CN110231584B - 一种便携式充放电设备的自动校准装置及校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种便携式充放电设备的自动校准装置，包括夹具工装、继电器执行模块、通讯中转模块、上位机以及高精度万用表；所述通讯中转模块分别与所述继电器执行模块、上位机以及高精度万用表通讯连接；所述夹具工装与所述继电器执行模块相连接，所述继电器执行模块与所述高精度万用表相连接。本发明优点：操作简单，可降低对校准人员专业性的要求；可以缩短校准时间，提高测试效率，并减少测试出错率，降低测试成本。

Description

一种便携式充放电设备的自动校准装置及校准方法

技术领域

本发明涉及一种校准装置，特别涉及一种便携式充放电设备的自动校准装置及校准方法。

背景技术

目前，市场上锂电池电芯、电池组的需求日益增大，随之而来的电池充放电设备的需求也在日益增多。由于电子元器件的特性，这些充放电设备在出厂时或者长期运行后电路参数都会发生改变，精度也会出现偏差，这时候就需要进行充放电设备的校准。

对于充放电设备，现有的校准方式主要是通过人工校准来实现，具体是：借助高精度的电压电流表及直流源，根据充放电设备的量程来选择几个校准点，分别对充放电设备的充电电压、放电电压、充电电流、放电电流进行校准，待校准结束后，还需要重复加载量程内的几个关键节点，以验证校准结果的有效性。但是，这种人工校准方式的不足之处在于：1、需要配备多台高精度的电压电流表及直流源，不仅成本高，且比较笨重，携带不方便；2、在进行校验时，需要由熟悉充放电设备的专业人员来操作，且校准比较较为繁琐，校准时间长；3、当需要校准的充放电设备数量比较多时，存在工作量大，出错率高等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种便携式充放电设备的自动校准装置及校准方法，用以缩短校准时间，提高测试效率，减少测试出错率。

本发明是这样实现的：一种便携式充放电设备的自动校准装置，所述自动校准装置包括一夹具工装、一继电器执行模块、一通讯中转模块、一上位机以及一高精度万用表；

所述通讯中转模块分别与所述继电器执行模块、上位机以及高精度万用表通讯连接；所述夹具工装与所述继电器执行模块相连接，所述继电器执行模块与所述高精度万用表相连接。

进一步地，所述继电器执行模块包括一高精度采样电阻、一电压基准源单元、一电阻负载单元以及一双向电源单元；所述电压基准源单元、电阻负载单元以及双向电源单元以并联的方式连接在一起后，再与所述高精度采样电阻串联接入主回路。

进一步地，所述电压基准源单元包括至少一电压基准源子单元，每所述电压基准源子单元均由一电压基准源以及一第一继电器串联组成；

当所述电压基准源单元包括两个或者两个以上所述电压基准源子单元时，各所述电压基准源子单元以并联的方式连接在一起。

进一步地，所述电阻负载单元包括至少一电阻负载子单元，每所述电阻负载子单元均由一电阻负载以及一第二继电器串联组成；

当所述电阻负载单元包括两个或者两个以上所述电阻负载子单元时，各所述电阻负载子单元以并联的方式连接在一起。

进一步地，所述双向电源单元由一双向电源以及一第三继电器串联组成。

进一步地，所述高精度采样电阻的阻值为1mR，精度为0.1％，温度系数为1ppm/K，功率为250W。

进一步地，所述通讯中转模块设置有一设备通讯接口。

进一步地，所述夹具工装为塑料连接器、金属航空头或者电力接线柱。

进一步地，所述上位机为集成有控制功能的嵌入式触摸屏。

本发明是这样实现的：一种便携式充放电设备的自动校准装置的校准方法，所述校准方法需使用上述的自动校准装置，所述校准方法包括：

充电电压校准：首先，通过上位机向继电器执行模块发送充电电压校准指令，使继电器执行模块根据充电电压校准指令接通主回路上与电阻负载串联的第二继电器；再通过上位机控制充放电设备加载预设的充电电压值，并根据高精度万用表采集到的夹具工装上的电压值计算出充电电压校准因子，且将充电电压校准因子写入到充放电设备；

然后按照预设的多段充电电压测试点进行复检，且如果校准偏差在设定的允许范围值之内，则结束充电电压的校准；如果不在设定的允许范围值之内，则重新执行充电电压的校准；

放电电压校准：首先，通过上位机向继电器执行模块发送放电电压校准指令，使继电器执行模块根据放电电压校准指令接通主回路上与电压基准源串联的第一继电器；再通过上位机读取加载到充放电设备上的放电电压值，并根据高精度万用表采集到的夹具工装上的电压值计算出放电电压校准因子，且将放电电压校准因子写入到充放电设备；

然后按照预设的多段放电电压测试点进行复检，且如果校准偏差在设定的允许范围值之内，则结束放电电压的校准；如果不在设定的允许范围值之内，则重新执行放电电压的校准；

充电电流校准：首先，通过上位机向继电器执行模块发送充电电流校准指令，使继电器执行模块根据充电电流校准指令接通主回路上与双向电源串联的第三继电器；再通过上位机控制充放电设备加载预设的充电电流值，并根据高精度万用表采集到的高精度采样电阻上的电压值计算出充电电流校准因子，且将充电电流校准因子写入到充放电设备；

然后按照预设的多段充电电流测试点进行复检，且如果校准偏差在设定的允许范围值之内，则结束充电电流的校准；如果不在设定的允许范围值之内，则重新执行充电电流的校准；

放电电流校准：首先，通过上位机向继电器执行模块发送放电电流校准指令，使继电器执行模块根据放电电流校准指令接通主回路上与双向电源串联的第三继电器；再通过上位机控制充放电设备加载预设的放电电流值，并根据高精度万用表采集到的高精度采样电阻上的电压值计算出放电电流校准因子，且将放电电流校准因子写入到充放电设备；

然后按照预设的多段放电电流测试点进行复检，且如果校准偏差在设定的允许范围值之内，则结束放电电流的校准；如果不在设定的允许范围值之内，则重新执行放电电流的校准。

本发明具有如下优点：1、上位机采用集成有控制功能的嵌入式触摸屏，在具体进行校准操作时，只需要配置几个简单的参数(如待校准充放电设备的机型、通道号等)即可实现自动校准，不仅操作简单，可降低对校准人员专业性的要求；而且可以缩短校准时间，提高测试效率，并减少测试出错率，降低测试成本；2、具备双向电源，在校准时可以回馈电网，达到节约电能的作用；3、设备体积小，携带方便；4、具备以太网、485通信能力，可以兼容多种通信接口的充放电设备。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一种便携式充放电设备的自动校准装置的电路原理框图。

图2为本发明中继电器执行模块的电路原理框图。

图3为本发明中电压基准源单元的电路原理框图。

图4为本发明中电阻负载单元的电路原理框图。

图5为本发明中双向电源单元的电路原理框图。

附图标记说明：

100-自动校准装置，1-夹具工装，2-继电器执行模块，21-高精度采样电阻，22-电压基准源单元，221-电压基准源子单元，2211-电压基准源，2212-第一继电器，23-电阻负载单元，231-电阻负载子单元，2311-电阻负载，2312-第二继电器，24-双向电源单元，241-双向电源，242-第三继电器，3-通讯中转模块，31-设备通讯接口，4-上位机，41-触摸屏，5-高精度万用表。

具体实施方式

请参阅图1至图5所示，本发明一种便携式充放电设备的自动校准装置100，所述自动校准装置100包括一夹具工装1、一继电器执行模块2、一通讯中转模块3、一上位机4以及一高精度万用表5；

所述通讯中转模块3分别与所述继电器执行模块2、上位机4以及高精度万用表5通讯连接；所述夹具工装1与所述继电器执行模块2相连接，所述继电器执行模块2与所述高精度万用表5相连接；

其中，所述夹具工装1用于与待校准的充放电设备的功率线相连接；所述继电器执行模块2用于控制继电器的通断逻辑，具备电压电流采集切换继电器，可以通过接收上位机4的指令来选通电压信号或者电流信号；所述通讯中转模块3用于实现数据的交换，具备以太网、485总线等通讯能力；所述上位机4为控制核心，用于实现对整个校准过程的控制；所述高精度万用表5用于采集电压电流数据，即可以采集夹具工装1上的电压信号或者高精度采样电阻21上的电压信号，并将采集到的数值通过以太网链路传输给上位机4。

所述继电器执行模块2包括一高精度采样电阻21、一电压基准源单元22、一电阻负载单元23以及一双向电源单元(DCDC)24；所述电压基准源单元22、电阻负载单元23以及双向电源单元24以并联的方式连接在一起后，再与所述高精度采样电阻21串联接入主回路。

所述电压基准源单元22包括至少一电压基准源子单元221，每所述电压基准源子单元221均由一电压基准源2211以及一第一继电器2212串联组成；

当所述电压基准源单元22包括两个或者两个以上所述电压基准源子单元221时，各所述电压基准源子单元221以并联的方式连接在一起。在本发明中，通过设置两个或者两个以上的电压基准源子单元221，可使得在具体进行校准操作时，可以根据实际需要来选择接通对应的电压基准源2211，这里需要说明的是，当具有两个或者两个以上的电压基准源子单元221时，每个电压基准源子单元221中的电压基准源2211的电压值都是不同的。

所述电阻负载单元23包括至少一电阻负载子单元231，每所述电阻负载子单元231均由一电阻负载2311以及一第二继电器2312串联组成；

当所述电阻负载单元23包括两个或者两个以上所述电阻负载子单元231时，各所述电阻负载子单元231以并联的方式连接在一起。在本发明中，通过设置两个或者两个以上的电阻负载子单元231，可使得在具体进行校准操作时，可以根据实际需要来选择接通对应的电阻负载2311，这里需要说明的是，当具有两个或者两个以上的电阻负载子单元231时，每个电阻负载子单元231中的电阻负载2311的阻值都是不同的。

所述双向电源单元24由一双向电源241以及一第三继电器242串联组成。

所述高精度采样电阻21的阻值为1mR，精度为0.1％，温度系数为1ppm/K，功率为250W。

所述通讯中转模块3设置有一设备通讯接口31，该设备通讯接口31具体可以是以太网接口、485接口等。

所述夹具工装1为塑料连接器、金属航空头或者电力接线柱。当然，本发明并不仅限于此，在具体实施时，还可以根据充放电设备的不同接头来选择其它形式的夹具工装1，只要能够实现与充放电设备的功率线相连接即可。

所述上位机4为集成有控制功能的嵌入式触摸屏41，在具体实施时，该触摸屏41具备读取待校准充放电设备信息的功能、设置待校准充放电设备的电压电流型号的功能、设置校准精度级别的功能、可通过USB接口进行软件升级的功能、可显示校准过程数据的功能、以太网通讯能力等。

本发明一种便携式充放电设备的自动校准装置的校准方法，所述校准方法需使用上述的自动校准装置，所述校准方法包括：

充电电压校准：首先，通过上位机向继电器执行模块发送充电电压校准指令，使继电器执行模块根据充电电压校准指令接通主回路上与电阻负载串联的第二继电器，在具体实施，如果具备两个或者两个以上电阻负载子单元，则可以根据实际使用需要来接通其中的一个电阻负载；再通过上位机控制充放电设备加载预设的充电电压值，并根据高精度万用表采集到的夹具工装上的电压值计算出充电电压校准因子，且将充电电压校准因子写入到充放电设备；

然后按照预设的多段充电电压测试点进行复检，且如果校准偏差在设定的允许范围值之内，则结束充电电压的校准；如果不在设定的允许范围值之内，则重新执行充电电压的校准；

放电电压校准：首先，通过上位机向继电器执行模块发送放电电压校准指令，使继电器执行模块根据放电电压校准指令接通主回路上与电压基准源串联的第一继电器，在具体实施，如果具备两个或者两个以上电压基准源子单元，则可以根据实际使用需要来接通其中的一个电压基准源；再通过上位机读取加载到充放电设备上的放电电压值，并根据高精度万用表采集到的夹具工装上的电压值计算出放电电压校准因子，且将放电电压校准因子写入到充放电设备；

然后按照预设的多段放电电压测试点进行复检，且如果校准偏差在设定的允许范围值之内，则结束放电电压的校准；如果不在设定的允许范围值之内，则重新执行放电电压的校准；

充电电流校准：首先，通过上位机向继电器执行模块发送充电电流校准指令，使继电器执行模块根据充电电流校准指令接通主回路上与双向电源串联的第三继电器；再通过上位机控制充放电设备加载预设的充电电流值，并根据高精度万用表采集到的高精度采样电阻上的电压值计算出充电电流校准因子，且将充电电流校准因子写入到充放电设备；

然后按照预设的多段充电电流测试点进行复检，且如果校准偏差在设定的允许范围值之内，则结束充电电流的校准；如果不在设定的允许范围值之内，则重新执行充电电流的校准；

放电电流校准：首先，通过上位机向继电器执行模块发送放电电流校准指令，使继电器执行模块根据放电电流校准指令接通主回路上与双向电源串联的第三继电器；再通过上位机控制充放电设备加载预设的放电电流值，并根据高精度万用表采集到的高精度采样电阻上的电压值计算出放电电流校准因子，且将放电电流校准因子写入到充放电设备；

然后按照预设的多段放电电流测试点进行复检，且如果校准偏差在设定的允许范围值之内，则结束放电电流的校准；如果不在设定的允许范围值之内，则重新执行放电电流的校准。

综上所述，本发明具有如下优点：1、上位机采用集成有控制功能的嵌入式触摸屏，在具体进行校准操作时，只需要配置几个简单的参数(如待校准充放电设备的机型、通道号等)即可实现自动校准，不仅操作简单，可降低对校准人员专业性的要求；而且可以缩短校准时间，提高测试效率，并减少测试出错率，降低测试成本；2、具备双向电源，在校准时可以回馈电网，达到节约电能的作用；3、设备体积小，携带方便；4、具备以太网、485通信能力，可以兼容多种通信接口的充放电设备。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (5)

1.一种便携式充放电设备的自动校准装置，其特征在于：所述自动校准装置包括一夹具工装、一继电器执行模块、一通讯中转模块、一上位机以及一高精度万用表；所述通讯中转模块设置有一设备通讯接口；

所述通讯中转模块分别与所述继电器执行模块、上位机以及高精度万用表通讯连接；所述夹具工装与所述继电器执行模块相连接，所述继电器执行模块与所述高精度万用表相连接；

所述继电器执行模块包括一高精度采样电阻、一电压基准源单元、一电阻负载单元以及一双向电源单元；所述电压基准源单元、电阻负载单元以及双向电源单元以并联的方式连接在一起后，再与所述高精度采样电阻串联接入主回路；

所述电压基准源单元包括两个或者两个以上电压基准源子单元，各所述电压基准源子单元以并联的方式连接在一起，每所述电压基准源子单元均由一电压基准源以及一第一继电器串联组成；

所述电阻负载单元包括两个或者两个以上电阻负载子单元，各所述电阻负载子单元以并联的方式连接在一起，每所述电阻负载子单元均由一电阻负载以及一第二继电器串联组成；

所述双向电源单元由一双向电源以及一第三继电器串联组成。

2.根据权利要求1所述的一种便携式充放电设备的自动校准装置，其特征在于：所述高精度采样电阻的阻值为1mR，精度为0.1%，温度系数为1ppm/K，功率为250W。

3.根据权利要求1所述的一种便携式充放电设备的自动校准装置，其特征在于：所述夹具工装为塑料连接器、金属航空头或者电力接线柱。

4.根据权利要求1所述的一种便携式充放电设备的自动校准装置，其特征在于：所述上位机集成有控制功能的嵌入式触摸屏。

5.一种便携式充放电设备的自动校准装置的校准方法，其特征在于：所述校准方法需使用如权利要求1-4任一所述的自动校准装置，所述校准方法包括：

充电电压校准：首先，通过上位机向继电器执行模块发送充电电压校准指令，使继电器执行模块根据充电电压校准指令接通主回路上与电阻负载串联的第二继电器；再通过上位机控制充放电设备加载预设的充电电压值，并根据高精度万用表采集到的夹具工装上的电压值计算出充电电压校准因子，且将充电电压校准因子写入到充放电设备；

然后按照预设的多段充电电压测试点进行复检，且如果校准偏差在设定的允许范围值之内，则结束充电电压的校准；如果不在设定的允许范围值之内，则重新执行充电电压的校准；

放电电压校准：首先，通过上位机向继电器执行模块发送放电电压校准指令，使继电器执行模块根据放电电压校准指令接通主回路上与电压基准源串联的第一继电器；再通过上位机读取加载到充放电设备上的放电电压值，并根据高精度万用表采集到的夹具工装上的电压值计算出放电电压校准因子，且将放电电压校准因子写入到充放电设备；

然后按照预设的多段放电电压测试点进行复检，且如果校准偏差在设定的允许范围值之内，则结束放电电压的校准；如果不在设定的允许范围值之内，则重新执行放电电压的校准；

充电电流校准：首先，通过上位机向继电器执行模块发送充电电流校准指令，使继电器执行模块根据充电电流校准指令接通主回路上与双向电源串联的第三继电器；再通过上位机控制充放电设备加载预设的充电电流值，并根据高精度万用表采集到的高精度采样电阻上的电压值计算出充电电流校准因子，且将充电电流校准因子写入到充放电设备；

然后按照预设的多段充电电流测试点进行复检，且如果校准偏差在设定的允许范围值之内，则结束充电电流的校准；如果不在设定的允许范围值之内，则重新执行充电电流的校准；

放电电流校准：首先，通过上位机向继电器执行模块发送放电电流校准指令，使继电器执行模块根据放电电流校准指令接通主回路上与双向电源串联的第三继电器；再通过上位机控制充放电设备加载预设的放电电流值，并根据高精度万用表采集到的高精度采样电阻上的电压值计算出放电电流校准因子，且将放电电流校准因子写入到充放电设备；

然后按照预设的多段放电电流测试点进行复检，且如果校准偏差在设定的允许范围值之内，则结束放电电流的校准；如果不在设定的允许范围值之内，则重新执行放电电流的校准。

Images