CN114779106A - 一种电力监拍装置用智能电池测试装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种电力监拍装置用智能电池测试装置、系统和方法，包括：供电模块；电流总线，连接供电模块，内设多路开关模块和控制器，预设充放电数据进行电流、电压和功率的调节分配；充放电测试模块，包括多组充电模块和放电模块，分别与多路开关模块进行连接，进行充电测试、放电测试及同时充放电测试；每组充电模块和放电模块连接一组待测电池；电子负载，通过电流总线与放电模块连接，进行待测电池的放电测试；储能模块，与电流总线连接，用于储存放电测试的富余放电量。本公开通过智能电池监测系统实现同时充放电测试，具有减少能源浪费，实现多路同时测试，提高测试精度和效率，具有对智能电池测试装置进行综合评估的功能。

Description

一种电力监拍装置用智能电池测试装置、系统及方法

技术领域

本公开涉及电力电池测试技术领域，具体地涉及一种电力监拍装置用智能电池测试装置、系统及方法。

背景技术

随着电网的发展，越来越多的智能终端用于电网的生产、运维中。蓄电池作为整个终端的能量来源，是整个终端正常工作的基本条件。蓄电池的稳定性和在放电过程中能提供给负载的实际容量对确保电力设备的安全运行具有十分重要的意义。

目前使用最广泛的大功率蓄电池充电技术是通过晶闸管的相控整流来实现的，其交流侧电流波形畸变严重、功率因数低，严重污染电网，而且自动化程度低、操作复杂、易出现故障、可靠性不高；放电过程则通常是经过一级电能变换装置，将电能通过电阻以热能的形式消耗掉，从而造成极大的能源浪费，且温度高，影响工作环境。传统的测试方法虽然可简单实现设备的充放电设备，但是放电发热导致能量浪费，且蓄电池测试过程中环境稳定性和安全性无法保证。因此需开发一种电力监拍装置用智能电池测试装置。

发明内容

为解决上述提出的技术问题，本公开提供了一种电力监拍装置用智能电池测试装置、系统和方法，实现多种模式的充放电测试同时进行，放电量用于充电测试，减少能源浪费，实现多路同时测试，提高测试精度和效率，同时具有对智能电池测试装置进行综合评估的功能。

本公开的第一方面，提供了一种电力监拍装置用智能电池测试装置，包括：供电模块，用于供电；电流总线，连接供电模块，内设多路开关模块和控制器，预设充放电数据进行电流、电压和功率的调节分配；充放电测试模块，包括多组充电模块和放电模块，分别与多路开关模块进行连接，进行充电测试、放电测试及同时充放电测试；每组充电模块和放电模块连接一组待测电池；电子负载，通过电流总线与放电模块连接，进行待测电池的放电测试；储能模块，与电流总线连接，用于储存放电测试的富余放电量。

进一步的，多路开关模块，分别与多组充电模块和放电模块连接，用于各组待测电池的充放电测试的通断；控制器，用来控制充电测试、放电测试及同时充放电测试之间的切换。

进一步的，电流总线还设有：采样模块，实时采集待测电池、电子负载、储能模块的测试数据；通信模块，通过通信网络进行测试数据的传输；显示模块，用于输入测试数据，实时显示多组待测电池的测试数据及其实时数据曲线。

进一步的，充电模块，用于待测电池的充电测试；放电模块，用于待测电池的放电测试，还将待测电池的放电量通过电流总线的分配进行另一组待测电池的充电测试，实现同时充放电测试，富余电量储存在储能模块；

进一步的，多路开关模块设有切换模块，用于多路充电测试、放电测试及同时充放电测试间的通断。

进一步的，单独放电测试，多路开关模块接通待测电池连接的放电模块与电子负载进行待测电池的放电测试；单独充电测试，多路开关模块接通待测电池连接的充电模块与电流总线进行待测电池的充电测试；同时充放电测试，待测电池通过放电模块进行放电测试的同时，将释放的放电量经电流总线再分配到充电模块对另一组待测电池进行充电测试，其富余的放电量再分配到储能模块中进行储存。

进一步的，还设有恒温测试箱，用于承载待测电池，提供恒温安全的测试环境。

本公开的第二方面，提供了一种电力监拍装置用智能电池监测系统，采用上述的电池测试装置，对每组待测电池进行在线监测管理。

本公开的第三方面，提供了一种电力监拍装置用智能电池测试方法，采用智能电池监测系统进行待测电池的充放电测试方法，其测试步骤包括：

将待测电池与充放电测试模块连接，系统进行自检；

设定测试参数，选定充放电测试模式，进行待测电池的充放电测定；

采样模块实时采集测试数据，通过通信网络传输到上位机；

测试完成后，分析测试结果，生成测试报告。

进一步的，在待测电池的充放电测试方法过程中，还进行待测电池容量的监测管理，用于判断充放电测试的循环和启停。

本公开的技术方案，通过便捷的测试流程和多路测试设计有效提高了测试的效率和自动化水平；放电测试的放电量不仅用于充放电同时测试还可将富余电量储存回收，解决了能量回收、利用率不高的问题；电流总线的接口电路设计，便于模块的扩充，增加了设备的测试灵活性；恒温防爆箱的应用极大的保证了测试条件稳定性和测试安全性。

应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：

图1是本公开实施例的智能电池测试装置的结构框图；

图2是本公开实施例的恒温测试箱的外部结构示意图；

图3是本公开实施例的恒温测试箱的内部顶部结构示意图；

图4是本公开实施例的恒温测试箱的灭火装置的结构图；

图5是本公开实施例的恒温测试箱的灭火装置工作流程图；

图6是本公开实施例的电池测试装置的电池测试的工作流程图；

图7是本公开实施例的电池测试装置的电池容量测试的工作流程图；

其中，图1-7中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1箱体、2防护门、3控制装置、4除湿装置、5箱体电源、6照明装置、7温度传感器、8散热器、9制冷器、10灭火器、11灭火开关、12管道、13防爆窗、14把手。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，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全部其他实施例，都属于本公开保护的范围。

另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本公开的智能电池测试装置，是应用于电力监拍装置的测试，包括测试装置、恒温测试箱和电池监测系统。

【测试装置】

如图1所示，测试装置包括供电模块、AC/DC整流模块、电流总线、多路开关模块、充电模块、放电模块、控制器、电子负载、储能模块、采样模块、通信模块和上位机显示模块。供电模块的输出端连接AC/DC整流模块，AC/DC整流模块的输出端连接电流总线，电流总线内设多路开关模块；多路开关模块连接多组充电模块和放电模块，每组充电模块和放电模块均对应连接有一个待测电池；控制器与多路开关模块、充电模块、放电模块连接；多路开关模块与电子负载连接；多路开关模块与储能模块连接；储能模块、电子负载、待测电池均连接至采样模块；采样模块与通信模块连接；通信模块与上位机显示模块连接。

其中，

供电模块：接入110-220V单向直流电，输入到AC/DC整流模块，用于整个系统装置的供电。

AC/DC整流模块：即AC/DC变换器，是一种电压型整流器，采用目前应用最为广泛的电压电流双闭环控制方式和空间矢量脉冲宽度调制算法产生控制AC/DC变换器的脉冲宽度调制信号，实现对供电模块的整流和直流测电压的稳定；AC/DC整流模块的输出端通过连接电流总线对充电模块、放电模块进行供电。

电流总线：由供电模块进行供电，分别与充电模块、放电模块、电子负载、储能模块连接，给各模块分配相应的电流，起到总体控制的作用。内设多路开关模块、采集模块、通信模块、控制器及显示模块，预设不同充电测试模式的测试数据，根据不同测试模式进行电流、电压和功率的调节和分配。电流总线配置适当的接口电路，制定总线标准与各模块连接，便于模块的扩充，增加测试的灵活性。

具体的，电流总线根据预存的不同充电测试的电流电压的数据要求，进行电流电压的分配，还可根据需要进行不同阶段的不同电流电压的调控，如不同测试模式的分段电流电压的数据要求，不同数量的测试模块的扩充需求等。电流总线的总控功能配合其自身的模块扩充功能，可以很好的实现多组电池同时进行不同模式的测试。

多路开关模块：分别与多组充电模块和放电模块连接，用于各组待测电池的充放电测试的通断，以及每组充放电状态间的切换；具体的，设有多路状态切换模块；多路状态切换模块采用继电器，连接各个单路测试的充电模块、放电模块、电子负载和储能模块，保证各路的输出和输入均互不影响、独立运行，实现各路的通断。

充电模块：接收电流总线的调控，接通待测电池进行充电测试，内部由DC/DC变换器构成，它通过采用双移相控制方式产生PWM信号，将电流总线分配的直流电压转换成符合待测电池需要的电压，给待测电池充电，进行充电测试。

放电模块：接收电流总线的调控，接通待测电池进行放电测试，内部由DC/DC变换器构成，它通过采用双移相控制方式产生PWM信号，将电流总线分配的直流电压转换成符合待测电池需要的电压，给待测电池放电，进行放电测试。在单独放电测试时，接通电子负载，进行单独放电测试，在同时充放电测试时，放电量经电流总线处进行重新分配，分配到此时需要进行充电测试的充电模块进行充电测试，实现同时进行充放电测试。其中，放电模块连接待测电池，放电量流经电流总线，经充电模块，对其它组待测电池进行充电，富余的电量可存储在储能模块中，将放电量充分利用，免于浪费。

控制器：用来控制充电模块、放电模块工作状态，控制多路开关模块每路导通状态，控制放电测试时电子负载的参数、放电电流、截止电压等。

电子负载：与电流总线连接，通过内设的多路开关模块与放电模块连接，将待测电池作为供电电源，进行待测电池的放电性能测试；设置多个电子负载，与电流总线形成多路测试，通过电流总线精确控制各路的负载值，进行多组待测电池的单独放电测试，实现恒流、恒压和恒阻的不同放电测试；同时将待测电池的放电量通过电流总线进行存储。

储能模块：通过多路开关模块与电流总线连接，在进行多组待测电池的放电测试时，将放电量临时储存，如此时正进行充电测试，电流总线会将会将多余的电量分配到此路充电模块进行充电测试，实现同时充放电测试；如此时没有进行充电测试，将会把放电量临时储存起来，防止电量的损失，起到低碳环保的作用。

具体的，储能模块选择超级电容，通过接口与电流总线连接，可根据需要进行不同容量不同数量的模块扩充，以适应不同测试场景的需要。双电层电容器的能量是以电荷的形式存储在接触面。充电时，电子从正极流向负极，同时，电解质中的正负离子中分离并分别移动到接触面的表面，形成双电层；充电结束后，由于电荷异性相吸的原理使双电层稳定，即超级电容电压稳定。放电时，电子通过从负极流向正极，在外电路中产生电流，电解质中的正负离子又互相中和。

采样模块：采集待测电池、电子负载、储能模块的测试参数，如电压、电流、温度。测试装置中电压的采集是直流电压，对其采集使用了一种带隔离的直流电压采集方法。电池的直流信号先由光耦实现对电信号的隔离，通过光耦继电器控制信号的测量开关。这种隔离方式能够使输入端得到保护，不被其他的信号干扰。由于通信电源中测试电池组电压比较大，需要将信号调整为能够由单片机进行A/D转换的电压信号，所以由光耦继电器输出的电压需要通过运算放大器对电信号进行处理，处理后的信号传送至采样模块，由此完成对直流电压的采集监测。在待测电池充放电过程中，不仅电压需要实时采集，电流也需要实时采集，采用高精度霍尔传感器来检测电池组的电流，该电流传感器不需要进行I/V变换。为了准确地反应待测电池组的温度分布情况，同时精确掌握电池组在充电过程中温度的变化情况，采用温度传感器采集电池温度，温度采集设计有多达10个温度传感器接口，可以很好地满足待测电池组温度采集需求。

通信模块：包括以太网通信和RS-485串口通信，实现各个模块之间的通信。

上位机显示模块：用于输入测试数据，实时显示多组待测电池的测试数据及实时数据曲线。可同时实时显示多路待测电池检测数据、状态等信息。工作人员根据显示数据情况，进行充放电测试的人为调控。

【恒温测试箱】

本公开的智能电池测试装置，针对目前电池充放电测试在温度控制上存在的控温系统体积大、能耗大、成本高、控温不精确，控温范围小等难题，还设有一种电池充放电测试用的恒温测试箱，具有结构简单、操作容易、体积小、能耗低、价格便宜、使用稳定性好、控温范围大、控温精确等优点；能够提供一个独立的待测电池工作环境区间，具有完善的气流组织，使箱内的待测电池均能一直工作在最佳温度中，提高了待测电池的工作寿命及测试的安全性。

恒温测试箱：作为待测电池的承载体，如图2-3所示，包括箱体1、防护门2、恒温装置、安全装置、电池夹具、控制装置3、除湿装置4、箱体电源5、照明装置6；其中，箱体1内部设有恒温装置和电池夹具；控制装置3同时与恒温装置和箱体电源5相连，实现升温与降温的调控。

具体的，

箱体1：外部前侧设置可打开的防爆防护门2。

恒温装置：设置于箱体1内部，用于箱体1内测试温度的恒定；包括设于箱体1内部中心处的温度传感器7、设于箱体1内部后壁的散热器8以及设于箱体1内部顶部的制冷器9，分别与控制装置3连接。

温度传感器7设在箱体1内部的中心位置，通过箱体1顶部的线孔与箱体外侧的控制装置3相连，用以监测箱体1内部温度，实现升温与降温的监测传输。

制冷器9为热电半导体制冷组件，固定在箱体1内部的顶部，可进行加热或制冷作业。热电半导体制冷组件上设有多个散热片，镶嵌在箱体1内部的顶部两侧，通过改变热电半导体制冷组件的散热片数量和功率、设置控制装置3的预设测试温度，可将箱体内部温度控制在-20～80℃。在通电的情况下，两端极板会产生一定的温差，可以利用它的冷凝面为物体提供一个低温环境，发热面提供热源能量。

散热器8采用12V，0.32A的直流散热风扇，固定在箱体1内部后侧靠近热电半导体制冷组件的位置，由控制装置3进行开启控制，当箱体1温度在设定温度范围之外，散热风扇运转，将热电半导体制冷组件的热量或冷气传播至箱体1，使温度分布均匀。

安全装置：包括设置于箱体1内部的火焰探测器和烟雾报警器、设置于箱体1外部的灭火装置和设于箱体底部的防泄漏槽，用于测试的安全防护；

火焰探测器采用感光型近红外火焰探测器，与控制装置3内的灭火模块连接，将测试箱内的测试数据传输到控制装置3，通过与灭火模块内预设的灭火参数比对，启动灭火装置。感光型近红外火焰探测器，选择感光型近红外火焰探测器作为电池火灾探测器，该探测器具有对红外辐射敏感、响应速度快，且灵敏度可调、抗干扰能力较强等特点，实际使用中调试阶段可以根据电池热失控过程的红外辐射强度改变特点调节相应参数使灵敏度和误报率达到一个较好的平衡状态，便可在热失控火灾前期准确检测到局部热失控，在火灾前起到安全提示的作用。

烟雾报警器的作用是检测有无火灾隐患，可及时对蓄电池发热及燃烧进行检测并报警，并随时将监测数据传输到控制装置3内的灭火模块；与火焰探测器配合使用，使其安全性能更加可靠精准。

灭火装置设有灭火器10、灭火开关11和设于箱体1内部的喷嘴，如图4所示；灭火器10通过管道12与喷嘴连接；灭火开关11由控制装置3内的灭火模块进行自动控制，开启灭火器10进行灭火。

其中，灭火器10采用七氟丙烷灭火剂瓶；灭火开关11采用电磁容器阀。当测试箱内由于测试锂电池发生电池爆炸、燃烧时，火焰探测器就会将信号传送给灭火模块，灭火模块驱动电磁容器阀开启，导致七氟丙烷灭火剂从灭火器10的管道12流出，管道12与钢管的一头连接，钢管的另一头与喷嘴连接，使七氟丙烷灭火剂通过钢管，由喷嘴喷入测试箱内，实现灭火，具体的灭火流程如图5所示。

安全装置的底部还设有防泄漏槽，可在灭火过程中防止危险液体的溢出，如在燃烧的过程中可燃性液体化学品、七氟丙烷灭火剂的溢出，避免污染环境。

若干电池夹具：设置在箱体1内，用于固定多组待测电池，确保待测电池与箱体1外的电池测试装置电性连接。箱体1内分层设置，每层设置支撑板，支撑板上根据测试电池的大小依次设置多排电池夹具。支撑板是活动安装在箱体1内，根据不同的电池进行不同规格和数量的支撑板安装。

电池夹具设有测试夹持点，用于连接待测电池；支撑板上固定测试导线，测试导线一端连接测试夹持点，另一端穿过箱体1后壁与智能电池测试装置电性连接。电池夹具与支撑板的接触处设有测试导线孔，用于测试导线与测试夹持点的连接。测试导线可以内设在支撑板内部，也可以固定在支撑板表面。

具体的，内设导线是将测试导线内设到电池夹具的支撑板上，一端与电池夹具的测试夹持点连接，一端设有连接头与智能电池测试装置连接。内设导线的设计，一是节省了测试箱体1内部的空间，防止测试导线错乱放置而引起的危险，二是由于导线内置，在发生火灾时，不会因为测试导线着火而引起测试箱外的智能电池测试装置受损；电池夹具设置特定的测试夹持点保证了待测电池的快速放置即可接电，也保证了在充放电过程中避免接触不良导致的火灾。智能电池测试装置与待测电池通过测试导线连接并分开设置，减小了测试箱体1的体积，使箱体1内的温度控制更加精准和快速，相应的成本也更低廉。

具体的，内设导线的一部分固定在支撑板内部，支撑板外留有一定长度的预留测试导线，测试导线的另一端设有连接智能电池测试装置的连接头。更换支撑板时，将支撑板外侧的预留测试导线穿过箱体1后壁的导线孔插接在智能电池测试装置上进行电池的测试。

具体的，箱体1后壁设有一定数量的导线孔，并在孔内设置保温塞，在不使用的时候，起到保持箱体1内部的温度湿度恒定，不受外界的影响的作用。在使用此导线孔时，取走保温塞即可。

具体的，预留测试导线上设有可滑动的保温环，保温环的大小与箱体1后壁的导线孔相同，在预留测试导线穿过导线孔时，取走保温塞，将预留测试导线穿过，将保温环塞入导线孔，一是固定预留测试导线的位置，防止箱外的操作对测试导线的拉扯造成测试导线的损坏，二是将导线孔密封住，保持箱体1内部的温度湿度恒定，不受外界的影响。具体的，支撑板、测试导线外皮、保温环和保温塞均采用阻燃耐高温材料，增加整体的安全系数，也防止了箱内着火时，不会引起与之连接的智能电池测试装置的受损。

除湿装置4：设置在箱体1内部，设置多处，与控制装置3电性连接，用于调控箱体1内部的湿度。在箱体1设置温度较低时用来控制湿度，由风扇将潮湿空气抽入机内，通过热交换器，此时空气中的水分子冷凝成水珠，处理过后的干燥空气排出机外，防止潮湿。

箱体电源5：设置在箱体1外侧，通过总开关与控制装置3电性连接，为控制装置3、热电半导体制冷组件和散热风扇进行供电。箱体电源5采用交流电源或直流恒压电源。

照明装置6：设置在箱体1内部顶部，与控制装置3电性连接，便于通过防护门2上的防爆窗13对箱体1内进行观察，增加安全性。

控制装置3：设置于箱体1外部，分别与恒温装置、安全装置、除湿装置4、箱体电源5和照明装置6电性连接，用于调控箱内的测试温度及设备的启停和照明；其中设有温控模块、灭火模块、安全模块。

具体的，温控模块控制恒温装置和除湿装置，进行不同电池对应的预设的温度和湿度调控箱体内温度和湿度的范围。

具体的，灭火模块控制安全装置和箱体电源5，根据预设的灭火参数启动灭火装置及报警，同时进行断电控制。

具体的，安全模块控制箱体电源5，在有报警和火灾危险的情况下，进行断电处理；还与智能电池测试装置的供电模块进行电性连接，在有报警和火灾危险的情况下，控制供电模块的断电，停止充放电测试作业。

本方案采用的测试箱，通过设置特殊的箱体1外壳达到防爆保温作用，防护门2通过铰链与箱体1连接，防护门2中部设有防爆窗13，为钢化玻璃窗，防护门2内部周边设有密封件。

具体的，箱体1结构为带有夹层的双层防爆箱体或多层防爆箱体，夹层内设有保温单元，保温单元选用岩棉；箱体1拟选择耐火砖、Q420钢、钢筋混凝土作为测试箱材料。结合锂离子电池的燃烧特性，分析锂离子电池在燃烧过程中将产生数千度的高温，将可能熔化或使铁质或不锈钢材质的柜壁变软；锂离子电池爆炸时产生的冲击波可能使箱壁破坏。因此，选择高铝隔热轻质耐火砖，耐火极限不应低于4h，外衬一层Q420钢，在钢板和耐热砖之间填充岩棉。岩棉可有效弱化爆炸冲击波对钢板的破坏，也可有效减少燃烧高温传导至钢板。测试箱体具有抗爆炸冲击波的能力，能将爆炸的破坏作用限制在一定范围内，采用不锈钢钢板主要就是具备防爆墙的功能。根据测试锂离子电池的容量，可以计算出TNT当量，经过结构计算，确定不锈钢钢板的厚度。

防护门2不仅作为待测电池的出入口，观测在锂离子电池短路发生燃烧或爆炸的情况下箱体1材料的变化，更重要的功能为锂离子电池爆炸时作为泄爆面，当锂离子电池发生爆炸，压力超过0.2MPa时，防护门2会脱开作为泄爆面泄压，释放锂离子电池爆炸产生的冲击波。

防护门2采用轻质耐热隔板，设置防爆窗13和把手14，采用钢化玻璃，兼观察窗作用。防护门2内侧边缘放置钕铁硼磁性材料，钕铁硼磁条能够耐高温，不致燃烧高温熔化，同时可保证其箱内密封性，当锂离子电池燃烧时产生的大量烟雾不会溢漏出去，增加使用的环境保护及人员防护作用。

恒温测试箱还要设置静电接地导线，以防止箱体1产生静电火花。

使用恒温测试箱的过程为：先打开防护门2，将安装好待测电池的支撑板放入测试箱内，将预留测试导线穿过箱体后壁的导线孔，安装好保温环，然后盖上防护门2，将预留测试导线连接智能电池测试装置；恒温测试箱开启预热10min，待控制装置3显示的温度达到设定的温度后，在进行电池测试，在测试过程中，温度达到预定温度后，可自动控制散热风扇与热电半导体制冷组件停止工作，在温差超过0.5℃时，散热风扇与热电半导体制冷组件重新开始工作，保持箱内温度的恒定。

【电池监测系统】

电池测试装置还设有智能电池监测系统，用于测量电力监拍装置蓄电池的质量及动态特征，检测待测电池的容量大小，实现每个待测电池的独立管理，具有在线监测功能，在电池组处于在线放电、充电状态下，可对每个单体待测电池进行实时在线监测，监测内容包括：电池整组电压、电池充放电电流、电池组监测时间、电池组充放电容量等指标。其工作测试流程如下：

步骤1：检测人员将待测电池与多路切换装置接口连接，系统上电自检；

步骤2：用扫码枪扫描待测电池条形码，系统界面的上方显示出该待测电池的生产厂家、设备型号等信息；还可以通过输入检测的待测电池的设备ID显示设备信息；

步骤3：选择测试模式，分为单独充电模式、单独放电模式、同时充放电模式；

步骤4：将装置设置的充电参数输入到上位机，上位机通过网络通信模块下发至控制器；

步骤5：采样模块实时采集充放电测试过程中的电压、电流等数据，通过通信网络传输到上位机；

步骤6：测试完成后分析测试结果，生成测试报告。

【电池充放电测试】

其具体的工作流程如图6所示：

系统自检：当系统上电时，本装置首先进入自检流程，对本设备的模块进行自检，对电网端的交流电源信号的质量进行检测，下发相关矫正参数等，当系统自检完毕后，退出设备自检流程；系统会自动提示自检结果；

设定测试参数：自检无误后，进行待测电池模式的选择，然后对待测设备进行参数设置；

选择测试模式：对待测电池测试模式有单独充电模式、单独放电模式、同时充放电模式；

单独充电模式：当发出充电命令时，系统由待机模式进入充电模式，将电池组电极接至测试装置容量测试端接口，按照充电流程顺序描述：以7.2V为充电截止电压的电池组为例，将装置设置的充电参数手动输入上位机，上位机通过网络通信下发至控制器，多路开关模块接到上位机和控制器指令，控制充电模块所接继电器导通，电池接入充电电路，多路开关模块主要由多组继电器构成，充电模块由控制器控制升压DC/DC转换器实现；然后AC/DC整流模块将电源模块输入的220V交流电使用全波同步整流的方法装换成稳定的电压；输入的直流电压经过全桥式DC/DC变换器将电压升高对电池组进行充电；

充电方法采用五段式方法进行充电：

第一阶段对电池进行小电流I0进行预充电，达到预充电时间后进入第二阶段；第二阶段对电池进行I1的恒流充电，达到特定电压后进入第三阶段；第三阶段对电池进行电压为V0的恒压充电，待充电电流下降至特定电流I2后进入第四阶段；第四阶段对电池进行I3的恒流充电，待电压上升至截止电压进入第五阶段；第五阶段对电池进行截止电压的恒压充电，直至电流下降至0.01C(标称容量)终止充电。五段式充电方法极大的减少了因电池电路电压过高控制电路中的损耗，节约了电网能量。

充电过程开始后，采样模块实时进行电池端电压、电流以及电池温度采样，充电过程中电池温度高于设定安全范围后，电池暂停充电，至电池温度恢复正常在继续充电。在本流程中会实时检测充电电流等参数，若检测发现故障，跳出本流程，系统上显示相应的设备编码。

单独放电模式：当发出放电命令时，系统由待机模式进入放电模式，将电池组电极接至测试装置容量测试端接口，按照放电流程：以4V为放电截止电压的电池组为例，将装置设置的放电参数手动输入上位机，上位机通过网络通信下发至控制器，多路开关模块接到上位机和控制器指令，控制放电模块所接继电器导通，电池接入放电电路；然后通过全桥DC/DC变换器将电压降低连接至电子负载消耗电能。

放电过程采三段式放电方法进行放电：

第一阶段对电池进行小电流放电，达到放电时间后进入第二阶段；第二阶段电池进行0.05C恒流放电，放电至特定电压进入第三阶段，第三阶段电池进行0.1C恒流放电，至电池电压低于截止电压特定时间后停止放电。通过三段式放电控制电池放电电流，减小了电路损耗容量检测精准，同时减小温度产生。

放电过程开始后，采样模块实时进行电池端电压、电流以及电池温度采样，放电过程中电池温度高于设定安全范围后，电池暂停放电，至电池温度恢复正常在继续放电。

同时充放电模式：当发出同时充放电命令时，系统由待机模式进入同时充放电模式，下面为了更容易说明该模式的实施方法，以两组电池为例进行说明。电池组1通过多路开关模块和电流总线向电池组2传送电量。

充放电同时进行模式是将电池组1中的电能释放到直流电流总线，同时电池2消耗电能进行充电的过程。将电池组1和电池组2电极接至测试装置测试端接口。电池组1通过经过升压DC/DC转换器将电池组1的电能释放到公共电流总线，释放的电能通过电流总线汇总电能，通过降压DC/DC转换器对电池组2降压充电，富余的电流存储至超级电容中。当出现电池组1的电能已经释放完，电池组2未充满的情况时，多路开关模块导通与超级电容连接的开关，采用超级电容对电池组2进行充电；当出现电池组1的电能未完全释放完，电池组2电量已经充满的情况时，多路开关模块导通与超级电容连接的开关，采用超级电容将电池组1多余的能量进行存储。

【电池容量测试】

智能电池监测系统还设有自动充放电测试电池容量的方法，具体的工作流程如图7所示：

设定容量测试参数：上位机设定充电时长、充电截止电压和放电截止电压和放电时长、充放电测试循环次数等参数；

待测电池开始充电：上位机控制充电模块开始对待测电池充电，采样模块实时采集电池端电压、电流和温度；充电过程电池温度达到45度警戒值后，充电过程暂停30min，若采样温度低于警戒值，再次开始充电，若温度仍高于警戒值继续停止30min；电池充电达到预设时长或电池端电压达到充电截止电压则停止充电，若未达到充电停止条件则继续充电30min再做判断；充电结束后静置30min，等待放电；

待测电池开始放电：待静置时间达到，开始对被测电池放电，采样模块实时采集电池电压、电流和温度，放电过程中电池温度达到警戒值，则暂停放电30min，若电池温度低于警戒值则继续开始放电，若温度仍高于警戒值则继续暂停30min；开始放电后判断放电是否达到预设时长或者电池端电压是否低于放电截止电压，若未达到放电停止条件则继续放电，若达到放电截止条件则停止放电；

计算待测电池容量：循环充放电次数加1，计算该次循环中测试所得容量，若计算容量达标则停止测试，若计算容量未达标则进行下一次充放电循环容量测试，待循环充放电测试达到设定值，则停止容量测试，则电池容量为所有测试中计算所得最大值。

使用本公开实施例的测试装置时，选定多组待测电池，在测试之前将待测电池放置在恒温测试箱内的电池夹具上，本装置可对待测电池组实行多路同时测量，对于容量测试不达标的电池组保持下一轮充放电测试，对于容量测试达标的电池组，通过多路开关模块控制该电池进入离线状态，最多进行五轮充放电测试，测试装置对监测数据进行分析，最终生成测试结果报告。其在使用过程中，具有以下技术效果：

1)该套设备的电流总线的总控设计实现了电流的分配，可以实现多路充放电同时测试，大大提高了单路测试的效率，缩短了测试时间。

2)该套设备采用电流总线与储能模块结合，实现电池的同时充放电测试，当待测电池放电时对另一待测电池充电，充分利用放电量，减少能量浪费，环保低碳。

3)该套设备的电流总线的接口设计便于模块的扩充，增加了设备的测试灵活性；恒温防爆箱的应用极大的保证了测试条件稳定性和测试安全性。

4)使用时，在终端设备的软件里设置对应的自动化测试参数，便可以自动进行测试，持续、精准地完成待测电池循环充放电及记录测试数据的工作，将测试人员从繁琐的充放电控制及数据记录工作中解放出来，测试人员可将精力分散到别的事务，提升了工作效率，节约了人工成本。

在本公开说明书的描述中，术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本公开说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本公开的优选实施，并不用于限制本公开，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。凡在发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电力监拍装置用智能电池测试装置，其特征在于，包括：

供电模块，用于供电；

电流总线，连接所述供电模块，内设多路开关模块和控制器，预设充放电数据进行电流、电压和功率的调节分配；

充放电测试模块，包括多组充电模块和放电模块，分别与所述多路开关模块进行连接，进行充电测试、放电测试及同时充放电测试；每组所述充电模块和所述放电模块连接一组待测电池；

电子负载，通过所述电流总线与所述放电模块连接，进行待测电池的所述放电测试；

储能模块，与所述电流总线连接，用于储存所述放电测试的富余放电量。

2.根据权利要求1所述的电池测试装置，其特征在于，

所述多路开关模块，分别与多组所述充电模块和所述放电模块连接，用于各组待测电池的充放电测试的通断；

所述控制器，用来控制所述充电测试、所述放电测试及所述同时充放电测试之间的切换。

3.根据权利要求1所述的电池测试装置，其特征在于，

所述电流总线还设有：

采样模块，实时采集待测电池、所述电子负载、所述储能模块的测试数据；

通信模块，通过通信网络进行所述测试数据的传输；

显示模块，用于输入测试数据，实时显示多组待测电池的所述测试数据及其实时数据曲线。

4.根据权利要求1所述的电池测试装置，其特征在于，

所述充电模块，用于待测电池的所述充电测试；

所述放电模块，用于待测电池的所述放电测试，还将待测电池的放电量通过所述电流总线的分配进行另一组待测电池的所述充电测试，实现所述同时充放电测试，富余电量储存在所述储能模块。

5.根据权利要求1所述的电池测试装置，其特征在于，

所述多路开关模块设有切换模块，用于多路所述充电测试、所述放电测试及所述同时充放电测试间的通断。

6.根据权利要求1所述的电池测试装置，其特征在于，

所述单独放电测试，所述多路开关模块接通待测电池连接的所述放电模块与所述电子负载进行待测电池的放电测试；

所述单独充电测试，所述多路开关模块接通待测电池连接的所述充电模块与所述电流总线进行待测电池的充电测试；

所述同时充放电测试，待测电池通过所述放电模块进行放电测试的同时，将释放的放电量经所述电流总线再分配到所述充电模块对另一组待测电池进行充电测试，其富余的放电量再分配到所述储能模块中进行储存。

7.根据权利要求1所述的电池测试装置，其特征在于，

还设有恒温测试箱，用于承载待测电池，提供恒温安全的测试环境。

8.一种电力监拍装置用智能电池监测系统，其特征在于，采用权利要求1-7中任一所述的电池测试装置，对每组待测电池进行在线监测管理。

9.一种电力监拍装置用智能电池测试方法，其特征在于，采用权利要求8中所述的智能电池监测系统进行待测电池的充放电测试方法，其测试步骤包括：

将待测电池与充放电测试模块连接，系统进行自检；

设定测试参数，选定充放电测试模式，进行待测电池的充放电测定；

采样模块实时采集测试数据，通过通信网络传输到上位机；

测试完成后，分析测试结果，生成测试报告。

10.根据权利要求9所述的电池测试方法，其特征在于，

在待测电池的充放电测试方法过程中，还进行待测电池容量的监测管理，用于判断所述充放电测试的循环和启停。

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