本发明涉及一种用于测试可充电电池的方法和系统。更具体地，本发明涉及通电的可充电电池的测试。
背景技术：
供电系统通常包括用于将来自ac源(通常是干线电源)的输入电力转换为dc电力(通常供应给诸如数据中心、电信设备等的dc负载)的转换器。这样的供电系统包括ac-dc转换器，其被称为整流器。另外，诸如太阳能、风能等的dc电力源通常用于向ac电网或ac负载供电。在此使用的是被称为逆变器的dc-ac转换器。常见的还有dc-dc转换器。
可充电电池在此类供电系统中用作备用电源，以提供不间断电源(ups)功能。许多转换器是双向的，以允许对这些可充电电池进行充电和放电。
eltek是flatpack2ac-dc转换器系列、flatpack2dc-dc转换器系列和逆变器的制造商。eltek也是
在供电系统中的可充电电池可以被定期测试。如果有故障的电池或电池的充电可能性受限的指示，则必须更换电池。
一种测试这种可充电电池的方法是通过将已知的恒定负载连接到电池上，以已知的恒定电流对充满电的电池放电，直到达到预定的电压水平。通过将从测试开始到测试结束的时间段与电池制造商提供的数据表(电池表)进行比较，可以确定电池状态。ieee标准1188-2005中定义了该方法。应当注意的是，该方法需要恒定电流或恒定电源负载以确定电池状态。
在这样的测试过程中，被测电池通常与供电系统断开连接。其原因之一是为了能够以已知且恒定的负载测试断开连接的电池，以实现可预测的测试条件。
上述方法需要大量时间和人工。根据电池备用容量，在这种供电系统中使用的可充电电池的测试通常持续数分钟到数小时。通常，在一个位置同时测试供电系统的所有电池是不可行的，因为电池电源对供电系统必须是可用的，以防发生失去电网电源等情况。在某些情况下，可能只有三分之一的电池可以同时测试。人工可能会增加电池断开连接/重新连接、测试等期间的人为错误的风险。
一些供电系统可以使用上述方法而不将电池与供电系统断开连接，例如在已知时间段(例如夜间)无负载或恒定低负载的供电系统。但是，大多数供电系统的负载变化是无法预测的。
本发明的目的是提供一种用于测试可充电电池的改进的方法和系统，减少对人工的需求。
本发明的另一个目的是提供一种使用电池制造商推荐的测试原理的测试方法和测试系统。
技术实现要素：
本发明涉及测试可充电电池的方法，可充电电池与供电系统的转换器的dc母线连接，供电系统包括控制系统，控制系统用于控制电源、可充电电池和与dc母线连接的负载之间的电力传输，该方法包括以下步骤：
-设置充电电池在测试的期间使用的测试放电电流；
-设置充电电池在测试的期间使用的测试终止电压(vend)；
-在第一时间点，开始测试运行，测量来自可充电电池的电流和可充电电池上的电压；
-在第二时间点(tend)，当所测得的电池电压变为等于测试终止电压(vend)时，结束测试运行；以及
-记录第一时间点和第二时间点(tend)之间经过的时间段，作为可充电电池的状态的量度；
其特征在于，在测试运行的期间，该方法包括以下步骤：
-使转换器传送低于电池电压的输出电压，从而使可充电电池向负载供电；以及，-使控制器控制转换器输出电压和转换器输出电流中的至少一个，以使电池电流保持在测试放电电流的预定范围内。
一方面，电池电流的预定范围在测试放电电流的0.7倍至1.3倍的范围内。
一方面，电池电流的预定范围在测试放电电流的0.8倍至1.2倍的范围内。
一方面，电池电流的其中预定范围在测试放电电流的0.9倍至1.1倍的范围内。
一方面，该方法还包括以下步骤：如果控制系统检测到故障情况，则中止可充电电池的测试。
本发明还涉及一种供电系统，供电系统包括转换器和用于控制转换器的控制系统，其中控制系统被配置为执行上述方法。
详细说明
现结合附图描述本发明的实施例，其中：
图1示出了经由dc母线连接在干线电源与dc负载之间的供电系统，其中可充电电池与dc母线连接。
图2示出了替代的供电系统，其中相应的可充电电池与dc母线连接。
图3示出了所述电池测试方法的框图。
图4示出了由本发明的测试产生的电压和电流。
附图中，实线表示电力流，虚线表示通信信号。
图1中，电力系统总体上用箭头1指示，其包括经由dc母线5与电源2和dc负载3连接的供电系统10。
电源2通常是干线电源，但也可以是本地电源，诸如柴油发电机或风车发电机等ac电源。这种情况下，转换器11是ac-dc转换器。应当注意，电源2也可以是dc电源，诸如太阳能电池板等。这种情况下，转换器11是dc-dc转换器。
供电系统10包括与dc母线5连接的可充电电池4。该可充电电池4可以是一个电池或一组电池。
供电系统10还包括转换器11和控制系统12，该控制系统12用于控制供给dc母线的转换器电流i11和/或转换器电压v11。控制系统12包括数字信号处理器，该数字信号处理器从电力系统1和/或供电系统10的不同传感器接收信号，并且包括用于基于这些信号来控制转换器11的软件。这些信号中的一些信号是从传感器s2、s4、s11来的。传感器s2感测转换器输入电压v2和转换器输入电流i2，即从电源2向转换器11供给的电压和电流。传感器s4感测电池电压v4和电池电流i4。传感器s11感测转换器输出电压v11和转换器输出电流i11。
如本领域技术人员所公知的，可以基于转换器输出电流i11和电池电流i4来计算负载电流i3。应当注意，控制系统12也可以与其他传感器连接。
dc负载通常是关键负载，例如数据中心中的服务器、电信设备等。当电力可从电源2获得时，来自电源2的电力通过供电系统10的转换器11供给dc母线，从而向负载3供电。如果电池4没有充满电，则也向电池4供电。在来自电源2的电力不足的情况下，电力从电池4供给负载。
图1中，还显示控制系统12包括能够测量时间的计时器t。计时器t通常为数字信号处理器中的软件模块提供。
本发明的控制系统12包括软件模块，该软件模块执行用于测试可充电电池4的方法。
图3的框图中示出了根据本发明的电池测试方法。以下描述的该方法是在图1的电源系统10“通电”时，即在图1的供电系统10处于正从电源2向dc负载供电的情况下使用的。优选地，在该电池测试方法开始之前，可充电电池已充满电，或接近于充满电。
示例
图4中，提供了该电池测试方法的一次测试的结果。在此测试中，使用了以下设备：
-电源2为干线电源(230vac)
-控制系统12是elteksmartpacks控制系统
-转换器11是三个eltekflatpacks48/1800w整流器(ac到dc转换器)
-可充电电池4是一串四节12vmarathonm12v60ft电池
-负载3是可编程的电子负载
负载3被编程为变化的，作为用于这种供电系统10的“实际”负载的模拟。应当注意，负载的变化由图4中负载电流i3间接地表示，因为如图4所示转换器输出电压v11(等于电池电压v4，因此也等于负载电压v3)缓慢且基本上持续地减小。
最初，在步骤100中开始测试。在步骤101和102中，设置电池放电电流i4d并设置终止电压vend。
通常基于负载3的最小预期大小来设置电池放电电流i4d，并且在本示例中，电池放电电流i4d设置为-15a(充电电流定义为正电流，放电电流定义为负电流)，如图4中的虚线所示。
在此示例中，电池在测试开始之前已充满电，并且终止电压vend设置为1.9v/电池(45.6v)，如图4中虚线vend所示。
现在执行测试运行。
在步骤103中，当测试运行开始时，控制系统12的计时器t被启动从第一时间t0测量时间，如图4所示。
如正常运作期间一样，控制系统12如上所述持续地测量电池电流i4和电池电压v4。这在图4中表示为步骤104。
为了开始从电池4向负载3放电，控制系统12将转换器11的转换器输出电压v11控制到低于电池电压v4的电压水平，如步骤105所示。如图4所示，电池电压v4在时间t0之前为大约55v，在此电池电流i4为零(指示充满电的电池4)。
现在电池开始向负载3供电，如图3中的负电流i4所示。因此，从电源经由转换器11向负载3供给的电力减少。
现在，控制系统12计算电池电流i4与预先设置的电池放电电流i4d之差δi。应该注意的是，电池电流i4取决于负载电流i3，其根据负载变化和转换器输出电流i11而变化。因此，控制系统12控制转换器输出电压v11或转换器输出电流i11以保持电流差δi尽可能地小。因此，根据需要从电源2通过转换器11向负载3供电，以保持电池电流i4基本恒定并且实质上接近i4d。因此，差δi应尽可能接近零。
换言之，控制器11控制转换器输出电压v11和转换器输出电流i11中的至少一个，使得电池电流i4保持在测试放电电流i4d的预定范围内，如图3中的步骤107所示。目的是使电池电流i4尽可能接近测试放电电流i4d。
例如，电池电流i4的预定范围可以在测试放电电流i4d的0.7倍至1.3倍的范围内。优选地，电池电流i4的预定范围在测试放电电流i4d的0.8倍至1.2倍的范围内。甚至更优选地，电池电流i4的预定范围在测试放电电流i4d的0.9倍至1.1倍的范围内。
如图4所示，电池电流i4有一些相对较小的变化，但是电池电流i4接近于设定的电池放电电流i4d。
当所测量的电池电压v4等于设定的终止电压vend时，计时器t的时间测量停止。电池电压v4和设定的终止电压vend的比较在图3的步骤106中执行。
如图3中的步骤108所示，该时间点称为终止时间tend。图4中，开始时间t0指示在t＝5.5分钟，终止时间tend指示在t＝36.5分钟。因此，开始时间t0和终止时间tend之间的时间段为大约31分钟。测试运行在图3中的步骤109处结束。
此示例中测试的电池的制造商表示，在达到测试终止电压vend(1.9v/电池)之前，电池应放电175分钟。但在该测试中，在达到测试终止电压vend之前，电池仅放电了31分钟。这给出soh(健康状态)＝31/175*100％＝17,7％。因此，在此示例中测试的电池实际上显示为是非常差的电池。
根据以上所述的本发明，实现了一种电池测试方法，其中，以根据或实质上根据电池制造商建议的恒定或基本上恒定的放电电流对电池4进行测试，同时电池4与供电系统10和负载3之间的dc母线5连接，即电池在测试过程中处于“通电”状态。
应当注意，此电池测试方法可以包括在某些情况下中止测试的步骤。例如，如果电源2出现故障并且不能从电源向供电系统10供电，则此测试方法不能继续。
此外，此测试方法可以在测试之后定义“保护时间段”，以避免新测试的电池被再次测试。在此示例中，必须经过保护时间段才能再次测试电池。
另外，测试方法可以包括初始步骤，即，如果有任何指示故障的警报则取消测试。此类警报可能是由于电池保险丝损坏、整流器故障等故障引起的。
现在参考图2，在此，供电系统10的转换器11包括与电源2连接的第一ac端口、与ac负载6连接的第二ac端口和与dc母线5连接的dc端口，可充电电池4和dc负载3与该dc母线5连接。
应当注意，在此，dc端口是双向dc端口，除了向如图1所示的dc母线供电之外，该dc端口还允许转换器11从dc母线5接收电力。此外，第一ac端口也是双向的，允许电力从转换器11传输到电源2。干线电源是电源2的一种类型，电源2允许向其供电。这种类型的转换器11在本领域中是已知的，在此将不再进一步详细描述。然而，适合于在图2的供电系统10中使用的转换器可以例如是eltek销售的
上述的电池测试方法也可以用于图10中的系统。图2的供电系统10的一个不同之处在于，在电池测试期间向ac负载6以及dc负载(如有)3供电。
1.测试可充电电池(4)的方法，所述可充电电池(4)与供电系统(10)的转换器(11)的dc母线(5)连接，所述供电系统(10)包括控制系统(12)，所述控制系统(12)用于控制电源(2)、所述可充电电池(4)和与所述dc母线(5)连接的负载(3)之间的电力传输，所述方法包括以下步骤：
-设置所述可充电电池(4)在所述测试的期间使用的测试放电电流(i4d)；
-设置所述可充电电池(4)在所述测试的期间使用的测试终止电压(vend)；
-在第一时间点(t0)，开始测试运行，测量来自所述可充电电池(4)的电流(i4)和所述可充电电池(4)上的电压(v4)；
-在第二时间点(tend)，当所测得的电池电压(v4)变为等于所述测试终止电压(vend)时，结束所述测试运行；以及
-记录所述第一时间点(t0)和所述第二时间点(tend)之间经过的所述时间段，作为所述可充电电池(4)的所述状态的量度；
其特征在于，在所述测试运行期间，所述方法包括以下步骤：
-使所述转换器(11)传送低于所述电池电压(v4)的输出电压(v11)，从而使所述可充电电池(4)向所述负载(3)供电；以及
-使所述控制器(11)控制所述转换器输出电压(v11)和所述转换器输出电流(i11)中的至少一个，以使所述电池电流(i4)保持在所述测试放电电流(i4d)的预定范围内。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电池电流(i4)的所述预定范围在所述测试放电电流(i4d)的0.7倍至1.3倍的所述范围内。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述电池电流(i4)的所述预定范围在所述测试放电电流(i4d)的0.8倍至1.2倍的所述范围内。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述电池电流(i4)的所述预定范围在所述测试放电电流(i4d)的0.9倍至1.1倍的所述范围内。
5.根据权利要求1的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：如果由所述控制系统(12)检测到故障情况，则中止所述可充电电池(4)的所述测试。
6.供电系统(10)，包括转换器(11)和用于控制所述转换器(11)的控制系统(12)，其中，所述控制系统(12)被配置为执行根据权利要求1-5所述的方法。
技术总结