一、 綜述由于各類(lèi)可充電電池是所服務(wù)設備的可重復使用的動(dòng)力源,其性能好壞將直接影響設備的工作正常與否和性能指標。因此,檢測和了解電池的實(shí)際性能對確保設備及系統的正常工作有著(zhù)重要的意義。電池最重要的性能是其充、放電過(guò)程的特性。如有效容量、循環(huán)放電壽命、內阻、動(dòng)力特性、一致特性、極化影響等。因此,要檢測充電電池的綜合性能,必須為待測電池提供模擬充、放電過(guò)程,并采集充、放電過(guò)程中待測電池的各種參數。而在充放電過(guò)程中,既有電壓控制、電流控制、時(shí)間控制,又有換相換流控制、溫度控制,同時(shí)對采集到的數據要進(jìn)行實(shí)時(shí)數據變換、數據處理、數據管理,加之測量過(guò)程時(shí)間較長(cháng),短則數小時(shí),長(cháng)則幾個(gè)月,用常規儀器或設備的人工測量方法工作量極大,幾乎無(wú)可能用于實(shí)際的例行檢測。本文將闡述電池綜合性能智能檢測與測試技術(shù)IDTB(Intellgent Detect &Testing for Batter)的原理和工作過(guò)程,進(jìn)而提出一種實(shí)現IDTB的技術(shù)方案,并舉例說(shuō)明IDTB的實(shí)際應用方法和構造多種用途的思路。二、 檢測及測試原理由于電動(dòng)車(chē)上所用的電池或為免維護型,或為整體封裝型,因而無(wú)法對其內部參量(如參比電位、電解液濃度、析氣率等)進(jìn)行測量。加之在電動(dòng)車(chē)上使用,我們更加關(guān)心的是電池的各種外輸出特性以及外輸出特性有密切關(guān)系的各種可觀(guān)可測物理量,如容量、電壓、電壓變化率、電流、電流變化率、內阻、溫度、溫度變化等等。為了全面了解電池的綜合性能,就必須獲得上述各物理量在充電和放電全過(guò)程中的全程數據,并對這些數據進(jìn)行相關(guān)的處理,才能得到準確、正確、符合實(shí)際的結果。IDTB技術(shù)包括如下幾部分:●數字程控電源●數字程控電子負載●多通道高精度數據采集系統●智能控制器●數字濾波、數據變換、數據編碼及壓縮技術(shù)●UART傳輸通訊●數據處理包●數據庫及數據庫管理技術(shù)●人機界面技術(shù)●多模式顯示技術(shù)●報表輸出及打印IDTB系統框圖如圖1所示。IDTB工作原理如下:操作者借助Host System的Panel將完成特定檢驗或測試工作所必需的指令及參數(如充電模式、放電模式、充放電參數、過(guò)程切換條件、保護條件、循環(huán)次數等等)輸入到MSH中。MSH將這些指令和參數轉換成相對應的信令代碼,并通過(guò)Host System的UART接口發(fā)送給各智能控制器ICU。智能控制器ICU透過(guò)自身的UART接口收到MSH發(fā)送來(lái)的命令后,對其進(jìn)行譯碼,并生成相應的控制時(shí)序、控制邏輯、控制代碼和參數代碼。接著(zhù)ICU通過(guò)SBUS接口及總線(xiàn)對程控數字電源PDS進(jìn)行設置和控制;通過(guò)ELBUS接口及總線(xiàn)對程控電子負載PEL進(jìn)行設置和控制;通過(guò)DBUS接口及總線(xiàn)對數據采集單元DSU進(jìn)行設置。PDS在ICU的控制下自動(dòng)的為待測電池提供符合特定充電曲線(xiàn)要求的充電環(huán)境。從另一個(gè)角度而言,PDS就是一個(gè)智能動(dòng)態(tài)電源。PDS在ICU的控制下具有動(dòng)態(tài)模擬負載的特征。設ICU輸出SICU為MSH信令集J的函數SICU=H[J(α1]…,αn,β1,…,βm,γ1 …γk,…)](1) 這里,J(α1,…,αn,β1,…,βm,γ1 …γk,…)為信令集J的信令元素。又因為PEL的負載特性RPEL為電動(dòng)勢特性EPEL和內阻特性rPEL的函數G,如式(2)RPEL=G(EPEL,rPEL) (2)其中,EPEL=e(α1,…,αn) (3)rPEL=r(β1,…,βm) (4)所以RPEL=G(e(α1,…,αn),r(β1,…,βm)) (5)由此可見(jiàn),MSH的信令子集決定了PEL的負載特性RPEL。換句話(huà)說(shuō),要使PEL具有不同的負載特性RPEL,僅需改變MSH中相對應的子集即可。當PDS和PEL在ICU的控制下有序、按所需測試條件工作時(shí),待測電池βi的端電壓、電流和溫度將以自己固有的特性發(fā)生相應變化。即,這些相應的變化反映了電池在特定測試條件下的固有特性。I傳感器檢測出電池的電流信號,T傳感檢測出電池的溫度信號,數據采集單元DSU通過(guò)Vin+、Vin-對電池端電壓信號進(jìn)行采樣,通過(guò)Iin+、Iin-對電池電流信號進(jìn)行采樣,通過(guò)Tin+、Tin-對電池溫度信號進(jìn)行采樣。圖為IDTB系統框圖。(王堯)



