装备电瓶性能快速检测装置的制作方法

本实用新型属于检测装置技术领域，尤其涉及一种电瓶检测装置。

背景技术：

电瓶是电池的一种，也叫蓄电池，它的工作原理是把化学能转化为电能。通常人们所说的电瓶是指铅酸蓄电池，即一种主要由铅及其氧化物做电极，硫酸溶液做电解液的蓄电池。电瓶是放电后经充电可继续使用的电池，其种类有铅蓄电池、镍铁蓄电池和镍镉蓄电池等。铅蓄电池的正极是二氧化铅，负极是铅，电解质是稀硫酸溶液。放电(使用)时，正、负极与硫酸反应生成硫酸铅，硫酸溶液浓度降到一定程度时，必须充电。用外电源充电时，可使电极和溶液恢复原状，经充电后便可继续使用。

目前市面上的一些装备/设备都自带了电瓶检测功能，但是该电瓶检测功能只有在设备启动成功后才能进行使用。而且现有技术中电瓶性能检测装置在进行检测时，电瓶放电电流不稳定，甚至需要增加额外的恒流放电装置，费时费力，以及增加了检测成本。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：提供装备电瓶性能快速检测装置，以解决现有技术中电瓶性能检测装置在进行检测时，电瓶放电电流不稳定，甚至需要增加额外的恒流放电装置，费时费力，以及增加了检测成本的技术问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

装备电瓶性能快速检测装置，包括:

电源，用于提供工作电源；

参数检测电路模块，用于检测电瓶的电流值和电压值，并传输至下一级；

处理器，用于接收和处理参数检测电路模块传输来的电流值和电压值，得到电瓶的内阻值，并将内阻值传输至下一级；

恒流放电模块，用于在处理器的控制下使电瓶输出恒定电流；

显示器，用于接收和显示处理器传输来的内阻值；

通讯模块，用于向后台服务器传输处理器处理得到的内阻值。

进一步的方案是：所述恒流放电模块包括输入端电连接于电瓶正极的霍尔电流传感器，霍尔电流传感器的输出端电连接有分压电路和DC/DC隔离变换器；分压电路电连接有接入处理器基准电压信号的比较放大电路，比较放大电路的输出端电连接有PWM脉宽调制器，PWM脉宽调制器的输出端电连接于DC/DC隔离变换器的控制端；DC/DC隔离变换器的输出端电连接有放电负载。

进一步的方案是：还包括电连接于处理器输出端的继电器，且继电器分别与电瓶和电瓶所在设备的电器电连接。

进一步的方案是：所述后台服务器还通讯连接有移动终端。

进一步的方案是：所述参数检测电路模块为纹波参数检测电路模块。

进一步的方案是：所述纹波参数检测电路模块包括:

纹波电流采集模块，输入流经电瓶的充放电电流信号，输出数字信号至处理器进行数据处理；

纹波电压采集模块，输入电瓶两端的电压信号，输出数字信号至处理器进行数据处理；

纹波电流激励模块，在处理器输出的控制信号控制下，输出注入电瓶的激励纹波电流。

进一步的方案是：所述纹波电流激励模块包括AC/DC整流电路和交流电流注入电路，AC/DC整流电路输出直流电压信号至交流电流注入电路，交流电流注入电路的输出端为纹波电流激励模块的输出端。

进一步的方案是：所述AC/DC整流电路为半桥PFC整流电路，包括变压器T1、电感L1、带续流二极管的功率开关管Q1、功率开关管Q2和电容C1、电容C2，功率开关管Q1、功率开关管Q2串联后，并联在串联后的电容C1、电容C2上，变压器T1初级连接市电，次级的一端经电感L1连接功率开关管Q1、功率开关管Q2的连接点，另一端连接电容C1、电容C2的连接点，功率开关管Q1、功率开关管Q2的控制端连接处理器，串联后的电容C1、电容C2两端为AC/DC整流电路的输出端。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型的主要改进点在于，将电瓶参数检测与恒流放电、结果显示和远程通讯有机结合在了一起，解决了现有技术中电瓶性能检测装置在进行检测时，电瓶放电电流不稳定，甚至需要增加额外的恒流放电装置，费时费力，以及增加了检测成本的技术问题，使得本实用新型的功能强大，即本实用新型不仅能够检测电瓶参数，并将处理得到电瓶内阻值进行显示和向后台服务器传输，而且还能能够稳定电瓶检测时的放电电流，保证电瓶的稳定放流，使得用户在必要的时候不需要增加额外的恒流放电装置。

2.由于进一步的方案中，还包括电连接于处理器输出端的继电器，且继电器分别与电瓶和电瓶所在设备的电器电连接，使得本实用新型方便安装于汽车或电动车等中，对汽车/电动车的电瓶电量进行实时监测。

3.由于进一步的方案参数检测电路模块采用的是纹波参数检测电路模块，其中设有处理器、纹波电流激励模块、纹波电流采集模块、纹波电压采集模块、检测数据输出模块等。故通过为处理器设定，当电瓶充放电电流中的纹波电流大于门限值时，关闭纹波电流激励模块，直接通过电池充放电纹波电流采样值，纹波电压采样值，计算出电瓶内阻值；当电瓶充放电电流中的纹波电流小于门限值时，开启纹波电流激励模块，向电瓶注入有效值为额定值的激励纹波电流，然后，通过激励纹波电流额定值，激励纹波电压采样值，计算出电瓶内阻值。最后，电瓶内阻值数据信号送至显示器显示，完成电瓶内阻检测结果的输出。相较于一般的检测方式，本实用新型可根据电瓶的工作状态，自动选择电瓶内阻的检测方式，大大提高了本实用新型的现场适应能力和电瓶内阻值的检测精确度。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理示意框图；

图2是纹波参数检测电路模块与电瓶、处理器等的关系示意图；

图3是纹波电流激励模块为交流电流激励模块时的电路原理图；

图4是交流注入电流控制环路示意图；

图5是纹波电流激励模块为脉冲直流激励模块时的电路原理图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合附图对本实用新型作详细说明。

实施例1

参考附图1，本实用新型提供的一种装备电瓶性能快速检测装置，包括

电源，用于提供工作电源；

参数检测电路模块，用于检测电瓶的电流值和电压值，并传输至下一级；

处理器，用于接收和处理参数检测电路模块传输来的电流值和电压值，得到电瓶的内阻值，并将内阻值传输至下一级；

恒流放电模块，用于在处理器的控制下使电瓶输出恒定电流；

显示器，用于接收和显示处理器传输来的内阻值；

通讯模块，用于向后台服务器传输处理器处理得到的内阻值。

其中，处理器，选用DSP，也可选用其它的处理器芯片。

通讯模块可以是GPRS无线通讯模块或者WIFI等能够实现无线通信的模块。

电源可以是可充电的锂电池，可自行向处理器提供电能，因此，本实用新型无需向电瓶提取电能，这样不仅能提高本实用新型的稳定性，还可以延长产品的使用寿命。

恒流放电模块包括输入端电连接于电瓶正极的霍尔电流传感器，霍尔电流传感器的输出端电连接有分压电路和DC/DC隔离变换器；分压电路电连接有接入处理器基准电压信号的比较放大电路，比较放大电路的输出端电连接有PWM脉宽调制器(PWM脉宽调制器可采用LTC6992芯片)，PWM脉宽调制器的输出端电连接于DC/DC隔离变换器的控制端；DC/DC隔离变换器的输出端电连接有放电负载。

上述恒流放电模块结构简单、能保持恒定放电电流、性能可靠、使用方便、可实现一机多用。当电瓶放电时，放电电流经霍尔电流传感器隔离转换为与次级共地的电流信号，并经分压电路分压送比较放大器的反相输入端；比较放大器的同相输入端接处理器给出的电瓶放电电流基准信号，当电瓶放电电流大于电池组放电电流设定值时，比较放大器输出电压降低，PWM脉宽调制器输出脉宽减小，DC/DC隔离变换器输出电压降低，因放电负载是一个固定负载，电瓶的放电电流随之减小，反之亦然。这样使电瓶的放电电流始终恒定为处理器设定的电瓶放电电流。由于此电路结构简单，使得在原基础上并不会增加多少成本，本技术领域的技术人员根据说明书所介绍的内容可轻易实现，因此，不再补充相应的具体电路。

后台服务器用于存储用户的个人信息、电瓶的电量、性能等数据，同时后台服务器会根据上述信息分析形成提示或预警信息等，用户根据相关信息进行判断形成控制信号通过移动终端发送至后台服务器，处理器通过通讯模块与后台服务器进行通信，且处理器接收到移动终端所发送的控制信号并进行处理用户的控制命令。

实施例2

本实施例与实施例1的主要区别在于，参考附图1，装备电瓶性能快速检测装置还包括电连接于处理器输出端的继电器，且继电器分别与电瓶和电瓶所在设备(如汽车/电动车等)的电器电连接。

采用这种方式时，即有如下效果：

使用时，本实用新型可安装于汽车或电瓶车等设备中，对汽车/电动车的电瓶电量进行实时监测，当汽车/电动车进入启动状态时，处理器会接收到汽车/电动车的启动信号，本实用新型会实时对汽车/电动车的电瓶的电量和电压电流进行监测。其中，参数检测电路模块测量电瓶的端电压和电瓶向汽车/电动车内的设备供电所产生的电流，将测量得到的电压电流信号转换成数字信号并发送至处理器，处理器通过对该数字信号进行采样后得到汽车/电动车电瓶的数据信息，并定时通过通讯模块传输该数据信息至后台服务器。

当汽车或电动车的蓄电池或设备发生异常时，处理器接收移动终端所发送的控制信号并产生通断信号，处理器会输出通断信号至继电器，通过继电器来控制电瓶和汽车或电动车内的设备通路的接通和断开。其中，移动终端可显示电瓶的相关信息，当电瓶或设备发生异常时，用户可通过移动终端发送控制信号至处理器，处理器可根据该控制信号产生一个接通或断开的信号，继电器作为一个控制开关，可用来控制汽车的电瓶和设备通路的接通和断开。

实施例3

本实施例与实施例1～2的主要区别在于，参考附图1，后台服务器还通讯连接有移动终端。该移动终端包括智能手机和平板等便携设备。后台服务器与移动终端采用通用的通讯方式，如4G、WIFI等。用户可以在任意一台智能手机或平板电脑安装特定的APP客户端，从而进行人机交互的操作。此外，智能手机或平板电脑具有便携式的特点，方便用户移动携带及远程操作。

实施例4

本实施例与实施例1～3的主要区别在于，参数检测电路模块为纹波参数检测电路模块。

参考附图2～5，纹波参数检测电路模块包括

纹波电流采集模块，用于输入流经电瓶的充放电电流信号，输出数字信号至处理器进行数据处理；

纹波电压采集模块，输入电瓶两端的电压信号，输出数字信号至处理器进行数据处理；

纹波电流激励模块，在处理器输出的控制信号控制下，输出注入电瓶的激励纹波电流。

纹波电流采集模块由纹波电流隔直电容、纹波电流滤波模块和纹波电流模数转换模块构成，纹波电流滤波模块采用带通滤波器或低通滤波器，纹波电流模数转换模块采用独立模数转换芯片或处理器片内集成的模数转换外设。流经电瓶的充放电电流信号经纹波电流隔直电容输入纹波电流滤波模块，经过纹波电流滤波模块得到设定频率范围内的纹波电流信号，再经纹波电流模数转换模块将模拟信号转换为数字信号，该数字信号即为纹波电流采样值，经处理器进行数据处理，算出纹波电流的有效值。

纹波电压采集模块由纹波电压隔直电容、纹波电压滤波模块和纹波电压模数转换模块构成，纹波电压滤波模块采用带通滤波器或低通滤波器，纹波电压模数转换模块采用独立模数转换芯片或处理器片内集成的模数转换外设。电瓶两端的电压信号经纹波电压隔直电容输入纹波电压滤波模块，经过纹波电压滤波模块得到设定频率范围内的纹波电压信号，再经纹波电压模数转换模块将模拟信号转换为数字信号，该数字信号即为纹波电压采样值，经处理器进行数据处理，算出纹波电压的有效值。

纹波电流激励模块包括AC/DC整流电路和交流电流注入电路，AC/DC整流电路输出直流电压信号至交流电流注入电路，交流电流注入电路的输出端为纹波电流激励模块的输出端。

AC/DC整流电路为半桥PFC整流电路，包括变压器T1、电感L1、带续流二极管的功率开关管Q1、Q2和电容C1、C2，功率开关管Q1、Q2串联后，并联在串联后的电容C1、C2上，变压器T1初级连接市电，次级的一端经电感L1连接功率开关管Q1、Q2的连接点，另一端连接电容C1、C2的连接点，功率开关管Q1、Q2的控制端连接处理器，串联后的电容C1、C2两端为AC/DC整流电路的输出端。

电瓶内阻检测方法，该方法包括下列步骤：

步骤一、处理器根据流经电瓶充放电纹波电流的采样值，计算出充放电纹波电流的有效值；

步骤二、判断充放电纹波电流有效值是否大于内阻检测纹波电流门限值，

步骤三、如果是，根据电瓶纹波电压采样值，计算出电瓶纹波电压有效值；根据计算出的电瓶充放电纹波电流有效值、电瓶纹波电压有效值，按照欧姆定律R＝U/I，计算出电瓶的内阻值；

否则，控制开启纹波电流激励模块，向电瓶注入有效值为额定值的激励纹波电流，同时，采集该激励纹波电流的电压响应，得到电池激励纹波电压采样值，然后计算出电瓶激励纹波电压有效值，根据注入电瓶的激励纹波电流额定值、计算出的电瓶激励纹波电压有效值，按照欧姆定律R＝U/I，计算出电瓶的内阻值；

步骤四、输出电瓶内阻值至显示器显示。

根据流经电瓶充放电纹波电流的采样值，计算出纹波电流的有效值后，进行内阻检测方式的选择，当电瓶充放电纹波电流有效值大于门限值，直接利用采样后计算获取的纹波电流有效值、纹波电压有效值，根据欧姆定律R＝U/I，计算出电瓶的内阻值。如果电瓶充放电纹波电流有效值小于门限值，开启纹波电流激励模块，注入一个纹波电流滤波模块带通范围内的激励纹波电流信号，利用注入电瓶的激励纹波电流额定值、采样后计算获取的激励纹波电压有效值，根据欧姆定律R＝U/I，计算出电瓶的内阻值。最后，处理器输出电瓶内阻值数据信号至显示器显示。

处理器通过纹波电流激励模块，可以控制注入电瓶的激励纹波电流频率，幅值和相位，保证在纹波电流滤波模块的带通范围内，开启纹波电流激励模块后，注入电瓶的激励纹波电流额定值，由处理器给定，所以不需要通过采样获取。当然，也可以通过采样获取。

如图3所示，是纹波电流激励模块为交流电流激励模块时的电路原理图，包括AC/DC整流电路和交流电流注入电路，AC/DC整流电路输出直流电压信号至交流电流注入电路，交流电流注入电路的输出端为纹波电流激励模块的输出端。AC/DC整流电路为半桥PFC整流电路，包括变压器T1、电感L1、带续流二极管的功率开关管Q1、Q2和电容C1、C2，功率开关管Q1、Q2串联后，并联在串联后的电容C1、C2上，变压器T1初级LN连接市电，次级的一端经电感L1连接功率开关管Q1、Q2的连接点，另一端连接电容C1、C2的连接点，功率开关管Q1、Q2的控制端连接处理器，串联后的电容C1、C2两端为AC/DC整流电路的输出端。交流电流注入电路包括带续流二极管的功率开关管Q3、Q4、电感L2和电容C3，功率开关管Q3、Q4串联后连接AC/DC整流电路的输出端，电感L2和电容C3组成LC滤波器，连接在功率开关管Q4的两端，功率开关管Q3、Q4的控制端连接处理器，电容C3的两端为交流电流注入电路的输出端。

变压器T1为工频变压器，根据不同电瓶(电池组)的节数，选择不同的变比，电池组BT1节数越多，变压器输出电压越高，最高电压整流后不超过电容C1、C2上的最高电压。电感L1、功率开关管Q1、Q2和电容C1、C2组成半桥PFC变换器，具备功率因数校正功能，保证输入功率因数为1，防止谐波对电网造成污染。同时可以控制能量双向流动，在往电池组BT1注入正半周电流的时候，Q1，Q2工作在整流状态，从电网吸收能量，在往电池组BT1注入负半周电流的时候，Q1，Q2工作在逆变状态，把电池的能量回馈到电网，其核心任务是稳定C1、C2上的电压。

功率开关管Q3、Q4、电感L2和电容C3组成交流电流注入电路，给电池组BT1注入正半周电流时，Q3导通，L2蓄能，Q3关断，则Q4的续流二极管续流，L2电流方向不变，逐渐减小，Q3中的开关和Q4的续流二极管以及电感L2组成Buck电路，能量从C1，C2流向电池组BT1。给电池组BT1注入负半周电流时，Q4导通，能量从电池组BT1输出，L2蓄能，Q4关断，则Q3的续流二极管续流，Q4中的开关和Q3中的续流二极管以及电感L2组成Boost电路，能量从电池组BT1返回电容C1、C2，当电容C1、C2电压过高的时候，Q1、Q2逆变工作把能量回馈电网，实现节能。

带续流二极管的功率开关管Q1、Q2、Q3、Q4的开关控制都是由处理器完成的，功率开关管Q1、Q2、Q3、Q4优选IGBT或者MOSFET。

如图4所示，为交流电流注入的控制环路，注入电瓶的给定电流I*相位和幅值，频率都是可以控制的，由处理器给定，通过采样电池注入电流I0，进行反馈控制。整个控制通过为处理器编制软件完成，通过电流反馈控制环路，注入电瓶的电流I0幅值、频率和相位逼近给定电流I*，通过调节给定电流I*的幅值、频率和相位，实现对注入电流I0幅值、频率和相位的控制。

如图5所示，是纹波电流激励模块为脉冲直流激励模块时的电路原理图。包括串联连接的功率开关管Q5、恒流电路，该功率开关管Q5、恒流电路串联连接后的两端为纹波电流激励模块的输出端，处理器经光耦隔离U1连接功率开关管Q5的控制端，处理器发出的驱动脉冲经过光耦隔离U1后对功率开关管Q5进行驱动，使功率开关管Q5间断导通，恒流电路保证每次脉冲所产生的电瓶电流都是一样的。

本实用新型未详细阐述的部分属于本领域公知技术，本领域技术人员根据已有的描述已能够在不付出创造性劳动的前提下进行实施，因此，不再赘述。