电瓶试验台设备的制作方法
【专利摘要】本发明提出一种电瓶试验台设备，包括开关电源、多个继电器、电流传感器、与电流传感器相连的电瓶、多个制冷片组、多个功率管以及控制所述功率管的控制器，其中，开关电源通过所述继电器的触点与所述制冷片组中的制冷片的正极相连，所述制冷片组中的制冷片的负极连接在所述功率管的漏极，所述功率管的控制端连接在控制器的输出端口。根据本发明的电瓶试验台设备，可以以简单的结构满足电瓶试验中的复杂要求。
【专利说明】电瓶试验台设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及电瓶技术。尤其涉及对新的电瓶进行实际容量测试的技术。
【背景技术】
[0002]为了对新的电瓶进行实际容量测试，蓄电池要放置在温度为25°C ±2°C的水浴中，在电池完全充电结束后Ih^h内，当电解液温度达到25°C ±2°C，以20A电流放电到蓄电池端电压达到10.5V ±0.05V时终止，记录放电持续时间，从而计算出实际容量。上述试验过程中，需要水温的准确控制和电池温度的监测，要求充电电流和放电电流可控，试验装置需要有足够的散热要求。
[0003]现有技术中采用传统的制冷方式来实现上述温控，如采用热泵式空调技术。但采用这样的技术设备复杂且体积庞大，对试验环境的要求较高。因此，希望有一种新的技术来克服现有技术的不足。
【发明内容】
[0004]本发明鉴于上述问题，旨在提供一种结构简单且具有能够满足足够的散热要求的电瓶试验台设备。
[0005]本发明的电瓶试验台设备包括开关电源、继电器、电流传感器、与电流传感器相连的电瓶、多个制冷片组、多个功率管以及控制所述多个功率管的控制器，其中，所述开关电源通过所述继电器的触点与所述制冷片组中的制冷片的正极相连，所述制冷片组中的制冷片的负极连接在所述功率管的漏极，所述功率管的控制端连接在控制器的输出端口。
[0006]优选地，所述 控制器通过所述多个继电器选择与不同的制冷片组相连的功率管进行加热。
[0007]优选地，所述控制器控制与不同的制冷片组相连的功率管以脉宽调制方式工作。
[0008]优选地，所述控制器是AVR单片机。
[0009]优选地，所述开关电源提供16V电压。
[0010]通过电瓶试验台设备，可以以简单的结构满足电瓶试验中不同试验规范的复杂试验要求。
[0011]根据本发明的电瓶试验台设备，能够将现有技术中多个装置中的组合简化成一个工作部件，能够简化系统结构，具有能够在一个箱体中完成的优点。而且，在充放电的控制过程中，采用PWM控制方式对制冷片和电池进行控制，因此，能够高精度地进行对电瓶的充放电工作以及温度的控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]为便于理解，下面参照附图通过非限定性例子来描述本发明的实施例。图中:
图1示出了制冷片结构；
图2示出了制冷片组结构； 图3示出了升温和保温模式下的制冷片的工作原理；
图4示出了充电模式下的制冷片的工作原理；
图5示出了放电模式下的制冷片的工作原理；
图6是表示本发明中的控制器的系统框图。
【具体实施方式】
[0013]下面介绍的是本发明的多个实施例中的一些，旨在提供对本发明的基本了解。并不旨在确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。
[0014]图1是制冷片结构的示意图。制冷片的主要工作部件为半导体PN级。当在PN级两端加上同向电位时，将会在PN级上发生热量的转移。PN级的P极变冷而N极变热。该种制冷方式的效率大约在60%。这样输入100W的功率在冷端将会产生60W的制冷效果，而在热端将会产生160W的制热效果，这包括热转移60W加上提供的转移所需电流产生的热量。对于电瓶试验装置是足够的。制冷片的功率由在单位面积内布置的PN级的个数决定。一般情况下一个40mm*40mm面积的制冷片可以做到电流IOA以上,功率大于100W。
[0015]采用多个制冷片组，冷热面交替且正交布置，通过独立控制，就可以实现制冷和制热的效果。图2示出了制冷片组的结构。如图2所示，在本发明的电瓶试验系统中，使用一个控制器(未在图2中表示)、一个开关电源，控制两个电池的充放电，组成单元(此时制冷片设置为16组)结构，系统总共有5组。控制器例如可以采用单片机来实现，具体可参见图6。图6是表示本发明中的控制器的系统框图。如图6所示，控制器由多个AVR单片机构成，并且AVR单片机间执行串行通讯。
[0016]在一个单元中，在电瓶I侧，冷片和热片通过PN级P11、P12、P13、P14、P15、P16、P17、P18冷热面交替且正交布置，在电瓶2侧，冷片和热片通过PN级P21、P22、P23、P24、P25、P26、P27、P28冷热面交替且正交布置。
[0017]图3示出了升温和保温模式下的制冷片的工作原理。开关电源提供16V电压，VMOS功率管PlO的控制端给低电位，不导通。这样开关电源提供的电流通过继电器Sll的动触点和继电器S12常接合触点给8个制冷片组(双片一组)的正极(N极)，制冷片的负极(P极)连接在功率管的漏极，功率管的控制端连接AVR单片机端口以选择加热组P12、P14、P16、P18以PWM方式工作，漏极接地，限制最大电流在40A状态下工作。其中，功率管的控制端连接AVR单片机端口，这里AVR单片机在本发明中用作为控制器。
[0018]这里发现，如用80A/16V对30L水体加热试验用时为:45?50分钟。这样单组最大功率为:40(A) X 16 (V) X 2(组)=1280 (W)，而整个台架总功率为:1280 X 5=6400 (W)。如选使用大水槽，由于表面积/水量之比较之试验用水槽，同样条件加温时间将缩短，如果使用:25 (A) X 16V X 10=4000 (W)能满足升温条件的话，加热和充电的选择一致。另外在加热状态，散热器制冷，风机可以不工作，温度不低于0°C。
[0019]如果所需要的温度大于环境温度，由于水箱的温度是向外散发的，所以在升温和保温阶段P12、P14、P16、P18参与工作。除非环境温度大于水箱温度或需要急速降温时才使用到P11、P13、P15、P17来实现制冷的效果。
[0020]图4示出了充电模式。在温度25 0C ±1 1:时，进行过一定的保温以后，便可以进入充电模式。此时，在继电器吸合，Sll动臂与连接电池正极触点相连，电流通过非常结合触点给电池，再通过一 VMOS功率管，在PWM方式下使充电电流维持在25A的情况下，入地组成充电回路。
[0021]一般情况下，16V电源对电池的充电电流都会大于25A。在这里有一个现象，即充电初期电瓶端电压低但电池内阻大；但当电瓶充电后端电压上升，而内阻却下降了。也就是说充电开始到充电结束充电流的变化尽管存在，但是不大。因此在电池的负极需要设置PWM控制，通过功率管的导通角的变化，来实现充电电流规划在25A。
[0022]图5示出了放电模式下的制冷片的工作原理。图5表示了变电流放电试验(电流分别为10A，20A，30A，40A)下的放电模式。
[0023]在放电模式I下，温度为40 °C±1 °C(试验有两种温度规范一25° C和40° C)，放电电流为10A。图5为温度40 V ±1 1:工作状态，因放电电流在IOA时工作，电池放电电流可能不能满足保温的要求(总功率=10 (A) *10 (组)*15V=1500W)。此时让功率管PlO设高电位导通入地，同时Sll和S12吸合。这样就形成了两个工作回路。一路由电池出发提供，电流通过Sll的非常接合触点给上边四个制冷片组，P12、P14制冷片以加热的方式在PWM控制方式工作，以保证放电电流维持在IOA入地形成工作回路。另有一路由开关电源提供，经继电器S12的动触点给下面四路制冷片组，其中P16、P18在PWM方式下工作加热，调节水温的偏差。
[0024]在放电模式2下，温度为40 °C±1 °C，放电电流20A。再次参考图5，如果此时20A的放电电流不能满足保温的要求的话，即由S12的吸合，由开关电源提供电流进行温度补偿；如果20A电流能超过保温的能量提供，此时S12不吸合，用制冷片加热和制冷交替工作的方式进行温度控制方式将温度降下。在放电模式3下，温度为40°C ±1°C，放电电流30A和40A。此时所提供的功率足够保温，并有较大的富余需要散热。此时继电器S12吸合，所有制冷片的电流都由电池提供；而此时温度的控制则通过交替让制冷片组在较热和制冷状态下变换，来实现温度的调 节。
[0025]进一步说:假设当温度在40°C ±0.1°C情况为两组制冷和两组制热工作，在温度监测过程中发现了正偏差即温度高于40.1°C时，取消一组制冷工作，增加一组加热工作；继续监测，如温度继续上升则再增加一组制冷工作，减去一组制热工作，否则恢复到两组加温和两组制冷方式。
[0026]在放电模式4下，温度为25 V ±1 °C，放电电流为10A，20A，30A，40A (上面为温度为25 V ±1 °〇，放电电流为1(^，2(^，3(^，4(^)。 当在温度25 V ±1 °〇时，如果环境温度接近水体温度，电瓶的电流将完全以热能的方式散出，可以看到将会有最大:40 (A)*10 (组)*14 (V) =5600W的散热功率。
[0027]根据本发明的电瓶试验台设备，能够将现有技术中多个装置中的组合简化成一个工作部件，能够简化系统结构，具有能够在一个箱体中完成的优点。而且，在充放电的控制过程中采用PWM控制方式对开关电源进行控制，因此，能够高精度地进行对电瓶的充放电工作以及温度的控制。
[0028]以上例子主要说明了本发明电瓶试验台设备。尽管只对其中一些本发明的【具体实施方式】进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。
【权利要求】
1.一种电瓶试验台设备，包括开关电源、多个继电器、电流传感器、与电流传感器相连的电瓶、多个制冷片组、多个功率管以及控制所述功率管的控制器，其中，所述开关电源通过所述继电器的触点与所述制冷片组中的制冷片的正极相连，所述制冷片组中的制冷片的负极连接在所述功率管的漏极，所述功率管的控制端连接在控制器的输出端口。
2.如权利要求1所述的电瓶试验台设备，其中，所述控制器通过所述多个继电器选择与不同的制冷片组相连的功率管进行加热。
3.如权利要求2所述的电瓶试验台设备，其中，所述控制器控制与不同的制冷片组相连的功率管以脉宽调制方式工作。
4.如权利要求1一 3中任意一项所述的电瓶试验台设备，其中，所述控制器是AVR单片机。
5.如权利要求1一 3中任意一项所述的电瓶试验台设备，其中，所述开关电源提供16V电压。
【文档编号】G01R31/36GK103869249SQ201210541994
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2012年12月14日 优先权日:2012年12月14日
【发明者】张钊, 姚烈, 张家宁, 夏连, 周俊, 梅爱群, 杨纯瑜 申请人:上海汽车集团股份有限公司