TW201232005A - System and method for testing reliability of battery charging and discharging - Google Patents

Description

201232005 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 [0001] 本發明涉及一種電池測試系統及方法，尤其涉及一種電 池充放電可靠度測試系統及方法。 【先前技彳柯】 [0002] 利用電源供應器對電池進行充放電為業界人員熟知的技 術，由充放電的次數可測出電池的壽命。傳統的做法是 ，利用硬體設備直接對電池進行充放電測試，或手動量 測電源供應器對電池充放電後的資料，然後與臨界值進 行比較，得到該電池的壽命。 [0003] 然而，測試電池的硬體設備較貴，購買該硬體設備會為 公司增加成本，而利用手動量測較為繁瑣，且誤差較大 〇 【發明内容】 [0004] 鑒於以上内容，有必要提供一種電池充放電可靠度測試 系統及方法，可自動且精確地測試出電池的壽命。 [0005] 一種電池充放電可靠度測試系統，該系統包括：電池充 電控制模組，用於控制電源供應器對電池進行充電；通 知模組，用於充電過程中通知電氣信號測試儀多次測量 該電池的電壓和電流，並保存該電池充電時測量的電壓 值和電流值；電池放電控制模組，用於控制電池對該電 源供應器進行放電；所述通知模組，還用於放電過程中 通知電氣信號測試儀多次測里該電池的電壓和電流’並 保存該電池放電時測量的電壓值和電流值；壽命曲線生 成模組，用於根據上述電池充電時測量的電壓值和電流 100101576 表單編號A0101 第4頁/共19頁 1002002815-0 201232005 Ο 值生成該電池的第一壽命曲線，並根據上述電池放電時 測量的電壓值和電流值生成該電池的第二壽命曲線；壽 命曲線判定模組，用於判定該第一壽命曲線與電池充電 的臨界壽命極限特徵曲線是否吻合，及判定該第二壽命 曲線與電池放電的臨界壽命極限特徵曲線是否吻合；測 試報表生成模組，用於當該第一壽命曲線與電池充電的 臨界壽命極限特徵曲線吻合，及該第二壽命曲線與電池 放電的臨界壽命極限特徵曲線吻合時，生成電池的壽命 可靠度測試報表；及所述電池充電控制模組，用於當該 第一壽命曲線與電池充電的臨界壽命極限特徵曲線不吻 合，或當該第二壽命曲線與電池放電的臨界壽命極限特 徵曲線不吻合時，再次控制電源供應器對該電池進行充 電。 [0006] Ο 一種電池充放電可靠度測試方法，該方法包括：控制電 源供應器對電池進行充電；充電過程中通知電氣信號測 試儀多次測量該電池的電壓和電流，並保存該電池充電 時的電壓值和電流值；控制電池對該電源供應器進行放 電；放電過程中通知電氣信號測試儀多次測量該電池的 電壓和電流，並保存該電池放電時的電壓值和電流值； 根據上述電池充電時測量的電壓值和電流值生成該電池 的第一壽命曲線，並根據上述電池放電時測量的電壓值 和電流值生成該電池的第二壽命曲線；判定該第一壽命 曲線與電池充電的臨界壽命極限特徵曲線是否吻合，及 判定該第二壽命曲線與電池放電的臨界壽命極限特徵曲 線是否吻合；當該第一壽命曲線與電池充電的臨界壽命 100101576 表單編號Α0101 第5頁/共19頁 1002002815-0 201232005 極限特徵曲線吻合，及該第二壽命曲線與電池放電的臨 界壽命極限特徵曲線吻合時，生成電池的壽命可靠度測 試報表；或當該第一壽命曲線與電池充電的臨界壽命極 限特徵曲線不吻合，或當該第二壽命曲線與電池放電的 臨界壽命極限特徵曲線不吻合時，返回控制電源供應器 對電池進行充電的步驟。 [0007] 相較於習知技術，所述的電池充放電可靠度測試系統及 方法，可自動對電池進行充放電可靠度測試，以測出電 池的壽命，測試速度快，且精確度高。 【實施方式】 [0008] 如圖1所示，係本發明電池充放電可靠度測試系統較佳實 施例之運行環境示意圖。該電池充放電可靠度測試系統 10運行於主控電腦1中。該主控電腦1透過一個電源供應 器控制通道2與一台電源供應器3相連，並透過電氣信號 測試儀器控制通道4與一台電氣信號測試儀5相連。該主 控電腦1透過所述電池充放電可靠度測試系統1 0控制電源 供應器3對電池6進行充放電，透過電氣信號測試儀5對充 電及放電時的電池6進行電壓和電流測罝’並將所測得的 電壓值和電流值存在一個壽命曲線資料庫11中。由該測 量的電壓值和電流值，可對該電池6的充放電可靠度進行 測試。具體測試過程將在圖2至圖4中進行詳細描述。 [0009] 如圖2所示，係本發明較佳實施例中主控電腦1之結構示 意圖。在該圖中，主控電腦1内除了運行所述電池充放電 可靠度測試系統10、電源供應器控制通道2和電氣信號測 試儀器控制通道4外，還包括壽命曲線資料庫11、儲存設 100101576 表單編號A0101 第6頁/共19頁 1002002815-0 201232005 [0010] [0011] ο [0012] ο [0013] 備12、至少一個處理器13和顯示設備14。 其中，電池充放電可靠度測試系統10包含一個或多個軟 體模組，該一個或多個軟體模組是具有特定功能的軟體 程式段，儲存在所述儲存設備12中，並由所述至少一個 處理器1 3來控制以執行電池6的充放電可靠度測試。 所述電池充放電可靠度測試系統1 0包括參數設置模組1 00 、電池充電控制模組1 02、通知模組1 04、電池放電控制 模組106、壽命曲線生成模組108、壽命曲線判定模組 110和測試報表生成模組112。 所述參數設置模組100用於設置電池6充電和放電過程中 電源供應器3的參數。該電池6充電過程中電源供應器3的 參數包括電源供應器3的驅動輸出電壓值、驅動輸出阻抗 值，以及過電流保護系統切斷值。所述電池6放電過程中 電源供應器3的參數包括電源供應器3的負載電壓值、負 載端點阻抗值，以及過電流保護系統切斷值。其中，所 述驅動輸出阻抗值可調變，而負載端點阻抗值為一個固 定值，所述過電流保護系統切斷值用於保護電源供應器3 在對電池6充放電時不被燒壞，該過電流保護系統切斷值 如5 0 0安培。 本實施例中，所述參數設置模組100還用於設置充電時間 、電壓電流測量的等待間距值、測量次數及放電時間。 其中，電壓電流測量的等待間距值是指電氣信號測試儀5 測試電池6的頻率，即電氣信號測試儀5在某一時間點測 量了電池6的電壓和電流後，會按照所述測量次數和電壓 100101576 表單編號Α0101 第7頁/共19頁 1002002815-0 201232005 電流測量的等待間距值再多次測量電池6。 [0014] 所述電池充電控制模組1 02用於根據上述設置的電池充電 過程中電源供應器3的參數控制該電源供應器3對電池6進 行充電。通知模組104用於通知電氣信號測試儀5測量該 電池6的電壓和電流，並將該電池6充電時的電壓值和電 流值存於所述壽命曲線資料庫11中。 [0015] 所述電池放電控制模組106用於根據上述設置的電池放電 過程中電源供應器3的參數控制電池6對該電源供應器3進 行放電。所述通知模組104還用於通知電氣信號測試儀5 測量該電池6的電壓和電流，並保存該電池放電時的電壓 值和電流值存於所述壽命曲線資料庫11中。 [0016] 壽命曲線生成模組108，用於根據上述電池充電時多次測 量的電壓值和電流值生成該電池6的第一壽命曲線，根據 上述電池放電時多次測量的電壓值和電流值生成該電池6 的第二壽命曲線。 [0017] 壽命曲線判定模組11 0判定該第一壽命曲線與電池6充電 的臨界壽命極限特徵曲線（以下簡稱為“第一臨界曲線 ”）是否吻合，及判定該第二壽命曲線與電池6放電的臨 界壽命極限特徵曲線是否吻合（以下簡稱為“第二臨界 曲線”）。 [0018] 當該第一壽命曲線與電池6充電的臨界壽命極限特徵曲線 吻合，及該第二壽命曲線與電池6放電的臨界壽命極限特 徵曲線吻合時，測試報表生成模組11 2用於生成電池6的 壽命可靠度測試報表。 100101576 表單編號A0101 第8頁/共19頁 1002002815-0 201232005 [0019] 當該第一壽命曲線與電池6充電的臨界壽命極限特徵曲線 不吻合，或當該第二壽命曲線與電池6放電的臨界壽命極 限特徵曲線不吻合時，電池充電控制模組102再次控制電 源供應器3對該電池6進行充電。 [0020] 本實施例中，所述曲線吻合並不是指兩條曲線可以重合 ，而是指曲線趨於重合。具體而言，壽命曲線生成模組 108按照方均根的方式計算出上述生成的壽命曲線（例如 ，第一壽命曲線）上的各橫坐標點對應的縱坐標值與第 0 一臨界曲線上的所述橫坐標點對應的縱坐標值之間的差 值的方均根是否趨於零，若所述差值的方均根趨於零， 如等於0. 1，則表明該第一壽命曲線與第一臨界曲線吻合 ，若所述差值的方均根較大，如大於0. 5，則表明該第一 壽命曲線與第一臨界曲線不吻合。例如，所述該第一壽 命曲線和第二壽命曲線為電流（I)-電壓（V)特性曲線 ，即橫坐標為電流（I)，縱坐標為電壓（V)，橫坐標 上的電流值分別為II、12、13、14、15，各電流值對應 Q 的電壓值為VI、V2、V3、V4、V5，而在第一臨界曲線上 電流值II、12、13、14、15所對應的電壓值分別為V10 、V2 0、V30、V40和V50，貝丨J壽命判定模組110判定（ V1-V10 ) 2 + (V2-V20)2 + (V3-V30)2 + (V4-V40)2 + (V5-V50)2之和除以5，然後再開根方所得到的值與零的 差值是否小於或等於一個預設值，若該差值小於或等於 該預設值，則表明所述第一壽命曲線和第一臨界曲線吻 合。 [0021] 如圖3所示，係本發明電池充放電可靠度測試方法較佳實 100101576 表單編號A0101 第9頁/共19頁 1002002815-0 201232005 施例之作業流程圖。 [0022] 步驟S01，參數設置模組100設置電池6充電和放電過程中 電源供應器3的參數。在該步驟中，參數設置模組100還 設置了充電時間、電壓電流測量的等待間距值、測量次 數及放電時間。其中，電壓電流測量的等待間距值是指 電氣信號測試儀5測試電池6的頻率。 [0023] 步驟S03，電池充電控制模組102根據上述電池6充電過程 中電源供應器3的參數控制該電源供應器3對電池6進行充 電。其中，該電池6充電過程中電源供應器3的參數包括 電源供應器3的驅動輸出電壓值、驅動輸出阻抗值，以及 過電流保護系統切斷值。該過電流保護系統切斷值如5 0 0 安培，用於保護電源供應器3過電流時不被燒壞。 [0024] 在充電過程中，於步驟S05，通知模組104通知電氣信號 測試儀5按照所述電壓電流測量的等待間距值和測量次數 多次測量該電池6的電壓和電流，並將談電池6充電時多 次測量的電壓值和電流值保存到壽命曲線資料庫11中。 [0025] 步驟S07，電池放電控制模組1 06控制電池6對該電源供應 器3進行放電，在放電過程中，通知模組104通知電氣信 號測試儀5按照所述電壓電流測量的等待間距值和測量次 數多次測量該電池6的電壓和電流，並將該電池6放電時 多次測量的電壓值和電流值保存到壽命曲線資料庫11中 。其中，所述電池6放電過程中電源供應器3的參數包括 電源供應器3的負載電壓值、負載端點阻抗值，以及過電 流保護系統切斷值。該過電流保護系統切斷值如上述充 100101576 表單編號A0101 第10頁/共19頁 1002002815-0 201232005 電時利用的過電流保護系統切斷值，可以為500安培。 [0026] 步驟S09，壽命曲線生成模組108根據上述充放電測試所 得到的電壓值和電流值生成電池6的壽命曲線。具體而言 ，該壽命曲線生成模組108根據上述電池6充電時多次測 量的電壓值和電流值生成該電池6的第一壽命曲線，並根 據上述電池6放電時多次測量的電壓值和電流值生成該電 池6的第二壽命曲線。本實施例中，該第一壽命曲線和第 二壽命曲線為電流（I )-電壓（V )特性曲線。 Ο _] ο [0028] 步驟S11，所述壽命曲線判定模組110判斷所述壽命曲線 與電池6的臨界壽命極限特徵曲線是否吻合。具體而言， 本實施例中存在兩條臨界壽命極限特徵曲線，其中一條 是電池6充電過程中的臨界壽命極限特徵曲線（如上述的 第一臨界曲線），另一條是電池6放電過程中的臨界壽命 極限特徵曲線（如上述的第二臨界曲線），壽命曲線判 定模組110判定所述第一壽命曲線與電池6的第一臨界曲 線是否吻合，及判定所述第二壽命曲線與該電池6的第二 臨界曲線是否吻合。 當該第一壽命曲線與電池6的第一臨界曲線吻合，及該第 二壽命曲線與電池6的第二臨界曲線吻合時，表明該電池 6的壽命較低，於步驟S13，測試報表生成模組112根據本 次電池6的充放電測試情況生成一個壽命可靠度測試報表 〇 當該第一壽命曲線與電池6的第一臨界曲線不吻合，或當 該第二壽命曲線與電池6的第二臨界曲線不吻合時，返回 100101576 表單編號Α0101 第11頁/共19頁 1002002815-0 [0029] 201232005 步驟S03再次對電池6進行充放電測試直至所得到的壽命 曲線與臨界曲線吻合為止，並由此得出測試次數，由該 測試次數可得出電池6的壽命。 [0030] 最後所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技 術方案而非限制，儘管參照以上較佳實施例對本發明進 行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以 對本發明的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本 發明技術方案的精神和範圍。 【圖式簡單說明】 [0031] 圖1係本發明電池充放電可靠度測試系統較佳實施例之運 行環境示意圖。 [0032] 圖2係本發明較佳實施例中主控電腦之結構示意圖。 [0033] 圖3係本發明電池充放電可靠度測試方法較佳實施例之作 業流程圖。 【主要元件符號說明】 [0034] 主控電腦：1 [0035] 電源供應器控制通道：2 [0036] 電源供應器：3 [0037] 電氣信號測試儀器控制通道：4 [0038] 電氣信號測試儀：5 [0039] 電池：6 [0040] 電池充放電可靠度測試系統：1 0 100101576 表單編號A0101 第12頁/共19頁 1002002815-0 201232005 [0041] 參數設置模組：100 [0042] 電池充電控制模組： 102 [0043] 通知模組：104 [0044] 電池放電控制模組： 106 [0045] 壽命曲線生成模組： 108 [0046] 壽命曲線判定模組： 110 [0047] 測試報表生成模組： 112 [0048] 壽命曲線資料庫：11 [0049] 儲存設備：12 [0050] 處理器：13 [0051] 顯示設備：14

G 1002002815-0 100101576 表單編號A0101 第13頁/共19頁

Claims (1)

1. 201232005 七、申請專利範圍： 1 . 一種電池充放電可靠度測試系統，該系統包括： 電池充電控制模組，用於控制電源供應器對電池進行充電 y 通知模組，用於充電過程中通知電氣信號測試儀多次測量 該電池的電壓和電流，並保存該電池充電時測量的電壓值 和電流值； 電池放電控制模組，用於控制電池對該電源供應器進行放 電； 所述通知模組，還用於放電過程中通知電氣信號測試儀多 次測量該電池的電壓和電流，並保存該電池放電時測量的 電壓值和電流值； 壽命曲線生成模組，用於根據上述電池充電時測量的電壓 值和電流值生成該電池的第一壽命曲線，並根據上述電池 放電時測量的電壓值和電流值生成該電池的第二壽命曲線 壽命曲線判定模組，用於判定該第一壽命曲線與電池充電 的臨界壽命極限特徵曲線是否吻合，及判定該第二壽命曲 線與電池放電的臨界壽命極限特徵曲線是否吻合； 測試報表生成模組，用於當該第一壽命曲線與電池充電的 臨界壽命極限特徵曲線吻合，及該第二壽命曲線與電池放 電的臨界壽命極限特徵曲線吻合時，生成電池的壽命可靠 度測試報表；及 所述電池充電控制模組，用於當該第一壽命曲線與電池充 電的臨界壽命極限特徵曲線不吻合，或當該第二壽命曲線 100101576 表單編號A0101 第14頁/共19頁 1002002815-0 201232005 與電池放電的臨界壽命極限特徵曲線不吻合時，再次控制 電源供應器對該電池進行充電。 2 .如申請專利範圍第1項所述之電池充放電可靠度測試系統 ，還包括參數設置模組，用於設置電池充電和放電過程中 電源供應器的參數、充電時間、電壓電流測量的等待間距 值、測量次數及放電時間，該電壓電流測量的等待間距值 是指電氣信號測試儀測量電池的電壓值和電流值的頻率。 3 .如申請專利範圍第2項所述之電池充放電可靠度測試系統 ，其中所述電池充電過程中電源供應器的參數包括電源供 應器的驅動輸出電壓值、驅動輸出阻抗值，以及過電流保 護系統切斷值。 4 .如申請專利範圍第2項所述之電池充放電可靠度測試系統 ，其中所述電池放電過程中電源供應器的參數包括電源供 應器的負載電壓值、負載端點阻抗值，以及過電流保護系 統切斷值。 5 . —種電池充放電可靠度測試方法，該方法包括： 控制電源供應器對電池進行充電； 充電過程中通知電氣信號測試儀多次測量該電池的電壓和 電流，並保存該電池充電時的電壓值和電流值； 控制電池對該電源供應器進行放電； 放電過程中通知電氣信號測試儀多次測量該電池的電壓和 電流，並保存該電池放電時的電壓值和電流值； 根據上述電池充電時測量的電壓值和電流值生成該電池的 第一壽命曲線，並根據上述電池放電時測量的電壓值和電 流值生成該電池的第二壽命曲線； 判定該第一壽命曲線與電池充電的臨界壽命極限特徵曲線 100101576 表單編號A0101 第15頁/共19頁 1002002815-0 201232005 是否吻合，及判定該第二壽命曲線與電池放電的臨界壽命 極限特徵曲線是否吻合； 當該第一壽命曲線與電池充電的臨界壽命極限特徵曲線吻 合，及該第二壽命曲線與電池放電的臨界壽命極限特徵曲 線吻合時，生成電池的壽命可靠度測試報表；或 當該第一壽命曲線與電池充電的臨界壽命極限特徵曲線不 吻合，或當該第二壽命曲線與電池放電的臨界壽命極限特 徵曲線不吻合時，返回控制電源供應器對電池進行充電的 步驟。 6 .如申請專利範圍第5項所述之電池充放電可靠度測試方法 ，其中，該方法於控制該電源供應器對電池進行充電之前 還包括： 設置電池充電和放電過程中電源供應器的參數、充電時間 、電壓電流測量的等待間距值、測量次數及放電時間，該 電壓電流測量的等待間距值是指電氣信號測試儀測量電池 的電壓值和電流值的頻率。 7 .如申請專利範圍第6項所述之電池充放電可靠度測試方法 ，其中所述電池充電過程中電源供應器的參數包括電源供 應器的驅動輸出電壓值、驅動輸出阻抗值，以及過電流保 護系統切斷值。 8 .如申請專利範圍第6項所述之電池充放電可靠度測試方法 ，其中所述電池放電過程中電源供應器的參數包括電源供 應器的負載電壓值、負載端點阻抗值，以及過電流保護系 統切斷值。 100101576 表單編號A0101 第16頁/共19頁 1002002815-0