CN110703117A - 一种便携式蓄电池性能测试装置 - Google Patents

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朱益斌
张文杰
丰峰
张晓途
朱君兴
王宁
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Abstract

本发明公开了一种便携式蓄电池性能测试装置，包括：控制模块用于发送测试数字信号；数模转换模块用于对接收的测试数字信号进行数模转换，得到测试模拟信号；运放模块用于对所述测试模拟信号进行运放处理，得到运放信号；交流电源输出模块用于根据所述运放信号输出测试交流信号；信号采集模块用于采集所述测试交流信号经过被测蓄电池之后的输出信号；内阻测量模块用于对所述输出信号进行内阻测量，得到内阻模拟信号；模数转换模块用于将所述内阻模拟信号进行模数转换，得到内阻数字信号；所述控制模块还用于接收所述内阻数字信号，得到内阻测试结果，其中，由供电模块将被测蓄电池转换为供电电源。本发明具有便携、测量精准的技术特点。

Description

一种便携式蓄电池性能测试装置
技术领域
本发明属于电池性能测量技术领域，尤其涉及一种便携式蓄电池性能测试装置。
背景技术
蓄电池是很多用电设备需要用到的供电部件，其是将化学能直接转化成电能的一种装置，是按可再充电设计的电池，通过可逆的化学反应实现再充电，属于二次电池。
配电终端测试仪是用于配电网供电可靠性检测与运行管理的终端，而现有的配电终端测试仪不带蓄电池测试功能，无法对蓄电池进行性能评估，并且在无供电电源情况下其无法进行正常测量工作。
发明内容
本发明的技术目的是提供一种便携式蓄电池性能测试装置，具有便携、测量精准的技术特点。
为解决上述问题，本发明的技术方案为：
一种便携式蓄电池性能测试装置，包括：
控制模块、数模转换模块、运放模块、交流电源输出模块、输出反馈模块、信号采集模块、内阻测量模块、模数转换模块、供电模块；
所述供电模块用于将被测蓄电池转换为供电电源，以为整个蓄电池性能测试装置供电；
所述控制模块用于发送测试数字信号，所述数模转换模块用于对接收的测试数字信号进行数模转换，得到测试模拟信号；
所述运放模块用于对所述测试模拟信号进行运放处理，得到运放信号；所述交流电源输出模块用于根据所述运放信号输出测试交流信号，其中，所述输出反馈模块用于接收所述测试交流信号，得到输出反馈信号，所述交流电源输出模块还用于根据所述输出反馈信号对所述测试交流信号进行偏移调整；
所述信号采集模块用于采集所述测试交流信号经过被测蓄电池之后输出的第一输出信号；所述内阻测量模块用于对所述第一输出信号进行内阻测量，得到内阻模拟信号；
所述模数转换模块用于将所述内阻模拟信号进行模数转换，得到内阻数字信号；所述控制模块还用于接收所述内阻数字信号，计算得到内阻测试结果。
进一步优选的，还包括容量测试模块，所述信号采集模块还用于采集被测蓄电池放电输出的第二输出信号，所述容量测试模块用于对所述第二输出信号进行容量测试，得到容量模拟信号；所述模数转换模块还用于将所述容量模拟信号进行模数转换，得到容量数字信号；所述控制模块还用于接收所述容量数字信号，计算得到容量测试结果。
进一步优选的，所述容量测试模块设有回采单元，所述回采单元用于对所述第二输出信号进行反馈回采，以控制调整所述第二输出信号的放电电流大小。
进一步优选的，所述供电模块为基于电源芯片TPS54160A的供电电路。
进一步优选的，所述测试模拟信号为频率1000Hz的0～2V的阶梯波，所述测试交流信号为±1A正弦波。
本发明与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
本发明进行测试时可通过供电模块直接将蓄电池的电能转换为测试装置需要的工作电源，同时不影响蓄电池的性能测试，省去了独立的供电电源，便于使用与携带，并且通过输出反馈电路能够对测试内阻的测试交流信号进行反馈，从而提高内阻测量的准确度，同时，通过在蓄电池容量测试引入回采单元，可读取蓄电池的实际放电电流以提高放电精度，从而提高容量测试的准确度。
附图说明
图1为本发明的一种便携式蓄电池性能测试装置的结构框图；
图2为本发明的一种便携式蓄电池性能测试装置的供电模块电路图；
图3为本发明的一种便携式蓄电池性能测试装置的输出反馈模块与交流电源输出模块的电路图；
图4为本发明的一种便携式蓄电池性能测试装置的容量测试模块电路图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种便携式蓄电池性能测试装置作进一步详细说明。
参看图1，本申请提供了一种便携式蓄电池性能测试装置，包括：
控制模块、数模转换模块、运放模块、交流电源输出模块、输出反馈模块、信号采集模块、内阻测量模块、模数转换模块、供电模块；
供电模块用于将被测蓄电池转换为供电电源，以为整个蓄电池性能测试装置供电；控制模块用于发送测试数字信号，数模转换模块用于对接收的测试数字信号进行数模转换，得到测试模拟信号；运放模块用于对测试模拟信号进行运放处理，得到运放信号；交流电源输出模块用于根据运放信号输出测试交流信号，其中，输出反馈模块用于接收测试交流信号，得到输出反馈信号，交流电源输出模块还用于根据输出反馈信号对测试交流信号进行偏移调整；信号采集模块用于采集测试交流信号经过被测蓄电池之后输出的第一输出信号；内阻测量模块用于对第一输出信号进行内阻测量，得到内阻模拟信号；模数转换模块用于将内阻模拟信号进行模数转换，得到内阻数字信号；控制模块还用于接收内阻数字信号，计算得到内阻测试结果。
现对本实施的电路进行详细说明：
本实施例设计一种便携式蓄电池性能测试装置，测试时使用被测蓄电池供电。便携式蓄电池性能测试装置由MCU、DA、运放、内阻测试电路(交流电流输出、信号测量)、容量测试电路(直流放电电路、电压测量)组成。
参看图2，本实施例的供电模块直接使用被测蓄电池供电电路，其中，使用TPS54160A，低压关断脚设置到11.7V，保证输入电压区间在12～60VDC均输出12VDC，使得所有规格的蓄电池均可为本系统提供电源。进一步地，参看图2，本实施例还通过电源模块调整电压值，以不同的工作电压的电子元器件电路供电。
本实施例的内阻测量模块，基于通过被测蓄电池之前的测试交流信号与通过被测蓄电池之后的输出反馈信号，测量两者的电压降，再者根据测试交流信号的电流值，即可得到内阻值。
参看图3，DA1为数模转换模块输出的测试模拟信号，AC7为输出反馈信号，IOUT为测试交流信号。该部分的工作原理为本实施例的控制模块通过DA芯片(即数模转换模块)输出1000HZ，0～2V阶梯波(DA1)，经各级运放处理，其中，第一级运放(U36B)处理后变成±1V阶梯波，第二级运放(U36A)处理变成正弦波，经运放跟随进入OPA548T，最终输出±1A正弦波提供给电池,其中，R20为50mΩ精密铂电阻，VRR+和VRR-两端接入差分运放，输出端AC7经过AD芯片与控制模块连接，即可以读取差分运放两端电压，从而计算得出实际的测试交流信号的电流值，从而可调整测试数字信号以提高测试交流信号的精度。由于输出侧有电解电容(图中的C24)隔离电池的直流电压，而运放的输出端存在零漂，若不对运放输出端的电压进行偏移调整，会使得电容饱和后电路无法正常运作，故对输出端电压进行反馈从而实现自动偏移调整，具体如图3上，通过引入U7作为回采，将运放输出端的偏移抵消。
较优地，本实施例还包括：容量测试模块，信号采集模块还用于采集被测蓄电池放电输出的第二输出信号，容量测试模块用于对第二输出信号进行容量测试，得到容量模拟信号；模数转换模块还用于将容量模拟信号进行模数转换，得到容量数字信号；控制模块还用于接收容量数字信号，计算得到容量测试结果。
较优地，容量测试模块设有回采单元，回采单元用于对第二输出信号进行反馈回采，以控制调整第二输出信号的放电电流大小。
参看图4，DA2为数模转换模块输出的用于控制容量测试模块的控制信号，AC2为蓄电池放电的电流回采信号，IL为蓄电池放电的放电电流，其中，AC2经模数转换模块与控制模块连接，IL经继电器控制开关接入被测蓄电池。具体参看图3，该电路为一个MOS管驱动大电流的放大电路，相当于一个电子负载。DA2为输入信号，经运放处理，MOS管工作在放大区，IL接入被测电池使其放电，AC2回采的目的是读取实际放电电流值以及提高精度。本实施例的容量测试模块采用MOS管驱动电流源，并引入回采，保证放电电流精度足够高，使得电量测试更准确。
本实施例进行测试时可通过供电模块直接将蓄电池的电能转换为测试装置需要的工作电源，同时不影响蓄电池的性能测试，省去了独立的供电电源，便于使用与携带，并且通过输出反馈电路能够对测试内阻的测试交流信号进行反馈，从而提高内阻测量的准确度，同时，通过在蓄电池容量测试引入回采单元，可读取蓄电池的实际放电电流以提高放电精度，从而提高容量测试的准确度。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种便携式蓄电池性能测试装置，其特征在于，包括：
控制模块、数模转换模块、运放模块、交流电源输出模块、输出反馈模块、信号采集模块、内阻测量模块、模数转换模块、供电模块；
所述供电模块用于将被测蓄电池转换为供电电源，以为整个蓄电池性能测试装置供电；
所述控制模块用于发送测试数字信号，所述数模转换模块用于对接收的测试数字信号进行数模转换，得到测试模拟信号；
所述运放模块用于对所述测试模拟信号进行运放处理，得到运放信号；所述交流电源输出模块用于根据所述运放信号输出测试交流信号，其中，所述输出反馈模块用于接收所述测试交流信号，得到输出反馈信号，所述交流电源输出模块还用于根据所述输出反馈信号对所述测试交流信号进行偏移调整；
所述信号采集模块用于采集所述测试交流信号经过被测蓄电池之后输出的第一输出信号；所述内阻测量模块用于对所述第一输出信号进行内阻测量，得到内阻模拟信号；
所述模数转换模块用于将所述内阻模拟信号进行模数转换，得到内阻数字信号；所述控制模块还用于接收所述内阻数字信号，计算得到内阻测试结果。
2.根据权利要求1所述的便携式蓄电池性能测试装置，其特征在于，还包括容量测试模块，所述信号采集模块还用于采集被测蓄电池放电输出的第二输出信号，所述容量测试模块用于对所述第二输出信号进行容量测试，得到容量模拟信号；所述模数转换模块还用于将所述容量模拟信号进行模数转换，得到容量数字信号；所述控制模块还用于接收所述容量数字信号，计算得到容量测试结果。
3.根据权利要求2所述的便携式蓄电池性能测试装置，其特征在于，所述容量测试模块设有回采单元，所述回采单元用于对所述第二输出信号进行反馈回采，以控制调整所述第二输出信号的放电电流大小。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的便携式蓄电池性能测试装置，其特征在于，所述供电模块为基于电源芯片TPS54160A的供电电路。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的便携式蓄电池性能测试装置，其特征在于，所述测试模拟信号为频率1000Hz的0～2V的阶梯波，所述测试交流信号为±1A正弦波。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111884328A (zh) * 2020-06-12 2020-11-03 广东电网有限责任公司 一种基于多源融合的电源自适应系统及其工作方法
CN112881929A (zh) * 2020-12-30 2021-06-01 北京交通大学 基于阶梯波的锂离子电池eis低频段在线测量方法

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