一种智能型蓄电池充电效率测试装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开一种智能型蓄电池充电效率测试装置，包括辅助开关单元（1、2、11、13）、核心控制单元（4）、人机交互单元（5）、驱动检测单元（6、7）、充电主回路（8）、放电主回路（9）、辅助电源（3）、负载（10）和电池（12）。本发明可实现恒流、恒压、脉冲充电方式，可人为设定不同的充放电组合方案和判断电池终止充电方式，实现对电池的充电、容量测试、效率测试、修复功能；可实时监测电池电压、荷电状态、充放电电流，并将相关数据通过RS232通讯接口与上位机进行实时传输存储，实现系统的智能化。
【专利说明】
一种智能型蓄电池充电效率测试装置
技术领域
[0001]本发明属于电池使用技术领域，涉及一种智能型蓄电池充电效率测试装置。
【背景技术】
[0002]随着环境污染和能源问题的日益严峻，电动汽车和新能源发电技术应运而生，二者都离不开对蓄电池的研究利用。蓄电池作为储能部件，已在各行业的备用电源系统中普遍应用。蓄电池的充电效率(也称为安时效率)是指在规定条件下，蓄电池放电期间给出的电量与恢复到初始充电状态所需电量的比值。目前，在国内现行的蓄电池标准中没有对充电效率测试制定具体要求，所以很少对蓄电池充电效率进行检测。但是，不同蓄电池的充电效率不同，如果在使用时不考虑充电效率，会影响蓄电池使用寿命，尤其是蓄电池在不完全充电状态下运行或深度放电状态下，对其寿命影响更大。在如今所研究的太阳能光伏系统、智能电网、分布式发电、充放储一体化的电动汽车充电站等诸多方面对蓄电池的充电效率都有很高要求。了解影响蓄电池充电效率、使用寿命的诸多因素，对蓄电池充电效率进行测试，对提高其充电效率，延长使用寿命很有必要的。因此，对蓄电池充电效率的测试具有重要的理论意义和实用价值。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种适用于各类蓄电池的智能型充电效率测试装置。为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
一种智能型蓄电池充电效率测试装置，包括辅助开关单元(1、2、11、13)、核心控制单元
[4]、人机交互单元(5)、驱动检测单元(6、7)、充电主回路(8)、放电主回路(9)、辅助电源
[3]、负载(10)和电池(12)，所述辅助开关(I)与所述辅助电源(3)连接控制其为所述核心控制单元(4)、人机交互单元(5)、驱动检测单元(6、7)供电，所述辅助电源(3)连接所述核心控制单元(4)，所述核心控制单元(4)与所述人机交互单元(5)、驱动检测单元(6、7)连接，所述驱动检测单元(6、7)与充电主回路(8)、放电主回路(9)连接，所述充放电主回路(8)连接所述辅助开关(11)，所述辅助开关(11)连接所述电池(12)，所述电池(12)连接所述辅助开关
(13)，所述辅助开关(13)连接所述放电主回路(9)，所述负载(10)与所述放电主回路(9)连接。所述辅助电源(3)与核心控制单元(4)、人机交互单元(5)、驱动检测单元(6、7)连接为其供电，核心控制单元(4)与人机交互单元(5)、驱动检测单元(6、7)连接实现对蓄电池的充放电控制和有关参数、状态的显示记录，所述驱动检测单元(6、7)与充放电主回路(8、9)连接实现驱动脉冲和采样信号的传输，所述负载(10)与放电主回路连接为蓄电池的放电提供回路。
[0004]所述辅助开关单元(I)采用三脚船型带灯开关，负责控制回路的通断;辅助开关单元(2)采用DZ47-63C10空开，负责充电主回路的通断;辅助开关单元(11)和(13)均采用SLA-05VDC-SL-A型继电器，分别负责充放电功能的选择。
[0005]所述核心控制单元(4)采用以TMS320F28335为核心的最小系统。
[0006]所述人机交互单元(5)由LCD12864液晶、4*4矩阵键盘、AT24C12存储芯片以及RS232通讯接口组成。
[0007]所述驱动检测单元中(6)是充电回路的驱动检测单元，(7)为放电回路的驱动检测单元。驱动电路包括继电器、MOSFET的驱动，检测包括对电压电流、直流输入电压电流、直流输出电压电流参数的采样。
[0008]所述充放电主回路中(8)为充电主回路，(9)为放电主回路。充电主回路由降压变压器、AC/DC和DC/DC Buck变换器组成;放电主回路由DC/DC Boost变换器组成。
[0009]所述辅助电源(3)系统包括控制电源+/-15￥，+5￥，+3.3￥，+3￥和隔离驱动电源+15V，-15V和+5V。
[0010]所述负载(10)采用70 Ω/1.5KW的可调电阻箱。
[0011]本发明达到的技术效果如下:
1.本发明蓄电池充效率测试装置，功能齐全、运行稳定、操作简单。
[0012]2.系统以TMS320F28335作为控制核心，可实现恒流、恒压、脉冲充放电方式，且可以人为设定不同的充放电组合方案和判断电池终止充电方式，实现对蓄电池的充电、容量测试、效率测试。
[0013]3.可实时监测电池的电压、荷电状态(S0C)、充放电电流，且可以将相关数据通过RS232通讯接口与上位机进行实时传输存储，实现了系统的智能化。
【附图说明】
[0014]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0015]图1为本发明一种智能型蓄电池充电效率测试装置结构示意图。
[0016]图2为本发明一种智能型蓄电池充电效率测试装置工作示意图。
[0017]图中数字和字母所表示的相应部件名称:
1.辅助开关单元、2.辅助开关单元、11.辅助开关单元、13.辅助开关单元、3.辅助电源、
4.核心控制单元、5.人机交互单元、6.驱动检测单元、7.驱动检测单元、8.充电主回路、9.放电主回路、10.负载和12.电池。
【具体实施方式】
[0018]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
[0019]一种智能型蓄电池充电效率测试装置，包括辅助开关单元(1、2、11、13)、核心控制单元(4)、人机交互单元(5)、驱动检测单元(6、7)、充电主回路(8)、放电主回路(9)、辅助电源(3)、负载(10)和电池(12)，所述辅助开关(I)与所述辅助电源(3)连接控制其为所述核心控制单元(4 )、人机交互单元(5 )、驱动检测单元(6、7 )供电，所述辅助电源(3 )连接所述核心控制单元(4 )，所述核心控制单元(4 )与所述人机交互单元(5 )、驱动检测单元(6、7 )连接，所述驱动检测单元(6、7)与充电主回路(8)、放电主回路(9)连接，所述充放电主回路(8)连接所述辅助开关(11)，所述辅助开关(11)连接所述电池(12)，所述电池(12)连接所述辅助开关(13)，所述辅助开关(13)连接所述放电主回路(9)，所述负载(10)与所述放电主回路(9)连接。所述辅助电源(3)与核心控制单元(4)、人机交互单元(5)、驱动检测单元(6、7)连接为其供电，核心控制单元(4)与人机交互单元(5)、驱动检测单元(6、7)连接实现对蓄电池的充放电控制和有关参数、状态的显示记录，所述驱动检测单元(6、7)与充放电主回路(8、9)连接实现驱动脉冲和采样信号的传输，所述负载(10)与放电主回路连接为蓄电池的放电提供回路。
人机交互单元(5)由4*4的矩阵键盘和LCD12864液晶组成;IXD—KEYl连接人机交互单元与核心控制控制系统，R1~R4为下拉电阻，防止干扰增加系统稳定性；存储芯片采用AT24C16;RS232直接采用DSP最小系统板上通信接口。
[0020]驱动单元(6、7)包括两路MOSFET和两路继电器。MOSFET驱动由光电隔离器Ul(PC92 3 )、R6 (510 Ω )、R8 (3 Ω )、R9 (1K Ω )和DI (IN4148 )组成，PWM_0UT+和PffM_0UT_与充放电主回路中功率MOSFET的栅源极相连，+15V*和-15V*与辅助电源电源系统连接;继电器驱动由普通光电隔离器U2(PC923)、NPN型三极管9013及其它外围元件组成，R5和D3实现继电器闭合指示功能，+5V*和S_0UT与继电器的线圈连接;PWM_ir^PS_IN均与核心控制单元连接。检测单元包括三路电压采样和三路电流采样，分别包括Buck电路输入电压电流、蓄电池电压电流、Boost电路输出电压电流。每路均由霍尔电压/电流传感器、LF353运算放大器及外围元件组成;每路信号均经过同相跟随器、二阶压控电压源型滤波器、RC滤波器和双向限幅电路后输入到核心控制单元。
[0021]辅助电源(3)系统包括控制电源+/-15￥，+5￥，+3.3￥，+3￥和隔离驱动电源+15￥，_15V和+5V。控制电源中+/-15V由开关电源提供，+5V由LM2575开关电源芯片产生，+3.3V由AMS1117稳压芯片产生，+3V由TL431稳压芯片产生；隔离驱动电源中+/-15V MOSFET驱动电源由WRA1215CS-3W的DC-DC模块电源产生，+5V继电器驱动电源由WRB1205CS-3W的DC-DC模块电源产生。
[0022]充电主回路(8)由降压变压器、AC/DC整流器和DC/DC Buck变换器组成。变压器选择2KW(4:1)的工频降压变压器;AC/DC电路由单相QL-100A-16、电解电容、瓷片电容和指示电路组成;Buck变换器由IXTQ200N10T功率M0SFET、续流二极管RURU10600、吸收电路、磁环电感L6、滤波电容和负载组成。
[0023]放电主回路(9)采用DC/DC Boost变换器。其主要由储能磁环电感L7、IXTQ200N10T功率MOSFET、续流二极管RURUl 0600、吸收电路、滤波电路、压敏电阻和负载组成。
[0024]本发明的系统工作过程如下:首先手动闭合开关(I)，给整个控制系统上电；然后控制系统进行各种初始化，并通过液晶提示进行功能选择，包括充电、放电、充电效率测试。
[0025]如果选择充电功能，系统会提示进行充电方式的选择，包括恒压限流充电、恒流限压充电、智能三段式充电、脉冲充电和充电方式组合，默认采用智能三段式充电方式;选择充电方式后，系统会提示进行各种参数的设置，包括充电电压、充电电流、终止电压、终止电流、充电时间、充入容量;设置完参数后，系统提示闭合主回路开关(2);闭合开关(2)后，系统采集电池电压和Buck电路输入电压并显示，数据正常后系统会自动闭合常开继电器
(II)，对电池进行充电实验，同时采集充电电压、充电电流，记录充电时间，计算已充容量；当在下列条件任意一条满足时自动停止充电:时间到、容量到、终止电压到、终止电流到;充电结束后，可把采集的数据存储到控制系统的存储芯片内，也可将采集的数据通过RS232通信接口发送到PC机中，经配套的数据处理软件处理后，显示各种图表。
[0026]如果选择放电功能，系统会采用恒流放电方式;然后进行各种参数设置，包括放电电流、终止电压、终止电流、放电时间、放电容量;设置完参数后，系统会自动闭合常开继电器(13)，对电池进行放电实验，同时采集放电电压、放电电流，记录放电时间，计算已放容量；当在下列条件任意一条满足时自动停止充电:时间到、容量到、终止电压到、终止电流至IJ;放电结束后，可把采集的数据存储到控制系统的存储芯片内，也可将采集的数据通过RS232通信接口发送到PC机中，经配套的数据处理软件处理后，显示各种图表。
[0027]如果选择充电效率测试功能，系统会依次提示选择充放电方式，并进行相关参数的设置;然后根据设置的参数自动进行充放电循环测试，并计算存储每次的充电效率，最终通过RS232通信进行传输存储，实现充电效率测试的智能化。
[0028]以上描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种智能型蓄电池充电效率测试装置，其特征在于:包括辅助开关单元(1、2、11、13)、核心控制单元(4)、人机交互单元(5)、驱动检测单元(6、7)、充电主回路(8)、放电主回路(9)、辅助电源(3)、负载(10)和电池(12)，所述辅助开关(I)与所述辅助电源(3)连接控制其为所述核心控制单元(4)、人机交互单元(5)、驱动检测单元(6、7)供电，所述辅助电源(3)连接所述核心控制单元(4)，所述核心控制单元(4)与所述人机交互单元(5)、驱动检测单元(6、7)连接，所述驱动检测单元(6、7)与充电主回路(8)、放电主回路(9)连接，所述充放电主回路(8)连接所述辅助开关(11)，所述辅助开关(11)连接所述电池(12)，所述电池(12)连接所述辅助开关(13)，所述辅助开关(13)连接所述放电主回路(9)，所述负载(10)与所述放电主回路(9)连接。2.根据权利要求1所述一种智能型蓄电池充电效率测试装置，其特征在于:所述辅助开关单元(2)为充电主回路开关，一端连接市电，另一端连接所述驱动检测单元(6、7)和充电主回路(8)和放电主回路(9)。3.根据权利要求1所述一种智能型蓄电池充电效率测试装置，其特征在于:所述辅助电源(3)还与驱动检测单元(6、7)连接。4.根据权利要求1所述一种智能型蓄电池充电效率测试装置，其特征在于:所述辅助开关单元(11)为充电继电器，所述辅助开关单元(13)为放电继电器。5.根据权利要求1所述一种智能型蓄电池充电效率测试装置，其特征在于:所述核心控制单元(4)采用TMS320F28335浮点型DSP芯片。6.根据权利要求1所述一种智能型蓄电池充电效率测试装置，其特征在于:所述人机交互单元(5)由液晶显示器、矩阵键盘、AT24C16存储芯片和RS232通信接口组成。7.根据权利要求1所述一种智能型蓄电池充电效率测试装置，其特征在于:所述驱动检测单元(6)为充电回路驱动检测单元，所述驱动检测单元(7)为放电回路驱动检测单元。8.根据权利要求7所述一种智能型蓄电池充电效率测试装置，其特征在于:所述驱动检测单元(6)和(7)中驱动为PC923光电隔离芯片;所述驱动检测单元(6)和(7)所用传感器为高精度霍尔电压/流传感器。9.根据权利要求1所述一种智能型蓄电池充电效率测试装置，其特征在于:所述充电主回路(8)由降压变压器、AC/DC+DC/DC Buck变换器组成。10.根据权利要求1所述一种智能型蓄电池充电效率测试装置，其特征在于:所述放电主回路(9)由DC/DC Boost变换器组成。
【文档编号】G01R31/36GK106066458SQ201610435446
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年6月17日 公开号201610435446.6, CN 106066458 A, CN 106066458A, CN 201610435446, CN-A-106066458, CN106066458 A, CN106066458A, CN201610435446, CN201610435446.6
【发明人】陈景文, 张蓉
【申请人】陕西科技大学