CN105676143A - 蓄电池出厂参数在线检测装置 - Google Patents

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Abstract

蓄电池出厂参数在线检测装置，涉及蓄电池生产线产品在线检测技术。为了解决蓄电池出厂参数检测效率低和检测结果不准确的问题。本发明的恒流源、蓄电池、电流采样电阻串联在一起；蓄电池的两个信号输出端分别与A/D模数电压转换器的两个信号输入端、锁相放大器的两个信号输入端相连；电流采样电阻的两个输出端分别与锁相放大器的另外两个输入端相连；锁相放大器的输出端与A/D模数电压转换器的输入端相连；A/D模数电压转换器的输出端与中央处理器的输入端相连；参数输入装置的输出端与中央处理器的另一个输入端相连；中央处理器的输出端与参数显示报警器的输入端相连。有益效果是检测速度块，精度高。适用于生产线上蓄电池的出厂检测。

Description

蓄电池出厂参数在线检测装置
技术领域
本发明涉及蓄电池生产线产品在线检测技术。
背景技术
蓄电池被广泛的应用在UPS领域、电动汽车领域以及新能源发电领域，并且随着能源技术的革命，蓄电池必将得到更广泛的应用。在蓄电池生产环节，最重要一环就是蓄电池出厂参数检测，包括蓄电池内阻、开路电压以及容量等，根据测得参数不同将蓄电池分成不同品级，并甄别出不合格产品。
目前存在的技术是对每个参数独立测量，这样就会导致生产效率降低，而且独立检测的参数不容易综合评估一个蓄电池品质。目前广泛采用的蓄电池容量检测方法是内阻检测法与开路电压法，蓄电池内阻与容量有较强相关性，但是在容量比较大时，这种相关性变弱；开路电压法能够快速检测出蓄电池容量，但是没有内阻相结合也无法区分优质蓄电池。目前，蓄电池生产企业急需要一种能够快速检测蓄电池开路电压以及内阻的装置，并根据开路电压与内阻将蓄电池分为不同品级。
发明内容
本发明的目的是为了解决蓄电池出厂参数检测效率低和检测结果不准确的问题，提出一种蓄电池出厂参数在线检测装置。
本发明所述的蓄电池出厂参数在线检测装置包括蓄电池检测装置中央处理器、参数输入装置、参数显示报警器、A/D模数电压转换器、锁相放大器、恒流源和电流采样电阻；
恒流源的正极与蓄电池的正极相连，蓄电池的负极与电流采样电阻的一端相连，电流采样电阻的另一端与恒流源的负极相连；
蓄电池的正极还分别与A/D模数电压转换器的正极信号输入端、锁相放大器的正极信号输入端相连；
蓄电池的负极还分别与A/D模数电压转换器的负极信号输入端、锁相放大器的负极信号输入端相连；
电流采样电阻的一号电流相位信号输出端与锁相放大器的一号电流相位信号输入端相连；
电流采样电阻的二号电流相位信号输出端与锁相放大器的二号电流相位信号输入端相连；
锁相放大器的放大信号输出端与A/D模数电压转换器的放大信号输入端相连；
A/D模数电压转换器的转换信号输出端与蓄电池检测装置中央处理器的转换信号输入端相连；
参数输入装置的参数信号输出端与蓄电池检测装置中央处理器的参数信号输入端相连；
蓄电池检测装置中央处理器的显示信号输出端与参数显示报警器的显示信号输入端相连。
本发明所述的蓄电池出厂参数在线检测装置包括对蓄电池开路电压和蓄电池内阻的检测；
蓄电池出厂参数在线检测装置检测蓄电池开路电压和蓄电池内阻的过程为：操作人员根据实际生产情况，通过参数输入装置设定出蓄电池开路电压阀值和蓄电池内阻阀值，并将蓄电池开路电压阀值和蓄电池内阻阀值传输到蓄电池检测装置中央处理器；
首先检查蓄电池开路电压：蓄电池的端电压经过A/D模数电压转换器转换为数字电压信号，并将该数字电压信号传送到蓄电池检测装置中央处理器，蓄电池检测装置中央处理器经过转换得到实际的开路电压值；
然后对蓄电池的内阻进行检测：开启恒流源，为蓄电池注入交流信号，然后将此时的蓄电池端电压与电流采样电阻的端电压输入到锁相放大器，锁相放大器检测出蓄电池内阻，并将该蓄电池蓄电池内阻经A/D模数电压转换器转换为数字内阻信号传送到蓄电池检测装置中央处理器；
检测装置中央处理器将得到的实际开路电压值与设定的蓄电池开路电压阀值进行比较，将得到的蓄电池内阻与蓄电池内阻阀值进行比较，比较的结果通过参数显示报警器显示出来，对于实际开路电压值与设定的蓄电池开路电压阀值相差过大的蓄电池，蓄电池内阻与蓄电池内阻阀值相差过大的蓄电池，参数显示报警器进行报警。
本发明的有益效果是蓄电池开路电压与蓄电池内阻检测集成在同一设备中，能够快速检测蓄电池的开路电压和蓄电池内阻，提高生产线的生产率；与传统的蓄电池容量只根据一个参数来评价蓄电池容量的方式相比，该蓄电池出厂参数在线检测装置采用蓄电池开路电压与蓄电池内阻相结合的形式评价蓄电池容量，检测蓄电池开路电压的精度达到95％，检测蓄电池内阻的精度达到98％。
附图说明
图1为具体实施方式一所述的蓄电池出厂参数在线检测装置原理示意图；
图2为具体实施方式一中滑动滤波的原理示意图；
图3为具体实施方式二中锁相放大器的原理示意图；
图4为具体实施方式三中的A/D模数电压转换器原理示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述的蓄电池出厂参数在线检测装置，它包括蓄电池检测装置中央处理器1、参数输入装置2、参数显示报警器3、A/D模数电压转换器4、锁相放大器5、恒流源6和电流采样电阻8；
恒流源6的正极与蓄电池7的正极相连，蓄电池7的负极与电流采样电阻8的一端相连，电流采样电阻8的另一端与恒流源6的负极相连；
蓄电池7的正极还分别与A/D模数电压转换器4的正极信号输入端、锁相放大器5的正极信号输入端相连；
蓄电池7的负极还分别与A/D模数电压转换器4的负极信号输入端、锁相放大器5的负极信号输入端相连；
电流采样电阻8的一号电流相位信号输出端与锁相放大器5的一号电流相位信号输入端相连；
电流采样电阻8的二号电流相位信号输出端与锁相放大器5的二号电流相位信号输入端相连；
锁相放大器5的放大信号输出端与A/D模数电压转换器4的放大信号输入端相连；
A/D模数电压转换器4的转换信号输出端与蓄电池检测装置中央处理器1的转换信号输入端相连；
参数输入装置2的参数信号输出端与蓄电池检测装置中央处理器1的参数信号输入端相连；
蓄电池检测装置中央处理器1的显示信号输出端与参数显示报警器3的显示信号输入端相连。
本实施方式所述的蓄电池出厂参数在线检测装置对蓄电池开路电压进行检测时，对A/D模数电压转换器4的精度要求很高，因为随着蓄电池容量变化，蓄电池开路电压只有较小的变化，需要区分出较小变化就要求A/D模数电压转换器4的精度很高。在A/D模数电压转换器4将蓄电池7的端电压转换成数字电压信号以后，传输到蓄电池检测装置中央处理器1，蓄电池检测装置中央处理器1采用滑动滤波法对数字电压信号进行滤波，以减小外界的干扰；所述的滑动滤波法是采集N个蓄电池电压信号，所述N为正整数，然后将采集的N个蓄电池电压信号存储于蓄电池检测装置中央处理器1，采集的最近一次蓄电池电压信号和蓄电池检测装置中央处理器1存储的N个蓄电池电压信号组成一个大小为N+1的一维数组，然后用新的蓄电池电压信号代替最久远的蓄电池电压信号；对N个蓄电池电压信号取平均值，得出实际开路电压值；具体流程如下：
如图2所示，P0是最近一次采集的蓄电池电压信号，P1到PN-1依次为距离最近一次的上一次到上N-1次采集的蓄电池电压信号，PN是最久远一次采集的蓄电池电压信号，即，距离最近一次的上N次采集的蓄电池电压信号，通过移动指针就能够实现新旧数据的更换，PN被替换后，PN原来的位置被放上了新值，所以PN原来的位置被P0代替；最后得出实际开路电压值为P， P = P 0 + P 1 + ... + P N - 1 N .
本实施方式所述的蓄电池出厂参数在线检测装置对蓄电池内阻进行检测时，蓄电池内阻根据相关性检测技术进行测量，相关性检测技术用于检测微弱信号，具有很高的抗干扰性以及非常高的检测精度；恒流源6以一定的频率对蓄电池进行交流信号注入，此时会在蓄电池7两端产生一个微弱的交流信号，同时电流采样电阻8上有一个与电流恒相位的信号，将这两个信号送进锁相放大器，然后经过锁相放大器5，就会得到一个与蓄电池内阻成比例的电压信号，将该信号送入蓄电池检测装置中央处理器1，就可以得到实际的蓄电池内阻值；
其原理为：当恒流源6接入到电路时，电流信号为i：
在蓄电池7两端产生的交流电压为Uv：
其中，RZ为蓄电池7的复阻抗，I为恒流源6的幅值，f1为恒流源6的频率，t为接入时间，为电流的初始相位，为电流与蓄电池7的端电压相位差；
蓄电池内阻阻值为R：
同时在电流采样电阻8上产生一个交流电压Ui：
其中，Rr为电流采样电阻8的阻值；为电流与电流采样电阻8的端电压相位差；
进入锁相放大器5将两个电压相乘得：
将2倍频分量经A/D模数电压转换器4滤除，得到Uo：
其中，采样电阻Rr，恒流源幅值I都是已知固定值，所以只要测得输出电压Uo，就可以得到蓄电池内阻R。而且检测速度极快，只要输出电压Uo稳定就可以立即得到蓄电池内阻值，非常适合在生产线中检测蓄电池内阻。
具体实施方式二：结合图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的蓄电池出厂参数在线检测装置进一步限定，在本实施方式中，锁相放大器5包括端电压采集放大器5-1、电流相位采集器5-2和一号滤波器5-3；
蓄电池7的负极信号输出端与端电压采集放大器5-1的负极信号输入端相连；
蓄电池7的正极信号输出端与端电压采集放大器5-1的正极信号输入端相连；
电流采样电阻8的一号电流相位信号输出端与电流相位采集器5-2的一号电流相位信号输入端相连；
电流采样电阻8的二号电流相位信号输出端与电流相位采集器5-2的二号电流相位信号输入端相连；
电压采集放大器5-1的电压采集信号输出端与一号滤波器5-3的电压采集信号输入端相连；
电流相位采集器5-2的电流相位信号输出端与一号滤波器5-3的电流相位信号输入端相连；
一号滤波器5-3的输出端为锁相放大器5的放大信号输出端。
具体实施方式三：结合图4说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一或二所述的蓄电池出厂参数在线检测装置进一步限定，在本实施方式中，A/D模数电压转换器4包括二号滤波器4-1、直流放大器4-2和A/D转换装置4-3；
锁相放大器5的放大信号输出端与二号滤波器4-1的放大信号输入端相连；
二号滤波器4-1的正极信号输入端为A/D模数电压转换器4的正极信号输入端；
二号滤波器4-1的负极信号输入端为A/D模数电压转换器4的负极信号输入端；
二号滤波器4-1的直流放大信号输出端与直流放大器4-2的直流放大信号输入端相连；
直流放大器4-2的直流放大信号输出端与A/D转换装置4-3的直流放大信号输入端相连；
A/D转换装置4-3的输出端为A/D模数电压转换器4的转换信号输出端。
具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式一所述的蓄电池出厂参数在线检测装置进一步限定，在本实施方式中，恒流源6的频率为1KHz。
具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式四所述的蓄电池出厂参数在线检测装置进一步限定，在本实施方式中，恒流源6的电流为5A。
具体实施方式六：本实施方式是对具体实施方式三所述的蓄电池出厂参数在线检测装置进一步限定，在本实施方式中，二号滤波器4-1为低通滤波器。

Claims (6)

1.蓄电池出厂参数在线检测装置，其特征在于，它包括蓄电池检测装置中央处理器(1)、参数输入装置(2)、参数显示报警器(3)、A/D模数电压转换器(4)、锁相放大器(5)、恒流源(6)和电流采样电阻(8)；
恒流源(6)的正极与蓄电池(7)的正极相连，蓄电池(7)的负极与电流采样电阻(8)的一端相连，电流采样电阻(8)的另一端与恒流源(6)的负极相连；
蓄电池(7)的正极还分别与A/D模数电压转换器(4)的正极信号输入端、锁相放大器(5)的正极信号输入端相连；
蓄电池(7)的负极还分别与A/D模数电压转换器(4)的负极信号输入端、锁相放大器(5)的负极信号输入端相连；
电流采样电阻(8)的一号电流相位信号输出端与锁相放大器(5)的一号电流相位信号输入端相连；
电流采样电阻(8)的二号电流相位信号输出端与锁相放大器(5)的二号电流相位信号输入端相连；
锁相放大器(5)的放大信号输出端与A/D模数电压转换器(4)的放大信号输入端相连；
A/D模数电压转换器(4)的转换信号输出端与蓄电池检测装置中央处理器(1)的转换信号输入端相连；
参数输入装置(2)的参数信号输出端与蓄电池检测装置中央处理器(1)的参数信号输入端相连；
蓄电池检测装置中央处理器(1)的显示信号输出端与参数显示报警器(3)的显示信号输入端相连。
2.根据权利要求1所述的蓄电池出厂参数在线检测装置，其特征在于，锁相放大器(5)包括端电压采集放大器(5-1)、电流相位采集器(5-2)和一号滤波器(5-3)；
蓄电池(7)的负极信号输出端与端电压采集放大器(5-1)的负极信号输入端相连；
蓄电池(7)的正极信号输出端与端电压采集放大器(5-1)的正极信号输入端相连；
电流采样电阻(8)的一号电流相位信号输出端与电流相位采集器(5-2)的一号电流相位信号输入端相连；
电流采样电阻(8)的二号电流相位信号输出端与电流相位采集器(5-2)的二号电流相位信号输入端相连；
电压采集放大器(5-1)的电压采集信号输出端与一号滤波器(5-3)的电压采集信号输入端相连；
电流相位采集器(5-2)的电流相位信号输出端与一号滤波器(5-3)的电流相位信号输入端相连；
一号滤波器(5-3)的输出端为锁相放大器(5)的放大信号输出端。
3.根据权利要求1或2所述的蓄电池出厂参数在线检测装置，其特征在于，A/D模数电压转换器(4)包括二号滤波器(4-1)、直流放大器(4-2)和A/D转换装置(4-3)；
锁相放大器(5)的放大信号输出端与二号滤波器(4-1)的放大信号输入端相连；
二号滤波器(4-1)的正极信号输入端为A/D模数电压转换器(4)的正极信号输入端；
二号滤波器(4-1)的负极信号输入端为A/D模数电压转换器(4)的负极信号输入端；
二号滤波器(4-1)的直流放大信号输出端与直流放大器(4-2)的直流放大信号输入端相连；
直流放大器(4-2)的直流放大信号输出端与A/D转换装置(4-3)的直流放大信号输入端相连；
A/D转换装置(4-3)的输出端为A/D模数电压转换器(4)的转换信号输出端。
4.根据权利要求1所述的蓄电池出厂参数在线检测装置，其特征在于，恒流源(6)的频率为1KHz。
5.根据权利要求4所述的蓄电池出厂参数在线检测装置，其特征在于，恒流源(6)的电流为5A。
6.根据权利要求3所述的蓄电池出厂参数在线检测装置，其特征在于，二号滤波器(4-1)为低通滤波器。
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