CN108459280A - 一种直流电源老化测试系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流电源老化测试系统,包括微调子系统,充放电子系统和监测控制模块；微调子系统包括依次电性连接的外部电源、充电单元、储能模块、外接负载，该微调子系统用于微调储能模块的容量；充放电子系统包括储能模块、与储能模块电性连接且可以相互充放电的直流电源,该储能模块用于给直流电源充电，同时作为消耗负载储存直流电源释放的电能；监测控制模块分别与充电单元、储能模块、外接负载、及直流电源电性连接，监测控制模块用于监测充电单元、储能模块、外接负载及直流电源的电气特性并控制和协调系统的测试过程。本发明还公开了直流电源老化测试方法。本发明的系统及方法实现了整个电源老化测试过程电能循环使用，进而有效减少能耗。在节能的同时降低微调子系统的精度要求，大幅降低直流电源老化测试的成本。

Description

一种直流电源老化测试系统及其方法

技术领域

本发明涉及电源老化测试技术领域，具体涉及一种直流电源老化测试系统及其方法。

背景技术

直流电源老化测试主要检查直流电源在常温下长期工作的性能稳定性，通过老化测试获得直流电源充电、静置和放电的电气特性。直流电源老化测试分为充电过程、静置过程和放电过程。传统的直流电源老化测试在充电过程中，由外部电源给直流电源充电，在放电过程中，由直流电源外接负载消耗电能，外接负载一般是电动机、电阻或电子负载。传统的直流电源老化测试的整个过程仅是一种电能来源及一种消耗电能的方式，具体是在充电过程，一种电能来源即外部电源给直流电源充电；静置过程，让直流电源处于不充电和不放电状态，使其的化学特性稳定，从而电气特性趋于稳定；放电过程，通过外接负载例如电动机、电阻或者电子负载把电能消耗掉。传统的直流电源老化测试的整个过程电能完全消耗掉，既不节能也不环保，而且花费大量费用。

发明内容

本发明目的在于提供一种直流电源老化测试过程，电能循环使用、有效减少能耗、降低成本的直流电源老化测试系统及其方法。

为了实现上述目的，本发明提供的一种直流电源老化测试系统包括微调子系统,充放电子系统和监测控制模块；所述微调子系统包括依次电性连接的外部电源、充电单元、储能模块、外接负载，该微调子系统用于微调储能模块的容量；所述充放电子系统包括储能模块、与所述储能模块电性连接且可以相互充放电的直流电源,该储能模块用于给直流电源充电，同时作为消耗负载储存直流电源释放的电能；监测控制模块分别与所述充电单元、储能模块、外接负载、及直流电源电性连接，所述监测控制模块用于监测充电单元、储能模块、外接负载及直流电源的电气特性并控制和协调系统的测试过程。

作为上述技术方案的改进，还包括电性连接在所述储能模块与直流电源之间的充电模块，且所述充电模块与监测模块电性连接，所述储能模块通过充电模块调节电压，实现以恒流或恒压方式给直流电源充电。

进一步地，还包括电性连接在所述直流电源与储能模块之间的放电模块，且所述放电模块与监测控制模块电性连接，所述直流电源通过放电模块调节电压，实现以恒流、恒阻或恒功率方式放电给储能模块。

进一步地，所述监测控制模块还包括控制单元和开关，电性连接的充电单元、储能模块及外接负载之间分别设有开关，直流电源与放电模块之间以及和或充电模块与直流电源之间设有开关，监测控制模块通过控制单元连通或断开开关实现充放电的控制。

进一步地，所述监测控制模块与各个部件或模块之间通过CAN总线连接。

本发明还提供了一种直流电源老化测试方法，包括如下步骤：

(1)设置直流电源老化测试系统的参数；

(2)监测控制模块采集、监测直流电源老化测试系统中每个部件及模块的电气特性数据，并根据参数和储能模块当前容量确定是否通过微调子系统给储能模块进行初始微调；

(3)储能模块给直流电源充电，或直流电源放电到储能模块，监测控制模块采集充电或放电过程中各个部件、模块的电气特性数据，直至达到停止条件；

(4)直流电源进入静置过程；

(5)当步骤(3)是直流电源充电过程时，该步骤为直流电源放电给储能模块；当步骤(3)是直流电源放电过程时，该步骤为储能模块给直流电源充电；监测控制模块采集放电或充电过程中各个部件、模块的电气特性数据，直至达到停止条件；

(6)循环进行上述步骤(3)至(5)，直至达到设定的循环参数。

作为上述方法的改进，还设有放电模块，在步骤(3)或步骤(5)中，直流电源通过放电模块以恒流、恒阻或恒功率方式放电给储能模块。

作为上述方法的改进，还设有充电模块，在步骤(3)或步骤(5)中，储能模块通过充电模块以恒流或恒压方式给直流电源充电。

作为上述方法的改进，在步骤(4)直流电源静置过程中，储能模块的容量可以由微调子系统进行微调。

本发明与现有技术相比，本发明直流电源老化测试系统通过监测控制模块监测电气特性数据并控制在直流电源老化测试放电中，直流电源把释放的电能存储到储能模块，在直流电源老化测试充电过程中，储能模块又给直流电源供给电能；同时微调子系统实现对储能模块的初始或过程微调。且本发明直流电源老化测试方法通过监测控制模块监测整个过程中每个部件、模块的电气特性数据，并控制储能模块供给电能给直流电源及直流电源释放电能存储到储能模块中，实现了整个电源老化测试过程电能循环使用，进而有效减少能耗。在节能的同时降低微调子系统的精度要求，大幅降低直流电源老化测试的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1是本发明实施例提供的一种直流电源老化测试系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1所示,本发明提供的一种直流电源老化测试系统，包括微调子系统,充放电子系统和监测控制模块；微调子系统包括依次电性连接的外部电源1、充电单元2、储能模块6、外接负载4；充放电子系统包括储能模块6、与储能模块电性连接且可以相互充放电的直流电源3；监测控制模块5分别与充电单元2、储能模块6、外接负载4、及直流电源3电性连接。

其中，外部电源1一般是市电。充电单元2是将外部电源的交流电转为直流电，一般转直流的电压范围是12V-90V或90V-600V，且是恒流或恒压方式充电；充电单元可以是稳压电源。外接负载4主要有电动机(电能转化为机械能耗能)、电阻(电能转化为热能耗能)及电子负载(电能转化为热能耗能),一般选用电子负载作为外接负载。该微调子系统通过外部电源和充电单元稍微增加储能模块的容量，通过外接负载稍微降低储能模块的容量。

储能模块6可以是直流电瓶或直流蓄电池(电能和化学能互转)，当然并不限于这两种，可以是其它储能装置或模块。储能模块用于给直流电源充电，同时作为消耗负载储存直流电源释放的电能。

直流电源3作为测试对象，主要有两类：一类是多个电池拼接而成的电池组(例如每节3.7V的电池串联达到设定电压)，这类比较普遍也是一种趋势；另一类是直流电瓶。

监测控制模块5用于监测充电单元、储能模块、外接负载及直流电源的电气特性并控制和协调系统的测试过程。

本发明的直流电源老化测试方法的步骤为：

(1)设置直流电源老化测试系统的参数(例如直流电源的容量和循环次数)；

(2)监测控制模块采集、监测直流电源老化测试系统中每个部件及模块的电气特性数据，并根据参数和储能模块当前容量确定是否通过微调子系统给储能模块进行初始微调；

(3)储能模块给直流电源充电，或直流电源放电到储能模块，监测控制模块采集充电或放电过程中各个部件、模块的电气特性数据，直至达到停止条件(例如设定总压达到一定值停止或者单体电压达到一定值停止)；

(4)直流电源进入静置过程；

(5)当步骤(3)是直流电源充电过程时，该步骤为直流电源放电给储能模块；当步骤(3)是直流电源放电过程时，该步骤为储能模块给直流电源充电；监测控制模块采集放电或充电过程中各个部件、模块的电气特性数据，直至达到停止条件(例如设定总压达到一定值停止或者单体电压达到一定值停止)；

(6)循环进行上述步骤(3)至(5)，直至达到设定的循环参数。

对于步骤(2)，举例为：设定储能模块的总容量Stotal＝100安时，当前容量Scurrent＝80安时，储能模块容量裕度Smargin＝10安时，直流电源容量Sbattery＝30安时，把直流电源容量Sbattery和储能模块的总容量Stotal、当前容量Scurrent进行比较计算，得出储能模块的初始化容量Sinit＝Stotal-Sbattery-Smargin＝100-10-30＝60安时，比较计算Sinit和Scurrent：

当Sinit>Scurrent时，储能模块初始化时需要放电，储能模块放电至Sinit；

当Sinit＝Scurrent时，储能模块不需要进行初始化；

当Sinit<Scurrent时，储能模块初始化时需要充电，储能模块充电至Sinit。

具体地，监测控制模块通过控制单元和开关实现对充放电过程的控制。详见图1所示，1)监测控制模块设定参数；

2)监测控制模块发出充电指令，监测控制模块采集、监测直流电源老化测试系统中每个部件的电气特性数据，并根据参数和储能模块当前容量确定是否通过微调子系统给储能模块进行初始微调，如上述当储能模块需要放电时，控制开关闭合开关S4，储能模块初始放电给外接负载，同样如上述当储能模块需要充电时，控制开关闭合开关S3，外部电源和充电单元给储能模块初始充电，当储能模块放电或充电达到条件后控制开关断开开关S4或开关S3；如果储能模块不需要初始微调，则直接进入下一步骤；

3)控制开关闭合开关S1，储能模块给直流电源充电；或者控制开关闭合S2,直流电源放电到储能模块；同时监测控制模块采集充电或放电过程中各个部件、模块的电气特性数据，直至达到停止条件后，控制开关断开开关S1或S2；

4)直流电源进入静置过程；

5)控制开关闭合开关S2，直流电源放电给储能模块；或者控制开关闭合开关S1，储能模块给直流电源充电；同时监测控制模块采集充电或放电过程中各个部件、模块的电气特性数据，直至达到停止条件后，控制开关断开开关S2或S1；

上述是监测控制模块在一个充放电过程的监测及控制方式，当然监测控制模块并不局限于通过控制单元和开关控制充放电过程，也可以通过其它控制方式实现。

本发明直流电源老化测试系统通过监测控制模块监测电气特性数据并控制在直流电源老化测试放电中，直流电源把释放的电能存储到储能模块，在直流电源老化测试充电过程中，储能模块又给直流电源供给电能；同时微调子系统实现对储能模块的初始或过程微调。且本发明直流电源老化测试方法通过监测控制模块监测整个过程中每个部件、模块的电气特性数据，并控制储能模块供给电能给直流电源及直流电源释放电能存储到储能模块中，实现了整个电源老化测试过程电能循环使用，进而有效减少能耗。在节能的同时降低微调子系统的精度要求，大幅降低直流电源老化测试的成本。

在上述实施例的基础上，如图1所示，本发明一种直流电源老化测试系统还包括电性连接在储能模块6与直流电源3之间的充电模块7，充电模块7与监测控制模块5电性连接，充电模块用于外部电源以恒流或恒压方式给直流电源充电，通过充电模块保证储能模块按照恒流或恒压方式给直流电源充电。

在上述实施例的基础上，如图1所示，本发明一种直流电源老化测试系统还包括电性连接在直流电源3与储能模块6之间的放电模块8，放电模块8与监测控制模块5电性连接，放电模块在监测控制模块的监测控制下用于将直流电源以恒流、恒阻或恒功率方式放电给储能模块，具体地如图1所示，监测控制模块通过控制单元闭合开关S2，直流电源放电给储能模块，或者断开S2使直流电源放电结束。这样能够测试直流电源在恒流、恒功率或恒阻条件下的放电特性曲线。这也是直流电源老化测试的目的。

在上述实施例的基础上，监测控制模块5与各个部件或模块之间通过CAN总线连接，其中，监测控制系统通过CAN总线采集直流电源3和储能模块6的电气特性数据，并向其它部件或模块发送设定参数或指令。

本发明一种直流电源老化测试方法，在实施例1方法的基础上，在步骤(4)直流电源静置过程中，由于电能损耗或其它原因，储能模块的容量可以由微调子系统进行微调。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种直流电源老化测试系统，其特征在于，包括微调子系统,充放电子系统和监测控制模块；

所述微调子系统包括依次电性连接的外部电源、充电单元、储能模块、外接负载，该微调子系统用于微调储能模块的容量；

所述充放电子系统包括储能模块、与所述储能模块电性连接且可以相互充放电的直流电源,该储能模块用于给直流电源充电，同时作为消耗负载储存直流电源释放的电能；

监测控制模块分别与所述充电单元、储能模块、外接负载、及直流电源电性连接，所述监测控制模块用于监测充电单元、储能模块、外接负载及直流电源的电气特性并控制和协调系统的测试过程。

2.如权利要求1所述的一种直流电源老化测试系统，其特征在于，还包括电性连接在所述储能模块与直流电源之间的充电模块，且所述充电模块与监测模块电性连接，所述储能模块通过充电模块调节电压，实现以恒流或恒压方式给直流电源充电。

3.如权利要求1或2所述的一种直流电源老化测试系统，其特征在于，还包括电性连接在所述直流电源与储能模块之间的放电模块，且所述放电模块与监测控制模块电性连接，所述直流电源通过放电模块调节电压，实现以恒流、恒阻或恒功率方式放电给储能模块。

4.如权利要求3所述的一种直流电源老化测试系统，其特征在于，所述监测控制模块还包括控制单元和开关，电性连接的充电单元、储能模块及外接负载之间分别设有开关，直流电源与放电模块之间以及和或充电模块与直流电源之间设有开关，监测控制模块通过控制单元连通或断开开关实现充放电的控制。

5.如权利要求1或2所述的一种直流电源老化测试系统，其特征在于，所述监测控制模块与各个部件或模块之间通过CAN总线连接。

6.一种直流电源老化测试方法，包括如下步骤：

(1)设置直流电源老化测试系统的参数；

(2)监测控制模块采集、监测直流电源老化测试系统中每个部件及模块的电气特性数据，并根据参数和储能模块当前容量确定是否通过微调子系统给储能模块进行初始微调；

(3)储能模块给直流电源充电，或直流电源放电到储能模块，监测控制模块采集充电或放电过程中各个部件、模块的电气特性数据，直至达到停止条件；

(4)直流电源进入静置过程；

(5)当步骤(3)是直流电源充电过程时，该步骤为直流电源放电给储能模块；当步骤(3)是直流电源放电过程时，该步骤为储能模块给直流电源充电；监测控制模块采集放电或充电过程中各个部件、模块的电气特性数据，直至达到停止条件；

(6)循环进行上述步骤(3)至(5)，直至达到设定的循环参数。

7.如权利要求6所述的一种直流电源老化测试方法，其特征在于，还设有放电模块，在步骤(3)或步骤(5)中，直流电源通过放电模块以恒流、恒阻或恒功率方式放电给储能模块。

8.如权利要求6或7所述的一种直流电源老化测试方法，其特征在于，还设有充电模块，在步骤(3)或步骤(5)中，储能模块通过充电模块以恒流或恒压方式给直流电源充电。

9.如权利要求6所述的一种直流电源老化测试方法，其特征在于，在步骤(4)直流电源静置过程中，储能模块的容量可以由微调子系统进行微调。