CN105425165A - 铅酸蓄电池内化成母线式充放电机测试与老化用蓄电池模拟系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铅酸蓄电池内化成母线式充放电机测试与老化用蓄电池模拟系统，是在铅酸蓄电池内化成母线式充放电机的生产测试与老化中来帮助充电机完成单回路测试及老化筛选的一套测试系统。充电机的电池线正端短接在负载电池母线的正端，电池线负端接在负载电池母线的负端；电池组、开关电源、逆变器连接负载电池母线；充电机、逆变器连接充电机用户母线；充电机、开关电源、逆变器连接三相电网。本发明使用负载母线方式将负载平衡，快速完成电能传导，简化复杂的老化工艺步骤，并且能对应各种不同电流、不同电压机型的测试与老化。使用本发明系统，极大的提高生产效率，更好的优化社会资源和节约企业的人力资源。

Description

铅酸蓄电池内化成母线式充放电机测试与老化用蓄电池模拟系统

技术领域

本发明涉及一种使用在铅酸蓄电池内化成母线式充放电机测试与老化的大功率蓄电池模拟系统。

背景技术

失效一直是产品设计和生产面临的重要问题，尤其是在一些相对要求比较高的应用场合，要求在产品在相当长的一段时间里，能够正常稳定可靠的工作。早期失效是由产品的一些天生的缺陷或者问题所造成的，如材料缺陷，设计缺陷，加工制造缺陷和装配缺陷等。大量实践证明，对于充电机来讲，无论在设计阶段还是在批量生产阶段，老化是一种减少早期失效的有效手段。

在充电机生产中，常用的测试方法与老化的手段都是接实际的蓄电池负载，连接示意图见图1。其优势在于，在测试和老化时电能的存和取都靠蓄电池来完成，响应速度快，没有太多的能量浪费。但在这种情况下，整个过程中，接线繁琐，成本高，电池循环寿命有限。比如1台350V输出的48回路的内化成充电机需要接20节×48＝960节电池，这样成本昂贵，空间范围也有很大的需求，加上铅酸蓄电池的循环寿命有限，随着时间的迁移，电池的容量也会相应的变小，检修更换等工作量也会非常的大。

用实际蓄电池不能快速的能量回收，也会存在能量溢出或过度放电的风险，需要根据电池电量来编写老化工艺步骤，其步骤是现将电池电量额定电流充满后再对其放电，来回循环，达到老化时间。

不能快速对应各种机型，电压的不同与电流的不同，就得选择对应蓄电池数量，及蓄电池串并联的数量。

发明内容

本发明提供一种铅酸蓄电池内化成母线式充放电机测试与老化用蓄电池模拟系统，将电池负载母线化，实现充电机设备批量测试与老化中的能量循环。

本发明的技术方案如下：

一种铅酸蓄电池内化成母线式充放电机测试与老化用蓄电池模拟系统，包括充电机、电池组、开关电源、逆变器、负载电池母线、充电机用户母线以及三相电网；充电机的电池线正端短接在负载电池母线的正端，充电机的电池线负端接在负载电池母线的负端；电池组、开关电源、逆变器连接在负载电池母线上；充电机、逆变器连接在充电机用户母线上；充电机、开关电源、逆变器连接三相电网；

在充电时，充电机的电流流向负载电池母线，向电池组充电，当负载电池母线电压高于260V时，一部分电流向电池组充电，一部分的能量通过逆变器变成充电机用户母线电压反馈到充电机上，当充电机用户母线电压到达高释放电压时，逆变器开始工作，将多余的能量逆变至三相电网中，三相电网再同时经过充电机的电源给其充电机用户母线提供能量；

在放电时，电池组的能量先被放出，当负载电池母线电压低于220V时，开关电源开始工作，充电机将负载电池母线的能量升压后全部送至充电机用户母线，电压过高时，逆变器开始工作，将电能送至三相电网，一部分供给开关电源，一部分供给充电机。

本发明的有益技术效果是：

1、本发明可以降低测试与老化的成本，节约测试的空间场地，通过断路器可以直接断开被测柜体。

2、本发明有可设电压范围的浅功率空间，逆变器与开关电源则可以避免经常活动的空间，让被测充电机柜体靠负载电池母线自身完成能量循环。

3、本发明将测试充电机柜体与老化充电机柜体分开操作，多台充电机同时老化，大大提高老化效率。

附图说明

图1是常规测试老化连接图。

图2是本发明单台测试与老化连接示意图。

图3是本发明电压特性与开关电源、逆变器功率的关系图。

图4是本发明充电过程中电流方向图。

图5是本发明放电过程中电流方向图。

图6是本发明多台老化的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

本发明系统主要是在充电机的测试与老化中模拟蓄电池的作用。本发明的具体做下如下：

单台充电机设备连接时的连接示意图见图2，母线化后，充电机的电池线将所有的正端短接在负载电池母线的正端，将所有的负端接在负载电池母线的负端，此做法的意图在于能量公用，若充电机其中某一回路处于充电状态，某一回路处于放电状态，那么不需要其他的设备即可自行能量循环。但充电柜回路之多，充放电在任何时刻都要平衡是很难做到的，所以还需要在负载电池母线上加上供给与释放的设备，即利用开关电源锁定母线电压下线，防止过放电；利用逆变器锁定电压上线，防止过充。

电压特性与开关电源、逆变器功率的关系见图3。A、B、C、D这4个点的电压值可根据充电机输出电压来选定，根据现在流行的内化成工艺，每个回路20节电池串联一起化成，按正常电压区间是12V×20＝240V，电池电压活动范围设定为11V～13V，那么BC之间的区间的电压为(13V-11V)×20＝40V。AB、CD区间为开关电源与逆变器功率调整区。为了保护开关电源与逆变器过功率工作，将A点到母线欠压点，D点到母线过压点设为恒流状态，在恒流状态下，器件的发热功率恒定，那么无法稳住母线电压时及时报警。

在220V到260V之间，母线电压不受开关电源与逆变器控制的，所以在负载电池母线上挂上3个电池组，稳定负载电池母线，作为定压的浅功率点，用于充电柜的电池电压矫正。随着电池组自身容量的下降，对整体测试效果几乎无影响，电池寿命到了更换即可，根据母线特性，若电池欠压严重，在系统空闲时还会给电池组充电。

将负载母线化后，若在老化过程中充电柜若不能达到充放电平衡，则利用开关电源和逆变器将能量继续在电网、用户母线上继续循环，达到最大程度的能量回收。充电过程和放电过程电流流动的示意图见图4与图5。在充电时，被测充电机的电流流向负载电池母线，首先向电池组充电，当负载电池母线电压高于260V时，一部分电流向电池组充电，一部分的能量则通过逆变器充电机变成充电机用户母线电压反馈给被测充电机，当充电机用户母线电压到达较高的释放电压时，逆变器开始工作，将多余的能量逆变至三相电网中，三相电网再同时经过被测充电机的电源给其充电机用户母线提供能量。在放电时，首先是电池组的能量先被放出，当负载电池母线电压低于220V时，开关电源开始工作，被测充电机将负载电池母线的能量升压后全部送至充电机用户母线，电压过高时，逆变器开始工作，将电能送至三相电网，一部分供给开关电源，一部分供给被测充电机。

在老化时，编程工艺步骤使得每单台充电柜自身充放电达到平衡，例如对于48回路的充电柜：

第一步：运行1-32回路5A充电8小时，33-48回路10A放电8小时；

第二部：运行1-16回路5A充电8小时，17-32回路10A放电8小时，33-48回路5A充电8小时；

第三部：运行1-16回路10A放电8小时，17-48回路5A充电8小时；

那么在老化的大部分时间里是可以自身平衡的，只有在工艺步骤切换时，部分能量不平衡。

若在老化时合理的避开每台柜子的切换点时间，则可以按图6的样式接多台充电柜同时老化。

综上所述，采用本发明系统，可以将电池负载母线化，回路之间的能量快速相互传导，无需再使用庞大的电池组来存储电能。使用大功率移相全桥开关电源(简称开关电源)来设定电池最小电压，使用母线式逆变充电机(简称逆变器)设定最大电压，这样整体负载母线电压有可设定的范围，方便灵活。并且提供大功率的电能吞吐能力，对应各种机型及不同回路数。使用3组电池并联稳定电池母线电压，在单回路测试时实现稳定的电压点用于电压校准，单回路额定电流充放电用于电流的校准。可利用母线式结构，将测试与老化分开，多台设备可同时老化，节约空间。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种铅酸蓄电池内化成母线式充放电机测试与老化用蓄电池模拟系统，其特征在于：

包括充电机、电池组、开关电源、逆变器、负载电池母线、充电机用户母线以及三相电网；充电机的电池线正端短接在负载电池母线的正端，充电机的电池线负端接在负载电池母线的负端；电池组、开关电源、逆变器连接在负载电池母线上；充电机、逆变器连接在充电机用户母线上；充电机、开关电源、逆变器连接三相电网；

在充电时，充电机的电流流向负载电池母线，向电池组充电，当负载电池母线电压高于260V时，一部分电流向电池组充电，一部分的能量通过逆变器变成充电机用户母线电压反馈到充电机上，当充电机用户母线电压到达高释放电压时，逆变器开始工作，将多余的能量逆变至三相电网中，三相电网再同时经过充电机的电源给其充电机用户母线提供能量；

在放电时，电池组的能量先被放出，当负载电池母线电压低于220V时，开关电源开始工作，充电机将负载电池母线的能量升压后全部送至充电机用户母线，电压过高时，逆变器开始工作，将电能送至三相电网，一部分供给开关电源，一部分供给充电机。