專利名稱：電池組特性的測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池特性的測試方法，特別是指一種針對(duì)多個(gè)電池所構(gòu)成的電池組中的個(gè)別電池特性的測試比較方法。
電腦或通信設(shè)備的機(jī)房為在市電中斷或整流設(shè)備故障時(shí)能提供直流電流以繼續(xù)維持各項(xiàng)設(shè)備的正常工作，必須使用各種蓄電池組，平時(shí)該蓄電池組并接于整流設(shè)備上進(jìn)行浮充(Floatingcharge)，從而保持在蓄電容量的充滿狀態(tài)以備不時(shí)之需。
當(dāng)蓄電池組被安裝妥當(dāng)，完成初充電(Initialcharge)及放電試驗(yàn)并再充電以后，即投入直流供電系統(tǒng)使用，然而蓄電池經(jīng)過一段時(shí)間以后，常易因活性(有效)物質(zhì)的脫落或極板硬化等因素而變壞，使蓄電容量逐漸減低，且其內(nèi)阻亦逐漸增加。通常這種不良狀況的電池在整組蓄電池中可能僅是一兩個(gè)，但由于整組電池系各個(gè)單電池串聯(lián)組成，因此其中一個(gè)電池的蓄電容量不足或內(nèi)阻過大，將造成電池在放電時(shí)該不良電池可能造成逆充電，成為該電池組之負(fù)載，因而嚴(yán)重地影響該組電池的供電能力。因此我們必須用各種方法來了解電池組的蓄電能力和其特性，以保證當(dāng)市電中斷時(shí)，不致于因電池組不良而使通信設(shè)備或不斷電系統(tǒng)癱瘓。
關(guān)于傳統(tǒng)的蓄電池組容量試驗(yàn)方法傳統(tǒng)的蓄電池組容量試驗(yàn)是將電池組與其所供電的設(shè)備(如通信設(shè)備或電腦設(shè)備等不斷電系統(tǒng))分離，并接上假負(fù)載(如電阻等)來作放電試驗(yàn)，由于放電試驗(yàn)的電流與時(shí)間決定于電池的容量AH(即安培小時(shí))，如電池的容量為3200AH，則放電電流可選定為400A，而其放電時(shí)間需8小時(shí)，故每作一組電池的容量試驗(yàn)，需要花數(shù)小時(shí)放電和十幾小時(shí)充電，才能估算出其容量，且在整個(gè)試驗(yàn)中心須有人隨時(shí)在旁照料，記錄每一電池的電壓、電解液的比重、溫度等，十分耗費(fèi)人力與時(shí)間，且浪費(fèi)能源，特別以目前區(qū)域通信設(shè)備為例，其蓄電池組包含有廿四個(gè)以上電池，要隨時(shí)判知各個(gè)電池特性和好壞，十分不容易，不僅電池組的維護(hù)成本高，且不能保證當(dāng)市電中斷時(shí)具有預(yù)期之供電能力。
本發(fā)明電池組特性測試方法利用一多回路電壓測試器，將多組電壓測試線分別接于電池組中的每一個(gè)電池的正負(fù)兩極端，并接上電流感測器以便測得流經(jīng)電池的電流，接著便中斷市電電源供電，亦即斷掉整流器接線，使蓄電池組經(jīng)由其所供電的設(shè)備(通信設(shè)備或電腦系統(tǒng)的大型不斷電設(shè)備)放電，放電約數(shù)分鐘后可開啟整流器，使電池組充電。而在此放電與充電期間，各個(gè)蓄電池的電壓及電流會(huì)自動(dòng)經(jīng)由多回路電壓測試器送至電腦記錄，等充放電測試完成后，電腦將依照電池組中的各個(gè)電池的端電壓，計(jì)算出各別電池在放電與充電時(shí)內(nèi)阻的特性，由此內(nèi)阻的特性繪成曲線，并依序繪成電池組特性曲線比較圖，即可一目了然，很容易地由各個(gè)電池特性曲線進(jìn)行比較，查出不良的電池。然后再用其他設(shè)備如單電池容量試驗(yàn)設(shè)備，測出該個(gè)別電池的容量比例，則可判知其中最差電池的特性狀態(tài)。
有關(guān)本發(fā)明的具體方法、功效及特點(diǎn)，可由以下實(shí)施例并配合附圖的詳細(xì)說明而得充分了解

圖1為本發(fā)明電池組特性測試方法的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖2為本發(fā)明的多回路電壓測試器電路的示意方框圖。
圖3為依據(jù)本發(fā)明方法測試的良好蓄電池組的電壓特性曲線比較圖。
圖4為依據(jù)本發(fā)明方法測試的具有不良電池的蓄電池組的電壓特性曲線比較圖。
請(qǐng)參閱圖1所示，一通信設(shè)備或不斷電系統(tǒng)的電源供電電路結(jié)構(gòu)包括一交流電源(10)，經(jīng)過一開關(guān)SW后，電源電流進(jìn)入一整流器(20)，該整流器(20)輸出的直流電源系并聯(lián)于電池組(30)上，并再連接負(fù)載(40)，該負(fù)載(40)即為通信設(shè)備或不斷電系統(tǒng)，作為先有技術(shù)情況，當(dāng)交流電源(10)中斷或開關(guān)SW打開(OPEN)，亦即停掉整流器(20)，則負(fù)載(40)系由電池組(30)提供直流電源而維持其正常操作，因此，該電池組(30)中的各個(gè)電池平時(shí)須維護(hù)檢查，以免當(dāng)市電中斷時(shí)發(fā)生電池組(30)供電能力不足。
依據(jù)本發(fā)明，系利用一多回路電壓測試器(50)的28組電壓測試線J1……J28，逐一接在電池組(30)中的每一個(gè)電池的正負(fù)兩極端，以供測知各電池的端電壓，接著將該開關(guān)SW斷開，亦即停掉整流器(20)，則該蓄電池組(30)立即對(duì)負(fù)載(40)放電，負(fù)載(40)的各項(xiàng)設(shè)備(例如通信設(shè)備或電腦系統(tǒng))維持正常供電工作，經(jīng)放電約十分鐘后即可重新開啟整流器(20)，亦即將開關(guān)SW閉合，使電池組充電，整個(gè)測試時(shí)間約30分鐘。在此放電與充電期間，各個(gè)蓄電池的電壓及電流值自動(dòng)由該多回路電壓測試器(50)經(jīng)-RS232C串行通信接口送到一電腦(60)記錄，電腦(60)再由電池組的各個(gè)電池的端電壓計(jì)算出各別電池在放電與充電時(shí)的內(nèi)阻特性，依據(jù)此內(nèi)阻特性繪制成曲線，并依序?qū)⒏鱾€(gè)電池特性曲線逐一繪成比較圖，則電池組維護(hù)人員很容易由各個(gè)電池的特性曲線的比較而查找出特性較差的電池，然后再利用其它電池測試設(shè)備，例如單電池容量試驗(yàn)設(shè)備，測出該特性較差的電池容量比例，從而得知該電池特性狀態(tài)，以供保養(yǎng)維護(hù)或替換的參考依據(jù)。
再請(qǐng)參閱圖2，本發(fā)明的多回路電壓測試器(50)包括一微電腦主機(jī)(51)、-A/D(模/數(shù))轉(zhuǎn)換器(52)，一解碼器(53)，28個(gè)繼電器K1……K28及28組電壓測試線J1……J28，一模擬開關(guān)(54)及一RS232串行通信接口(55)。本發(fā)明的測試器(50)系使用于對(duì)多個(gè)電池串聯(lián)的電池組作端電壓測試及記錄，依據(jù)一實(shí)際的實(shí)施例，其中包含有27組0-4V及一組0-75V的電壓測試電路以及一電流量測電路，由模擬開關(guān)(54)測量電流，該微電腦主機(jī)(51)再經(jīng)由RS232串行通信接口(55)將所量測數(shù)據(jù)傳送至個(gè)人電腦(PC)(60)作資料處理。
該微電腦主機(jī)(51)讀取量測資料的方式是以-12位(bit)的A/D轉(zhuǎn)換器(52)作為數(shù)據(jù)讀取接口。該多回路電壓測試器(50)的主要特征在于平時(shí)該繼電器K1-K28不動(dòng)作，電池組(30)中的各電池端電壓V1-V28使電容C1-C28充電，當(dāng)微電腦(51)通過解碼器(53)選擇其中一繼電器Kn受觸發(fā)而動(dòng)作，則可將該電容器的電壓經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器讀入微電腦(51);因此本發(fā)明要讀取各電池之電壓數(shù)據(jù)時(shí)，系由微電腦(51)經(jīng)解碼器(53)逐一使各繼電器K1-K28動(dòng)作，則將各電容C1-C28的電壓值，亦即各電池之端電壓值，讀入微電腦并存儲(chǔ)在其存儲(chǔ)器中，而每一繼電器K1-K28系逐一接通又立即恢復(fù)原狀，使各電容C1-C28量測電壓之后又維持在充電狀態(tài)。該多回路電壓測試器(50)系在數(shù)秒鐘內(nèi)即可掃描讀入整個(gè)電池組所有各電池的端電壓，因此在電池組充放電30分鐘內(nèi)可以很密集地收集儲(chǔ)存各電池之端電壓值變化，由電池充放電時(shí)的端電壓值可以推知電池內(nèi)阻。其中，它們相互間的理論關(guān)系如下電池在放電時(shí)端電壓與內(nèi)阻的關(guān)系端電壓＝電池的化學(xué)電勢-放電電流×電池內(nèi)阻電池在充電時(shí)端電壓與內(nèi)阻的關(guān)系端電壓＝電池的化學(xué)電勢+充電電流×電池內(nèi)阻本方法系利用上述理論，當(dāng)電池組在放電時(shí)，內(nèi)阻越大的電池，其端電壓越低。而充電時(shí)，內(nèi)阻越大的電池其端電壓越高，一組良好的蓄電池組，其各電池的內(nèi)阻都很均勻一致，因此良好電池的特性曲線彼此間亦很均勻。若一電池組中有不良的某個(gè)電池，在放電時(shí)，不良電池的特性曲線較低，而在充電時(shí)不良電池的特性曲線較高。將該電池組在充放電期間內(nèi)所掃描收集的電壓數(shù)據(jù)，經(jīng)電腦(60)處理，每一單電池均繪成一特性曲線，將該等特性曲線由上而下等間距逐一排列，則很容易可以找出特性較差的電池。
例如圖3所示為一良好電池組中的各電池電壓特性曲線圖，其中在第27分鐘以前為放電，所量得電壓較低，其后為充電，所量得電壓值升高，但由于每一電池的內(nèi)阻相近，因此每一電池的特性曲線幾乎等距，故可判知其每一電池特性均良好。
再如圖4所示為具有不良電池的電池組的電壓特性曲線圖，其中不良電池放電時(shí)的特性曲線較低而充電時(shí)之特性曲線較高，只要由圖上放電時(shí)的特性曲線已可明顯看出(2)號(hào)電池、(10)號(hào)電池及(14)號(hào)電池特性曲線較低，尤其是(2)號(hào)電池為嚴(yán)重偏低，因此依據(jù)本發(fā)明可以很快找出特性不良的電池，再針對(duì)該不良電池進(jìn)行測試，而只要特性曲線較差的電池仍可適用，則表示所有電池皆良好適用。
除了上述應(yīng)用曲線圖可以找出特性較差電池外，亦可由電腦計(jì)算全部電池組電壓的總平均值，再將個(gè)別電池電壓平均值與總平均值比較，而得出個(gè)別電池的誤差百分比及其誤差百分比排名，由此找出電池特性最差值進(jìn)行個(gè)別測試。
本發(fā)明方法除了以一多回路電壓測試器進(jìn)行試驗(yàn)各電池組外，亦可在每一電池組均裝設(shè)一套多回電壓測試器，這樣則可依設(shè)定方式自動(dòng)進(jìn)行電壓掃描量測，并存儲(chǔ)測量的數(shù)據(jù)或傳送至監(jiān)視中心，從而可隨時(shí)判知電池組特性，甚至包括電池特性良好而電池組匯流條接觸不良的情形亦可測出。
關(guān)于本發(fā)明的與傳統(tǒng)方法的比較傳統(tǒng)方法的缺點(diǎn)(1)傳統(tǒng)方法對(duì)于大容量電池組作放電試驗(yàn)，因電流大、電壓高，產(chǎn)生熱能需要排掉，且需作3至8小時(shí)放電試驗(yàn)，因此非常浪費(fèi)能源。
(2)電池組測試需連續(xù)約20至24小時(shí)以上，且需要有人在旁記錄照料，耗費(fèi)人力。
(3)因通信設(shè)備或大型不斷電系統(tǒng)(UPS)的每個(gè)電池組中，約有24個(gè)到100個(gè)單電池，每次從頭到尾量測和記錄電壓、溫度和比重，約需10至20分鐘，因此不可能很密集地記錄，大約半個(gè)小時(shí)到一個(gè)小時(shí)整組記錄一次，取樣數(shù)少，且由于從記錄第一個(gè)單電池到最后一個(gè)的時(shí)間相差10到20分鐘，在這期間每一個(gè)單電池之端電壓已產(chǎn)生很大的變化，而造成不易比較和不準(zhǔn)確。
(4)傳統(tǒng)電池組試驗(yàn)后不容易分析出各別電池的特性。
本發(fā)明除克服上述傳統(tǒng)方法之缺點(diǎn)外，更具有以下優(yōu)點(diǎn)由于電池組系由許多單電池串聯(lián)組成，若因某個(gè)單電池因內(nèi)阻增加，充電時(shí)該不充電池的內(nèi)阻將使充電電流減少，使得整組電池的蓄電容量減少，而在放電時(shí)不但減小了放電電流，有時(shí)還消耗其他電池電能，造成該電池逆充。因此本發(fā)明利用電腦將電池組中各電池的特性曲線進(jìn)行分析，就能快速了解每個(gè)電池的特性，而找出電池組中的不良者。當(dāng)然電池的內(nèi)阻是包括電池內(nèi)部電解阻抗和外部連接的接頭阻抗，因此利用本方法亦能測出電池保養(yǎng)的問題，使得電池保養(yǎng)更為完備，從而防患于未然。
綜上所述，本發(fā)明電池組特性的測試方法是已知電池組特性測試方法中的新發(fā)明，且具有產(chǎn)業(yè)上的實(shí)用價(jià)值。
權(quán)利要求
1.一種電池組特性測試方法，采用一多回路電壓測試器，具有多組電壓測試線，用以分別接于一電池組的各電池正負(fù)極端，再將輸入電源中斷，使該蓄電池組經(jīng)由其所供電的設(shè)備、負(fù)載放電，經(jīng)一預(yù)定放電時(shí)間后，重新開啟輸入電源使電池組充電；在此充電與放電期間，該多回路電壓測試器連續(xù)重覆掃描讀取電池組的各電池電壓數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中，該電池組的各電池的電壓與內(nèi)阻的特性數(shù)據(jù)分別用以繪出相對(duì)于時(shí)間的特性曲線，并將各個(gè)別電池的特性座標(biāo)以等間距方式逐一繪出，成為一特性曲線比較圖，通過該特性曲線比較圖的間距變化以判知電池組的個(gè)別電池特性。
2.如權(quán)利要求1所述的電池組特性測試方法，其中該多回路電壓測試器包括一微電腦主機(jī)并連接一A/D轉(zhuǎn)換器及一解碼器，其特征在于，該A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端連接于多組繼電器，各繼電器均各并接一電容，且各分別引出一組電壓測試線用以連接待測電池的正負(fù)極端，該解碼器系由微電腦控制，用以逐一地使各繼電器動(dòng)作，分別將各電容上的電壓值輸入該A/D轉(zhuǎn)換器，再轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)于微電腦主機(jī)內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的電池組特性測試方法，其特征在于，其中該A/D轉(zhuǎn)換器另連接一模擬開關(guān)，以便輸入電池組測試的電流值。
4.如權(quán)利要求1所述的電池組特性測試方法，其特征在于，其中該電池阻的各電池各并聯(lián)一電容，再由該電容上量取電池的端電壓。
5.如權(quán)利要求1所述的電池組特性測試方法，其特征在于，其中將該各電池組中的個(gè)別電壓平均值分別與全部電池組電壓的總平均值相比較，從而得出個(gè)別電池的誤差百分比。
全文摘要
一種電池組特性測試方法，將多回路電壓測試器的多組電壓測試線分別接于一電池組的各電池正負(fù)極端，使蓄電池組經(jīng)負(fù)載放電，經(jīng)預(yù)定放電時(shí)間后重新開啟輸入電源使電池組充電；在此充放電期間，該測試器連續(xù)重復(fù)掃描讀取電池組的各電池電壓數(shù)據(jù)并作存儲(chǔ)，再將各別電池特性曲線以等間距方式逐一繪出特性曲線比較圖，由圖的間距變化可判知電池組的各別電池特性。
文檔編號(hào)G01R31/36GK1087179SQ92113438
公開日1994年5月25日 申請(qǐng)日期1992年11月13日 優(yōu)先權(quán)日1992年11月13日
發(fā)明者蔡偉建 申請(qǐng)人:群菱工業(yè)股份有限公司