专利名称：蓄电池容量测试仪的制作方法
技术领域：
一种蓄电池容量测试仪，属于测量仪器领域。
铅酸蓄电池在任意时刻尚有多少容量，是运用和维修人员十分关注的问题。个别铅酸蓄电池保有容量低于临界容量，或在蓄电池组中夹杂着个别落后的蓄电池，不能在点火工况下输出足够大的功率，会直接影响正常的运输生产。其原因不外乎以下几点蓄电池使用一段时间后自然老化，停放时间过长自然放电，蓄电池漏电，或由于极柱内裂损，极板短路，极板严重损坏，硫化等。
提高蓄电池运行时的可靠性，不仅需要通过合理的维护和保养来加强预防，而且需要通过有效的技术手段监测蓄电池的质量状态，特别是对蓄电池的实际荷电状态所进行的工艺控制操作是十分需要的。因而在对蓄电池进行检修时，首当其冲的就是对其容量的测定。蓄电池的容量和蓄电池极板结构、活性物质数量、添加剂的品种和数量、隔板材料、电解液的浓度和温度、蓄电池的放电程度、放电率的大小等有直接的关系。所以在短时间里要从其内部结构和数据算出其容量是很困难的，尤其是在机车启动故障等应急处理中迅速查明落后单节更是困难。
对蓄电池容量的测定有直接法和间接法两种，直接法就是将蓄电池电压，放电电流和时间乘积就是蓄电池的容量，这种方法运用中显然是不允许的。间接法就是通过对蓄电池现有技术状态(电压、电流、环境温度)进行检测，按照它们和容量间的固有函数关系，来推算出蓄电池的表现容量。
目前，市场上出现的蓄电池容量测试仪，大多为放电叉，只能估算容量范围，从而判断蓄电池的状态，只能是模糊的，而不能准确测量蓄电池的容量值。
本实用新型目的在于提供一种体积小，操作简单，便于携带，显示直观的蓄电池容量测试仪。本测试仪不仅能测量蓄电池的表现容量，而且还能测量蓄电池的端电压，放电电流、蓄电池内阻。
本实用新型的技术方案包括取样电路、单片机计算电路和数字显示电路。取样电路将从蓄电池取样的信号送至单片机输入电路，经单片机计算和处理，输出送至数字显示电路显示结果，其特征是取样电路是从蓄电池正负电极直接取端电压和放电电流信号，取样电极夹持器上电压取样线与电流取样线并联，电压取样线将电压信号直接送至单片机输入电路，电流取样线接由放电电阻R、放电控制元件M和电流传感器L串联电路的两端，从电流传感器的输出端取出的放电电流信号送至单片机输入电路，放电控制元件由测试控制按钮控制其导通及导通时间。
上述的蓄电池容量测试仪，当用于单节与单组电池兼用测量时，在单片机输入端设置选择开关输入电路，由单片机对单组，单节选择正误进行判断并显示，选择正确时，有信号送至放电控制元件管驱动电路，决定是单节还是单组放电控制元件处于工作状态。
上述蓄电池容量测试仪的显示电路采用液晶显示，它包括液显驱动电路和液晶显示屏，同时显示容量、端电压、放电电流、内阻，当单节、单组选择错误时，显示出错信号。
本方案如下几个优点1、设定电流中的高放电率电流更接近蓄电池的实际工作情况，直接反映蓄电池的启动输出功率性能，使其本身的放电曲线更接近线性，这是我们检测最需要的；2、由于运用计算机技术，可把所有参数都记录下来，所测得的电压值代表剧烈放电条件平均有效的酸的浓度，而电流值则是在该条件下活性(有效)表面的反映。通过这些实测的参数就可通过预设程序算出被测蓄电池的容量；3、测量速度快，放电时间一般控制在80ms-150ms之间，使之既能破坏极板表面酸的浓度平衡，使其曲线接近实际，另外也能保证有充裕的时间使电池内形成稳定平衡状态的浓差极化，使检测值更为有效。设计整个测量所用时间约4秒；4、虽然放电电流大，但因时间短，不会影响蓄电池的寿命，也不需要大的散热器，可达到测试仪重量轻，体积小的要求。
下面对附图进行说明
图1是逻辑框图，取样电路将蓄电池电压V和放电电流I信号送至单片机计算电路，单片机将计算结果送至数字显示电路显示结果。当有单组和单节选择功能时，选择开关量送单片机，判断正误，当选择错时会显示错误信号，提醒操作者重新选择，同时单片机输出接放电控制元件驱动电路，使对应的放电控制管处于工作准备状态。
图2是取样电路原理图，B代表蓄电池、R是放电电阻，M是MOS管、L是电流传感器，S是测试控制按钮，V是取样电压信号，I是取样电流信号、O是地线。
图3是单片机计算电路，图中U1即为单片机。R5和L2是电源显示电路，当打开测试仪面板上的电源开关S8时，发光二极管L2亮。R6、R7、S1、E1、U4:B、E2组成单片机的复位电路，同时也给U6复位。C1、C2、C3组成单片机的振荡电路，为单片机提供时钟。L1、R8、P1、D1、D2组成单片机的参考电源，为单片机模拟/数字转换时提供参考电源。R13、R14、R15、S3、S4、S5是开关量的输入(由面板上的测量选择开关控制)，使单片机知道现在的测量状态是单组还是单节，并且通知单片机什么时候开始测量(面板上的测试按钮S5闭合时，开始测试)。当S3、MOS电路的S7闭合时，测量状态为单节。被测试电池通过仪器后部的鳄鱼夹及导线连到R1、R2的公共点P31,R1、R2、R3、Z1、Z2、Z5、U5:A、U5:B、组成电压采样，并且单节和单组的采样分开。具体来说R1、Z2、U5:B、Z5是单节的电压采样电路，R2、R3、U5:A、Z1是单组的电压采样电路。电流信号由主电路中的电流传感器输出端将电流信号I接至由R4、Z6、U5:C组成的电流采样输入电路的P37点，输出分别输入到单片机的I脚、68脚、66脚，将这三路信号进行模拟/数字转换得到数字量的电压、电流值。单片机根据电压值判断测量的是单节还是单组，并把结果与从开关量中得到的测量状态进行比较，如果相同则继续测量，如果不同则提示操作者测量状态错误，直到操作者更换测量状态，使两种测量状态相同才继续测量，以保护主电路。U2为锁存器，为U3提供低八位地址。U3为单片机的程序存储单元，存储单片机的程序。K1的状态决定是否采用看门狗。当单片机的6脚接地时，系统采用看门狗以增加系统的可靠性。U6是I/0扩展芯片，它从单片机那接收命令，从而驱动液晶U7显示测量结果或给操作者提示操作错误信号，同时通过R9、R10、R11、R12、N1、N2组成的MOS驱动电路驱动主电路，以实现主电路的开通和关断。
图4是MOS管主电路。
主电路由主电路隔离电路、主电路驱动电路、主电路、直流-直流变换电路组成。其中U9、U10为直流-直流变换模块。S8为仪器面板上的电源开关。当S8接通时，通过仪器后部的鳄鱼夹及导线把蓄电池的三节或四节连接到U8、U9。U8把蓄电池的三节或四节电压变为稳定的直流+12V，为主电路的驱动电路供电，并实现与蓄电池电的隔离。U9把蓄电池的三节或四节电压变为稳定的直流+12V、-12V、+5V，为单片机测量控制系统和电流传感器供电，并实现与蓄电池和主电路电的隔离。G1、G2是光耦隔离芯片，接收来自测量控制板P45、P43的信号，决定主电路的开通与关断，同时实现测量控制电路与主电路电的隔离以提高系统的可靠性。R17、R18、R21、N3、N5、R19、R20、R22、N4、N6为两套主电路驱动电路。R23、M1、M2为主电路。其中M1、M2为CMOS管。根据被测蓄电池的型号决定采用两个或多个并联，以提高主电路的电流能力。R23为限流电阻，根据被测量蓄电池的型号决定是采用串联二极管的方法还是用大功率电阻作为限流电阻，如果采用串联二极管的方法。需根据被测蓄电池型号决定采用串联二极管的个数。如果被测蓄电池夹在Z4和Z3之间，当面板选择开关选择单节时S7、S3闭合，则只能测量单节，当面板选择开关选择单组时S6、S4闭合，则只能测量单组。S6、S7是测试控制按钮。
本实用新型的实施例已由附图及说明中详述，由于目前国产CMOS管的容量不够，可根据情况采用多个并联，也可采用可控硅元件，只需改变相应的控制电路即可。
权利要求1.一种蓄电池容量测试仪，包括取样电路、单片机计算电路和数字显示电路，取样电路将从蓄电池取样的信号送至单片机输入电路，经单片机计算和处理，输出送至数字显示电路显示结果，其特征是取样电路是从蓄电池正负电极直接取端电压和放电电流信号，取样电极夹持器上电压取样与电流取样线并联，电压取样线将电压信号直接送至单片机输入电路，电流取样线接由放电电阻R、放电控制元件M和电流传感器L串联电路的两端，从电流传感器的输出端取出的放电电流信号送至单片机输入电路，放电控制元件由测试控制按钮控制其导通及导通时间。
2.根据权利要求1所述的蓄电池容量测试仪，其特征是用于单节与单组电池兼用测量时，在单片机输入端设置选择开关输入电路，由单片机对单组，单节选择开关正误进行判断并显示，选择正确时，有信号送至放电控制元件驱动电路，决定是单节还是单组放电控制元件处于工作状态。
3.根据权利要求1或2所述的蓄电池容量测试仪，其特征是显示电路采用液晶显示，它包括液显驱动电路和液晶显示屏，同时显示容量、端电压、放电电流、内阻，当单节、单组选择错误时，显示出错信号。
专利摘要本实用新型涉及一种蓄电池容量测试仪,包括取样电极,单片机计算电路和数字显示电路,取样电路从蓄电池正负电极直接取端电压和放电电流信号,取样电极夹持器一组线将端电压直接取出送至单片机计算电路,另一组线经放电控制元件、电阻、电流传感器瞬时放电,由电流传感器输出端将放电电流信号送至单片机计算电路,计算结果由液晶数显电路显示结果。
文档编号H01M10/48GK2351747SQ9823225
公开日1999年12月1日 申请日期1998年12月25日 优先权日1998年12月25日
发明者丁俊清, 胡是炎 申请人:李平, 成德忠