CN104330639A - 新型工业用ups电池内阻在线测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型工业用UPS电池内阻在线测试装置，包括待测电池、测试线路、检测单元，所述检测单元包括电压传感器、电流传感器、温度传感器、数字信号处理器、监控系统主计算机，所述监控系统主计算机分别连接电压传感器、电流传感器、温度传感器、数字信号处理器，所述电压传感器、电流传感器、温度传感器测得信号传送至数字信号处理器进行运算，得出待测电池的内阻参数，并将所述待测电池以及UPS系统待测电池组全部参数发送至监控系统主计算机进行监控，可进行在线检测、实时通讯，可以及时发现电池老化、发热等参数异常。

Description

新型工业用UPS电池内阻在线测试装置

技术领域

本发明涉及一种电池内阻测试装置，特别涉及一种可靠、准确、智能、方便使用的新型工业用UPS电池内阻在线测试装置。

背景技术

现有的电池内阻测试，一种是采用恒流放电法，利用手持设备对电池进行人工放电测试，此方法可以发现电池老化问题，但该方法人工成本高，不智能，且检测用时长，检测期间电池无法投入运行，降低了电池的工作效率，也给受UPS保护的设备带来一定的风险，并且不可能频繁的周期性检测，难以及时发现、解决电池存在问题。

另一种是采用电池端电压检测法，这种方法在浮充时通过检测每节电池两端电压，经过电池间对比鉴别电池是否存在内阻过大、老化等问题。但是此方法也存在明显的弊端：1)该方法只能在个别电池发生老化、内阻过大时进行鉴别，当电池组整体由于长期使用老化时，难以发现电池异常；2)电池浮充端电压参数难以直接反映电池是否具有合格的放电能力，有些情况电池浮充时电压正常，一旦放电端电压跌落明显而且电池放电能力明显降低。因此电池端电压检测法局限性较大、准确性较低。

发明内容

针对上述技术的不足，本发明所采取的技术方案是：一种新型工业用UPS电池内阻在线测试装置，包括待测电池、测试线路、检测单元，所述测试线路分别连接待测电池和检测单元，所述检测单元包括电压传感器、电流传感器、温度传感器、数字信号处理器、监控系统主计算机，所述监控系统主计算机分别连接电压传感器、电流传感器、温度传感器、数字信号处理器，采用短时放电测试方法，所述电压传感器、电流传感器、温度传感器测得信号送至数字信号处理器进行运算，得出待测电池的内阻参数，并将所述待测电池以及UPS系统待测电池组全部参数通过局域网通信方式发送至监控系统主计算机进行监控。

本装置通过短时放电测试，较其他方法，可以周期性、更频繁的对所述待测电池进行放电测试，有利于保持待测电池活性，一定程度延长待测电池使用寿命，同时，可以准确得出待测电池的电压、内阻、温度等参数，不仅可以与UPS系统待测电池组其他电池进行横向对比，还可以与待测电池历史数据进行纵向对比，判断其健康状况和放电能力，从而及时发现问题进行维护或者更换，确保UPS电源的基本功能。

所述监控系统主计算机设置有报警系统，如出现待测电池参数超过设定的阈值时，通过监控系统主计算机进行报警，准确定位故障电池的位置，本装置采用在线监测的模式，可以实时的了解UPS系统待测电池组每一节待测电池的电压、电流、内阻、温度等参数，监测其状态和性能，保证UPS电池组可以随时投入运行并具有合格的放电能力，同时，可节省人力，检测周期短，能够及时发现待测电池老化、内阻过大、发热等问题。

所述数字信号处理器对待测电池放电前后的电压值、电流值采用基于平均值算法计算待测电池的内阻参数，采样的点数越多，其精度越高，可精确计算每一节待测电池的内阻，以此判断待测电池特性。

所述测试线路采用4根线路，2跟线路是对电流采样的功率线路，另外2跟线路是对电压采样的信号线路，分开采样的优点是，信号线电流约为0，电压采样准确，基本可以忽略电池内阻测试仪出线存在线路阻抗、或者连接处的接触阻抗对测试结果产生的影响。

所述待测电池提供检测供电电源，所述检测供电电源包括接口、数字信号处理器供电结构、模拟电路供电结构和光电耦合器供电结构。

所述数字信号处理器供电结构设置有开关型功率变换器，所述开关型功率变换器分别连接接口和数字信号处理器，将待测电池端电压变换成数字信号处理器所需供电电压，对数字信号处理器及其外围电路进行供电，可以保证转化效率在95％以上；

所述模拟电路供电结构设置有滤波电路，所述滤波电路分别连接接口和放大器，所述放大器采用电压型差动放大器、仪用放大器和运算放大器，其输入阻抗高，耗电量极少，将待测电池端电压接入滤波电路后直接给各类放大器供电。

所述光电耦合器供电结构设置有线性功率变换器，所述线性功率变换器分别连接接口和光电耦合器，进行供电。

本装置采用“供、测一体”的系统结构，即装置的供电电源由被测电池单元提供，无需外接电源，省去系统独立供电部分，方便系统在任何场合安装、使用和管理。

本发明所达到的有益效果：本发明提供的一种工业用UPS电池内阻在线测试装置通过电压传感器、电流传感器、温度传感器的设置，可以准确得出待测电池的电压、内阻、温度等参数，不仅可以与同组其他待测电池进行横向对比，还可以与待测电池历史数据进行纵向对比，判断其健康状况和放电能力，从而及时发现问题进行维护或者更换；所述工业用UPS电池内阻在线测试装置通过短时放电测试，较其他方法，可以周期性、更频繁的对待测电池进行放电测试，有利于保持待测电池活性，一定程度延长待测电池使用寿命；所述工业用UPS电池内阻在线测试装置通过在线监测的模式，节省人力，检测周期短，能够及时发现电池老化、内阻过大、发热等问题；所述工业用UPS电池内阻在线测试装置通过采用“供、测一体”的系统结构，即系统的供电来自待测电池，无需为本装置额外独立供电，简化了系统结构，便于安装、使用。

附图说明

图1为本发明的流程示意图

图2为本发明的电路结构示意图

图3为本发明的供电结构示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1，图2所示，一种工业用UPS电池内阻在线测试装置，一种新型工业用UPS电池内阻在线测试装置，包括待测电池、测试线路、检测单元，所述检测单元包括电压传感器、电流传感器、温度传感器、数字信号处理器12、监控系统主计算机，所述监控系统主计算机分别连接电压传感器、电流传感器、温度传感器、数字信号处理器12，采用短时放电法对工业用UPS铅酸电池进行小电流放电，所述电压传感器、电流传感器、温度传感器测得信号通过数字信号处理器12进行运算，得出UPS系统待测电池组每个待测电池的内阻参数，并将所述待测电池以及UPS系统待测电池组全部参数通过局域网通信方式发送至监控系统主计算机进行监控，当任意项所述待测电池参数异常时通过监控系统主计算机进行报警，所述数字信号处理器12对电池放电前后的电压值、电流值采用基于平均值算法计算电池的内阻参数，所述测试线路采用4根线路，2跟线路是对电流采样的功率线2，另外2跟线路是对电压采样的信号线1。本发明的工作流程：

1)开机后，对待测电池通过信号线1进行空载电压检测3，并进行多次测定，消除扰动因素影响，通过功率线2上的高精度功率电阻进行空载电流检测4，并进行多次检测，在内阻计算时用作电流补偿；进行空载温度检测5，检测空载温度是否超标，如超标进行警告，如未超标进入下一环节；

2)数字信号处理器12输出一定占空比的方波，经光电耦合器隔离后滤波转化为直流信号，通过运算放大器驱动功率三极管，经功率线2对待测电池进行短时恒流放电测试6；

3)对待测电池放电过程中，待采样读数稳定，通过信号线1进行带载电压检测7，并进行多次检测；通过功率线2上的高精度功率电阻进行放电电流检测8，并进行多次检测，消除扰动因素影响；进行放电温度检测9，观察是否有明显温升，如有进行警告；

4)将测得电池空载电压数据组和带载电压数据组传入数字信号处理器12中进行平均运算电压差值计算，再除以净放电电流平均值值即可求出待测电池存在的内阻R，其计算公式为：

(k,p,m,n分别为U_空,U_载,I_载,I_空检测次数)

5)将所述待测电池以及UPS系统待测电池组全部参数通过局域网通信方式发送至监控系统主计算机进行监控，当任意项所述待测电池参数异常时通过监控系统主计算机进行报警，同时进入下一个周期检测。

如图3所示，“供、测一体”的系统结构，即所述待测电池提供检测供电电源，所述检测供电电源分别为数字信号处理器供电结构、模拟电路供电结构和光电耦合器供电结构。

1)数字信号处理器供电结构：所述数字信号处理器供电结构设置有开关型功率变换器11，所述开关型功率变换器11分别连接接口10和数字信号处理器12，将待测电池端电压变换成数字信号处理器12所需供电电压，对数字信号处理器12及其外围电路进行供电，可以保证转化效率在95％以上；

2)模拟电路供电结构：所述模拟电路供电结构设置有滤波电路13，所述滤波电路13分别连接接口10和放大器14，所述放大器14采用电压型差动放大器、仪用放大器和运算放大器，其输入阻抗高，耗电量极少，将待测电池端电压接入滤波电路13后直接给各类放大器14供电。

3)光电耦合器供电结构：所述光电耦合器供电结构设置有线性功率变换器15，所述线性功率变换器15分别连接接口10和光电耦合器16，将待测电池端电压接入线性功率变换器15后直接给光电耦合器16供电。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种新型工业用UPS电池内阻在线测试装置，包括待测电池、测试线路、检测单元，所述测试线路分别连接待测电池和检测单元，所述检测单元包括电压传感器、电流传感器、温度传感器、数字信号处理器、监控系统主计算机，所述监控系统主计算机分别连接电压传感器、电流传感器、温度传感器、数字信号处理器。

2.根据权利要求1所述的新型工业用UPS电池内阻在线测试装置，其特征是，所述电压传感器、电流传感器、温度传感器通过数字信号处理器，得出待测电池参数。

3.根据权利要求1所述的新型工业用UPS电池内阻在线测试装置，其特征是，所述监控系统主计算机设置有报警系统。

4.根据权利要求1所述的新型工业用UPS电池内阻在线测试装置，其特征是，所述待测电池参数异常时通过所述报警系统进行报警。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的新型工业用UPS电池内阻在线测试装置，其特征是，所述待测电池提供检测供电电源，所述检测供电电源包括数字信号处理器供电结构、模拟电路供电结构和光电耦合器供电结构。

6.根据权利要求5所述的新型工业用UPS电池内阻在线测试装置，其特征是，所述数字信号处理器供电结构设置有开关型功率变换器，所述开关型功率变换器连接数字信号处理器。

7.根据权利要求5所述的新型工业用UPS电池内阻在线测试装置，其特征是，所述模拟电路供电结构设置有滤波电路，所述滤波电路连接放大器。

8.根据权利要求5所述的新型工业用UPS电池内阻在线测试装置，其特征是，所述光电耦合器供电结构设置有线性功率变换器，所述线性功率变换器连接光电耦合器。

9.根据权利要求7所述的新型工业用UPS电池内阻在线测试装置，其特征是，所述放大器采用电压型差动放大器、仪用放大器和运算放大器。

10.根据权利要求1所述的新型工业用UPS电池内阻在线测试装置，其特征是，所述测试线路采用4根线路，2跟线路是对电流采样的功率线路，另外2跟线路是对电压采样的信号线路。