CN108732524B - 一种化成分容测试电源的自动化标定电路及系统 - Google Patents

一种化成分容测试电源的自动化标定电路及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种化成分容测试电源的自动化标定电路及系统，包括自动化采样电路、标准电压电路和分流器，所述自动化采样电路与标准电压电路相连，所述标准电压电路与测试电源的采样电路相连，所述分流器与自动化采样电路和测试电源的采样电路相连，在标定过程中，对某一测试通道标定时，其余测试通道关闭。本发明能自动对测试电源各通道参数进行采集及计算，得到新的标定系数，并烧写进相应的通道，提高测试电源精度。

Description

一种化成分容测试电源的自动化标定电路及系统
技术领域
本发明涉及动力电池或超级电容器领域，尤其涉及一种化成分容测试电源的自动化标定电路及系统。
背景技术
随着我国经济社会及新能源行业的快速发展，动力电池或超级电容器广泛应用于电动公交、电动汽车、大型能量存储系统等。动力电池或超级电容器在生产的过程中往往需要对其进行检测，检测所用设备通常采用化成分容测试电源。化成分容测试电源由于电子元器件老化及温度影响容易造成测试精度下降，在对动力电池或超级电容器进行充放电操作时，导致动力电池或超级电容器的测试精度下降，因此，在化成分容测试电源精度下降时应对测试通道数据进行实时采集，并对其进行重新标定。
然而，现有化成分容测试电源的标定大都是在出厂前完成的，出厂后的校准工作比较繁琐且效率较低。对于目前化成分容测试电源，需要专业人员对其进行标定与检验操作，自动化程度较低，并不能在化成分容测试电源精度下降时及时对其进行标定以保证其正常使用。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种化成分容测试电源的自动化标定电路及系统，通过自动对测试电源各通道参数的采集及计算，得到新的标定系数，并自动完成相应测试电源通道的固件更新及烧写，保证测试电源的精度。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种化成分容测试电源的自动化标定电路，包括自动化采样电路、标准电压电路和分流器，所述自动化采样电路与标准电压电路相连，所述标准电压电路与测试电源的采样电路相连，所述分流器与自动化采样电路和测试电源的采样电路相连，在标定过程中，对某一测试通道标定时，其余测试通道关闭；
所述测试电源的采样电路与自动化采样电路采集所述测试电源通道的电压值并通过自动化采样电路校准计算后进行测试通道电压标定；
所述测试电源的采样电路与自动化采样电路采集所述测试电源通道的电流值并通过自动化采样电路校准计算后进行测试通道电流标定；
其中，当所测电流为大电流时，所述测试电源的采样电路与自动化采样电路采集所述分流器两端电压并通过自动化采样电路校准计算后进行测试通道电流标定。
进一步的，所述自动化采样电路包括微处理器、继电器、测量电路和DSP协处理器，其中，
所述微处理器，被配置为通过发送高电平信号至继电器来控制继电器的电路导通；
所述继电器包括一个电压继电器和若干电流继电器；
所述测量电路，被配置为检测标准电压电路的电压值、测试电源的电流值或分流器两端电压值；
所述DSP协处理器，被配置为根据所测参数进行电压/电流校准计算并获得新的电压/电流标定系数。
进一步的，所述标准电压电路用于接收微处理器发送的数字信号，并将其转换为标准电压信号传输给电压继电器。
进一步的，所述电压继电器用于将标准电压信号分为两路，一路传输给测量电路，一路传输至测试电源的采样电路。
进一步的，所述电流继电器与测试电源的测试通道电路串联，用于根据微处理器信号控制相应测试通道导通。
进一步的，所述测量电路包括信号放大调理电路、AD转换电路和基准电压电路，所述基准电压电路用于提供AD转换芯片所需的高精度基准电压，所述信号放大调理电路用于采集所述测试通道电流电压真实值，并通过AD转换芯片发送给微处理器。
进一步的，所述DSP协处理器通过SPI接口与微处理器进行通信连接。
进一步的，所述微处理器为STM8S微处理器。
进一步的，所述自动化采样电路还包括DC/DC隔离电源，所述DC/DC隔离电源通过去耦电路与微处理器连接，所述DC/DC隔离电源用于提供自动化采样电路所需的工作电压。
一种化成分容测试电源的自动化标定系统，包括如上所述的自动化标定电路和上位机，所述上位机通过CAN总线与自动化标定电路通信连接。
进一步的，所述自动化标定系统还包括指示模块，所述指示模块包括自动化标定电路的电源正常指示灯、通讯连接指示灯和通信正常指示灯。
进一步的，所述自动化标定系统还包括无线数据传输模块，所述无线数据传输模块用于与后台数据库的实时通信。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明能够实现可标定通道的插接式扩展，从而满足不同针床通道数对应电源的标定。
2)本发明能够自适应电压、大电流、小电流等不同条件下的分别标定。
3)本发明能自动完成一个针床所对应通道的电流电压数据的采集，校正系数的计算及保存。
4)本发明通过STM8S微处理器与DSP协处理设计，借助DSP协处理器强大的数据处理能力和高运行速度，完成校正系数的实时计算，并通过CAN总线或无线数据传输模块上传至数据库。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明的电流电压信号采集简图；
图2为本发明的自动化标定系统结构简图；
图3为本发明的自动化采样电路结构简图；
图4为本发明电压继电器电路图；
图5为本发明电流继电器电路图；
图6为本发明微处理器结构图；
图7(a)～(c)为本发明测量电路结构图，其中(a)为信号放大调理电路，(b)为AD转换电路，(c)为基准电压电路；
图8为本发明隔离电源的电路结构图；
图9为本发明标准电压电路结构图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步的说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。
本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在化成分容测试电源的标定大都是在出厂前完成的，出厂后的校准工作比较繁琐且效率较低，需要专业人员对其进行标定与检验操作，自动化程度较低的问题，为了解决如上的技术问题，本申请提供了一种化成分容测试电源的自动化标定电路及系统，通过自动对测试电源各通道参数的采集及计算，得到新的标定系数，并自动完成相应测试电源通道的固件更新及烧写，保证测试电源的精度。
如图1所示，一种化成分容测试电源的自动化标定电路，包括自动化采样电路、标准电压电路和分流器，所述自动化采样电路与标准电压电路相连，所述标准电压电路与测试电源的采样电路相连，所述分流器与自动化采样电路和测试电源的采样电路相连，在标定过程中，对某一测试通道标定时，其余测试通道关闭；
所述测试电源的采样电路与自动化采样电路采集所述测试电源通道的电压值并通过自动化采样电路校准计算后进行测试通道电压标定；
所述测试电源的采样电路与自动化采样电路采集所述测试电源通道的电流值并通过自动化采样电路校准计算后进行测试通道电流标定，所测电流为测试电源的输出电流；
其中，当所测电流为大电流时，所述测试电源的采样电路与自动化采样电路采集所述分流器两端电压并通过自动化采样电路校准计算后进行测试通道电流标定。
具体实施中，自动化标定电路为了可以实现对大小电流的标定，外扩了分流器的接口，当自动化采样电路的微处理器判断是对大电流进行校正时，微处理器就会发出控制信号，使分流器两端的继电器吸合，这时只需要测量分流器两端电压信号即可。
实际上，图1还显示了自动化标定电路与测试电源的具体连接情况，所述测试电源的采样电路与针床的上下探针相连接，针床的上下探针与标准电压电路的正负极相连接，标准电压电路的正负极与自动化采样电路的测量电路相连接，分流器的连接情况与标准电压电路一致。
如图3所示，所述自动化采样电路包括微处理器、继电器、测量电路和DSP协处理器，其中，
所述微处理器，被配置为通过发送高电平信号至继电器来控制继电器的电路导通；
所述继电器包括一个电压继电器和若干电流继电器；
所述测量电路，被配置为检测标准电压电路的电压值、测试电源的电流值或分流器两端电压值；
所述DSP协处理器，被配置为根据所测参数进行电压/电流校准计算并获得新的电压/电流标定系数。
具体实施中，微处理器发来的高电平信号传送给继电器的NPN三极管的基极控制三极管导通，通过三极管电路的导通使继电器的控制电路导通，继电器吸合，整个通道电路导通。
如图3所示，所述标准电压电路用于接收微处理器发送的数字信号，并将其转换为标准电压信号传输给电压继电器，所述标准电压电路结构如图9所示；
所述电压继电器用于将标准电压信号为两路，一路传输给测量电路，一路传输至测试电源的采样电路，所述电压继电器的电路结构如图4所示。
本发明的标准电压信号有两种产生方式：一种是快速电压产生方式，一种是动态电压产生方式。
快速电压产生方式：微处理器发出相关控制信号，经标准电压电路产生相应的标准电压信号，测试电源的采样电路与自动化采样电路的测量电路同时采集这一标准电压信号。
动态电压产生方式：标准电压电路与100F超级电容器端相连，微处理器发出相关控制信号，使100F超级电容器两端的继电器吸合，测试电源对超级电容器进行恒流恒压充放电操作。设定相应的电压值对超级电容器进行恒流恒压充电，当电压不变，电流值下降到设定的电流阈值时，测试电源的采样电路与自动化采样电路的测量电路同时采集此时的电压信号；然后进行下一设定值的恒流恒压充电，当充电过程的电压设定值采样完成后，再对超级电容器进行恒流恒压放电并采集放电过程的电压信号。
所述电流继电器与测试电源的测试通道电路串联，用于根据微处理器信号控制相应测试通道导通，所述电流继电器的电路结构如图5所示。
具体实施中，为了防止继电器线圈在断开的瞬间产生大电流烧坏三极管，在继电器线圈正负极之间加入了电流保护电路，即在继电器的5脚与6脚之间反接了一个二极管，其主要作用是在继电器断开的瞬间，继电器内部的磁环线圈会产生感应电动势，产生一个很大的反向电流，接入这么一个二极管，可以使产生的大电流在线圈上消耗掉，不会对三极管造成伤害。
所述微处理器为STM8S微处理器，如图6所示。
具体实施中，所述电流继电器与测试电源的测试通道数目相对应。
电流继电器的控制端直接由STM8S微处理器I/O输出的控制信号进行控制，当测试电源通道数目多于STM8S微处理器的I/O时，可以用模拟开关芯片对STM8S微处理器的I/O进行扩展，用于控制更多的测试电源通道。
如图7(a)～(c)所示，所述测量电路包括信号放大调理电路、AD转换电路和基准电压电路，所述基准电压电路用于提供AD转换芯片所需的高精度基准电压，所述信号放大调理电路用于采集所述测试通道电流电压真实值，并通过AD转换芯片发送给微处理器。
实际中，测量电路将采集到的电压信号(电流信号需要转换成电压信号)通过AD转换芯片，将模拟信号转换成数字信号，然后传给STM8S微处理器。
优选的，所述AD转换芯片通过SPI接口与STM8S微处理器进行数据通信。
优选的，所述DSP协处理器通过SPI接口与STM8S微处理器进行数据通信。
如图8所示，所述自动化采样电路还包括DC/DC隔离电源，所述DC/DC隔离电源通过去耦电路与微处理器连接，所述DC/DC隔离电源用于提供自动化采样电路所需的工作电压。
如图2所示，一种化成分容测试电源的自动化标定系统，包括如上所述的自动化标定电路和上位机，所述上位机通过CAN总线与自动化标定电路通信连接。
具体实施中，所述上位机为测试电源客户端。
所述自动化标定系统还包括指示模块，所述指示模块包括自动化标定电路的电源正常指示灯、通讯连接指示灯和通信正常指示灯。
所述自动化标定系统还包括无线数据传输模块，所述无线数据传输模块用于与后台数据库的实时通信。
具体实施中：
所述测试电源测试通道的电压标定过程具体包括：微处理器控制电压继电器以及某一通道的电流继电器同时打开，自动化采样电路采集所测通道电压信号，得到电压真实值，测试电源的采样电路采集所测通道电压信号，得到电压测量值，所测通道电压信号的设定电压为电压设定值，自动化采样电路根据电压真实值、测量值和设定值进行电压参数校正，得到新的电压标定系数，并通过上位机烧写进测试电源的测试通道，完成电压的自动化标定；
所述测试电源测试通道的电流标定过程具体包括：微处理器控制某一通道的电流继电器打开，自动化采样电路采集所测通道的电流，得到电流真实值，测试电源的采样电路采集所测通道的电流，得到电流测量值，所测通道的设定电流为电流设定值，自动化采样电路根据电流真实值、测量值和设定值进行电流参数校正，得到新的电流标定系数，并通过上位机烧写进测试电源的测试通道，完成电流的自动化标定。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种化成分容测试电源的自动化标定电路，其特征在于，包括自动化采样电路、标准电压电路和分流器，所述自动化采样电路与标准电压电路相连，所述标准电压电路与测试电源的采样电路相连，所述分流器与自动化采样电路和测试电源的采样电路相连，在标定过程中，对某一测试电源通道标定时，其余测试电源通道关闭；
所述标准电压电路用于接收微处理器发送的数字信号，并将其转换为标准电压信号传输给电压继电器；电压继电器用于将标准电压信号分为两路，一路传输给自动化采样电路的测量电路，一路传输至测试电源的采样电路；
标准电压信号有两种产生方式：一种是快速电压产生方式，一种是动态电压产生方式；
电流继电器与测试电源的测试电源通道电路串联，测试电源通道数目相对应，用于根据微处理器信号控制相应测试电源通道导通；当测试电源通道数目多于微处理器的I/O时，可以用模拟开关芯片对微处理器的I/O进行扩展，用于控制更多的测试电源通道；
所述测试电源的采样电路与自动化采样电路采集所述测试电源通道的电压值并通过自动化采样电路校准计算后进行测试电源通道电压标定；
所述测试电源的采样电路与自动化采样电路采集所述测试电源通道的电流值并通过自动化采样电路校准计算后进行测试电源通道电流标定；
其中，当所测电流为大电流时，所述测试电源的采样电路与自动化采样电路采集所述分流器两端电压并通过自动化采样电路校准计算后进行测试电源通道电流标定。
2.如权利要求1所述的一种化成分容测试电源的自动化标定电路，其特征在于，所述自动化采样电路包括微处理器、继电器、测量电路和DSP协处理器，其中，
所述微处理器，被配置为通过发送高电平信号至继电器来控制继电器的电路导通；
所述继电器包括一个电压继电器和若干电流继电器；
所述测量电路，被配置为检测标准电压电路的电压值、测试电源的电流值或分流器两端电压值；
所述DSP协处理器，被配置为根据所测参数进行电压/电流校准计算并获得新的电压/电流标定系数。
3.如权利要求2所述的一种化成分容测试电源的自动化标定电路，其特征在于，所述测量电路包括信号放大调理电路、AD转换电路和基准电压电路，所述基准电压电路用于提供AD转换芯片所需的高精度基准电压，所述信号放大调理电路用于采集所述测试通道电流电压真实值，并通过AD转换芯片发送给微处理器。
4.如权利要求2所述的一种化成分容测试电源的自动化标定电路，其特征在于，所述自动化采样电路还包括DC/DC隔离电源，所述DC/DC隔离电源通过去耦电路与微处理器连接，所述DC/DC隔离电源用于提供自动化采样电路所需的工作电压。
5.一种化成分容测试电源的自动化标定系统，其特征在于，包括如权利要求1-4任一所述的自动化标定电路和上位机，所述上位机通过CAN总线与自动化标定电路通信连接。
6.如权利要求5所述的一种化成分容测试电源的自动化标定系统，其特征在于，所述自动化标定系统还包括指示模块，所述指示模块包括自动化标定电路的电源正常指示灯、通讯连接指示灯和通信正常指示灯。
7.如权利要求5所述的一种化成分容测试电源的自动化标定系统，其特征在于，所述自动化标定系统还包括无线数据传输模块，所述无线数据传输模块用于与后台数据库的实时通信。
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