一種智能型蓄電池充電效率測試裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種智能型蓄電池充電效率測試裝置，包括輔助開關單元（1、2、11、13）、核心控制單元（4）、人機交互單元（5）、驅動檢測單元（6、7）、充電主回路（8）、放電主回路（9）、輔助電源（3）、負載（10）和電池（12）。本發(fā)明可實現(xiàn)恒流、恒壓、脈沖充電方式，可人為設定不同的充放電組合方案和判斷電池終止充電方式，實現(xiàn)對電池的充電、容量測試、效率測試、修復功能；可實時監(jiān)測電池電壓、荷電狀態(tài)、充放電電流，并將相關數(shù)據(jù)通過RS232通訊接口與上位機進行實時傳輸存儲，實現(xiàn)系統(tǒng)的智能化。
【專利說明】
一種智能型蓄電池充電效率測試裝置
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于電池使用技術領域，涉及一種智能型蓄電池充電效率測試裝置。
【背景技術】
[0002]隨著環(huán)境污染和能源問題的日益嚴峻，電動汽車和新能源發(fā)電技術應運而生，二者都離不開對蓄電池的研究利用。蓄電池作為儲能部件，已在各行業(yè)的備用電源系統(tǒng)中普遍應用。蓄電池的充電效率(也稱為安時效率)是指在規(guī)定條件下，蓄電池放電期間給出的電量與恢復到初始充電狀態(tài)所需電量的比值。目前，在國內現(xiàn)行的蓄電池標準中沒有對充電效率測試制定具體要求，所以很少對蓄電池充電效率進行檢測。但是，不同蓄電池的充電效率不同，如果在使用時不考慮充電效率，會影響蓄電池使用壽命，尤其是蓄電池在不完全充電狀態(tài)下運行或深度放電狀態(tài)下，對其壽命影響更大。在如今所研究的太陽能光伏系統(tǒng)、智能電網(wǎng)、分布式發(fā)電、充放儲一體化的電動汽車充電站等諸多方面對蓄電池的充電效率都有很高要求。了解影響蓄電池充電效率、使用壽命的諸多因素，對蓄電池充電效率進行測試，對提高其充電效率，延長使用壽命很有必要的。因此，對蓄電池充電效率的測試具有重要的理論意義和實用價值。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種適用于各類蓄電池的智能型充電效率測試裝置。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為:
一種智能型蓄電池充電效率測試裝置，包括輔助開關單元(1、2、11、13)、核心控制單元
[4]、人機交互單元(5)、驅動檢測單元(6、7)、充電主回路(8)、放電主回路(9)、輔助電源
[3]、負載(10)和電池(12)，所述輔助開關(I)與所述輔助電源(3)連接控制其為所述核心控制單元(4)、人機交互單元(5)、驅動檢測單元(6、7)供電，所述輔助電源(3)連接所述核心控制單元(4)，所述核心控制單元(4)與所述人機交互單元(5)、驅動檢測單元(6、7)連接，所述驅動檢測單元(6、7)與充電主回路(8)、放電主回路(9)連接，所述充放電主回路(8)連接所述輔助開關(11)，所述輔助開關(11)連接所述電池(12)，所述電池(12)連接所述輔助開關
(13)，所述輔助開關(13)連接所述放電主回路(9)，所述負載(10)與所述放電主回路(9)連接。所述輔助電源(3)與核心控制單元(4)、人機交互單元(5)、驅動檢測單元(6、7)連接為其供電，核心控制單元(4)與人機交互單元(5)、驅動檢測單元(6、7)連接實現(xiàn)對蓄電池的充放電控制和有關參數(shù)、狀態(tài)的顯示記錄，所述驅動檢測單元(6、7)與充放電主回路(8、9)連接實現(xiàn)驅動脈沖和采樣信號的傳輸，所述負載(10)與放電主回路連接為蓄電池的放電提供回路。
[0004]所述輔助開關單元(I)采用三腳船型帶燈開關，負責控制回路的通斷;輔助開關單元(2)采用DZ47-63C10空開，負責充電主回路的通斷;輔助開關單元(11)和(13)均采用SLA-05VDC-SL-A型繼電器，分別負責充放電功能的選擇。
[0005]所述核心控制單元(4)采用以TMS320F28335為核心的最小系統(tǒng)。
[0006]所述人機交互單元(5)由LCD12864液晶、4*4矩陣鍵盤、AT24C12存儲芯片以及RS232通訊接口組成。
[0007]所述驅動檢測單元中(6)是充電回路的驅動檢測單元，(7)為放電回路的驅動檢測單元。驅動電路包括繼電器、MOSFET的驅動，檢測包括對電壓電流、直流輸入電壓電流、直流輸出電壓電流參數(shù)的采樣。
[0008]所述充放電主回路中(8)為充電主回路，(9)為放電主回路。充電主回路由降壓變壓器、AC/DC和DC/DC Buck變換器組成;放電主回路由DC/DC Boost變換器組成。
[0009]所述輔助電源(3)系統(tǒng)包括控制電源+/-15￥，+5￥，+3.3￥，+3￥和隔離驅動電源+15V，-15V和+5V。
[0010]所述負載(10)采用70 Ω/1.5KW的可調電阻箱。
[0011]本發(fā)明達到的技術效果如下:
1.本發(fā)明蓄電池充效率測試裝置，功能齊全、運行穩(wěn)定、操作簡單。
[0012]2.系統(tǒng)以TMS320F28335作為控制核心，可實現(xiàn)恒流、恒壓、脈沖充放電方式，且可以人為設定不同的充放電組合方案和判斷電池終止充電方式，實現(xiàn)對蓄電池的充電、容量測試、效率測試。
[0013]3.可實時監(jiān)測電池的電壓、荷電狀態(tài)(S0C)、充放電電流，且可以將相關數(shù)據(jù)通過RS232通訊接口與上位機進行實時傳輸存儲，實現(xiàn)了系統(tǒng)的智能化。
【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。
[0015]圖1為本發(fā)明一種智能型蓄電池充電效率測試裝置結構示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明一種智能型蓄電池充電效率測試裝置工作示意圖。
[0017]圖中數(shù)字和字母所表示的相應部件名稱:
1.輔助開關單元、2.輔助開關單元、11.輔助開關單元、13.輔助開關單元、3.輔助電源、
4.核心控制單元、5.人機交互單元、6.驅動檢測單元、7.驅動檢測單元、8.充電主回路、9.放電主回路、10.負載和12.電池。
【具體實施方式】
[0018]為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發(fā)明。
[0019]一種智能型蓄電池充電效率測試裝置，包括輔助開關單元(1、2、11、13)、核心控制單元(4)、人機交互單元(5)、驅動檢測單元(6、7)、充電主回路(8)、放電主回路(9)、輔助電源(3)、負載(10)和電池(12)，所述輔助開關(I)與所述輔助電源(3)連接控制其為所述核心控制單元(4 )、人機交互單元(5 )、驅動檢測單元(6、7 )供電，所述輔助電源(3 )連接所述核心控制單元(4 )，所述核心控制單元(4 )與所述人機交互單元(5 )、驅動檢測單元(6、7 )連接，所述驅動檢測單元(6、7)與充電主回路(8)、放電主回路(9)連接，所述充放電主回路(8)連接所述輔助開關(11)，所述輔助開關(11)連接所述電池(12)，所述電池(12)連接所述輔助開關(13)，所述輔助開關(13)連接所述放電主回路(9)，所述負載(10)與所述放電主回路(9)連接。所述輔助電源(3)與核心控制單元(4)、人機交互單元(5)、驅動檢測單元(6、7)連接為其供電，核心控制單元(4)與人機交互單元(5)、驅動檢測單元(6、7)連接實現(xiàn)對蓄電池的充放電控制和有關參數(shù)、狀態(tài)的顯示記錄，所述驅動檢測單元(6、7)與充放電主回路(8、9)連接實現(xiàn)驅動脈沖和采樣信號的傳輸，所述負載(10)與放電主回路連接為蓄電池的放電提供回路。
人機交互單元(5)由4*4的矩陣鍵盤和LCD12864液晶組成;IXD—KEYl連接人機交互單元與核心控制控制系統(tǒng)，R1~R4為下拉電阻，防止干擾增加系統(tǒng)穩(wěn)定性；存儲芯片采用AT24C16;RS232直接采用DSP最小系統(tǒng)板上通信接口。
[0020]驅動單元(6、7)包括兩路MOSFET和兩路繼電器。MOSFET驅動由光電隔離器Ul(PC92 3 )、R6 (510 Ω )、R8 (3 Ω )、R9 (1K Ω )和DI (IN4148 )組成，PWM_0UT+和PffM_0UT_與充放電主回路中功率MOSFET的柵源極相連，+15V*和-15V*與輔助電源電源系統(tǒng)連接;繼電器驅動由普通光電隔離器U2(PC923)、NPN型三極管9013及其它外圍元件組成，R5和D3實現(xiàn)繼電器閉合指示功能，+5V*和S_0UT與繼電器的線圈連接;PWM_ir^PS_IN均與核心控制單元連接。檢測單元包括三路電壓采樣和三路電流采樣，分別包括Buck電路輸入電壓電流、蓄電池電壓電流、Boost電路輸出電壓電流。每路均由霍爾電壓/電流傳感器、LF353運算放大器及外圍元件組成;每路信號均經(jīng)過同相跟隨器、二階壓控電壓源型濾波器、RC濾波器和雙向限幅電路后輸入到核心控制單元。
[0021]輔助電源(3)系統(tǒng)包括控制電源+/-15￥，+5￥，+3.3￥，+3￥和隔離驅動電源+15￥，_15V和+5V?？刂齐娫粗?/-15V由開關電源提供，+5V由LM2575開關電源芯片產(chǎn)生，+3.3V由AMS1117穩(wěn)壓芯片產(chǎn)生，+3V由TL431穩(wěn)壓芯片產(chǎn)生；隔離驅動電源中+/-15V MOSFET驅動電源由WRA1215CS-3W的DC-DC模塊電源產(chǎn)生，+5V繼電器驅動電源由WRB1205CS-3W的DC-DC模塊電源產(chǎn)生。
[0022]充電主回路(8)由降壓變壓器、AC/DC整流器和DC/DC Buck變換器組成。變壓器選擇2KW(4:1)的工頻降壓變壓器;AC/DC電路由單相QL-100A-16、電解電容、瓷片電容和指示電路組成;Buck變換器由IXTQ200N10T功率M0SFET、續(xù)流二極管RURU10600、吸收電路、磁環(huán)電感L6、濾波電容和負載組成。
[0023]放電主回路(9)采用DC/DC Boost變換器。其主要由儲能磁環(huán)電感L7、IXTQ200N10T功率MOSFET、續(xù)流二極管RURUl 0600、吸收電路、濾波電路、壓敏電阻和負載組成。
[0024]本發(fā)明的系統(tǒng)工作過程如下:首先手動閉合開關(I)，給整個控制系統(tǒng)上電；然后控制系統(tǒng)進行各種初始化，并通過液晶提示進行功能選擇，包括充電、放電、充電效率測試。
[0025]如果選擇充電功能，系統(tǒng)會提示進行充電方式的選擇，包括恒壓限流充電、恒流限壓充電、智能三段式充電、脈沖充電和充電方式組合，默認采用智能三段式充電方式;選擇充電方式后，系統(tǒng)會提示進行各種參數(shù)的設置，包括充電電壓、充電電流、終止電壓、終止電流、充電時間、充入容量;設置完參數(shù)后，系統(tǒng)提示閉合主回路開關(2);閉合開關(2)后，系統(tǒng)采集電池電壓和Buck電路輸入電壓并顯示，數(shù)據(jù)正常后系統(tǒng)會自動閉合常開繼電器
(II)，對電池進行充電實驗，同時采集充電電壓、充電電流，記錄充電時間，計算已充容量；當在下列條件任意一條滿足時自動停止充電:時間到、容量到、終止電壓到、終止電流到;充電結束后，可把采集的數(shù)據(jù)存儲到控制系統(tǒng)的存儲芯片內，也可將采集的數(shù)據(jù)通過RS232通信接口發(fā)送到PC機中，經(jīng)配套的數(shù)據(jù)處理軟件處理后，顯示各種圖表。
[0026]如果選擇放電功能，系統(tǒng)會采用恒流放電方式;然后進行各種參數(shù)設置，包括放電電流、終止電壓、終止電流、放電時間、放電容量;設置完參數(shù)后，系統(tǒng)會自動閉合常開繼電器(13)，對電池進行放電實驗，同時采集放電電壓、放電電流，記錄放電時間，計算已放容量；當在下列條件任意一條滿足時自動停止充電:時間到、容量到、終止電壓到、終止電流至IJ;放電結束后，可把采集的數(shù)據(jù)存儲到控制系統(tǒng)的存儲芯片內，也可將采集的數(shù)據(jù)通過RS232通信接口發(fā)送到PC機中，經(jīng)配套的數(shù)據(jù)處理軟件處理后，顯示各種圖表。
[0027]如果選擇充電效率測試功能，系統(tǒng)會依次提示選擇充放電方式，并進行相關參數(shù)的設置;然后根據(jù)設置的參數(shù)自動進行充放電循環(huán)測試，并計算存儲每次的充電效率，最終通過RS232通信進行傳輸存儲，實現(xiàn)充電效率測試的智能化。
[0028]以上描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【主權項】
1.一種智能型蓄電池充電效率測試裝置，其特征在于:包括輔助開關單元(1、2、11、13)、核心控制單元(4)、人機交互單元(5)、驅動檢測單元(6、7)、充電主回路(8)、放電主回路(9)、輔助電源(3)、負載(10)和電池(12)，所述輔助開關(I)與所述輔助電源(3)連接控制其為所述核心控制單元(4)、人機交互單元(5)、驅動檢測單元(6、7)供電，所述輔助電源(3)連接所述核心控制單元(4)，所述核心控制單元(4)與所述人機交互單元(5)、驅動檢測單元(6、7)連接，所述驅動檢測單元(6、7)與充電主回路(8)、放電主回路(9)連接，所述充放電主回路(8)連接所述輔助開關(11)，所述輔助開關(11)連接所述電池(12)，所述電池(12)連接所述輔助開關(13)，所述輔助開關(13)連接所述放電主回路(9)，所述負載(10)與所述放電主回路(9)連接。2.根據(jù)權利要求1所述一種智能型蓄電池充電效率測試裝置，其特征在于:所述輔助開關單元(2)為充電主回路開關，一端連接市電，另一端連接所述驅動檢測單元(6、7)和充電主回路(8)和放電主回路(9)。3.根據(jù)權利要求1所述一種智能型蓄電池充電效率測試裝置，其特征在于:所述輔助電源(3)還與驅動檢測單元(6、7)連接。4.根據(jù)權利要求1所述一種智能型蓄電池充電效率測試裝置，其特征在于:所述輔助開關單元(11)為充電繼電器，所述輔助開關單元(13)為放電繼電器。5.根據(jù)權利要求1所述一種智能型蓄電池充電效率測試裝置，其特征在于:所述核心控制單元(4)采用TMS320F28335浮點型DSP芯片。6.根據(jù)權利要求1所述一種智能型蓄電池充電效率測試裝置，其特征在于:所述人機交互單元(5)由液晶顯示器、矩陣鍵盤、AT24C16存儲芯片和RS232通信接口組成。7.根據(jù)權利要求1所述一種智能型蓄電池充電效率測試裝置，其特征在于:所述驅動檢測單元(6)為充電回路驅動檢測單元，所述驅動檢測單元(7)為放電回路驅動檢測單元。8.根據(jù)權利要求7所述一種智能型蓄電池充電效率測試裝置，其特征在于:所述驅動檢測單元(6)和(7)中驅動為PC923光電隔離芯片;所述驅動檢測單元(6)和(7)所用傳感器為高精度霍爾電壓/流傳感器。9.根據(jù)權利要求1所述一種智能型蓄電池充電效率測試裝置，其特征在于:所述充電主回路(8)由降壓變壓器、AC/DC+DC/DC Buck變換器組成。10.根據(jù)權利要求1所述一種智能型蓄電池充電效率測試裝置，其特征在于:所述放電主回路(9)由DC/DC Boost變換器組成。
【文檔編號】G01R31/36GK106066458SQ201610435446
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年6月17日 公開號201610435446.6, CN 106066458 A, CN 106066458A, CN 201610435446, CN-A-106066458, CN106066458 A, CN106066458A, CN201610435446, CN201610435446.6
【發(fā)明人】陳景文, 張蓉
【申請人】陜西科技大學