能夠精確監(jiān) 控電池組內(nèi)部各個電池單元并且能夠同時對不同電池組執(zhí)行不同種類測試的改進的電池 測試系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，各類電子產(chǎn)品對蓄電池品質(zhì)和穩(wěn)定性的要求也越來越 高。在使用蓄電池之前，為了保證電子設(shè)備的正常工作，通常根據(jù)實際需要，要對蓄電池進 行不同類型的測試，如，容量測試、循環(huán)壽命測試或浮充測試等。容量測試是為了知道蓄電池的實際容量，電池容量是由電池提供的額定電壓和電 流定義的，該測試能夠檢測電池的實際額定功率以確定該電池是否符合國際標(biāo)準(zhǔn)。循環(huán)壽 命測試是為了確定電池能夠達(dá)到的充放電循環(huán)次數(shù)，該測試通常是在電池的若干次(例 如，50次)充放電循環(huán)之后再次測量電池的容量，根據(jù)具體應(yīng)用來看此時電池容量是否合 乎要求，以判斷電池是否合格。浮充測試是在高溫下加速電池的老化進程，估計測試總時間 一般是6個月，在測試6個月后再次測量電池容量。浮充測試的目的是檢測電池的老化速 度是否比我們預(yù)期的更快。簡單來說，這些測試類型涉及不同的電池充放電時間組合。目前市場上已有一些電池測試設(shè)備，但它們存在以下問題。首先，在現(xiàn)有的電池監(jiān) 控或測試系統(tǒng)中，不能同時對不同電池進行不同類型的測試。例如，現(xiàn)有測試系統(tǒng)僅能對與 其相連的所有電池執(zhí)行循環(huán)壽命測試，而無法對每個電池執(zhí)行不同測試，如，對電池A執(zhí)行 循環(huán)壽命測試，對電池B執(zhí)行容量測試。這樣，如果用戶想要對不同電池進行不同類型的 測試，就只能分多次操作，或者購買多臺測試設(shè)備，這會大大增加用戶的時間開銷和經(jīng)濟成 本。其次，現(xiàn)有電池測試系統(tǒng)通常只關(guān)注被測蓄電池組的整體狀況，而無法監(jiān)控蓄電池組 中的每個電池單元的工作參數(shù)。這樣，如果蓄電池組中的某一個電池單元出現(xiàn)故障，使用 現(xiàn)有電池測試系統(tǒng)不能夠及時確定故障電池單元并采取適當(dāng)措施。再次，現(xiàn)有的電池測試 系統(tǒng)，往往需要使用具有控制端口(如，RS232/IEEE488端口)的測試用負(fù)載或者直流電源 (DC電源)，而無法與不包含這種控制端口的測試用負(fù)載或DC電源相匹配。這同樣也限制 了用戶對測試用負(fù)載和DC電源的選擇。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的以上問題，本實用新型提供了一種改進的電池測試系統(tǒng)和 相應(yīng)的測試方法。

實用新型內(nèi)容為了解決以上問題，本實用新型提供了一種蓄電池可靠性測試方法和系統(tǒng)。根據(jù)本實用新型的第一方面，提供了一種能夠?qū)σ粋€或多個待測電池執(zhí)行多種類 型測試的電池測試系統(tǒng)，包括輸入單元、充電路徑、放電路徑、數(shù)據(jù)采集單元、信號處理單 元、顯示單元和控制單元，其特征在于所述充電路徑和放電路徑中分別包括繼電器，所述 繼電器由所述控制單元控制；所述一個或多個待測電池分別通過所述繼電器與所述充電路徑和放電路徑串聯(lián)；所述控制單元與所述繼電器相連，并根據(jù)所述輸入單元上設(shè)定的測試 類型來分別控制繼電器的通電和斷電時間，以在對所述待測電池進行測試時，控制對所述 待測電池的充電和放電時間；所述數(shù)據(jù)采集單元與所述待測電池連接以采集數(shù)據(jù)；所述數(shù) 據(jù)處理單元與所述數(shù)據(jù)采集單元連接，對其采集的數(shù)據(jù)進行處理得到測試數(shù)據(jù)；并且所述 數(shù)據(jù)處理單元連接到所述顯示單元，以將所述測試數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿鲲@示單元予以顯示。利用以上配置，本實用新型的電池測試系統(tǒng)能夠?qū)B接的待測電池同時執(zhí)行不同 類型的測試。并且實施本實用新型所描述的與數(shù)據(jù)采集單元的連接方式，不僅能夠監(jiān)控和 測試整個電池組的性能，還能夠?qū)﹄姵亟M中的各個電池單元的數(shù)據(jù)進行監(jiān)控。

圖1示出了根據(jù)本實用新型的電池測試系統(tǒng)1的整體配置示意圖；圖2示出了根據(jù)本實用新型的一個實施例的電池測試系統(tǒng)中待測電池的充電路 徑和放電路徑；圖3示出了根據(jù)本實用新型的一個實施例的電池的各個接線端；圖4示出了根據(jù)本實用新型的一個實施例的電池測試系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集卡的連接 示意圖；圖5示意性地示出了根據(jù)本實用新型的一個實施例的繼電器3的配置；圖6示出了根據(jù)本實用新型的一個實施例的測試用負(fù)載5的連接示意圖；圖7示出了根據(jù)本實用新型的一個實施例的DC電源4的連接示意圖；圖8示出了根據(jù)本實用新型的電池測試方法的流程圖；圖9示出了本實用新型的電池測試方法的一個實施例；圖10示出了根據(jù)圖9的實施例的用戶輸入屏幕；圖11示出了根據(jù)圖9的實施例的結(jié)果顯示屏幕；以及圖12A示出了現(xiàn)有技術(shù)的測試結(jié)果圖，圖12B和12C示出了本實用新型的測試結(jié) 果圖。
具體實施方式
在本說明書中，為了簡便，將包括蓄電池、蓄電池組和一次性電池及其電池組的各 種電池統(tǒng)稱為“電池”;“待測電池”指的是連接在電池測試系統(tǒng)上將要進行測試的電池；“電 池單元”在這里表示組成電池組或蓄電池組的電池單元或原電池。本實用新型在現(xiàn)有測試系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過增加繼電器和數(shù)據(jù)采集卡，大大提高 了系統(tǒng)的靈活性，解決了上述的現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。
以下結(jié)合附圖來描述本實用新型的硬件配置。圖1示出了本實用新型的電池測試 系統(tǒng)1的整體配置。電池測試系統(tǒng)1包括若干個測試單元，每個測試單元(如圖2所示) 由DC電源4、含繼電器3的充電路徑，待測電池2，含繼電器3的放電路徑，及測試用負(fù)載5 組成。待測電池2通過充電路徑連接到DC電源4，通過放電路徑連接到測試用負(fù)載5，同時 繼電器3連接到計算機6，以便由計算機的微處理器7來控制繼電器3，以控制充電路徑和 放電路徑的通斷。在測試過程中，被測試的電池2要經(jīng)過多次充放電。每個待測電池的測 試類型由用戶來指定，與特定測試類型對應(yīng)的充電和放電時間可以由用戶來設(shè)置，也可以使用系統(tǒng)內(nèi)預(yù)先設(shè)定的默認(rèn)充放電時間。計算機中的微處理器在接收到用戶輸入的測試類 型后，根據(jù)測試類型發(fā)出控制信號，控制繼電器導(dǎo)通或關(guān)斷充電路徑和放電路徑，從而控制 電池與DC電源和測試用負(fù)載連接或斷開，使電池被充電或者放電。在本實用新型的電池測試系統(tǒng)1中，由于使用了繼電器3，通過微處理器7對繼電 器3的控制，能夠分別控制每個被測電池的充電路徑和放電路徑的通/斷狀態(tài)，從而能夠?qū)?現(xiàn)對不同電池進行不同類型的測試的目的。另外，在本實用新型的電池測試系統(tǒng)中，DC電 源和測試用負(fù)載不直接與計算機連接，而是通過繼電器連接，因此，并不需要如現(xiàn)有技術(shù)中 那樣要求使用帶有IEEE488/RS232等控制接口的DC電源和測試用負(fù)載。在一個實施例中， 繼電器通過RS232控制接口與計算機相連。下面詳細(xì)描述該電池測試系統(tǒng)的各個組成部分。由于計算機的工作原理是本領(lǐng)域 技術(shù)人員熟知的，包括計算機的主機、微處理器和控制接口之間的通信和工作原理，因此這 里不再贅述。如圖3所示，電池組2具有用來供應(yīng)電壓/電流的正極端子21和負(fù)極端子22， 以及接線柱CH1-CH6，用來連接到數(shù)據(jù)采集卡8 (DAQ卡)的各個端子，以便DAQ卡8采集電 池組2中的每個電池單元的數(shù)據(jù)。在該例中，電池組2包括6節(jié)電池單元，并使用6個接線 柱來監(jiān)控這些電池單元，但本實用新型并不受此限制，而是可以有任意節(jié)電池單元和對應(yīng) 數(shù)量的接線柱，或者，也可以使用更多或更少數(shù)量的接線柱而由用戶來進行設(shè)置。在該實施 例中，為每個待測試的電池組2配備單獨的DAQ卡8。在本實用新型的電池測試系統(tǒng)中，由于使用DAQ卡與電池組中的每個電池單元的 接線柱相連，就能夠采集每個電池單元的數(shù)據(jù)，從而進行監(jiān)控，甚至為每個電池單元繪出曲 線，以方便用戶查看。這樣，對于蓄電池組中的某一個電池單元出現(xiàn)故障的情況，就能夠及 時準(zhǔn)確地確定故障電池單元并采取適當(dāng)措施。如圖4所示，與電池組中的各個電池單元相連的DAQ卡8被插入到數(shù)據(jù)記錄器9 中，DAQ卡8和數(shù)據(jù)記錄器9進一步通過控制接口，如，IEEE488控制接口，連接到計算機6。 DAQ卡8在接收到來自計算機6的命令時，從電池2采集數(shù)據(jù)，并將采集的數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù) 記錄器9上。計算機6從數(shù)據(jù)記錄器9取得數(shù)據(jù)并進行處理，以生成測試結(jié)果，并以數(shù)值或 者曲線的形式顯示在顯示器上提供給用戶。在該實施例中，DAQ卡的功能是作為接口，收集 電池組中的每個電池的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)交給計算機，例如，用于進行分析或繪制曲線圖。圖5示意性地示出了繼電器3的配置。繼電器3的微處理器控制充電管腳31、微 處理器控制放電管腳32和微處理器復(fù)位管腳33連接到計算機6的微處理器7，以由微處理 器7來控制繼電器3以接通或斷開充電路徑、放電路徑，或者使繼電器3復(fù)位。圖6和圖7分別示意性地示出了測試用負(fù)載5和DC電源4的連接情況。測試用 負(fù)載5和DC電源4分別具有各自的正極和負(fù)極端子，其中一個端子連接被測電池，另一端 則連接繼電器。在一個實施例中，測試用負(fù)載5的負(fù)極端子51可連接到電池2的負(fù)極端子 21，正極端子52連接到繼電器3的微處理器控制放電管腳32 ；相應(yīng)地，DC電源4的負(fù)極端 子41連接被測電池2的負(fù)極端子21，正極端子42連接到繼電器3的微處理器控制充電管 腳31。利用以上配置，本實用新型的電池測試系統(tǒng)能夠?qū)B接的待測電池同時執(zhí)行不同 類型的測試。并且在實施了本實用新型所描述的與數(shù)據(jù)采集卡連接方式的情況下，不僅能 夠監(jiān)控和測試整個電池組的性能，還能夠?qū)﹄姵亟M中的各個電池單元的數(shù)據(jù)進行監(jiān)控。[0031]在介紹了本實用新型的硬件組成之后，接下來描述結(jié)合本實用新型的電池測試系 統(tǒng)所執(zhí)行的電池測試方法。參考圖8，該處理開始于步驟801。首先，由用戶通過輸入單 元(例如，計算機的鍵盤和鼠標(biāo))分別為連接到該電池測試系統(tǒng)的一個或多個待測電池指 定測試類型(步驟80幻。然后，通過控制單元根據(jù)用戶輸入的測試類型來控制繼電器的 通電和斷電時間，以控制待測電池的充電和放電時間來執(zhí)行該測試類型的電池測試(步驟 803)。接著，處理前進到步驟804，將數(shù)據(jù)采集單元與待測電池連接以采集數(shù)據(jù)。在步驟 805，將數(shù)據(jù)處理單元連接到所述數(shù)據(jù)采集單元以對其采集的數(shù)據(jù)進行處理。最后，將處理 后的數(shù)據(jù)傳輸給所述顯示單元以顯示給用戶(806)。下面結(jié)合具體實施例來進一步描述上述的方法。應(yīng)理解，該實施例中的細(xì)節(jié)是為 了便于理解，而不構(gòu)成對本實用新型的任何限制。圖9示出了本實用新型的電池測試方法 的一個實施例。用戶首先選擇測試類型(901)，這在下面將結(jié)合圖10詳細(xì)描述。接著，可 選地，用戶可以通過諸如鼠標(biāo)、鍵盤等輸入裝置來輸入對特定測試類型設(shè)置的充電/放電/ 休止時間間隔(902)。如果用戶沒有輸入時間間隔，則可以調(diào)用預(yù)先設(shè)定的默認(rèn)時間間隔。 接下來，用戶可輸入DAQ卡設(shè)置。在本實施例中，數(shù)據(jù)記錄器最多可插入6張DAQ卡(此處 的DAQ卡數(shù)量僅是為了舉例說明，在實際應(yīng)用中可以選擇任意的數(shù)量)，每張DAQ卡對應(yīng)一 個待測電池組。如果想要測試的電池組數(shù)量小于6，則用戶可以通過輸入裝置來選擇實際 使用的DAQ卡(903)。例如，如果用戶輸入只選擇DAQ卡1和DAQ卡2，則計算機僅控制這 兩張DAQ卡。選擇完畢后，用戶按TMart按鈕，測試開始(904)。計算機中的微處理器根 據(jù)用戶的設(shè)置來控制繼電器，以控制充電路徑和放電路徑的接通和斷開(905)。同時，計算 機向數(shù)據(jù)記錄器發(fā)送控制命令，開始獲取和記錄被測電池的數(shù)據(jù)(906)。獲取的數(shù)據(jù)被傳 送回計算機的處理器，處理器可以對數(shù)據(jù)進行處理。在屏幕窗口上顯示實時更新的數(shù)據(jù)，也 可以基于這些數(shù)據(jù)來繪制曲線(907)。在該實施例中，可以在計算機硬盤中生成“.txt”文 件，并隨著測試進程實時更新該文件，以存儲從數(shù)據(jù)記錄器返回的數(shù)據(jù)(908)。參考圖10的屏幕截圖，對于每個待測電池組，用戶在窗口左側(cè)一列中從 “Capacity (容量)”、“Cycle Life (循環(huán)壽命)”和“Floating (浮充)”這些可選的測試類 型中選擇一種，然后按下Setl-kt6按鈕以設(shè)定測試類型。在“start (開始)”按鈕被按下 后，對該電池的測試就開始了。在顯示器上所呈現(xiàn)的界面如圖11所示。從左至右分別顯示選中的測試類型、電池 類型、實時更新的電池組中各個電池單元的數(shù)據(jù)，以及以分鐘為單位的時間間隔。該時間 間隔可以由用戶來設(shè)定，如果沒有接收到用戶輸入的時間間隔，則處理器自動調(diào)用預(yù)設(shè)的 默認(rèn)時間間隔。在開始測試之后，Setl-kt6按鈕和Mart按鈕變灰，而用戶可以隨時按下 Stop按鈕來停止對特定電池的測試。容易理解，只要依據(jù)本實用新型的原理進行設(shè)計即可實現(xiàn)本實用新型的各種優(yōu) 點，在實際應(yīng)用中可以對以上實施例進行各種修改和變形。利用計算機來繪制曲線和界面 是本領(lǐng)域中已知的技術(shù)，因此這里不再詳細(xì)論述。下面對比使用現(xiàn)有測試系統(tǒng)和本實用新型的測試系統(tǒng)所得到的結(jié)果。圖12A示 出了現(xiàn)有電池測試系統(tǒng)的結(jié)果，其中僅能向用戶顯示整個電池組的電壓和電流。圖12B和 12C是本實用新型的電池測試系統(tǒng)的結(jié)果，除了整個電池組的電壓和電流外，每個電池單元 的電壓和電流曲線也被繪制出來。特別地，圖12C示出了發(fā)現(xiàn)電池單元故障的情況。從各個電池單元的電壓曲線，可以觀察到電池單元6發(fā)生了故障。容易看出，本實用新型的測試 結(jié)果具有能夠監(jiān)測電池組中每個電池單元的優(yōu)點。 本實用新型的電池測試系統(tǒng)可以適用于多種電池，如鉛酸電池、鋰電池等。該系 統(tǒng)的功能也不限于電池容量測試、循環(huán)壽命測試和浮充測試，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀本說 明書后容易理解，通過編程等手段，利用本實用新型的硬件配置，實際上可以利用本系統(tǒng)進 行各種不同的電池測試。
權(quán)利要求1.一種能夠?qū)σ粋€或多個待測電池執(zhí)行多種類型測試的電池測試系統(tǒng)，包括輸入 單元、充電路徑、放電路徑、數(shù)據(jù)采集單元、信號處理單元、顯示單元和控制單元，其特征在 于所述充電路徑和放電路徑中分別包括繼電器，所述繼電器由所述控制單元控制； 所述一個或多個待測電池分別通過所述繼電器與所述充電路徑和放電路徑串聯(lián)； 所述控制單元與所述繼電器相連，并根據(jù)所述輸入單元上設(shè)定的測試類型來分別控制 繼電器的通電和斷電時間，以在對所述待測電池進行測試時，控制對所述待測電池的充電 和放電時間；所述數(shù)據(jù)采集單元與所述待測電池連接以采集數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)處理單元與所述數(shù)據(jù)采集單元連接，對其采集的數(shù)據(jù)進行處理得到測試數(shù) 據(jù)；并且所述數(shù)據(jù)處理單元連接到所述顯示單元，以將所述測試數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿鲲@示單元予以顯不。
2.如權(quán)利要求1所述的電池測試系統(tǒng)，進一步包括若干個測試單元，由直流電源、含所 述繼電器的充電路徑、所述待測電池、含所述繼電器的放電路徑，以及測試用負(fù)載組成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電池測試系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)采集單元包括數(shù)據(jù)采集卡，用 于采集所述待測電池的數(shù)據(jù)，其中每個所述待測電池與一個所述數(shù)據(jù)采集卡連接。
4.如權(quán)利要求3所述的電池測試系統(tǒng)，還包括數(shù)據(jù)記錄器，連接在所述數(shù)據(jù)采集卡和 數(shù)據(jù)處理單元之間，以存儲所采集的數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳送給數(shù)據(jù)處理單元。
5.如權(quán)利要求1所述的電池測試系統(tǒng)，其中所述輸入單元為計算機的鍵盤和鼠標(biāo)，所 述顯示單元為計算機的顯示器，所述控制單元為計算機中的微處理器。
6.如權(quán)利要求3所述的電池測試系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)采集卡通過IEEE488卡與計算機 相連。
7.如權(quán)利要求1所述的電池測試系統(tǒng)，其中所述繼電器通過RS232控制接口與計算機 相連。
專利摘要本實用新型提供一種改進的電池測試系統(tǒng)，包括輸入單元、充電路徑、放電路徑、數(shù)據(jù)采集單元、信號處理單元、顯示單元和控制單元，其特征在于充電路徑和放電路徑中分別包括繼電器，繼電器由控制單元控制；一個或多個待測電池分別通過繼電器與充電路徑和放電路徑串聯(lián)；控制單元與繼電器相連，并根據(jù)輸入單元上設(shè)定的測試類型來分別控制繼電器的通電和斷電時間，以在對待測電池進行測試時，控制對待測電池的充電和放電時間；數(shù)據(jù)采集單元與待測電池連接以采集數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理單元與數(shù)據(jù)采集單元連接，對其采集的數(shù)據(jù)進行處理得到測試數(shù)據(jù)；并且數(shù)據(jù)處理單元連接到顯示單元，以將測試數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤@示單元予以顯示。
文檔編號G01R31/36GK201886133SQ201020501358
公開日2011年6月29日 申請日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月20日
發(fā)明者鄭英豪, 陳紀(jì)明 申請人:雅達(dá)電子有限公司