CN201965212U - 电池容量内阻快速测试仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电池容量内阻快速测试仪，具有电源装置、双向比较器、电池容量测试装置和电池内阻测试装置，所述的双向比较器、电池内阻测试装置和电池容量测试装置均与电源装置相连接。采用本实用新型可以在电池处于任意电量的状态下都可以快速、便捷的获取电池的容量大小，并且检测时间短，内阻的测试时间仅为2分钟，容量的测试时间小于30分钟，而且检测精度高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种仪器设备，尤其是一种电池容量和内阻的测试仪。
背景技术
电池在使用过程中，由于电解液中水分的消耗，以及极板材料活性的降低，会造成容量下降。目前用于检测电池容量的仪器，由放电电路、电压检测电路、计时电路、显示电路组成，在电源输入端上设有放电电路和电压检测电路，电压检测电路的输出端与计时电路的控制端连接，计时电路的输出端与显示电路连接。在电池充满电时，以一固定电流放电，直到电压下降到电池电压的下限，计算这一过程的时间，测出电池的容量。
现有仪器由于是通过测量电池的总储存电量来测量电池的容量，所需测量时间长，不能在短时间内检测，使用不便。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：提供一种能够对铅酸电池，镍氢电池，锂离子电池及磷酸铁锂电池等在任意电量条件下进行最高容量和内阻的快速测量的测试仪。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电池容量内阻快速测试仪，具有电源装置，用于提供测量时的工作电压；双向比较器，用于将取样电压值与设定的参考电压值进行比较；电池容量测试装置，用于测量、显示被测电池的容量值；电池内阻测试装置，用于测量、显示被测电池的内阻值，所述的双向比较器、电池内阻测试装置和电池容量测试装置均与电源装置相连接。
其具体的测量方法是：1)接通电源，对被测电池接入负载进行放电以消除由电池内阻产生的虚浮电压，并对电池电压进行取样，测得电池内阻值并读取；2)停止对被测电池的放电，并对电池电压进行第一次取样，将取样值进行电压线性段判别以确定被测电池电压达到线性状态；3)测得被测电池此时的静态电压值；4)对被测电池进行充电，并对电池电压进行第二次取样，测得电池此时的静态电压值；5)计算被测电池的第一次电压取样值与第二次电压取样值所产生的静态电压增量，得到电池容量值。
在所述的步骤2)中，当被测电池电压高于电压线性段时，对其进行放电，使其电压回落至线性状态；当被测电池电压低于电压线性段时，对其进行充电，使其电压恢复到线性状态。所述的被测电池电压第一次取样值达到线性状态后静止0～2分钟，测得被测电池第一次的静态电压值；对被测电池进行充电0～3分钟后进行电池电压第二次取样并静止0～2分钟，测得电池第二次的静态电压值。所述的对被测电池进行充电均采用恒流脉冲充电。
由于电池会因为自身内阻而产生一定的虚浮电压，所以为了增加对电池电压取样值的精确度，本实用新型在对电池容量进行测试之前先消除由电池内阻产生的虚浮电压，具体的方法是：本实用新型所述的步骤1)中，首先利用轻载对被测电池进行放电，持续0～1分钟后，在采用轻载对其放电的同时接入重载继续对其放电，再次持续0～1分钟，仅停止重载对电池的放电后接通数字表读取被测电池的内阻值，所述的轻载对电池的放电过程持续到对电池电压进行第一次取样时结束。
本实用新型的测试原理是：先对被测电池接入较轻负载以消除由电池内阻产生的虚浮电压(电池内压降)。再对电池进行电压线性段判别，电压高出线性段部分先用大电流放电；电压低于线性段的部分用大电流进行恒流脉冲充电。然后当电压达到线性段后再静止2min，即时记录下静态电压值并保持，此后再次进行3min恒流脉冲充电后再静止2min并记录静态电压增量值同时读取电池容量。
本实用新型的有益效果是，解决了背景技术中存在的缺陷，在测试前先消除了由电池内阻所带来的虚浮电压，使得测试的精确度大大的提高；而且本实用新型不需要等电池充满电以后才能获取电池的容量大小，而是可以在电池处于任意电量的状态下都可以快速、便捷的获取电池的容量大小，并且检测时间短，内阻的测试时间仅为2分钟，容量的测试时间小于30分钟，而且检测精度高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的电源电路图；
图2是本实用新型的主程序电路图；
图3是本实用新型的电池电容测试电路图；
图4是本实用新型的电池内阻测试电路图；
图5是本实用新型的流程图；
图6是本实用新型的结构框图；
具体实施方式
现在结合附图和优选实施例对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
如图6所示的一种电池容量内阻快速测试仪，具有电源装置，用于提供测量时的工作电压；双向比较器，用于将取样电压值与设定的参考电压值进行比较；电池容量测试装置，用于测量、显示被测电池的容量值；电池内阻测试装置，用于测量、显示被测电池的内阻值，所述的双向比较器、电池内阻测试装置和电池容量测试装置均与电源装置相连接。
如图1所示，由变压器B1，整流桥ZQ1，电解电容4C1，组成24V电源并连接到(图三)恒流源电路的输入端，为充电电路供电。
由变压器B1；整流桥ZQ2；电容4C3、4C4；稳压器IC10，IC11；电容4C4、4C5、4C6组成+12Va与+12b两路稳压源。
由变压器B2；整流桥ZQ3；电容4C7，4C8，4C9；稳压器IC12组成+5Va稳压电路为容量显示表供电(图三)。
由B2的另一绕组；整流桥ZQ4；电容4C10、4C11、4C12；稳压器IC13组成+5Vb稳压电路为内阻显示表供电(图四)。
由B2第三个绕组；整流桥ZQ5；电容4C13、4C14、4C15；稳压器IC14组成+12Vc稳压电路为电压判别电路供电(图二)。
图2中，由滤波电容C1；时基器IC1；电阻R1，R2；电容C2，C3组成方波信号发生器，脉宽3S、周期6S，由3脚输出连接至计数器IC2的输入端14脚，在IC2的输出端12脚输出十分频信号(周期为60S的方波信号)，IC2的12脚与计数器IC3的14脚连接。IC3的3、2、4、7、10、1、5、6、9、11脚分别做程序输出；当按下复位开关AN1后IC3第3脚为高电位(持续时间60S)；该引脚连接到(图四)电阻3R3为三极管3Q3提供基流使其导通，继电器J9吸合，常开触点将取样电路与保持电路接通；同时3Q3集电极与图二中二极管D9负极连接(ZS5)，使Q4获得基极电流而导通，J7吸合，并经电阻R30为三极管Q5提供基流使其锁定在导通状态，因而J7维持在吸合状态；J7的常开触点接通，电池轻载放电开始(放电电阻为R53-R60由8只电阻组合而成)。
图2中，IC3第3脚维持1min后结束，继电器J9常开触点断开(取样信号保存到电容3C9两端，同时IC3的第2脚变为高电位，该脚连接到(图四)电阻3R2并为3Q2提供基极电流从而使继电器J10吸合，J10常开触点接通8A放电电阻(R41-R52为16只组合)为电池进行大电流放电，维持1min后结束，J10关断并启动下一个程序。IC3第4脚为高电位，该脚连接到图4中3R1，为3Q1提供基极电流使其导通，J6吸合常闭触点断开，放电后的电压负增量保存于电容3C8两端；常开触点接通，内阻表显示内阻值，1min后结束。IC3第7脚为高电位，连接到电阻R28为三极管Q8提供基流，使Q8导通，继电器J1吸合，接通电压判别电路中IC4第8脚，使判别电路处于工作状态并对电池进行判别。
图2中的电压判别电路是由双运放芯片IC4，电阻R6-R11，稳压管DW1，电容C5-C8，组成双向电压比较器，由R6与DW1产生基准电压；电阻R7，R8，R9串联组成取样回路，测量的线性范围由R8决定，如果电池电压与基准电压的两倍相同，则两比较器均无输出，若低于基准则IC4的1脚输出高电平，若高于基准则IC4的7脚输出高电平。
当IC4的1脚为高电平时经电阻R10使光耦GO3导通，其输出端Z3为高电平并连接到图三中(Z3)电阻2R8，再经2R9为三极管2Q4提供基极电流使三极管2Q4导通再经电阻2R11为2Q5提供基流使两管均导通，并经2R12锁定在导通状态使继电器J5持续导通，常开触点闭合，接通充电电路，同时Z3又与电阻R34连接，使三极管Q3处于导通状态可使Q1，Q2组成的自锁电路禁止启动或将其自锁状态强行关断。当IC4的7脚为高电平时经电阻R11使光耦GO4导通，输出端Z4为高电平，经电阻R37，R36(电容C9为启动延时电路)为三极管Q2提供基极电流，再经R38使Q1也导通并锁定，继电器J8持续导通；常开触点闭合，接通放点电路，同时Z4又与图三中2R6连接，使三极管2Q3处于导通状态，并使2Q4，2Q5组成的自锁电路禁止启动，或将其自锁状态强行关断。
当电池电压低于或高于基准电压时，电压判别电路一直处于工作状态，继电器J5(连接点S2)或J8(连接点S1)其中之一为导通状态(S1、S2接图二中D4、D3连接到IC2的13脚)程序将停止运行(S1或S2的高电平会使计数器IC2的13脚为高电平，计数被禁止)，直至充电时高于基准电压或放电时低于基准电压才能使IC2的13脚恢复为低电平时方可继续运行程序。
电压调整过程结束后再延时1min后，IC3第10脚为高电位，经电阻R12连接到三极管Q7(Q7为射极跟随器)，再经D5、D6到电阻R22、R17分别连接到Q11及Q14同时启动由Q11，Q12或Q14，Q15组成的自锁电路，使继电器J2，J3持续导通，J2常闭触点(图三)断开，结束电容取样并保存到电容2C4两端；J3常开触点闭合，接通脉冲充电电路，并对电池进行定时定量的充电，充电时间持续3min。
经3min的充电后程序运行至IC3的第6脚(高电位)，并连接到R19给Q13提供基极电流使Q13饱和导通，并强行关断Q14、Q15组成的自锁电路，继电器J3释放，充电停止，程序继续运行2min使电池变量静止，等待读数。
程序运行至IC3的第11脚(高电位)并连接到R25给Q9提供基极电流使Q9导通，继电器J4吸合，J4常闭触点(图三)J4A断开，取样结束，并将取样值保存到电容2C3两端；而常开触点J4B接通，电池容量表显示电池容量值并保持。
图5所示的是电路工作流程图。
经过多次试验，本实用新型对10～24Ah范围内的电池进行快速测量(读数范围0-26Ah)的效果尤其显著，因此按照24Ah电池的最小内阻值条件下，充电时的最小压降值Ur+ΔU+24＝最高容量设定值，最高值设定后，低于最高设定值均为线性读数。其中：Ur为充电电流与电池内阻的乘积；ΔU为同一电池充电后的静态电压增量；24Ah为电池额定容量值。
以上说明书中描述的只是本实用新型的具体实施方式，各种举例说明不对本实用新型的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离实用新型的实质和范围。
Claims (1)
1.一种电池容量内阻快速测试仪，其特征在于：具有电源装置，用于提供测量时的工作电压；双向比较器，用于将取样电压值与设定的参考电压值进行比较；电池容量测试装置，用于测量、显示被测电池的容量值；电池内阻测试装置，用于测量、显示被测电池的内阻值，所述的双向比较器、电池内阻测试装置和电池容量测试装置均与电源装置相连接。
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