專利名稱：便攜式蓄電池測試儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種便攜式蓄電池測試儀，具體地涉及包含檢測 蓄電池組容量功能的便攜式蓄電池測試儀。
背景技術：
當前，中國電信通信基站通過前期飛速地建設，擁有的通信基站， 包括核心基站、遠端模塊局、接入網(wǎng)局越來越多。根據(jù)《中國電信電 源、空調(diào)維護規(guī)程》中第六章，關于對蓄電池的維護中的要求，"對于2V單體的電池，每三年應做一次容量試驗。使用六年后應每年一次(對 于UPS使用的6V及12V單體的電池應每年一次)"，在現(xiàn)有人力和手 段下，無法將維護工作落實覆蓋到全網(wǎng)全局(站)。蓄電池組容量檢測的維護項目不但工作量大，還具有一定的風 險，該工作不但要求能準確判斷蓄電池組的剩余容量，還要求測試過程中將對通信設備的運行的風險降低到最低程度，并要求不對蓄電池 組本身造成傷害。中國專利ZL97190734.X公開了一種蓄電池測量裝置，包括外設 計算機和與該外設計算機通信聯(lián)系的控制裝置，該控制裝置包括用于從蓄電池采集數(shù)據(jù)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和用于與外部設備通信的通信接口 如調(diào)制解調(diào)器。該現(xiàn)有技術的蓄'電池測量裝置僅僅測量并存儲原始的模擬量數(shù) 據(jù)，然后在向計算機導出數(shù)據(jù)的同時，利用計算機上運行的軟件程序 進行計算，才能獲得蓄電池的安時數(shù)?；蛘?，蓄電池測量裝置與計算 機聯(lián)機進行測量，利用計算機才能實現(xiàn)實時測量、實時存儲和實時計 算。由于必須結合計算機使用現(xiàn)有技術的蓄電池測量裝置，因此，測
量裝置的體積較大，缺乏便攜性，從而不便在使用蓄電池的現(xiàn)場進行 測量。并且，在測量時需要連接計算機和蓄電池測量裝置并且運行計 算機上的程序，因此也存在著採作復雜的問題。由于存在上述問題，因此現(xiàn)有技術的蓄電池測量裝置只適合于在 實驗室等固定場所使用，例如，將工作狀態(tài)下的蓄電池拆下送到實驗 室中進行測量。然而，通信基站可能分布在廣闊的地域范圍內(nèi)，不可 能將各基站使用的蓄電池送到固定場所進行測量和維護。而且，在需 要維護大量的蓄電池的情形下，為了進行蓄電池的測量維護工作而停 止基站的工作以便拆下蓄電池顯然是不可取的。從而，現(xiàn)有技術的蓄 電池測量裝置還不能滿足現(xiàn)場測量的要求。因此，需要充分利用蓄電池組的充放電的物理特性、化學特性， 利用控制單元快速的計算功能和邏輯分析判斷能力，組合成簡易、快 捷、安全的測試儀表，以降低蓄電池組安時測試的維護復雜程度，并 且提升維護工作的安全性。實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的問題是提供一種結構緊湊、便于攜帶、操作 簡便、能夠進行在線測量蓄電池安時數(shù)的蓄電池測試儀，從而簡化通 信基站的蓄電池組容量檢測。本實用新型要解決的另一個問題是提供一種為放電測試之后恢 復蓄電池的電量提供判斷標準的蓄電池測試儀。根據(jù)本實用新型，提供一種便攜式蓄電池測試儀，包括檢測電流 的霍爾傳感器、產(chǎn)生日歷和時間的時鐘單元、顯示測量結果的顯示屏、以及控制器，其特征在于所述控制器接收由霍爾傳感器檢測的電流 數(shù)據(jù)和由時鐘單元產(chǎn)生的時間數(shù)據(jù)，通過累加電流和間隔時間的乘積 而獲得預定時間段的安時數(shù)，并在顯示屏上顯示該安時數(shù)。在所述測試儀的外殼內(nèi)包含除霍爾傳感器之外的所有部件。 根據(jù)本實用新型的優(yōu)選實施方式，所述測試儀還包括用于存儲測 量數(shù)據(jù)的存儲器。所述存儲器存儲在放電測試中蓄電池的總安時數(shù)，
并且在放電測試之后的充電過程中，顯示屏被 沒置成同時顯示該總安 時數(shù)和充電過程中正在累加的安時數(shù)，作為恢復蓄電池在放電測試中 釋放的電量的判斷標準。根據(jù)本實用新型的優(yōu)選實施方式，所述測試儀還包括電壓測量單 元和電阻測量單元。本實用新型的蓄電池測試儀是利用安時數(shù)測量簡易地檢測蓄電 池組容量的多功能儀表，可以在工業(yè)現(xiàn)場對蓄電池組的多種參數(shù)進行 測量，并能在蓄電池放電測試之后準確地恢復蓄電池的電量，使得蓄 電池在測試完畢之后迅速投入使用，從而縮短維護時間。本實用新型 的蓄電池測試儀具有多功能特性和便攜特性，能夠完成在工業(yè)現(xiàn)場維 護蓄電池的工作中蓄電池基本上全部的工作，可代替現(xiàn)有的蓄電池組 容量測試儀。


圖l是本實用新型的便攜式多功能蓄電池測試儀的使用方式的示意圖。圖2是本實用新型的便攜式多功能蓄電池測試儀的結構框圖。
具體實施方式
圖1示出了本實用新型的便攜式多功能蓄電池測試儀在測量蓄電 池容量時的使用方式。測試儀l可以被制成手持式，并包括設計為開 口形式(即口鉗)的霍爾傳感器2，在測試儀的外殼內(nèi)包含除霍爾傳 感器2之外的所有部件。從蓄電池組3的正極和負極分別引出導線4 和5。在蓄電池組3處于工作狀態(tài)的情形下，例如將口鉗2夾持在正極 導線4上，利用霍爾效應檢測流經(jīng)該導線的電流大小，在經(jīng)過測試儀 內(nèi)的控制單元的計算后，可以直接從測試儀的顯示屏讀出蓄電池的容 量值。圖2進一步示出了本實用新型的便攜式多功能蓄電池測試儀的結 構框圖。測試儀1包括控制單元101，該控制單元101對各種功能的選擇、測試、計算、存儲進行控制，實時接收和存儲數(shù)據(jù)，并對測量出來的數(shù)據(jù)進行實時計算。作為控制單元101的例子，可以使用本領域公知 的8051單片機。電壓采樣/電阻測量單元102包括兩個輸入端。在進行電壓測量 時，所述兩個輸入端例如與蓄電池的正極和負極端子并聯(lián)連接。還包 括，在進行電阻測量時，所述兩個輸入端被連接到待測量的電阻元件 兩端，電壓采樣/電阻測量單元102向電阻元件提供由測試儀內(nèi)部的恒 定電流源產(chǎn)生的電流，并檢測在電阻元件兩端產(chǎn)生的電壓。電壓采樣/ 電阻測量單元102將檢測到的電壓信號經(jīng)輸出端傳送到控制單元IOI。如上所述，霍爾傳感器2被制成口鉗的形式。可以按照測量電流 的大小、導線的直徑等為測試儀1配備多個霍爾傳感器2，預先判別 電流的類型、方向和大小，選擇合適的霍爾傳感器2并與測試儀1可 靠地連接。在測試儀1上設置相應的電流量程、測量方式等參數(shù)。在 測量流經(jīng)導線的電流時，霍爾傳感器2的口鉗夾持在導線上。正如本 領域的技術人員可以理解的那樣，利用霍爾傳感器2，可以在不斷開 電流路徑的情形下實現(xiàn)電流的在線測量。從霍爾傳感器2檢測到的電流信號(經(jīng)霍爾傳感器2已經(jīng)轉(zhuǎn)換成 相應的電壓信號)經(jīng)電流采樣單元103傳送到控制單元101。如果在電壓采樣/電阻測量單元102和電流釆樣單元103中包括 A/D轉(zhuǎn)換器，則向控制單元IOI傳送的信號是數(shù)字信號。代替地，如 果在控制單元IOI內(nèi)集成了 A/D轉(zhuǎn)換器，則向控制單元101傳送的信 號可以是模擬信號，該模擬信號被提供給控制單元101的模擬輸入端， 并經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器在控制單元內(nèi)部轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。時鐘單元104用于產(chǎn)生日歷和時間，以便為蓄電池安時測量提供 精確的時鐘。正如下文將要描述的那樣，時鐘是蓄電池容量計算公式 中的一個重要的參數(shù)。優(yōu)選地，時鐘的精度誤差不超過l分/月，并可 提供四位年兩位月兩位日的標準時間。時鐘單元104產(chǎn)生的時鐘信號
-故傳送到控制單元101。此外，測試儀l還包括輸入/輸出設備、供電單元和存儲單元等，在圖2中示出了與控制器101相連接的鍵盤105、存儲器106、顯示屏 107和電源108。例如，根據(jù)蓄電池組容量檢測的工作強度，存儲器106能夠滿足 20組蓄電池組的測量數(shù)據(jù)的保存需求。需要在存儲器中保存的數(shù)據(jù)包 括包括存儲編號、放電電流、充電電流、放電安時數(shù)、充電安時數(shù)、 累加安時數(shù)、測量時間等。在本實用新型中使用的顯示屏107是大屏幕液晶顯示屏，例如 128x128圖形點陣顯示屏，其中可以顯示中文菜單和中文內(nèi)容，以及 顯示過程數(shù)據(jù)及存儲的數(shù)據(jù)，并具有背光源功能，能滿足光線較差環(huán) 境的顯示要求。利用鍵盤105，操作人員可以對測試儀l進行各種操作，包括功 能選擇；量程選擇；參數(shù)設置例如，重新設置日歷時鐘、設定蓄電 池組放電/充電過程中的報警閾值， 一旦達到閾值報警條件，則自動發(fā) 出聲光報警；調(diào)零例如，在對電壓、電流、電阻進行測量之前進行 歸零調(diào)整設置；清除例如，對存儲的數(shù)據(jù)進行單組或全部刪除。為 了實現(xiàn)功能選擇，在鍵盤上設置功能鍵，操作人員通過按下功能鍵可 以選擇測試儀的功能以測量所需的參數(shù)。在本實用新型中使用的鍵盤 105不需要采用全尺寸鍵盤，只要包括必要的功能選擇鍵、用于設置 數(shù)值的加減鍵(或0-9共IO個數(shù)字鍵)即可，從而可以縮小體積， 實現(xiàn)測試儀的小型化。包括上述各個組成部分的測試儀是如圖l所示的緊湊型手持式測 試儀，便于被攜帶到蓄電池的工作現(xiàn)場進行在線測量。下文將說明使用本實用新型的測試進行各種參數(shù)測量的方法。1、 電流測量選擇不同開口內(nèi)徑的霍爾傳感器2，將霍爾傳感器2的開口方向 可靠地卡入導線，測量多根放電/充電導線4或5中的交流、直流電流， 并自動區(qū)分直流電流的方向，從顯示屏107讀出電流的數(shù)值。例如，
按如下條件選擇霍爾傳感器2:開口尺寸能滿足至少可靠放入四根截 面面積為100mm2的導線，測量范圍能滿足0 400A的連續(xù)電流范圍， 測量精度要求誤差不超過±2 %;2、 電壓測量判別電壓的類型、大小，選擇合適的測量表筆與測試儀l可靠連 接。選擇不同量程以測量不同級別的交流電壓或直流電壓。為了便于 讀取數(shù)值，測試儀1的鍵盤105可包括鎖定(HOLD)鍵，操作人員 按下該鍵就可以鎖定最后的測量數(shù)據(jù)。測量電壓的量程根據(jù)蓄電池組的不同的電壓范圍，分別設計為 IOOOV、 IOOV、 IOV三個不同檔次，能分別對UPS用蓄電池組、-48V 通信設備用蓄電池組、蓄電池單體的電壓進行測量，測量的精度要求 誤差不超過1%。3、 電阻測量根據(jù)不同的測量目的，電阻測量分為通斷測量和電阻值測量兩種 選擇，通斷測量指回路電阻在0~5011之間，電阻值測量能滿足對O-10K的電阻值進行測量，測量的精度要求誤差不超過士l % 。在測試儀l上選擇相應的功能，使測試表筆接觸測試端點，并從 顯示屏上讀出數(shù)值。4、 蓄電池安時測量為了檢測蓄電池的容量，需要測量蓄電池的充放電量(安時測 量)。與現(xiàn)有技術不同，本實用新型采用實時測量、實時存儲和實時 計算的方式。在進行蓄電池安時測量時，按照測量電流的方式，將霍爾傳感器 2的開口夾持在導線4或5上，并設置報警閾值。在測量和存儲電流 數(shù)值的同時開始安時計算。安時數(shù)(AH)是電流和間隔時間的乘積。由于電流非線性，必須在一定的間隔時間內(nèi)不斷地測量蓄電池的充電或放電電流，然后進 行累加。數(shù)學公式如 安時數(shù)AH=ZIkAT
其中k=0......n:采樣次數(shù)；AT:采樣間隔時間；Ik:笫k次采樣的電池電流；安時數(shù)的正負符號，即電流的正負符號表示充電或放電過程。在 測量出蓄電池充放電的安時數(shù)之后，在顯示屏107顯示該數(shù)值，用于 評估蓄電池是否滿足容量需求?？蛇x地，在測試儀內(nèi)設置溫度傳感器，以便測量環(huán)境溫度。由于 在不同的充放電時間和環(huán)境溫度下，從蓄電池測得的安時數(shù)不相等， 因此，利用本領域公知的公式，以充放電時間和環(huán)境溫度作為參數(shù)， 可以將環(huán)境溫度下的安時數(shù)轉(zhuǎn)換成標準條件(例如，IO小時充放電和 25攝氏度)下的安時數(shù)。蓄電池安時測量的有效范圍設計為0~ 9999AH，精度要求誤差不超過±2%?？蛇x地，將蓄電池從蓄電池組上拆下進行測量。在存儲器中存儲 在放電過程中測得的蓄電池安時數(shù)(例如，負值的安時數(shù)，即放電量)。 在放電過程的安時測量結束之后，對蓄電池重新充電以恢復蓄電池的 電量，從而在將測試的蓄電池重新組裝到蓄電池組中時能夠直接使用 該蓄電池組，縮短維護工作所需的時間。為此目的，在放電測試之后的充電過程中，將測試儀再次連接在 蓄電池上。在顯示屏上同時顯示所存儲的放電過程的總安時數(shù)和充電 過程正在累加的安時數(shù)，從而可以監(jiān)測充電量(例如，正值的安時數(shù))， 以防止由于過充或欠充而損壞蓄電池組。按照經(jīng)驗，對于l個單位的 放電量，需要重新補充1.2個單位的充電量。優(yōu)選地，由控制器判斷 充放電過程是否平衡，例如，如果充電量超過放電量，測試儀將用聲 音警告操作者。由于在放電測試之后立即重新充電，因此不需要修正 由兩個過程的環(huán)境溫度不同等因素對充放電量測量造成的影響。根據(jù)本實用新型提出了一種能簡捷、安全、準確地進行蓄電池安 時測試的方案及儀表。采用高集成度的單片計算機系統(tǒng)進行安時參數(shù) 的數(shù)字采樣測量、控制和點圖形顯示。測量精度高，速度快，用日歷 時鐘方式記錄測量過程參數(shù)，并可區(qū)分正負電流和正負蓄電池安時測
量，進行正負安時累加計算，測試結果通過存儲器保存，設置安時報 警功能，方便充放電過程中的控制與調(diào)整，供電電源采用交流適配器 及充電電池供電兩種。
權利要求1.一種便攜式蓄電池測試儀，其特征在于，包括檢測電流的霍爾傳感器、產(chǎn)生日歷和時間的時鐘單元、顯示測量結果的顯示屏、以及控制器，其中所述霍爾傳感器、所述時鐘單元以及所述顯示屏連接到所述控制器，所述控制器接收由霍爾傳感器檢測的電流數(shù)據(jù)和由時鐘單元產(chǎn)生的時間數(shù)據(jù)，通過累加電流和間隔時間的乘積而獲得預定時間段的安時數(shù)，并在顯示屏上顯示該安時數(shù)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的便攜式蓄電池測試儀，其特征在于， 只有霍爾傳感器位于所述測試儀的外殼之外。
3. 根據(jù)權利要求1所述的便攜式蓄電池測試儀，其特征在于， 還包括用于存儲測量數(shù)據(jù)的存儲器。
4. 根據(jù)權利要求1所述的便攜式蓄電池測試儀，其特征在于， 所述控制器是單片機。
5. 根據(jù)權利要求1所述的便攜式蓄電池測試儀，其特征在于， 還包括電壓測量單元。
6. 根據(jù)權利要求1所述的便攜式蓄電池測試儀，其特征在于， 還包括電阻測量單元。
7. 根據(jù)權利要求1-3中任一項的便攜式蓄電池測試儀，其特征 在于，還包括用于選擇功能和設置測量參數(shù)的鍵盤。
專利摘要本實用新型公開了一種便攜式蓄電池測試儀，包括檢測電流的霍爾傳感器、產(chǎn)生日歷和時間的時鐘單元、顯示測量結果的顯示屏、以及控制器，其特征在于所述控制器接收由霍爾傳感器檢測的電流數(shù)據(jù)和由時鐘單元產(chǎn)生的時間數(shù)據(jù)，通過累加電流和間隔時間的乘積而獲得預定時間段的安時數(shù)，并在顯示屏上顯示該安時數(shù)。
文檔編號G01R31/36GK201017026SQ20062014936
公開日2008年2月6日 申請日期2006年10月20日 優(yōu)先權日2006年10月20日
發(fā)明者侯福平, 劉寶貴, 阮智博 申請人:中國電信股份有限公司