CN201601521U - 一种电池充放电性能测试及电能回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池充放电性能测试及电能回收装置，包括：MCU微处理控制器、MCU接口电路、逻辑开关电路、充电电流调节电路、辅助放电电路、放电电池座、充电电池座、充、放电电压电流采集和调理电路、开关电源、LCD显示器和通讯接口。该装置将需要进行充、放电性能测试的两电池视为一个***，进行整体设计、参数调整和控制***化，实现放电电池的电能充入待充电电池中，实现了能量回收，从而可节约能源、减少污染、提高经济效益。

Description

一种电池充放电性能测试及电能回收装置

技术领域

本实用新型属于电池测试装置，特别是涉及一种电池充放电性能测试及电能回收装置。

背景技术

电池在出厂前必须对其电性能进行测试，其中电池的充放电性能是其主要的测试项目之一。目前，电池在充放电性能测试时，充电过程使用工业电源，放电过程的电量将全部白白消耗在电阻上。电池厂每年仅此一项将损耗大量电能。另外，电池充放电性能测试智能化程度不高，无程控功能，不能自动转换，无法实现根据动态测试参数准确计算出电池的安时特性，导致测试不准确，效率低。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种可节约电能，智能化程度高的电池充放电性能测试及电能回收装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

电池充放电性能测试及电能回收装置包括：

开关电源、放电电池座、充电电池座、辅助放电电路、逻辑开关电路，所述开关电源、放电电池座、充电电池座、辅助放电电路的正负极连接到逻辑开关电路上。

本实用新型用于电池测试时，可将两组电池分别放置于放电电池座、充电电池座内，其中放电电池座内的电池已经充好电为放电电池，可对其进行放电测试；充电电池座内的电池无电量为充电电池，可进行充电测试。放电电池做放电测试时所放出的电量将通过本装置送至充电电池座向充电电池进行充电。当充电电池充入放电电池的放电电能尚未达到充电电池的额定安时时，由开关电源对充电电池进行补电，以达到其额定安时数。放电电池大部分电能将充入充电电池，当放电到一定程度时，为节约时间和使放电电池电压达到额定下限值，放电电池的剩余能量将通过辅助放电回路快速消耗掉。开关电源、放电电池座、充电电池座、辅助放电电路的有序工作由逻辑开关电路控制。

本实用新型的另一个技术方案是：电池充放电性能测试及电能回收装置包括：

MCU微处理控制器；

与MCU微处理控制器连接的MCU接口电路；

与MCU接口电路连接的逻辑开关电路；

与逻辑开关电路相连接的充电电流调节电路；

与逻辑开关电路相连接的辅助放电电路；

与逻辑开关电路相连接的放电电池座；

与逻辑开关电路相连接的充电电池座；

与充电电池座相连的充电电压电流采集和调理电路；

与放电电池座相连的放电电压电流采集和调理电路；

与逻辑开关电路相连的开关电源；

与MCU微处理控制器连接的LCD显示器；

与MCU微处理控制器连接的通讯接口。

本实用新型具有节能和智能化程度高的特点，具体优点和积极效果在实际应用中充分体现在：

1、将需要进行充、放电性能测试的两电池视为一个***，进行整体设计、参数调整和控制***化，实现放电电池的电能充入待充电电池中，从而节约能源、减少污染、提高经济效益；

2、在馈入到充电电池的能量达不到额定值时，该实用新型装置可自动切换到补电状态，以达到充电电池的额定储电量；

3、两电池充电、放电、补电、辅助放电、报警和终止等为可编程序控制过程，逻辑开关自动转换，测试过程可无人值守；

4、采集充、放电电池电压和电流，实时计算电池安时特性，自动控制充放电电流、电压值，实验结束后输出电池的性能报告；

5、与上位机通讯，可全程保留充放电性能测试过程中的动态参数，增加充放电过程的透明度。

以下给出附图进一步说明本实用新型的技术方案：

附图说明

图1是本实用新型的结构原理框图。

图2是本实用新型的另一种结构原理框图。

图3本实用新型的开关电源电路原理图。

图4本实用新型的MCU微处理控制器原理电路图。

图5本实用新型的充、放电电流电压采集和调节电路图。

图6本实用新型的MCU接口电路图。

图7本实用新型的逻辑开关电路图。

图8本实用新型的充电电流调节电路图。

具体实施方式：

实施例1

电池充放电性能测试及电能回收装置如图1所示，由开关电源、

放电电池座、充电电池座、辅助放电电路、逻辑开关电路组成，所述开关电源、放电电池座、充电电池座、辅助放电电路的正负极连接到逻辑开关电路上。

开关电源的一种实现电路见图3，交流220V输入，可调节直流电压输出。逻辑开关电路(见图7)由一系列的开关构成，辅助放电电路(？)由一系列的电阻构成。该装置工作流程如下：装置上电后，在放电电池电压高于充电电池电压时，逻辑开关将放电电池能量充入到充电电池中。当放电电池电压低于充电电池电压时，通过逻辑开关将放电电池与辅助放电电路相连，使放点电池达到预期放电参数，同时逻辑开关将开关电源与充电电池相连，使得充电电池完成预期充电参数。

实施例2

如图2所示，本实用新型的另一种结构由MCU微处理控制器、MCU接口电路、逻辑开关电路、充电电流调节电路、辅助放电电路、放电电压电流采集和调理电路、充电电压电流采集和调理电路、放电电池、充电电池、补电用开关电源、键盘、通讯接口和LCD显示器组成。

MCU微处理控制器(C8051F120)：存储输入参数、命令字和控制程序，采集充放电电池的电压、电流，执行用户程序，计算电池的安时数，产生相关逻辑信号，控制逻辑开关，完成充电电流PI闭环控制，显示当前电压、电流、时间等参数，通过通讯接口可与上位机通讯，实现动态过程的全监控；

MCU接口电路：接收MCU微处理控制器的控制信号，经过接口电路的调理，输出能驱动逻辑开关电路中的接触器，以及充电电流调节电路的控制信息；

逻辑开关电路：根据MCU输出的程控命令，在接口电路输出信息的驱动下，接通或断开相关接触器，实现放电、充电、补电和辅助放电各项功能；

开关电源：放电电池放出的电能不足以将充电电池充到额定安时数时，MCU微处理控制器将发出命令，对充电电池进行补电，直至达到额定安时数；

充电电流调节电路：接收MCU微处理控制信息，调节充电电池的充电电流值，使充电电流满足电池要求；

辅助放电电路：放电电池大部分电能充入充电电池，当放电到一定程度时，为节约时间和使放电电池电压达到额定下限值，放电电池的剩余能量将通过辅助放电回路消耗掉；

放电电池：需要进行放电性能测试的电池；

充电电池：需要进行充电性能测试的电池

充、放电电压电流采集和调理电路：采集放电电池和充电电池的电压和电流，经调理后满足MCU微控制器进行A/D转换的要求；

键盘：输入相关参数和命令；

LCD显示器：实时显示电压、电流、时间和安时特性值；

通讯接口：与上位计算机联机通讯。

本实用新型装置是将需要进行充放电性能测试的两组电池视为一体，在MCU微处理控制器控制下，实现放电电池的大部分电能回收到充电电池中，以及充电电池的补电和放电电池的辅助放电等功能。

本装置的硬件连接电路如下：见图2，开关电源CH1、放电电池座CH2、辅助放电电路CH3的正负都连接到逻辑开关电路上，充电电池座通过充电电流调节电路CH4与逻辑开关电路相连；见图3-图8，MCU微处理控制器的第43、44、45管脚连接到MCU接口电路的三个继电器电路上，再通过MCU接口电路的继电器J1、J2、J3连接到逻辑开关电路上，同时MCU为得到充电电池和放电电池的电压电流信息，通过ADC端口(MCU微处理控制器的第18、19、20、21管脚)连接到放电电压电流采集和调理电路和充电电压电流采集和调理电路的输出上。同时为调节控制充电时的电流，MCU电路中具有PWM功能的第36管脚P1.0连接到充电电流调节电路中IGBT驱动电路EXB841的控制端，如图8所示。MCU微处理控制器还带有键盘和LCD显示器，并通过通讯接口与PC机相连，实现了上位机对充放电电池相参数的监控。

本装置通电后，MCU微处理控制器运行用户程序完成***自检，按照LCD显示器的提示，通过键盘设置电池额定电压、额定电流、额定安时及充放电电流等，初始化完成后输入“运行”命令。如图4所示MCU微处理控制器的ADC端口ADC1-ADC4连接到放电电压电流采集和调理电路和充电电压电流采集和调理电路的ADC输出管脚上。充、放电电压电流采集和调理电路的如图5所示。图6为MCU接口电路(只画出继电器J1的实现电路，继电器J2、J3的与继电器J1的相同)，图7为本实用新型的逻辑开关电路图，图8是本实用新型的充电电流调节电路图；通过A/D转换端口ADC1、ADC2、ADC3、ADC4，周期的采集充放电电池当前电压电流数值，并作相关逻辑运算，当满足安放在放电电池座上电池需要放电，安放在充电电池座上电池需要充电的条件下，MCU微处理控制器的第45管脚P2.1口输出高电平，第44管脚P2.2、43管脚P2.3口输出低电平。此时，如图6、图7所示，与P2.1口相连的MCU接口电路中的T01和T1导通，继电器J1线圈得电，J1的常开触点闭合，逻辑开关电路中的接触器KM1闭合，其它继电器J2和J3以及KM2和KM3都断开。此时安放在放电电池座上电池通过逻辑开关电路，充电电流调节电路与安放在充电电池座上电池构成放电回路。对安放在充电电池座上电池进行充电，与此同时，MCU微处理控制器根据充电电流设定值和充电电流的反馈值进行PI运算，从P1.0口输出PMW调制脉冲，充电电流调节电路调节功率管IGBT导通状态，形成电流负反馈闭环控制，以保证充电电流按设定的充电值充电。

随着安放在充电电池座上电池能量的增加，安放在放电电池座上电池端电压U12就会慢慢的下降，当充电电流下降到0.75倍设定值时，MCU微处理控制器实时累计安时数尚未达到充电电池额定安时数时，MCU微处理控制器的P2.1口输出低电平，MCU接口电路中继电器J1失电，与此同时，P2.2端口输出变为高电平，与之相连接的MCU接口电路中继电器J2常开触点闭合，逻辑开关电路中的接触器KM2闭合，补电用的开关电源向安放在充电电池座上电池连续充电，即补电，直到充电电池充入额定安时数的电量。在MCU微处理控制器对充电电池进行补电的同时，当安放在放电电池座上电池放电电压U12未达到放电下限电压值时，MCU微处理控制器的P2.3端口输出变为高电平，与之相连接的MCU接口电路中的继电器J3闭合。逻辑开关电路中的接触器KM3得电，KM3常开触点将放电电池和辅助放电电路接通，放电电池继续放电，直到放电电池的输出电压下降到额定极限电压。在充电、补电和辅助放电全过程结束后，本实用新型装置可通过上位机PC输出充电性能报告和放电性能报告，同时得到充放电电池的电压电流曲线和数据报表。

以上电路图只是框图功能的一种实现方式，现有技术中相同功能的电路可以替换，另外，电池可以是单个电池，也可以是单个电池构成的电池组；材料可以是锂离子电池、镍氢电池，也可以是铅酸蓄电电池等其它材料电池。

Claims (2)

1.一种电池充放电性能测试及电能回收装置，其特征是包括：开关电源、放电电池座、充电电池座、辅助放电电路、逻辑开关电路，所述开关电源、放电电池座、充电电池座、辅助放电电路的正负极连接到逻辑开关电路上。

2.一种电池充放电性能测试及电能回收装置，其特征是包括：

MCU微处理控制器；

与MCU微处理控制器连接的MCU接口电路；

与MCU接口电路连接的逻辑开关电路；

与逻辑开关电路相连接的充电电流调节电路；

与逻辑开关电路相连接的辅助放电电路；

与逻辑开关电路相连接的放电电池座；

与逻辑开关电路相连接的充电电池座；

与充电电池座相连的充电电压电流采集和调理电路；

与放电电池座相连的放电电压电流采集和调理电路；

与逻辑开关电路相连的开关电源；

与MCU微处理控制器连接的LCD显示器；

与MCU微处理控制器连接的通讯接口。

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