CN106646264A - 电池放电测试仪 - Google Patents
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Abstract
一种电池放电测试仪，包括接口端、负载单元、检测单元、控制单元、存储单元、输出单元：所述接口端用于与待测电池的正负极连接；所述负载单元用于消耗所述待测电池的电能；所述检测单元用于检测所述待测电池的电压与放电电流，并将检测值传输至所述控制单元、所述存储单元、所述输出单元；所述控制单元根据放电电流检测值与预设值比对，根据比对结果调整所述待测电池的放电电流；所述存储单元用于存储所述检测单元的测试数据；所述输出单元用于输出所述检测单元的测试数据。本发明提供了一种结构简单、易于制造、成本低廉的电池放电测试仪。
Description
技术领域
本发明属于测试仪器技术领域，具体地来说，是一种电池放电测试仪。
背景技术
锂电池，是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。其中，锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。
随着数码产品如手机、笔记本电脑等产品的广泛使用，锂离子电池以优异的性能在这类产品中得到广泛应用，并在逐步向其他产品应用领域发展，目前已成为锂电池的主流产品。
锂电池无记忆效应，因而循环次数多、使用寿命长。与此同时，锂电池也存在一些缺陷，例如不能出现过充或过放，否则将极大地损害锂电池的使用寿命。
为了保证锂电池的质量，需要在锂电池出厂前对其进行严格的老化测试，以确保锂电池在老化条件下的放电性能达标。传统的老化测试主要借助于综合性的测量仪器，测量仪器价格高昂，给锂电池的制造成本造成很大的负担。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种电池放电测试仪，具有极高的性价比。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种电池放电测试仪，包括接口端、负载单元、检测单元、控制单元、存储单元、输出单元：
所述接口端用于与待测电池的正负极连接；
所述负载单元用于消耗所述待测电池的电能；
所述检测单元用于检测所述待测电池的电压与放电电流，并将检测值传输至所述控制单元、所述存储单元、所述输出单元；
所述控制单元根据放电电流检测值与预设值比对，根据比对结果调整所述待测电池的放电电流；
所述存储单元用于存储所述检测单元的测试数据；
所述输出单元用于输出所述检测单元的测试数据。
作为上述技术方案的改进，所述负载单元与所述待测电池之间设有LC储能单元，LC储能单元用于储存所述待测电池的放电能量，并将所述放电能量用于对所述负载单元放电。
作为上述技术方案的进一步改进，所述LC储能单元包括电感与电容，所述电感串联于所述待测电池的正极与所述电容之间，所述电容另一端与所述待测电池的负极连接，所述电容的两端分别与所述负载单元的两端连接。
作为上述技术方案的进一步改进，所述检测单元包括：
电压检测器，用于检测所述待测电池的电压；
电流检测器，用于检测所述待测电池的放电电流；
温度检测器，用于检测所述电池放电测试仪的温度。
作为上述技术方案的进一步改进，所述控制单元包括电压控制器、电流控制器、温度控制器：
所述电压控制器用于将所述电压检测器的检测值与放电电压下限值比对，根据比对结果调节所述待测电池的放电状态；
所述电流控制器用于将所述电流检测器的检测值与放电电流预设值比对，根据比对结果调节所述待测电池的放电电流；
所述温度控制器用于将所述温度检测器的检测值与温度阈值比对，根据比对结果调节所述待测电池的放电状态。
作为上述技术方案的进一步改进，所述电池放电测试仪还包括供电单元，所述供电单元用于为所述电池放电测试仪提供恒定的运行电压。
作为上述技术方案的进一步改进，所述电池放电测试仪还包括操作单元，所述操作单元用于供用户向所述电池放电测试仪输入调节指令。
作为上述技术方案的进一步改进，所述负载单元包括一电阻器。
作为上述技术方案的进一步改进，所述负载单元连接有用于对所述负载单元进行散热的散热单元。
作为上述技术方案的进一步改进，所述电池放电测试仪还包括用于报警或提示的报警单元。
本发明的有益效果是：通过设置接口端、负载单元、检测单元、控制单元、存储单元、输出单元，负载单元消耗待测电池的能量，控制单元根据检测单元的检测值调节待测电池的放电电流，提供了一种结构简单、易于制造、成本低廉的电池放电测试仪。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明实施例1提供的电池放电测试仪的整体示意图；
图2是本发明实施例1提供的电池放电测试仪的第一示意图；
图3是本发明实施例1提供的电池放电测试仪的第二示意图；
图4是本发明实施例1提供的电池放电测试仪的第三示意图；
图5是本发明实施例1提供的电池放电测试仪的第四示意图。主要元件符号说明：
1000-电池放电测试仪，0100-接口端，0200-负载单元，0300-检测单元，0310-电压检测器，0320-电流检测器，0330-温度检测器，0400-控制单元，0410-电压控制器，0420-电流控制器，0430-温度控制器，0500-存储单元，0600-输出单元，0700-LC储能单元，0710-电感，0720-电容，0730-继电器，0740-二极管，0750-MOS管，0800-供电单元，0810-基准电压模块，0820-PWM控制芯片，0900-报警单元。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对电池放电测试仪进行更全面的描述。附图中给出了电池放电测试仪的优选实施例。但是，电池放电测试仪可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对电池放电测试仪的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在电池放电测试仪的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
请结合参阅图1与图2，电池放电测试仪1000包括接口端0100、负载单元0200、检测单元0300、控制单元0400、存储单元0500、输出单元0600。
优选地，电池放电测试仪1000设有封闭壳体，用于保护电池放电测试仪1000的各个功能单元，并提高电池放电测试仪1000的移动便利性与应用范围。
请参阅图3，优选地，电池放电测试仪1000还包括一供电单元0800，供电单元0800用于为电池放电测试仪1000提供恒定的运行电压。
进一步优选，供电单元0800包括基准电压模块0810与PWM(脉冲宽度调制)控制芯片0820。基准电压模块0810用于自待测电池获取电压而向PWM控制芯片0820供电，PWM控制芯片0820用于调制而向电池放电测试仪1000提供稳定的运行电压。一般地，PWM控制芯片0820可自行设计，也可自市场上购买标准成品件。
由此，无需额外增加电源即可实现电池放电测试仪1000的功能。
接口端0100用于与待测电池的正负极连接。具体而言，接口端0100可为设于电池放电测试仪1000的封闭壳体上的接头或插孔，仅需通过简单插接即可实现电池放电测试仪1000与待测电池的连接。
负载单元0200用于消耗待测电池的电能。具体而言，负载单元0200具有负载，用以实现对待测电池的放电，从而实现对待测电池的老化测试。其中，老化测试是指模拟产品在现实使用条件中涉及到的各种因素对产品产生老化的情况进行相应条件加强实验的过程。
优选地，负载单元0200包括一电阻器。电阻器亦称电阻，吸收待测电池的能量并转化为热能量而散失。电阻器作为负载，不存在击穿或雪崩损坏的可能，相较于晶体管更为安全，而成本却十分低廉，有效地降低了电池放电测试仪1000的制造成本。
进一步优选，电阻器为负载电阻。负载电阻超低感抗，不会产生振荡，避免对回路中的其他元件造成损害。同时负载电阻具有良好的散热性能，避免热量堆积而对电池放电测试仪1000造成热损坏。
请参阅图4，优选地，负载单元0200与待测电池之间设有LC储能单元0700，LC储能单元0700用于储存待测电池的放电能量，并将储存的放电能量用于对负载单元0200放电。
进一步优选，LC储能单元0700包括电感0710与电容0720，电感0710串联于待测电池的正极与电容0720之间，电容0720另一端与待测电池的负极连接，电容0720的两端分别与负载单元0200的两端连接。
更进一步优选，电感0710与待测电池的正极之间还设有并联连接的继电器0730与二极管0740。进而，二极管0740还串接有正温度系数热敏电阻器(PTC)，通过温度控制而对回路起到保护作用。此外，二极管0740与PTC串联实现对电容0720的预充电，避免造成继电器0730及其他器件的损害。
更进一步优选，负载单元0200的负极与电容0720的负极之间还设有MOS管0750。MOS管0750优选为N沟道MOS管，其源极与电容0720的负极连接，漏极与负载单元0200的负极连接，栅极与控制单元0400连接。
当接口端0100与待测电池初始连接时，继电器0730断开，电感0710通过二极管0740及PTC与待测电池的正极直接导通，电容0720得以充电而电压逐渐升高。
当电容0720的电压接近于待测电池的电压时，控制单元0400向继电器0730发出控制信号而使继电器0730闭合。此时，电感0710主要通过继电器0730而与待测电池连接，电容0720与待测电池的电压保持同步并给负载单元0200供电。
同时，控制单元0400向MOS管0750输出PWM信号。MOS管0750根据PWM信号而控制负载单元0200所在通路的电流，使该电流保持恒定，而实现对放电电流的恒流控制。
优选地，负载单元0200连接有用于对负载单元0200进行散热的散热单元。具体而言，散热单元可以是散热风扇、散热片等形式，以及时将热量散发到外界环境中。
检测单元0300用于检测待测电池的电压与放电电流，并将检测值传输至控制单元0400、存储单元0500、输出单元0600。
请参阅图5，优选地，检测单元0300包括：
电压检测器0310，用于检测待测电池的电压。
电流检测器0320，用于检测待测电池的放电电流。具体而言，电流检测器0320连接于负载单元0200上，通过测量负载单元0200的电流而实现对放电电流的测量。
温度检测器0330，用于检测电池放电测试仪1000的温度。具体而言，温度检测器0330可以是温度探头、热敏电阻等形式，主要通过测量MOS管0750及供电单元0800的温度，防止电池放电测试仪1000过热。
控制单元0400根据放电电流检测值与预设值比对，根据比对结果调整待测电池的放电电流。
优选地，控制单元0400包括电压控制器0410、电流控制器0420、温度控制器0430：
电压控制器0410用于将电压检测器0310的检测值与放电电压下限值比对，根据比对结果调节待测电池的放电状态。
具体而言，当电压检测器0310的检测值小于放电电压下限值时，表明待测电池电压不足，控制单元0400控制放电回路保持断开，防止对待测电池造成过放损害。
电流控制器0420用于将电流检测器0320的检测值与放电电流预设值比对，根据比对结果调节待测电池的放电电流。
具体而言，控制单元0400根据电流检测器0320的检测值，通过MOS管0750而控制负载单元0200的电流保持恒定，从而使待测电池的放电电流保持恒定。
温度控制器0430用于将温度检测器0330的检测值与温度阈值比对，根据比对结果调节待测电池的放电状态。
具体而言，当温度检测器0330的检测值大于温度阈值时，表明电池放电测试仪1000已处于过热危险状态。由此，温度控制器0430切断待测电池的放电电路，使电池放电测试仪1000得以休息而降温。
存储单元0500用于存储检测单元0300的测试数据，以备后续检查维护。
优选地，存储单元0500包括EEPROM。EEPROM(Electrically ErasableProgrammable Read-Only Memory)，即电可擦可编程只读存储器，是一种掉电后数据不丢失的存储芯片。
当电池放电测试仪1000发生掉电时，EEPROM迅即记录下当前的最后记录参数，以备下次重新通电后直接查验。由此，电池放电测试仪1000可实现掉电记忆功能，降低掉电意外的损害。
输出单元0600用于输出检测单元0300的测试数据，也可包括电池放电测试仪1000的其他参数。
具体而言，输出单元0600可以是显示屏，用于对外显示检测单元0300的测试数据，以供用户进行即时查看调节。
电池放电测试仪1000还包括操作单元，操作单元用于供用户向电池放电测试仪1000输入调节指令。
具体而言，操作单元可以是按键、旋钮等形式，并设于封闭壳体的表面，进一步提高操作便利性。
电池放电测试仪1000还包括用于报警或提示的报警单元0900，报警单元0900可以是蜂鸣器、LED灯、声光报警器等形式。
具体而言，当检测单元0300的检测数据超过报警阈值时，控制单元0400向报警单元0900发出报警信号，使报警单元0900发出声、光等报警信息，以引起用户的注意。
综上，电池放电测试仪1000采用普通元器件制造，组成结构简单，因而成本低廉、易于制造。
在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种电池放电测试仪，其特征在于，包括接口端、负载单元、检测单元、控制单元、存储单元、输出单元：
所述接口端用于与待测电池的正负极连接；
所述负载单元用于消耗所述待测电池的电能；
所述检测单元用于检测所述待测电池的电压与放电电流，并将检测值传输至所述控制单元、所述存储单元、所述输出单元；
所述控制单元根据放电电流检测值与预设值比对，根据比对结果调整所述待测电池的放电状态；
所述存储单元用于存储所述检测单元的测试数据；
所述输出单元用于输出所述检测单元的测试数据。
2.根据权利要求1所述的电池放电测试仪，其特征在于，所述负载单元与所述待测电池之间设有LC储能单元，LC储能单元用于储存所述待测电池的放电能量，并将所述放电能量用于对所述负载单元放电。
3.根据权利要求2所述的电池放电测试仪，其特征在于，所述LC储能单元包括电感与电容，所述电感串联于所述待测电池的正极与所述电容之间，所述电容另一端与所述待测电池的负极连接，所述电容两端分别与所述负载单元的两端连接。
4.根据权利要求1所述的电池放电测试仪，其特征在于，所述检测单元包括：
电压检测器，用于检测所述待测电池的电压；
电流检测器，用于检测所述待测电池的放电电流；
温度检测器，用于检测所述电池放电测试仪的温度。
5.根据权利要求4所述的电池放电测试仪，其特征在于，所述控制单元包括电压控制器、电流控制器、温度控制器：
所述电压控制器用于将所述电压检测器的检测值与放电电压下限值比对，根据比对结果调节所述待测电池的放电状态；
所述电流控制器用于将所述电流检测器的检测值与放电电流预设值比对，根据比对结果调节所述待测电池的放电电流；
所述温度控制器用于将所述温度检测器的检测值与温度阈值比对，根据比对结果调节所述待测电池的放电状态。
6.根据权利要求1所述的电池放电测试仪，其特征在于，所述电池放电测试仪还包括供电单元，所述供电单元用于为所述电池放电测试仪提供恒定的运行电压。
7.根据权利要求1所述的电池放电测试仪，其特征在于，所述电池放电测试仪还包括操作单元，所述操作单元用于供用户向所述电池放电测试仪输入调节指令。
8.根据权利要求1所述的电池放电测试仪，其特征在于，所述负载单元包括一电阻器。
9.根据权利要求1所述的电池放电测试仪，其特征在于，所述负载单元连接有用于对所述负载单元进行散热的散热单元。
10.根据权利要求1所述的电池放电测试仪，其特征在于，所述电池放电测试仪还包括用于报警或提示的报警单元。
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