專利名稱：蓄電池放電綜合測試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種蓄電池恒流放電和電池檢測以及電池容量 判斷的裝置。
技術(shù)背景蓄電池被廣泛應(yīng)用在電力、通信等重要部門，為保護(hù)、控制、通 信、計算機(jī)等設(shè)備提供不間斷供電電源，因此蓄電池的實際容量是否 正常非常重要，為此必需定期對蓄電池做充放電檢測試驗。傳統(tǒng)的蓄電池放電裝置主要有兩類， 一類用阻性元件作為放電負(fù) 載，隨著放電過程的進(jìn)行，蓄電池的電壓逐漸下降，放電電流下降， 此時必需通過手動調(diào)節(jié)放電電阻，以維持放電電流的恒定，同時要使用電壓表手動測量電池電壓，如果電池節(jié)數(shù)比較多(如108節(jié))手動 測量的工作量降非常大，而且不能做到實時檢測；第二類用線性電路 如串聯(lián)穩(wěn)壓式。這種方式體積笨大，功耗大，不適合制作大電流負(fù)載。 以上兩種放電檢測方法雖然在一定程度上得到一定應(yīng)用，但人為干涉 因素較大，放電電流精度不高，電壓檢測不實時，不易實現(xiàn)大電流放 電，而且操作復(fù)雜，在實際使用過程中不是很方便。 實用新型內(nèi)容本實用新型針對上述缺陷，目的在于提供一種電流自動調(diào)節(jié)的蓄 電池放電綜合測試儀，同時具有電池電壓自動檢測功能和電池容量分析功能，從而滿足蓄電池放電、檢測的要求。 本實用新型的技術(shù)方案是 本實用新型包括 放電單元實現(xiàn)恒流放電；監(jiān)控單元為放電單元提供比較電流和監(jiān)控蓄電池容量； 數(shù)據(jù)處理單元對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并繪出圖紙供分析。 所述的放電單元包括主放電回路和與主放電回路并聯(lián)的反饋電 路，主放電回路包括串聯(lián)的放電電阻、IGBT電子開關(guān)、電感和電流 傳感器，反饋電路包括串聯(lián)的滯環(huán)電流比較器、驅(qū)動保護(hù)電路，電流傳感器的輸出端和滯環(huán)電流比較器的同相輸入端連接，IGBT電子開關(guān)設(shè)置在蓄電池和驅(qū)動保護(hù)電路之間。所述的監(jiān)控單元包括工控機(jī)，工控機(jī)通過接口分別連接電流給定 電路和電壓電流溫度采樣電路，電流給定電路的輸出端和滯環(huán)電流比 較器的反相輸入端連接，電壓電流溫度采樣電路和蓄電池連接，工控 機(jī)上連接有人機(jī)交互界面，人機(jī)交互界面包括設(shè)定參數(shù)的觸摸屏和顯 示數(shù)據(jù)的顯示屏。主放電回路中還設(shè)有續(xù)流二極管，續(xù)流二極管和電流傳感器、電感和放電電阻并聯(lián)后和IGBT電子開關(guān)串聯(lián)，續(xù)流二極管和驅(qū)動電路 的輸出端連接，蓄電池的輸出端設(shè)有濾波器。所述的電流給定電路包括89C52單片機(jī)、光電耦合器、D/A轉(zhuǎn) 換電路、濾波器、電壓跟隨器，89C52單片機(jī)通過接口由工控機(jī)控制， 電壓跟隨器和蓄電池的放電裝置連接。述的電壓電流溫度采樣電路包括89C52單片機(jī)、濾波電路、A/D 轉(zhuǎn)換器、隔離器，89C52單片機(jī)通過接口由工控機(jī)控制，并通過通信 口將采樣電路測出的值回傳給工控機(jī)。本實用新型通過放電單元、監(jiān)控單元、數(shù)據(jù)處理單元的相互作用， 實現(xiàn)電流恒流放電的實現(xiàn)，同時能實時測量蓄電池的容量，防止蓄電 池過放電。


圖l是本實用新型的電路框圖圖2是本實用新型放電單元的電路框圖圖3是本實用新型放電單元的電路連接圖圖4是本實用新型監(jiān)控單元的電路框圖圖5是監(jiān)控單元中電路給定電路的電路框圖圖6是監(jiān)控單元中電壓電流溫度采樣電路的電路框圖圖7是本實用新型中監(jiān)控單元的電路結(jié)構(gòu)圖具體實施方式
本實用新型包括-放電單元實現(xiàn)恒流放電；監(jiān)控單元為放電單元提供比較電流和監(jiān)控蓄電池容量； 數(shù)據(jù)處理單元對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并繪出圖紙供分析。所述的放電單元包括主放電回路和與主放電回路并聯(lián)的反饋電路，主放電回路包括串聯(lián)的放電電阻、IGBT電子開關(guān)、電感和電流 傳感器，反饋電路包括串聯(lián)的滯環(huán)電流比較器、驅(qū)動保護(hù)電路，電流傳感器的輸出端和滯環(huán)電流比較器的同相輸入端連接，IGBT電子開 關(guān)設(shè)置在蓄電池和驅(qū)動保護(hù)電路之間。所述的監(jiān)控單元包括工控機(jī)，工控機(jī)通過接口分別連接電流給定 電路和電壓電流溫度采樣電路，電流給定電路的輸出端和滯環(huán)電流比 較器的反相輸入端連接，電壓電流溫度采樣電路和蓄電池連接，工控 機(jī)上連接有人機(jī)交互界面，人機(jī)交互界面包括設(shè)定參數(shù)的觸摸屏和顯 示數(shù)據(jù)的顯示屏。主放電回路中還設(shè)有續(xù)流二極管，續(xù)流二極管和電流傳感器、電 感和放電電阻并聯(lián)后和IGBT電子開關(guān)串聯(lián)，續(xù)流二極管和驅(qū)動電路 的輸出端連接，蓄電池的輸出端設(shè)有濾波器。所述的電流給定電路包括89C52單片機(jī)、光電耦合器、D/A轉(zhuǎn) 換電路、濾波器、電壓跟隨器，89C52單片機(jī)通過接口由工控機(jī)控制， 電壓跟隨器和蓄電池的放電裝置連接。述的電壓電流溫度采樣電路包括89C52單片機(jī)、濾波電路、A/D 轉(zhuǎn)換器、隔離器，89C52單片機(jī)通過接口由工控機(jī)控制，并通過通信 口將采樣電路測出的值回傳給工控機(jī)。
以下結(jié)合附圖對本實用新型各個部分作進(jìn)一步說明放電單元如圖三，本實用新型放電單元包括放電電阻RA、開關(guān)管V2、串 聯(lián)電感L、電流傳感器T、續(xù)流二極管D6、吸收回D5/RB/C5、電流滯 環(huán) 比較器 R1/R2/R3/R4/IC1 、 保護(hù)驅(qū)動 IC3/C1/C2/R6/R7/R10/D1/D2/D7、手動電流給定R11/W1、手/自動轉(zhuǎn)換R13/V3/D3/K1、手動并聯(lián)電流微調(diào)W2、自動并聯(lián)電流微調(diào)W3、濾 波器。上述電路總放電電阻RA、開關(guān)管V2、串聯(lián)電感L、電流傳感器T 是串聯(lián)關(guān)系，是主電流回路；電流滯環(huán)比較器、保護(hù)驅(qū)動、電流給定 是串聯(lián)關(guān)系，此三部分串聯(lián)后與主電流回路并聯(lián)。滯環(huán)比較器實現(xiàn)電流型P麗調(diào)制。流經(jīng)電感L的放電電流L被電流傳感器檢測，輸出為和L成比 例的反饋電流I，反饋電流和電流給定的比較電流分別送到滯環(huán)比較 器反相輸入端和同相輸入端。當(dāng)電流給定的比較電流確定后，滯環(huán)比較器有兩個門限電位，上 門限hl和下門限h2。當(dāng)反饋電流達(dá)到hl時，滯環(huán)比較器輸出低電 平VL，保護(hù)驅(qū)動集成電路IC3的3腳輸出低電平，IGBT關(guān)斷，電感 電流逐漸減小。當(dāng)反饋電流下降到略小于h2時，滯環(huán)比較器輸出高 電平VH， IGBT導(dǎo)通，放電回路接通，電感電流逐漸加大，反饋電流 逐漸增加。因此又使比較電壓再次達(dá)到hl， IGBT再次關(guān)斷…。從而 通過檢測電感電流，實現(xiàn)對放電的控制。恒流放電的實現(xiàn)通過上述分析可以看出，滯環(huán)比較器的電流給定值一經(jīng)給定hl、 h2已經(jīng)確定，而電感電流i圓正比于hl， i圓正比于h2。滯環(huán)比較 器的滯環(huán)寬度Ah是由電路參數(shù)確定的，并不隨hl、 h2而改變。因 此A iL也是固定不變的(電流上升增量A if V*D*T/L，其中V是電池電 壓，D是占空比，T是開關(guān)周期，L是電感量)。在放電過程中，IGBT不斷地導(dǎo)通和關(guān)斷，隨著電池組電壓逐漸下降，滯環(huán)比較器輸出VH變寬，VL變窄(脈寬調(diào)制)，從而使IGBT導(dǎo) 通時間變長，關(guān)斷時間變短，放電電流在設(shè)定的L上下變動，變動幅 度即A i,。用濾波電容平滑后就得到恒定的放電電流。放電單元具有手動和自動控制功能，當(dāng)手動自動轉(zhuǎn)換控制電平為 高電平時，放電模式為手動放電模式，手動自動轉(zhuǎn)換控制電平為低電 平時，放電模式為自動放電模式；放電單元單獨(dú)使用時，可使用手動 放電功能，放電單元和監(jiān)控單元同時使用時，可使用自動功能；。手動和自動都有獨(dú)立的均流控制電路，以保證不同控制模式下模 塊并聯(lián)時的均流精度，并聯(lián)模塊的電流不平衡度小于1%，放電單元 并聯(lián)使用圖見附圖2。監(jiān)控單元
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型監(jiān)控單元的原理作進(jìn)一步 說明如圖七，本實用新型監(jiān)控單元包括顯示屏、觸摸屏、工控機(jī)、電 壓電流溫度采集部件、電流給定部件，幾大部分，其中電壓電流溫度 采集部件為可擴(kuò)展部件，當(dāng)電池數(shù)量小于等于18路時，用一塊電壓 電流溫度采集板，當(dāng)電池數(shù)量大于18路小于36路時，用兩塊電壓電 流溫度采集板，當(dāng)電池更多時以此類推。工控機(jī)通過J3接口，與電壓電流溫度采集部件和電流給定部件 通信工作。具體工作流程如下首先通過觸摸屏操作工控機(jī)，進(jìn)行各種放電參數(shù)及保護(hù)參數(shù)設(shè)定，開始放電時，工控機(jī)發(fā)出電流給定信號，單片機(jī)U1 (89C52)收到此信號后，Ul的Pl.O、 Pl. 1、 P1.2 口輸出一組 數(shù)字控制信號分別經(jīng)U7、 U6、 U5、三個光電耦合器隔離后，分別送 到D/A轉(zhuǎn)換集成電路U2的3、 4、 5腳，U2根據(jù)這組數(shù)字信號從14 腳輸出相應(yīng)的模擬電壓值，此電壓經(jīng)R12、 RP1、 R13、 C13調(diào)整濾波 后，送至放大器U3A，放大器U3A的電路形式是電壓跟隨器，其目的 是保持電壓不變而輸出電流卻可以大大提高，再通過Rl8送至放電單 元，控制放電單元工作電流。放電開始后，電壓電流溫度采集部件的單片機(jī)Ull (89C52)的Pl. 0 與Pl. l同時出低電平，Bl、 B2導(dǎo)通，第一節(jié)電池電壓經(jīng)R21、 R23、 R50、 R51、 C27分壓濾波后送至A/D轉(zhuǎn)換器U12， U12把測量到電池 電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號通過21、 23腳輸出，再經(jīng)U13、 U15隔離后 送至Ull的P3.7、 P3.3 口， Ull再通過通信口把此信號傳送至工控 機(jī)，工控機(jī)再對此電壓信號進(jìn)行分析處理并顯示存儲；同樣方法，當(dāng) Ull的Pl. 1與P1.2 口出低電平時，可測量第二節(jié)的電壓;Ull的P0.3 口出低電平時，可測量電流值；Ull的P0.4 口出低電平時，可測量 溫度值。工控機(jī)接收到各種測量參數(shù)后，與設(shè)置的參數(shù)進(jìn)行比較分析，如 測量值正常則繼續(xù)放電試驗，當(dāng)某一參數(shù)異常如電池電壓低于設(shè)定 值，工控機(jī)把電流給定值設(shè)為零，停止放電，同時發(fā)出報警，并記錄 各種參數(shù)，如需繼續(xù)放電，按顯示屏上的繼續(xù)測試，放電繼續(xù)進(jìn)行， 總放電時間累計計算，當(dāng)放電時間到達(dá)設(shè)定時間時放電停止，自動保存測量數(shù)據(jù)。監(jiān)控單元還可通過RS232或RS485接口與電池巡檢裝置通信，可 以直接讀取電池巡檢裝置的電池參數(shù)，讀取的參數(shù)自動保存。工控機(jī)保存的測量數(shù)據(jù)可以通過通信口直接傳送到PC機(jī)，也可 以通過USB接口導(dǎo)出，由專用軟件進(jìn)行分析處理。
權(quán)利要求1、蓄電池放電綜合測試儀，其特征在于，它包括放電單元實現(xiàn)恒流放電；監(jiān)控單元為放電單元提供比較電流和監(jiān)控蓄電池容量；數(shù)據(jù)處理單元對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并繪出圖紙供分析。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的蓄電池放電綜合測試儀，其特征在于， 述的放電單元包括主放電回路和與主放電回路并聯(lián)的反饋電路，主放 電回路包括串聯(lián)的放電電阻、IGBT電子開關(guān)、電感和電流傳感器， 反饋電路包括串聯(lián)的滯環(huán)電流比較器、驅(qū)動保護(hù)電路，電流傳感器的 輸出端和滯環(huán)電流比較器的同相輸入端連接，IGBT電子開關(guān)設(shè)置在'、蓄電池和驅(qū)動保護(hù)電路之間。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池放電綜合測試儀，其特征在于， 所述的監(jiān)控單元包括工控機(jī)，工控機(jī)通過接口分別連接電流給定電路 和電壓電流溫度采樣電路，電流給定電路的輸出端和滯環(huán)電流比較器 的反相輸入端連接，電壓電流溫度采樣電路和蓄電池連接，工控機(jī)上 連接有人機(jī)交互界面，人機(jī)交互界面包括設(shè)定參數(shù)的觸摸屏和顯示數(shù) 據(jù)的顯示屏。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的蓄電池放電綜合測試儀，其特征在于， 主放電回路中還設(shè)有續(xù)流二極管，續(xù)流二極管和電流傳感器、電感和 放電電阻并聯(lián)后和IGBT電子開關(guān)串聯(lián)，續(xù)流二極管和驅(qū)動電路的輸 出端連接，蓄電池的輸出端設(shè)有濾波器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的蓄電池放電綜合測試儀，其特征在于， 所述的電流給定電路包括89C52單片機(jī)、光電耦合器、D/A轉(zhuǎn)換電 路、濾波器、電壓跟隨器，89C52單片機(jī)通過接口由工控機(jī)控制，電 壓跟隨器和蓄電池的放電單元連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的蓄電池放電綜合測試儀，其特征在于， 述的電壓電流溫度采樣電路包括89C52單片機(jī)、濾波電路、A/D轉(zhuǎn) 換器、隔離器，89C52單片機(jī)通過接口由工控機(jī)控制，并通過通信口 將采樣電路測出的值回傳給工控機(jī)。
專利摘要蓄電池放電綜合測試儀。本實用新型涉及一種蓄電池恒流放電和電池檢測以及電池容量判斷的裝置。它包括放電單元實現(xiàn)恒流放電；監(jiān)控單元為放電單元提供比較電流和監(jiān)控蓄電池容量；數(shù)據(jù)處理單元對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并繪出圖紙供分析。本實用新型通過放電單元、監(jiān)控單元、數(shù)據(jù)處理單元的相互作用，實現(xiàn)電流恒流放電的實現(xiàn)，同時能實時測量蓄電池的容量，防止蓄電池過放電。
文檔編號H01M10/48GK201122178SQ200720042690
公開日2008年9月24日 申請日期2007年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月23日
發(fā)明者堅 張, 巍 張, 王紅祖, 平 胡, 薛劍鴻 申請人:薛劍鴻