CN206470376U - 蓄电池组充放电测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种蓄电池组充放电测试仪，主机通过通讯线与单体电池电压采集模块连接，一个单体电池电压采集模块的输出端与另一单体电池电压采集模块的输入端连接，单体电池电压采集模块与每节单体电池对应连接，每节单体电池串联组成蓄电池组，蓄电池组与整组电压放电电流采样模块连接，整组电压放电电流采样模块通过A/D转换模块与主机连接，主机与电源线连接，主机与充电控制模块连接，主机通过放电控制模块与放电负载连接，放电控制模块与在线切换电池组连接；主机上设有RS232接口。本实用新型操作方便，测试结果准确，解决了现有放电容量测试中浪费大量电能，电池组须脱离系统，不能测试每一节单体电池容量的问题。

Description

蓄电池组充放电测试仪

技术领域

本实用新型属于蓄电池测试技术领域，涉及一种蓄电池组充放电测试仪。

背景技术

随着信息、能源、电子技术的快速发展，VRLA电池目前已被广泛地应用于邮电、通信、电力、交通、船舶、航空航天、应急照明等诸多领域。与普通的铅酸蓄电池相比，VRLA电池由于采用了内部氧复合技术，大大缓解了电解液的损耗，从而使蓄电池在免维护状态下长期服役，而且具有体积小、防爆、电压稳定、无污染、重量轻、放电性能高、维护量小等优点，所以深受各个行业的青睐。

长期以来，蓄电池放电试验主要沿用以下两种方式：一是利用实际负载进行核对性放电试验，二是利用传统电阻箱进行放电试验。传统电阻箱放电容量试验，蓄电池组须脱离系统，利用电阻箱对电池组进行放电试验，经过数小时后，可以找出最落后的电池，以落后电池到达终止电压时的放电时间与放电电流来估算其容量，并以此容量作为整组电池的容量。

容量试验是检测电池容量最直接、最可靠的方法，无论是在线还是离线进行检测，都必须设置备用电源作为防范措施，以保证通信安全。

传统的核对放电设备普遍采用电阻丝或者水阻进行核对放电，并且是人工操作，程序繁琐，存在一定的人身危险，这种传统的核对放电试验方式正在逐步被淘汰。目前，国内外普遍采用了新型的智能核对放电技术，该技术利用PWM控制原理，根据放电过程中电池组放电电压的变化，对放电假负载可以进行实时调整，以保证电池组恒流放电。

智能核对放电技术具有放电容量测试准确可靠的优点，因此，仍然是目前世界上检测电池性能的最可靠方法，同时由于核对放电本身可以对电池起到一定的维护作用，所以，智能核对放电技术暂时还不能被替代。不过它的缺点也很突出，主要表现为：1.智能核对放电技术利用线性电阻把电能转化为热能，模拟用户设备的耗电情况，但是，这个过程浪费了大量的电能，同时，为了散热，大功率的风机给环境造成了巨大的噪音污染；2.核对放电时间长，风险大，电池组须脱离系统，并且增加了系统断电风险；3.进行核对性放电试验，必须具备一定条件，首先，尽可能在市电基本保障的条件下进行；其次，机房必须有备用电池组，所以，更适于具备一主一备电池组结构的机房；4.目前，智能核对放电技术只能测试整组电池容量，不能测试每一节单体电池容量，以容量最低的一节作为整组容量，而其他部分电池由于放电深度不够，其劣化或落后程度还不能完全充分暴露出来；5.通常，核对放电结束后，需要利用独立的充电机把被测电池的电压提高到总线电压附近，再把蓄电池组并接到总线上，这样更加耗时耗力。

实用新型内容

为了达到上述目的，本实用新型提供一种蓄电池组充放电测试仪，操作方便，测试结果准确，解决了现有放电容量测试中浪费大量电能，电池组须脱离系统，不能测试每一节单体电池容量的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种蓄电池组充放电测试仪，包括主机、单体电池电压采集模块、单体电池、风扇控制模块、GSM短信模块、液晶显示器、电源线、充电控制模块、RS232接口、U盘、放电负载、放电控制模块、整组电压放电电流采样模块和A/D转换模块，主机通过通讯线与单体电池电压采集模块连接，一个单体电池电压采集模块的输出端与另一单体电池电压采集模块的输入端连接，依次类推；每个单体电池电压采集模块分别与每节单体电池对应连接，每节单体电池串联组成蓄电池组，蓄电池组与整组电压放电电流采样模块连接，整组电压放电电流采样模块通过A/D转换模块与主机连接，主机与电源线连接，主机与充电控制模块连接，主机通过放电控制模块与放电负载连接，放电控制模块与在线切换电池组连接；主机上设有RS232接口，主机分别与风扇控制模块、GSM短信模块、液晶显示器、U盘连接。

本实用新型的特征还在于，进一步的，所述单体电池电压采集模块采用芯片的型号为TLC2543。

进一步的，所述整组电压放电电流采样模块采用芯片的型号为TLC2543。

进一步的，所述电源线的输入电压为220V。

本实用新型的有益效果是：本实用新型蓄电池组充放电测试仪集充电、放电、在线监测功能为一体，一机多用；减少企业成本，降低维护人员劳动强度，为电池和UPS电源维护提供全面科学的检测手段。

本实用新型还具有以下优点：

1.本实用新型功率大、体积小、重量轻，具有人性化的人机交互界面，大大减少了蓄电池日常测试维护的工作量，是蓄电池维护工作的最佳助手。

2.运行过程中可以随时调整充放电参数，设有交流输入过流、过欠压、输出短路保护，反应速度快、寿命长；设有过热自动关机保护功能，确保用户放心安全使用。

3.上位机数据管理软件功能强大，界面友好，提供数据管理、打印、分析、报表统计、自动生成测试报告等功能；可保存10组充电、10组放电、10组在线监测数据；用户可进行查询、删除及SD卡导出操作。

4.内置GSM短信模块，用户设定好短信接受号码后，该充放电测试仪自动将测试状态和测试信息以短信通知用户，操作方便，真正做到无人值守，降低维护人员的劳动力。

现有智能核对放电技术利用线性电阻把电能转化为热能，模拟用户设备的耗电情况，但是，这个过程浪费了大量的电能，同时，为了散热，大功率的风机给环境造成了巨大的噪音污染；而本实用新型的放电负载采用合金电阻材料，放电负载采用智能补偿负载的方式，避免将大量电能转化为热能，节省了能源浪费，提高了电能的使用效率，也不需要采用大功率风机散热，降低噪音污染。

现有智能核对放电技术核对放电时间长，风险大，电池组须脱离系统，并且增加了系统断电风险，尽可能在市电基本保障的条件下进行，且机房必须有备用电池组，所以，更适于具备一主一备电池组结构的机房；然而，本实用新型中放电控制模块与在线切换电池组连接，放电控制模块在进行放电操作时，利用在线切换控制将电池组脱离母线，进行放电控制维护，采用在线切换电池组进行核对充放电维护计划，保证在维护过程中，系统断电后，可自行并入系统之中为系统中的通信设备进行安全供电，保证通信设备不间断电源工作。

现有智能核对放电技术不能测试每一节单体电池容量，本实用新型通过单体电池电压采集模块采集每一节电池的电压，测量更准确。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。

图1是蓄电池充电特性曲线示意图。

图2是本实用新型蓄电池组充放电测试仪的结构框图。

图中，1.主机，2.单体电池电压采集模块，3.单体电池，4.风扇控制模块，5.GSM短信模块，6.液晶显示器，7.电源线，8.充电控制模块，9.RS232接口，10.U盘，11.放电负载，12.放电控制模块，13.整组电压放电电流采样模块，14.A/D转换模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的充电原理：

以所设置均充充电电流的五分之一作为均充-浮充转换的判别阈值，大于阈值处于均充状态，小于阈值处于浮充状态。如图1所示的充电过程是：充电早期以所选的充电电流对蓄电池进行恒流充电；当蓄电池电压到达充电机所设定的均充稳压值时，自动转为定压减流充电；当电流减小至均充/浮充的转换阈值时则自动转为浮充电。如蓄电池组端电压等于充电机的稳压值，充电电流为零；一般可认定此时蓄电池已充满，完成充电。若此时继续充电，经过一段时间后，会逐渐出现维持浮充状态的涓流。设计成上述的充电特性，即先以较高的定压电压使蓄电池组的每节电池都能够较快、充分地充满电，继而以较低的维持电压使蓄电池避免过充电，实现无人值守或减轻操作人员工作强度。

本实用新型蓄电池组充放电测试仪的结构，如图2所示，包括主机1、单体电池电压采集模块2、单体电池3、风扇控制模块4、GSM短信模块5、液晶显示器6、电源线7、充电控制模块8、RS232接口9、U盘10、放电负载11、放电控制模块12、整组电压放电电流采样模块13和A/D转换模块14，主机1通过通讯线与单体电池电压采集模块2连接，每个单体电池电压采集模块2与每节单体电池3对应连接，每节单体电池3串联组成蓄电池组，蓄电池组与整组电压放电电流采样模块13连接，整组电压放电电流采样模块13通过A/D转换模块14与主机1连接，主机1与电源线7连接，电源线7的电压为220V；主机1分别与风扇控制模块4、GSM短信模块5、液晶显示器6、U盘10连接，GSM短信模块5通过短信收发接收实时维护状态；液晶显示器6能够实时充电、放电及在线检测的数据；U盘10用于导出数据；主机1与充电控制模块8连接，主机1通过放电控制模块12与放电负载11连接，放电控制模块12与在线切换电池组连接；主机1上设有RS232接口9。

单体电池电压采集模块2可级联，单体电池电压采集模块2包括1号单体电池电压采集模块、2号单体电池电压采集模块，1号单体电池电压采集模块的输出端连接到2号单体电池电压采集模块的输入端，依次类推；单体电池电压采集模块2采用TLC2543芯片进行数据模数转换，通过光耦开关切换对电池组每节电池进行逐个采集；单体电池电压采集模块2可以采用无线采集模块，主机1与无线采集模块连接，无线采集模块与单体电池3连接。

整组电压放电电流采样模块13是本实用新型的重要组成部分，采用TLC2543芯片，TI公司的12位串行模数转换器，使用开关电容逐次逼近技术完成A/D转换过程，用于对电池组的整组电压、整组电流进行实时采样分析，实时判断在核对放电过程中，电池组的电压、电流的实时状态，判断电池组的当前整组电压、整组电流是否达到终止条件完成核对放电维护计划。

风扇控制模块4用于在核对放电过程中，为放电负载材料进行良好的通风散热作用，避免造成负载温度过高而是放电材料过度受热而损坏；充电控制模块8用于核对放电试验完成后，为蓄电池组进行及时充电试验，保证蓄电池组在放电完成后能够及时充满容量，避免造成电池组馈电无法恢复的损失；放电控制模块12的作用是在进行核对放电试验时，启动放电控制模块用于核对放电，进行蓄电池组的核对放电维护计划；RS232接口9的作用是通过此接口与PC机进行远程控制，远程监测、数据导出。

放电控制模块12，使用通过控制信号、开关MOS管对放电负载进行每一路的控制组合，通过PWM脉宽调节输出电流，达到恒流放电的效果。

充电控制模块8，采用开关电源模块，通过数据通信控制充电模块，达到用户设置的均充电压门限，浮充电压门限等条件。

单体电池3串联组成蓄电池组，蓄电池组标称电压48v；单体电池电压采集模块2的电压采集线与蓄电池组接线顺序为：以蓄电池组负极为接线起始端，从蓄电池组负极开始依次接线。

拆、接线原则：测试前接线时应按照“先仪器，后电池”顺序进行接线，即：先接仪器端的连线，后接电池端的连线；测试完毕，用户拆线时应按“先电池，后仪器”的顺序进行拆线，即：先拆电池端的连线，后拆仪器端的连线。

充放电电缆的连接：首先确认蓄电池组处于脱离系统的状态，然后用充放电电缆将仪器的正、负极与电池组正、负极并接。

连接220V的电源线7，检查无误后，接通电源，充电监测仪开始工作。

充电功能：

a.严格按照蓄电池充电特性曲线进行自动充电，设计的充电模式是“恒流→(均充稳压值)定压减流→(自动判别转为)涓流浮充”，具有充电速度快、充电还原效率高、无需人工值守、超长时间充电无过充电危险、确保蓄电池使用寿命等优点；

b.用户设定好均充电压、浮充电压、单节电压上限、充电电流、充电时间、充入容量等参数，测试仪便自动执行充电过程，并实时显示充电电流、充入容量、整组电压、单节电池电压、充电时间等信息；在充电过程中可重新修改充电参数；

c.当充电时间到达设定时间、充入容量到达设定容量、充电模块异常或人为终止操作均可停止充电操作；

放电功能：

a.测试仪设有两种放电方式，恒流放电和恒功率放电，用户可根据自己需要选择放电方式对电池组进行放电试验；

b.用户设定好整组电压、放电容量、单体终止电压、满足条件单节数、放电时间等参数，测试仪自动执行放电试验，并显示电池信息，在放电过程中可重新修改参数。

c.当放电时间到达设定时间、放电容量到达设定容量、单体电压到设定电压，模块异常或人为终止操作均可停止放电操作；

在线监测功能：

a.在线监测功能用来对蓄电池组及单节电池进行实时的监测及极限报警提示；监测信息包括整组电压、单节电池电压及监测时间；用户可通过设定终止监测时间或人为终止操作停止在线监测，也可通过设定整组及单体电压报警极限提醒用户电池状态信息；

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。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，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (4)

1.一种蓄电池组充放电测试仪，其特征在于，包括主机(1)、单体电池电压采集模块(2)、单体电池(3)、风扇控制模块(4)、GSM短信模块(5)、液晶显示器(6)、电源线(7)、充电控制模块(8)、RS232接口(9)、U盘(10)、放电负载(11)、放电控制模块(12)、整组电压放电电流采样模块(13)和A/D转换模块(14)，主机(1)通过通讯线与单体电池电压采集模块(2)连接，一个单体电池电压采集模块(2)的输出端与另一单体电池电压采集模块(2)的输入端连接，依次类推；每个单体电池电压采集模块(2)分别与每节单体电池(3)对应连接，每节单体电池(3)串联组成蓄电池组，蓄电池组与整组电压放电电流采样模块(13)连接，整组电压放电电流采样模块(13)通过A/D转换模块(14)与主机(1)连接，主机(1)与电源线(7)连接，主机(1)与充电控制模块(8)连接，主机(1)通过放电控制模块(12)与放电负载(11)连接，放电控制模块(12)与在线切换电池组连接；主机(1)上设有RS232接口(9)，主机(1)分别与风扇控制模块(4)、GSM短信模块(5)、液晶显示器(6)、U盘(10)连接。

2.根据权利要求1所述的一种蓄电池组充放电测试仪，其特征在于，所述单体电池电压采集模块(2)采用芯片的型号为TLC2543。

3.根据权利要求1所述的一种蓄电池组充放电测试仪，其特征在于，所述整组电压放电电流采样模块(13)采用芯片的型号为TLC2543。

4.根据权利要求1所述的一种蓄电池组充放电测试仪，其特征在于，所述电源线(7)的输入电压为220V。