CN204989423U - 便携式智能蓄电池参数测试仪 - Google Patents

Abstract

一种便携式智能蓄电池参数测试仪，是由内阻容量测试装置和放电特性曲线测试装置两部分组成；其步骤如下：利用直流动态电压下降内阻法测量蓄电池内阻；利用“内阻——容量曲线法”测出蓄电池容量；在测量容量前，将与被测蓄电池相对应的型号规格的“内阻——容量曲线”输入到蓄电池参数测试仪的EEPROM存储器中，在测量容量时采用“直流动态电压下降内阻法”使用与被测蓄电池型号规格相对应的阻值的固定负载传感器，使被测蓄电池在“直流动态瞬间冲击放电状态”下测出蓄电池的“直流动态内阻”，然后由蓄电池参数测试仪的单片机与储存在参数测试仪内的“内阻——容量曲线”进行查表计算，得到蓄电池容量。

Description

便携式智能蓄电池参数测试仪

技术领域

本实用新型涉及一种便携式智能蓄电池参数测试仪。

背景技术

蓄电池已经广泛的应用于工业、农业、军事及国民经济发展的各行各业中，蓄电池的“放电特性曲线”、内阻、容量等参数是衡量蓄电池质量的重要参数，直接方便、准确的测量蓄电池“放电特性曲线”、内阻、容量等参数是确保蓄电池的生产、流通、检修等环节的蓄电池检修质量关键。“额定容量”蓄电池以一定恒流放电时，放电端电压随时间变化的曲线称为蓄电池“放电特性曲线”，此曲线是测量蓄电池的内阻，容量等参数的标准。每测一个曲线时间大约10小时(10H放电率)；蓄电池内阻不是常数，内阻与容量和电流之间有复杂的函数关系，目前没有一种方法能直接、方便、准确的测量内阻；蓄电池在一定放电条件下进行恒流放电时，当放电端电压达到终止电压时，将放电电流和达到放电“终止电压”的持续时间相乘计算放出的电量为蓄电池容量，此方法称为“放电法”，“放电法”测量准确，测出容量符合蓄电池国家标准的“放电特性曲线”要求。但“放电法”必须在专用地点，采用专用设备，将蓄电池电量全部放出，然后再将其电量充满，间接的测出容量，测量时间大约需10小时左右。“放电法”不能像测量长度和重量似的直接、方便的测量，不能满足蓄电池检修工作需要。因为不能做到对蓄电池内阻和容量进行有效监督检验，所以不能做到从生产源头、流通及检修等环节严把蓄电池检修质量关，由于不能严把蓄电池报废关，目前在全国已形成“以旧换新”的蓄电池不正常交易现象，使大量合格蓄电池提前报废，据有关资料统计，蓄电池的平均使用寿命仅为设计寿命60％，因此产生巨大的能源及经济损失，严重制约国民经济发展及改革开放的正常进行。

实用新型内容

本实用新型是要解决现有技术存在的上述问题，提供一种便携式智能蓄电池参数测试仪，该测试仪测量准确，测出的内阻及容量符合蓄电池国家标准的“放电特性曲线”要求，适合应用于工业、农业、军事及国民经济发展的以蓄电池为动力的各行各业中。

本实用新型的技术解决方案是：

该便携式智能蓄电池参数测试仪，是由内阻容量测试装置和放电特性曲线测试装置两部分组成；所述内阻容量测试装置包括具有内阻、容量采样端子B、C的固定负载传感器1，差分放大器2，滤波器3，A/D转换器4，单片机5，语音提示电路6，液晶显示器7，微型打印机8，EEPROM存储器9，空/负载判断电路10和键盘11；接在固定负载传感器1上的输出信号线106和107输出空/负载电压和放电电流检测信号，并与差分放大器2输入端相连，同时由单片机5输入控制电压进入空/负载判断电路10，再由空/负载判断电路10输出高/低电平的判断电压输入到差分放大器2，经滤波器3、A/D转换器4输入到单片机5进行空载/负载判断、数据处理和计算，测出电动势E、放电电压V和放电电流，精确测出蓄电池的内阻、根据查表得出容量，由液晶显示器7和微型打印机8打印出各项被测参数；该测试仪的工作电源12采用具有亏电保护、稳压限流自动充电功能的蓄电池；

所述放电特性曲线测试装置，包括由串联在放电特性曲线测试端子B`、C`之间的恒流放电回路开关K2，可调负载位移量控制装置1302、参数采集电流/电压变换器1301的恒流放电回路13；由依次连接的予置电压调节器15、比较器14、电流升/降控制器16、无级调速步进电机17和减速器18构成的恒流控制回路，经参数采集电流/电压变换器1301采集放电电流值转换(A/V)后的电压值，进入比较器14与提供予置电压值的予置电压调节器15进行比较，由电流升/降控制器16接收比较结果，并向无级调速步进电机17输入升/降控制电压使无级调速步进电机17产生正转或反转，经减速器18减速后用于控制可调负载位移量控制装置1302中可调负载的位移量并使放电回路13阻值增或减，实现全自动控制放电电流的恒定。

所述固定负载传感器，包括开设纵向孔的开关基体103，在所述纵向孔内穿有绝缘套108，在开关基体103一侧安装有绝缘手柄109、另一侧安装有绝缘体111，在绝缘体111上固定有固定负载102，固定负载102一端与开关基体103连接、另一端与连接电缆线101连接，在绝缘套108内穿有导电螺杆110，在导电螺杆110的一个引出端通过螺纹连接有导电旋钮104，使之与固定负载102断开或闭合，导电螺杆110另一个引出端固接有连接电缆线105，所述连接电缆线101、105的引出端与内阻、容量采样端子B、C连接，所述输出信号线106、107分别接在内阻、容量采样端子B、C上，内阻、容量采样端子B、C分别接在蓄电池正负极连接板上。

所述可调负载位移量控制装置1302，包括底部支架23，平行设置在底部支架23上的二个负载24，所述无级调速步进电机17和减速器18设置在底部支架23一侧，在底部支架23上固定有丝杠19，所述丝杠19的另一端与减速器18输出端连接，在丝杠上连接有丝母20，在丝母20下部弹性连接有碳刷22，所述碳刷22的另一端与二个负载24滑动接触。

所述单片机5采用89C51系列高性能单片机，A/D转换器4采用基于高性能的Σ－Δ采样技术和LC²mos工艺技术的A/D7701转换器。

所述参数采集电流/电压变换器1301的精度为10mA，所述予置电压调节器15和电压比较器14的精度为1mv。

所述无级调速控制步进电机17的转数为45～90转/分；所述减速器18为6：1－10：1传动比的减速器，所述负载位移控制装置1302的位移量为5.8～6.2毫米/分，以实现负载阻值在mΩ级范围内增减为μΩ级的调节。

所述可调负载位移量控制装置1302中的负载24的温度系数小于等于0.0000051/℃，确保负载的阻值稳定及阻值精度。

本实用新型的有益效果是：

1、可直接、方便、准确的测量蓄电池内阻和容量，而且符合蓄电池国家标准的“放电特性曲线”要求；测量蓄电池放电端电压随时间变化的“放电特性曲线”时，通过恒流控制回路确保放电电流的恒定，在较长时间内(如放电率为10H则时间为10小时)随着蓄电池容量的减小则蓄电池的内阻以以μΩ级的增大，仍确保恒流放电回路的阻值能自动、同步、同值的减小。测量精度高，测出的蓄电池内阻其精度达0.001mΩ，该测试仪适合应用于工业、农业、军事及国民经济发展的各科技领域以蓄电池为动力的各行各业中。

2、采用“四线法”(二根连接电缆线、二根信号输出线)采集空载和负载电压，确保“电流动态内阻”测量精度；蓄电池的直流动态内阻很小，而“最佳的”放电电流很大，此电流在放电回路产生很大电压降，采用“四线法”将电压和电流回路分开，确保数据采集的精度即确保“电流动态内阻”测量精度。

附图说明

图1是该测试仪的原理框图；

图2是固定负载传感器的结构示意图；

图3是可调负载位移控制装置；

图4是图3的俯视图；

图5是本实用新型的放电特性曲线和内阻容量曲线示意图；

图中：1－固定负载传感器，2－差分放大器，3－滤波器，4－A/D转换器，5－单片机，6－语音提示电路，7－液晶显示器，8－微型打印机，9－EEPROM存储器，10－空/负载判断电路，11－键盘，12－工作电源，13－恒流放电回路，14－比较器，15－予置电压调节器，16－电流升/降控制器，17－无级调速步进电机，18－减速器，19－丝杠，20－丝母，21－弹簧，22－碳刷，23－底部支架，24－负载，101－连接电缆线，102－固定负载，103－开关基体，104－导电旋扭式，105－连接电缆线，106－输出信号线，107－输出信号线，108－绝缘套，109－绝缘手柄，110－导电螺杆，111－绝缘体，1301－参数采集电流/电压变换器，1302－可调负载位移量控制装置。

具体实施方式

如图1所示，该便携式智能蓄电池参数测试仪，是由内阻容量测试装置和放电特性曲线测试装置两部分组成。

所述内阻容量测试装置包括具有内阻、容量采样端子B、C的固定负载传感器1，差分放大器2，滤波器3，A/D转换器4，单片机5，语音提示电路6，液晶显示器7，微型打印机8，EEPROM存储器9，空/负载判断电路10和键盘11；所述单片机5采用89C51系列高性能单片机，A/D转换器4采用基于高性能的Σ－Δ采样技术和LC²mos工艺技术的A/D7701转换器。固定负载传感器1的输出信号线106和107通过信号线输出空/负载电压和放电电流检测信号，并与差分放大器2输入端相连，同时由单片机5输入控制电压进入空/负载判断电路10，再由空/负载判断电路10输出高/低电平的判断电压输入到差分放大器2，经滤波器3、A/D转换器4输入到单片机5进行空载/负载判断、数据处理和计算，测出电动势E、放电电压V和放电电流，精确测出蓄电池的内阻、根据查表得出容量，由语音提示电路6提示，由液晶显示器7和微型打印机8打印出各项被测参数；该测试仪的工作电源12采用具有亏电保护、稳压限流自动充电功能的蓄电池。

所述放电特性曲线测试装置，包括由串联在放电特性曲线测试端子B`、C`之间的恒流放电回路开关K2，可调负载位移量控制装置1302、参数采集电流/电压变换器1301的恒流放电回路13；由依次连接的予置电压调节器15、比较器14、电流升/降控制器16、无级调速步进电机17和减速器18构成的恒流控制回路，经参数采集电流/电压变换器1301采集放电电流值转换(A/V)后的电压值，进入比较器14与提供予置电压值的予置电压调节器15进行比较，由电流升/降控制器16接收比较结果，并向无级调速步进电机17输入升/降控制电压使无级调速步进电机17产生正转或反转，经减速器18减速后用于控制可调负载位移量控制装置1302中可调负载的位移量并使放电回路13阻值增或减，实现全自动控制放电电流的恒定。所述参数采集电流/电压变换器1301的精度为10mA，所述予置电压调节器15和比较器14的精度为1mv。

如图2所示，所述固定负载传感器1，包括开设纵向孔的开关基体103，在所述纵向孔内穿有绝缘套108，在开关基体103一侧安装有绝缘手柄109、另一侧安装有绝缘体111，在绝缘体111上固定有固定负载102，固定负载102一端与开关基体103连接、另一端与连接电缆线101连接，在绝缘套108内穿有导电螺杆110，在导电螺杆110的一个引出端通过螺纹连接有导电旋钮104式空/负载转换开关104，导电旋钮104与开关基体103构成空/负载转换开关K1，导电旋钮104旋出或旋进使之与开关基体103接触或不接触，即空/负载转换开关K1处于空载或负载状态进而使其与固定负载102断开或闭合，导电螺杆110另一个引出端固接有连接电缆线105，所述连接电缆线101、105的引出端与内阻、容量采样端子B、C连接，所述输出信号线106、107分别接在内阻、容量采样端子B、C上，内阻、容量采样端子B、C分别接在蓄电池正负极连接板上。

如图3和图4所示，所述可调负载位移量控制装置1302，包括底部支架23，平行设置在底部支架23上的二个负载24，负载24的温度系数小于等于0.0000051/℃，确保负载的阻值稳定及阻值精度。所述无级调速步进电机17和减速器18设置在底部支架24一侧，在底部支架24上固定有二个丝杠19，所述丝杠19的另一端与减速器18输出端连接，在丝杠上连接有丝母20，在丝母20下部的中空部通过弹簧21弹性连接有碳刷22，二个碳刷22的另一端与二个负载24滑动接触。

所述无级调速控制步进电机17的转数为45～90转/分；所述减速器18为6：1－10：1传动比的减速器，所述负载位移控制装置1302的位移量为5.8～6.2毫米/分，以实现负载阻值在mΩ级范围内增减为μΩ级的调节。

结合图5，该便携式智能蓄电池参数测试方法，其步骤如下：

1、利用直流动态电压下降内阻法测量蓄电池内阻

依据蓄电池国家标准，将符合试验条件的单节“额定容量”蓄电池以规定的放电率进行恒流放电，定时测量电压并绘制符合蓄电池国家标准的放电特性曲线，同时在放电特性曲线对应的蓄电池最大容量至最小容量范围内平均取10－20个容量点并使用内阻容量测试装置中的固定负载传感器1使蓄电池处于直流动态瞬间冲击放电状态下，利用单片机5采集空/负载电压和放电电流检测信号，通过多字节浮点运算测出直流动态内阻，根据在容量的整个变化范围内蓄电池内阻和电流之间的对数关系，确定出直流动态瞬间冲击放电电流的最佳值为在规定的放电率对应的放电电流的1.8倍－2.2倍，并确定出放电回路的阻值即固定负载的阻值，此最佳值使蓄电池在对应所述放电特性曲线上的各容量点均产生一个足够大稳定的内阻r，同时产生一个足够大稳定的电压降Δμ，此时精确的测量蓄电池的电动势E、放电电压V及放电电流I，测出蓄电池的内阻r＝(E-V)/I＝Δμ/I；

2、利用“内阻——容量曲线法”测出蓄电池容量

在绘制所述放电特性曲线的同时，在放电特性曲线曲线的各容量点采用直流动态电压下降内阻法使用固定负载传感器1，使蓄电池在直流动态瞬间冲击放电状态下测出一簇直流动态内阻，利用对放电特性曲线的各容量点和测出的一簇直流动态内阻，绘制出相应型号的蓄电池对应的“内阻——容量曲线”，此曲线从容量最大至容量最小范畴内的每一容量点都有唯一的一个从最小至最大的足够大且稳定的直流动态内阻相对应，且上述两曲线相对应的各容量点相吻合，此“内阻——容量曲线”是容量测量的标准；

3、由于蓄电池型号规格不同其“内阻——容量曲线”不同，在测量容量前，将与被测蓄电池相对应的型号规格的“内阻——容量曲线”输入到蓄电池参数测试仪的EEPROM存储器9中，在测量容量时采用直流动态电压下降内阻法使用与被测蓄电池型号规格相对应的阻值的固定负载传感器，使被测蓄电池在直流动态瞬间冲击放电状态下测出蓄电池的直流动态内阻，然后由蓄电池参数测试仪的单片机5与储存在参数测试仪内的“内阻——容量曲线”进行查表计算，得到蓄电池容量。

根据不同的被测蓄电池型号规格，可更换相应的固定负载102并通过键盘11输入相应的蓄电池型号规格和检测日期于与单片机5相连的EEPROM存储器9中。

具体操作步骤如下：

将恒流放电回路开关K2断开，接通测试仪电源开关K，工作电源12工作，将符合蓄电池国家标准的试验条件单节“额定容量”蓄电池接入放电特性曲线测试端子B`、C`上，依据被测蓄电池型号、规格和一定的“放电率”调整予置电压调节器15相对应的予置电压值，接通恒流放电回路K2，被测蓄电池以相应的放电电流进行放电，由参数采集电流/电压变换器1301采集放电电流值，经转换(A/V)后的电压值输入到比较器14与予置电压调节器15的予置电压值进行比较，将比较结果输入到电流升/降控制器16，然后将升/降控制电压输入到无级调速控制步进电机17使之产生正或反转，再由减速器18减速之后去控制丝杠19转动，使丝母20平移，通过碳刷22改变负载阻值，使放电回路阻值增或减，实现放电电流的恒定的全自动控制。当放电开始时，开始计时，并测量蓄电池放电端电压值，每隔1小时(放电率为10H)，测量一次放电端电压，直至放电结束。此“放电端电压”随时间变化的曲线称为蓄电池国家标准的“放电特性曲线”。更换不同型号的蓄电池，得到对应的“放电特性曲线”

蓄电池内阻和容量的测量：

在测量内阻、容量前，将与被测蓄电池相对应的型号规格的“内阻——容量曲线”输入到蓄电池参数测试仪的EEPROM存储器9中，测量时，使用与被测蓄电池相对应的型号规格，内阻、容量采样端子B、C连接待测蓄电池的正、负极，采集各项被测信号，将固定负载传感器1的导电旋钮104旋出或旋进，使之与开关基体103断开或闭合，进而使之与固定负载102断开或闭合，被测蓄电池在空载/负载状态下变化，由信号输出线106和107输出空/负载电压、放电电流信号，进入差分放大器2同时由单片机5输入控制电压进入空/负载判断电路10，再由空/负载判断电路10输出高/低电平的判断电压输入到差分放大器2。

蓄电池“内阻——容量曲线”的测量：

采用“内阻——容量曲线法”测量蓄电池容量时，必须准确测量“内阻——容量曲线”，蓄电池的型号规格不同其“内阻——容量曲线”不同，在测量蓄电池国家标准的“放电特性曲线时，在测量开始直至达到放电”终止电压“为止，每隔一小时(10H放电率)使用“固定负载传感器”采用“直流动态电压下降内阻法”测其“直流动态内阻”，直至达到“放电终止电压”为止，依据不同容量和其对应的“直流动态内阻”画出两参数函数关系曲线即为“内阻——容量曲线”，存档备用。

功能特点：

4.1可直接、方便、准确测量蓄电池的各项参数，测量的参数符合蓄电池国家标准。

4.2每测一次(包括打印)仅需一分钟。

4.3有空/轻载转换、判断，使测量操作简便。

4.4便携：重量轻，体积小，适合在无交流电现场使用。

5、主要技术指标：

工作电源：DC12V×3.1A·H，功耗≤15W

充电电源：AC220V50HZ功耗≤40W

测试指标：

以上仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种便携式智能蓄电池参数测试仪，是由内阻容量测试装置和放电特性曲线测试装置两部分组成，其特征是所述内阻容量测试装置包括具有内阻、容量采样端子B、C的固定负载传感器，差分放大器，滤波器，A/D转换器，单片机，语音提示电路，液晶显示器，微型打印机，EEPROM存储器，空/负载判断电路和键盘；接在固定负载传感器上的输出信号线输出空/负载电压和放电电流检测信号，并与差分放大器输入端相连，同时由单片机输入控制电压进入空/负载判断电路，再由空/负载判断电路输出高/低电平的判断电压输入到差分放大器，经滤波器、A/D转换器输入到单片机，由液晶显示器和微型打印机打印出各项被测参数；

所述放电特性曲线测试装置，包括由串联在放电特性曲线测试端子B`、C`之间的恒流放电回路开关K2，可调负载位移量控制装置、参数采集电流/电压变换器的恒流放电回路；由依次连接的予置电压调节器、比较器、电流升/降控制器、无级调速步进电机和减速器构成的恒流控制回路。

2.根据权利要求1所述的便携式智能蓄电池参数测试仪，其特征是所述固定负载传感器，包括开设纵向孔的开关基体，在所述纵向孔内穿有绝缘套，在开关基体一侧安装有绝缘手柄、另一侧安装有绝缘体，在绝缘体上固定有固定负载，固定负载一端与开关基体连接、另一端与连接电缆线连接，在绝缘套内穿有导电螺杆，在导电螺杆的一个引出端通过螺纹连接有导电旋钮，使之与固定负载断开或闭合，导电螺杆另一个引出端固接有连接电缆线，所述连接电缆线的引出端与内阻、容量采样端子B、C连接，所述输出信号线分别接在内阻、容量采样端子B、C上，内阻、容量采样端子B、C分别接在蓄电池正负极连接板上。

3.根据权利要求1所述的便携式智能蓄电池参数测试仪，其特征是所述可调负载位移量控制装置，包括底部支架，平行设置在底部支架上的二个负载，所述无级调速步进电机和减速器设置在底部支架一侧，在底部支架上固定有丝杠，所述丝杠的另一端与减速器输出端连接，在丝杠上连接有丝母，在丝母下部弹性连接有碳刷，所述碳刷的另一端与二个负载滑动接触。

4.根据权利要求1所述的便携式智能蓄电池参数测试仪，其特征是所述单片机采用89C51系列高性能单片机，A/D转换器采用基于高性能的Σ－Δ采样技术和LC²mos工艺技术的A/D7701转换器。

5.根据权利要求1所述的便携式智能蓄电池参数测试仪，其特征是所述参数采集电流/电压变换器的精度为10mA，所述予置电压调节器和电压比较器14的精度为1mv。

6.根据权利要求1所述的便携式智能蓄电池参数测试仪，其特征是所述无级调速控制步进电机的转数为45～90转/分；所述减速器为6：1－10：1传动比的减速器，所述负载位移控制装置1302的位移量为5.8～6.2毫米/分。

7.根据权利要求1所述的便携式智能蓄电池参数测试仪，其特征是所述可调负载位移量控制装置中的负载的温度系数小于等于0.0000051/℃。