新型工業(yè)用ups電池內阻在線測試裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型工業(yè)用UPS電池內阻在線測試裝置，包括待測電池、測試線路、檢測單元，所述檢測單元包括電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器、數(shù)字信號處理器、監(jiān)控系統(tǒng)主計算機，所述監(jiān)控系統(tǒng)主計算機分別連接電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器、數(shù)字信號處理器，所述電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器測得信號傳送至數(shù)字信號處理器進行運算，得出待測電池的內阻參數(shù)，并將所述待測電池以及UPS系統(tǒng)待測電池組全部參數(shù)發(fā)送至監(jiān)控系統(tǒng)主計算機進行監(jiān)控，可進行在線檢測、實時通訊，可以及時發(fā)現(xiàn)電池老化、發(fā)熱等參數(shù)異常。
【專利說明】新型工業(yè)用UPS電池內阻在線測試裝置
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電池內阻測試裝置，特別涉及一種可靠、準確、智能、方便使用的 新型工業(yè)用UPS電池內阻在線測試裝置。
【背景技術】
[0002] 現(xiàn)有的電池內阻測試，一種是采用恒流放電法，利用手持設備對電池進行人工放 電測試，此方法可以發(fā)現(xiàn)電池老化問題，但該方法人工成本高，不智能，且檢測用時長，檢測 期間電池無法投入運行，降低了電池的工作效率，也給受UPS保護的設備帶來一定的風險， 并且不可能頻繁的周期性檢測，難以及時發(fā)現(xiàn)、解決電池存在問題。
[0003] 另一種是采用電池端電壓檢測法，這種方法在浮充時通過檢測每節(jié)電池兩端電 壓，經過電池間對比鑒別電池是否存在內阻過大、老化等問題。但是此方法也存在明顯的弊 端：1)該方法只能在個別電池發(fā)生老化、內阻過大時進行鑒別，當電池組整體由于長期使 用老化時，難以發(fā)現(xiàn)電池異常；2)電池浮充端電壓參數(shù)難以直接反映電池是否具有合格的 放電能力，有些情況電池浮充時電壓正常，一旦放電端電壓跌落明顯而且電池放電能力明 顯降低。因此電池端電壓檢測法局限性較大、準確性較低。
【發(fā)明內容】
[0004] 針對上述技術的不足，本發(fā)明所采取的技術方案是：一種新型工業(yè)用UPS電池內 阻在線測試裝置，包括待測電池、測試線路、檢測單元，所述測試線路分別連接待測電池和 檢測單元，所述檢測單元包括電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器、數(shù)字信號處理器、監(jiān)控 系統(tǒng)主計算機，所述監(jiān)控系統(tǒng)主計算機分別連接電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器、數(shù) 字信號處理器，采用短時放電測試方法，所述電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器測得信 號送至數(shù)字信號處理器進行運算，得出待測電池的內阻參數(shù)，并將所述待測電池以及UPS 系統(tǒng)待測電池組全部參數(shù)通過局域網通信方式發(fā)送至監(jiān)控系統(tǒng)主計算機進行監(jiān)控。
[0005] 本裝置通過短時放電測試，較其他方法，可以周期性、更頻繁的對所述待測電池進 行放電測試，有利于保持待測電池活性，一定程度延長待測電池使用壽命，同時，可以準確 得出待測電池的電壓、內阻、溫度等參數(shù)，不僅可以與UPS系統(tǒng)待測電池組其他電池進行橫 向對比，還可以與待測電池歷史數(shù)據(jù)進行縱向對比，判斷其健康狀況和放電能力，從而及時 發(fā)現(xiàn)問題進行維護或者更換，確保UPS電源的基本功能。
[0006] 所述監(jiān)控系統(tǒng)主計算機設置有報警系統(tǒng)，如出現(xiàn)待測電池參數(shù)超過設定的閾值 時，通過監(jiān)控系統(tǒng)主計算機進行報警，準確定位故障電池的位置，本裝置采用在線監(jiān)測的模 式，可以實時的了解UPS系統(tǒng)待測電池組每一節(jié)待測電池的電壓、電流、內阻、溫度等參數(shù)， 監(jiān)測其狀態(tài)和性能，保證UPS電池組可以隨時投入運行并具有合格的放電能力，同時，可節(jié) 省人力，檢測周期短，能夠及時發(fā)現(xiàn)待測電池老化、內阻過大、發(fā)熱等問題。
[0007] 所述數(shù)字信號處理器對待測電池放電前后的電壓值、電流值采用基于平均值算法 計算待測電池的內阻參數(shù)，采樣的點數(shù)越多，其精度越高，可精確計算每一節(jié)待測電池的內 阻，以此判斷待測電池特性。
[0008] 所述測試線路采用4根線路，2跟線路是對電流采樣的功率線路，另外2跟線路是 對電壓采樣的信號線路，分開采樣的優(yōu)點是，信號線電流約為〇,電壓采樣準確，基本可以忽 略電池內阻測試儀出線存在線路阻抗、或者連接處的接觸阻抗對測試結果產生的影響。
[0009] 所述待測電池提供檢測供電電源，所述檢測供電電源包括接口、數(shù)字信號處理器 供電結構、模擬電路供電結構和光電耦合器供電結構。
[0010] 所述數(shù)字信號處理器供電結構設置有開關型功率變換器，所述開關型功率變換器 分別連接接口和數(shù)字信號處理器，將待測電池端電壓變換成數(shù)字信號處理器所需供電電 壓，對數(shù)字信號處理器及其外圍電路進行供電，可以保證轉化效率在95%以上；
[0011] 所述模擬電路供電結構設置有濾波電路，所述濾波電路分別連接接口和放大器， 所述放大器采用電壓型差動放大器、儀用放大器和運算放大器，其輸入阻抗高，耗電量極 少，將待測電池端電壓接入濾波電路后直接給各類放大器供電。
[0012] 所述光電耦合器供電結構設置有線性功率變換器，所述線性功率變換器分別連接 接口和光電耦合器，進行供電。
[0013] 本裝置采用"供、測一體"的系統(tǒng)結構，即裝置的供電電源由被測電池單元提供，無 需外接電源，省去系統(tǒng)獨立供電部分，方便系統(tǒng)在任何場合安裝、使用和管理。
[0014] 本發(fā)明所達到的有益效果：本發(fā)明提供的一種工業(yè)用UPS電池內阻在線測試裝置 通過電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器的設置，可以準確得出待測電池的電壓、內阻、溫 度等參數(shù)，不僅可以與同組其他待測電池進行橫向對比，還可以與待測電池歷史數(shù)據(jù)進行 縱向對比，判斷其健康狀況和放電能力，從而及時發(fā)現(xiàn)問題進行維護或者更換；所述工業(yè)用 UPS電池內阻在線測試裝置通過短時放電測試，較其他方法，可以周期性、更頻繁的對待測 電池進行放電測試，有利于保持待測電池活性，一定程度延長待測電池使用壽命；所述工業(yè) 用UPS電池內阻在線測試裝置通過在線監(jiān)測的模式，節(jié)省人力，檢測周期短，能夠及時發(fā)現(xiàn) 電池老化、內阻過大、發(fā)熱等問題；所述工業(yè)用UPS電池內阻在線測試裝置通過采用"供、測 一體"的系統(tǒng)結構，即系統(tǒng)的供電來自待測電池，無需為本裝置額外獨立供電，簡化了系統(tǒng) 結構，便于安裝、使用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明的流程示意圖
[0016] 圖2為本發(fā)明的電路結構示意圖
[0017] 圖3為本發(fā)明的供電結構示意圖
【具體實施方式】
[0018] 下面結合附圖對本發(fā)明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明 的技術方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。
[0019] 如圖1，圖2所示，一種工業(yè)用UPS電池內阻在線測試裝置，一種新型工業(yè)用UPS電 池內阻在線測試裝置，包括待測電池、測試線路、檢測單元，所述檢測單元包括電壓傳感器、 電流傳感器、溫度傳感器、數(shù)字信號處理器12、監(jiān)控系統(tǒng)主計算機，所述監(jiān)控系統(tǒng)主計算機 分別連接電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器、數(shù)字信號處理器12,采用短時放電法對工 業(yè)用UPS鉛酸電池進行小電流放電，所述電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器測得信號通 過數(shù)字信號處理器12進行運算，得出UPS系統(tǒng)待測電池組每個待測電池的內阻參數(shù)，并將 所述待測電池以及UPS系統(tǒng)待測電池組全部參數(shù)通過局域網通信方式發(fā)送至監(jiān)控系統(tǒng)主 計算機進行監(jiān)控，當任意項所述待測電池參數(shù)異常時通過監(jiān)控系統(tǒng)主計算機進行報警，所 述數(shù)字信號處理器12對電池放電前后的電壓值、電流值采用基于平均值算法計算電池的 內阻參數(shù)，所述測試線路采用4根線路，2跟線路是對電流采樣的功率線2,另外2跟線路是 對電壓采樣的信號線1。本發(fā)明的工作流程：
[0020] 1)開機后，對待測電池通過信號線1進行空載電壓檢測3,并進行多次測定，消除 擾動因素影響，通過功率線2上的高精度功率電阻進行空載電流檢測4,并進行多次檢測， 在內阻計算時用作電流補償；進行空載溫度檢測5,檢測空載溫度是否超標，如超標進行警 告，如未超標進入下一環(huán)節(jié)；
[0021] 2)數(shù)字信號處理器12輸出一定占空比的方波，經光電耦合器隔離后濾波轉化為 直流信號，通過運算放大器驅動功率三極管，經功率線2對待測電池進行短時恒流放電測 試6 ;
[0022] 3)對待測電池放電過程中，待采樣讀數(shù)穩(wěn)定，通過信號線1進行帶載電壓檢測7， 并進行多次檢測；通過功率線2上的高精度功率電阻進行放電電流檢測8,并進行多次檢 測，消除擾動因素影響；進行放電溫度檢測9,觀察是否有明顯溫升，如有進行警告；
[0023] 4)將測得電池空載電壓數(shù)據(jù)組和帶載電壓數(shù)據(jù)組傳入數(shù)字信號處理器12中進行 平均運算電壓差值計算，再除以凈放電電流平均值值即可求出待測電池存在的內阻R，其計 算公式為：
【權利要求】
1. 一種新型工業(yè)用UPS電池內阻在線測試裝置，包括待測電池、測試線路、檢測單元， 所述測試線路分別連接待測電池和檢測單元，所述檢測單元包括電壓傳感器、電流傳感器、 溫度傳感器、數(shù)字信號處理器、監(jiān)控系統(tǒng)主計算機，所述監(jiān)控系統(tǒng)主計算機分別連接電壓傳 感器、電流傳感器、溫度傳感器、數(shù)字信號處理器。
2. 根據(jù)權利要求1所述的新型工業(yè)用UPS電池內阻在線測試裝置，其特征是，所述電壓 傳感器、電流傳感器、溫度傳感器通過數(shù)字信號處理器，得出待測電池參數(shù)。
3. 根據(jù)權利要求1所述的新型工業(yè)用UPS電池內阻在線測試裝置，其特征是，所述監(jiān)控 系統(tǒng)主計算機設置有報警系統(tǒng)。
4. 根據(jù)權利要求1所述的新型工業(yè)用UPS電池內阻在線測試裝置，其特征是，所述待測 電池參數(shù)異常時通過所述報警系統(tǒng)進行報警。
5. 根據(jù)權利要求1、2、3或4所述的新型工業(yè)用UPS電池內阻在線測試裝置，其特征是， 所述待測電池提供檢測供電電源，所述檢測供電電源包括數(shù)字信號處理器供電結構、模擬 電路供電結構和光電耦合器供電結構。
6. 根據(jù)權利要求5所述的新型工業(yè)用UPS電池內阻在線測試裝置，其特征是，所述數(shù)字 信號處理器供電結構設置有開關型功率變換器，所述開關型功率變換器連接數(shù)字信號處理 器。
7. 根據(jù)權利要求5所述的新型工業(yè)用UPS電池內阻在線測試裝置，其特征是，所述模擬 電路供電結構設置有濾波電路，所述濾波電路連接放大器。
8. 根據(jù)權利要求5所述的新型工業(yè)用UPS電池內阻在線測試裝置，其特征是，所述光電 耦合器供電結構設置有線性功率變換器，所述線性功率變換器連接光電耦合器。
9. 根據(jù)權利要求7所述的新型工業(yè)用UPS電池內阻在線測試裝置，其特征是，所述放大 器采用電壓型差動放大器、儀用放大器和運算放大器。
10. 根據(jù)權利要求1所述的新型工業(yè)用UPS電池內阻在線測試裝置，其特征是，所述測 試線路采用4根線路，2跟線路是對電流采樣的功率線路，另外2跟線路是對電壓采樣的信 號線路。
【文檔編號】G01R27/08GK104330639SQ201410698429
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月26日 優(yōu)先權日:2014年11月26日
【發(fā)明者】胡超然, 王駿, 戴寧迎, 趙仁德 申請人:國家電網公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司檢修分公司, 中國石油大學(華東)