蓄電池組充放電測試儀的製作方法

2023-05-11 18:22:21

本實用新型屬於蓄電池測試技術領域，涉及一種蓄電池組充放電測試儀。

背景技術：

隨著信息、能源、電子技術的快速發展，VRLA電池目前已被廣泛地應用於郵電、通信、電力、交通、船舶、航空航天、應急照明等諸多領域。與普通的鉛酸蓄電池相比，VRLA電池由於採用了內部氧複合技術，大大緩解了電解液的損耗，從而使蓄電池在免維護狀態下長期服役，而且具有體積小、防爆、電壓穩定、無汙染、重量輕、放電性能高、維護量小等優點，所以深受各個行業的青睞。

長期以來，蓄電池放電試驗主要沿用以下兩種方式：一是利用實際負載進行核對性放電試驗，二是利用傳統電阻箱進行放電試驗。傳統電阻箱放電容量試驗，蓄電池組須脫離系統，利用電阻箱對電池組進行放電試驗，經過數小時後，可以找出最落後的電池，以落後電池到達終止電壓時的放電時間與放電電流來估算其容量，並以此容量作為整組電池的容量。

容量試驗是檢測電池容量最直接、最可靠的方法，無論是在線還是離線進行檢測，都必須設置備用電源作為防範措施，以保證通信安全。

傳統的核對放電設備普遍採用電阻絲或者水阻進行核對放電，並且是人工操作，程序繁瑣，存在一定的人身危險，這種傳統的核對放電試驗方式正在逐步被淘汰。目前，國內外普遍採用了新型的智能核對放電技術，該技術利用PWM控制原理，根據放電過程中電池組放電電壓的變化，對放電假負載可以進行實時調整，以保證電池組恆流放電。

智能核對放電技術具有放電容量測試準確可靠的優點，因此，仍然是目前世界上檢測電池性能的最可靠方法，同時由於核對放電本身可以對電池起到一定的維護作用，所以，智能核對放電技術暫時還不能被替代。不過它的缺點也很突出，主要表現為：1.智能核對放電技術利用線性電阻把電能轉化為熱能，模擬用戶設備的耗電情況，但是，這個過程浪費了大量的電能，同時，為了散熱，大功率的風機給環境造成了巨大的噪音汙染；2.核對放電時間長，風險大，電池組須脫離系統，並且增加了系統斷電風險；3.進行核對性放電試驗，必須具備一定條件，首先，儘可能在市電基本保障的條件下進行；其次，機房必須有備用電池組，所以，更適於具備一主一備電池組結構的機房；4.目前，智能核對放電技術只能測試整組電池容量，不能測試每一節單體電池容量，以容量最低的一節作為整組容量，而其他部分電池由於放電深度不夠，其劣化或落後程度還不能完全充分暴露出來；5.通常，核對放電結束後，需要利用獨立的充電機把被測電池的電壓提高到總線電壓附近，再把蓄電池組並接到總線上，這樣更加耗時耗力。

技術實現要素：

為了達到上述目的，本實用新型提供一種蓄電池組充放電測試儀，操作方便，測試結果準確，解決了現有放電容量測試中浪費大量電能，電池組須脫離系統，不能測試每一節單體電池容量的問題。

本實用新型所採用的技術方案是，一種蓄電池組充放電測試儀，包括主機、單體電池電壓採集模塊、單體電池、風扇控制模塊、GSM簡訊模塊、液晶顯示器、電源線、充電控制模塊、RS232接口、U盤、放電負載、放電控制模塊、整組電壓放電電流採樣模塊和A/D轉換模塊，主機通過通訊線與單體電池電壓採集模塊連接，一個單體電池電壓採集模塊的輸出端與另一單體電池電壓採集模塊的輸入端連接，依次類推；每個單體電池電壓採集模塊分別與每節單體電池對應連接，每節單體電池串聯組成蓄電池組，蓄電池組與整組電壓放電電流採樣模塊連接，整組電壓放電電流採樣模塊通過A/D轉換模塊與主機連接，主機與電源線連接，主機與充電控制模塊連接，主機通過放電控制模塊與放電負載連接，放電控制模塊與在線切換電池組連接；主機上設有RS232接口，主機分別與風扇控制模塊、GSM簡訊模塊、液晶顯示器、U盤連接。

本實用新型的特徵還在於，進一步的，所述單體電池電壓採集模塊採用晶片的型號為TLC2543。

進一步的，所述整組電壓放電電流採樣模塊採用晶片的型號為TLC2543。

進一步的，所述電源線的輸入電壓為220V。

本實用新型的有益效果是：本實用新型蓄電池組充放電測試儀集充電、放電、在線監測功能為一體，一機多用；減少企業成本，降低維護人員勞動強度，為電池和UPS電源維護提供全面科學的檢測手段。

本實用新型還具有以下優點：

1.本實用新型功率大、體積小、重量輕，具有人性化的人機互動界面，大大減少了蓄電池日常測試維護的工作量，是蓄電池維護工作的最佳助手。

2.運行過程中可以隨時調整充放電參數，設有交流輸入過流、過欠壓、輸出短路保護，反應速度快、壽命長；設有過熱自動關機保護功能，確保用戶放心安全使用。

3.上位機數據管理軟體功能強大，界面友好，提供數據管理、列印、分析、報表統計、自動生成測試報告等功能；可保存10組充電、10組放電、10組在線監測數據；用戶可進行查詢、刪除及SD卡導出操作。

4.內置GSM簡訊模塊，用戶設定好簡訊接受號碼後，該充放電測試儀自動將測試狀態和測試信息以簡訊通知用戶，操作方便，真正做到無人值守，降低維護人員的勞動力。

現有智能核對放電技術利用線性電阻把電能轉化為熱能，模擬用戶設備的耗電情況，但是，這個過程浪費了大量的電能，同時，為了散熱，大功率的風機給環境造成了巨大的噪音汙染；而本實用新型的放電負載採用合金電阻材料，放電負載採用智能補償負載的方式，避免將大量電能轉化為熱能，節省了能源浪費，提高了電能的使用效率，也不需要採用大功率風機散熱，降低噪音汙染。

現有智能核對放電技術核對放電時間長，風險大，電池組須脫離系統，並且增加了系統斷電風險，儘可能在市電基本保障的條件下進行，且機房必須有備用電池組，所以，更適於具備一主一備電池組結構的機房；然而，本實用新型中放電控制模塊與在線切換電池組連接，放電控制模塊在進行放電操作時，利用在線切換控制將電池組脫離母線，進行放電控制維護，採用在線切換電池組進行核對充放電維護計劃，保證在維護過程中，系統斷電後，可自行併入系統之中為系統中的通信設備進行安全供電，保證通信設備不間斷電源工作。

現有智能核對放電技術不能測試每一節單體電池容量，本實用新型通過單體電池電壓採集模塊採集每一節電池的電壓，測量更準確。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是蓄電池充電特性曲線示意圖。

圖2是本實用新型蓄電池組充放電測試儀的結構框圖。

圖中，1.主機，2.單體電池電壓採集模塊，3.單體電池，4.風扇控制模塊，5.GSM簡訊模塊，6.液晶顯示器，7.電源線，8.充電控制模塊，9.RS232接口，10.U盤，11.放電負載，12.放電控制模塊，13.整組電壓放電電流採樣模塊，14.A/D轉換模塊。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

本實用新型的充電原理：

以所設置均充充電電流的五分之一作為均充-浮充轉換的判別閾值，大於閾值處於均充狀態，小於閾值處於浮充狀態。如圖1所示的充電過程是：充電早期以所選的充電電流對蓄電池進行恆流充電；當蓄電池電壓到達充電機所設定的均充穩壓值時，自動轉為定壓減流充電；當電流減小至均充/浮充的轉換閾值時則自動轉為浮充電。如蓄電池組端電壓等於充電機的穩壓值，充電電流為零；一般可認定此時蓄電池已充滿，完成充電。若此時繼續充電，經過一段時間後，會逐漸出現維持浮充狀態的涓流。設計成上述的充電特性，即先以較高的定壓電壓使蓄電池組的每節電池都能夠較快、充分地充滿電，繼而以較低的維持電壓使蓄電池避免過充電，實現無人值守或減輕操作人員工作強度。

本實用新型蓄電池組充放電測試儀的結構，如圖2所示，包括主機1、單體電池電壓採集模塊2、單體電池3、風扇控制模塊4、GSM簡訊模塊5、液晶顯示器6、電源線7、充電控制模塊8、RS232接口9、U盤10、放電負載11、放電控制模塊12、整組電壓放電電流採樣模塊13和A/D轉換模塊14，主機1通過通訊線與單體電池電壓採集模塊2連接，每個單體電池電壓採集模塊2與每節單體電池3對應連接，每節單體電池3串聯組成蓄電池組，蓄電池組與整組電壓放電電流採樣模塊13連接，整組電壓放電電流採樣模塊13通過A/D轉換模塊14與主機1連接，主機1與電源線7連接，電源線7的電壓為220V；主機1分別與風扇控制模塊4、GSM簡訊模塊5、液晶顯示器6、U盤10連接，GSM簡訊模塊5通過簡訊收發接收實時維護狀態；液晶顯示器6能夠實時充電、放電及在線檢測的數據；U盤10用於導出數據；主機1與充電控制模塊8連接，主機1通過放電控制模塊12與放電負載11連接，放電控制模塊12與在線切換電池組連接；主機1上設有RS232接口9。

單體電池電壓採集模塊2可級聯，單體電池電壓採集模塊2包括1號單體電池電壓採集模塊、2號單體電池電壓採集模塊，1號單體電池電壓採集模塊的輸出端連接到2號單體電池電壓採集模塊的輸入端，依次類推；單體電池電壓採集模塊2採用TLC2543晶片進行數據模數轉換，通過光耦開關切換對電池組每節電池進行逐個採集；單體電池電壓採集模塊2可以採用無線採集模塊，主機1與無線採集模塊連接，無線採集模塊與單體電池3連接。

整組電壓放電電流採樣模塊13是本實用新型的重要組成部分，採用TLC2543晶片，TI公司的12位串行模數轉換器，使用開關電容逐次逼近技術完成A/D轉換過程，用於對電池組的整組電壓、整組電流進行實時採樣分析，實時判斷在核對放電過程中，電池組的電壓、電流的實時狀態，判斷電池組的當前整組電壓、整組電流是否達到終止條件完成核對放電維護計劃。

風扇控制模塊4用於在核對放電過程中，為放電負載材料進行良好的通風散熱作用，避免造成負載溫度過高而是放電材料過度受熱而損壞；充電控制模塊8用於核對放電試驗完成後，為蓄電池組進行及時充電試驗，保證蓄電池組在放電完成後能夠及時充滿容量，避免造成電池組饋電無法恢復的損失；放電控制模塊12的作用是在進行核對放電試驗時，啟動放電控制模塊用於核對放電，進行蓄電池組的核對放電維護計劃；RS232接口9的作用是通過此接口與PC機進行遠程控制，遠程監測、數據導出。

放電控制模塊12，使用通過控制信號、開關MOS管對放電負載進行每一路的控制組合，通過PWM脈寬調節輸出電流，達到恆流放電的效果。

充電控制模塊8，採用開關電源模塊，通過數據通信控制充電模塊，達到用戶設置的均充電壓門限，浮充電壓門限等條件。

單體電池3串聯組成蓄電池組，蓄電池組標稱電壓48v；單體電池電壓採集模塊2的電壓採集線與蓄電池組接線順序為：以蓄電池組負極為接線起始端，從蓄電池組負極開始依次接線。

拆、接線原則：測試前接線時應按照「先儀器，後電池」順序進行接線，即：先接儀器端的連線，後接電池端的連線；測試完畢，用戶拆線時應按「先電池，後儀器」的順序進行拆線，即：先拆電池端的連線，後拆儀器端的連線。

充放電電纜的連接：首先確認蓄電池組處於脫離系統的狀態，然後用充放電電纜將儀器的正、負極與電池組正、負極並接。

連接220V的電源線7，檢查無誤後，接通電源，充電監測儀開始工作。

充電功能：

a.嚴格按照蓄電池充電特性曲線進行自動充電，設計的充電模式是「恆流→(均充穩壓值)定壓減流→(自動判別轉為)涓流浮充」，具有充電速度快、充電還原效率高、無需人工值守、超長時間充電無過充電危險、確保蓄電池使用壽命等優點；

b.用戶設定好均充電壓、浮充電壓、單節電壓上限、充電電流、充電時間、充入容量等參數，測試儀便自動執行充電過程，並實時顯示充電電流、充入容量、整組電壓、單節電池電壓、充電時間等信息；在充電過程中可重新修改充電參數；

c.當充電時間到達設定時間、充入容量到達設定容量、充電模塊異常或人為終止操作均可停止充電操作；

放電功能：

a.測試儀設有兩种放電方式，恆流放電和恆功率放電，用戶可根據自己需要選擇放電方式對電池組進行放電試驗；

b.用戶設定好整組電壓、放電容量、單體終止電壓、滿足條件單節數、放電時間等參數，測試儀自動執行放電試驗，並顯示電池信息，在放電過程中可重新修改參數。

c.當放電時間到達設定時間、放電容量到達設定容量、單體電壓到設定電壓，模塊異常或人為終止操作均可停止放電操作；

在線監測功能：

a.在線監測功能用來對蓄電池組及單節電池進行實時的監測及極限報警提示；監測信息包括整組電壓、單節電池電壓及監測時間；用戶可通過設定終止監測時間或人為終止操作停止在線監測，也可通過設定整組及單體電壓報警極限提醒用戶電池狀態信息；

需要說明的是，在本文中，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個……」限定的要素，並不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並非用於限定本實用新型的保護範圍。凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本實用新型的保護範圍內。