CN106936181A - 充放电回路接触阻抗的检测电路、检测方法及其自检方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及充放电回路检测技术领域，提供了充放电回路接触阻抗的检测电路、检测方法及其自检方法。检测电路包括电池、充放电单元、电流测试单元和信号处理单元，充放电单元的一端通过第一夹具与电池的正极连接、另一端通过第二夹具与电池的负极连接，电流测试单元用于测量从充放电单元流入或流出电池的电流I，信号处理单元包括电压采样单元、参比电压采样单元和控制单元，电压采样单元用于采集电池正负极之间的电压V，参比电压采样单元用于采集第一夹具和第二夹具之间的电压Vs，控制单元用于接收、处理V、Vs和I，并计算接触阻抗R的值。根据本发明，可获知充放电回路接触阻抗R的值，进而可判断夹具是否与电池电极接触良好，避免能耗浪费。
Description
技术领域
本发明涉及充放电回路检测技术领域，特别是涉及充放电回路接触阻抗的检测电路、检测方法及其自检方法。
背景技术
电元件充放电回路的检测中，使用多少线制进行测试与最终检测数据的准确度有紧密的联系。通常使用的检测方法有二线制和四线制。四线制比二线制测得的电压采样更准确，能确保电池充放电到设定的电压值，但还存在两个问题：其一，电流测试夹具与电元件的接触是否良好是充放电能耗减小、测量准确的关键，而普通二线制或四线制方法都不能探测到电流夹具的连接情况；其二，若出现电压线断开或严重接触不良时，若不加保护电路，电压采样到的电压值接近为零或偏小于真实值，在充电状态下会导致过充，在放电状态下会导致过放；若增加保护电路，电路测到的是电流线的电压，因此在充电状态下会导致充不满，放电状态下会导致放不尽。
发明内容
本发明目的在于提供充放电回路接触阻抗的检测电路、检测方法及其自检方法，旨在解决现有技术所存在的充放电回路中，难以判断夹具是否接触良好的问题。
本发明提供了充放电回路接触阻抗的检测电路，所述充放电回路包括电池和用于为所述电池充电的充放电单元，所述充放电单元的一端通过第一夹具与所述电池的正极连接、另一端通过第二夹具与所述电池的负极连接，所述检测电路包括：
电流测试单元，设置在所述充放电回路中，用于测量从所述充放电单元流入或流出所述电池的电流I；
信号处理单元，所述信号处理单元包括电压采样单元、参比电压采样单元和控制单元，其中，所述电压采样单元的两端分别与所述电池的正负极相连接，用于采集所述电池正负极之间的电压V；所述参比电压采样单元的一端与所述第一夹具连接、另一端与所述第二夹具连接，用于采集所述第一夹具和第二夹具之间的电压Vs；所述控制单元连接所述电流测试单元、电压采样单元和参比电压采样单元，用于接收和处理V、Vs和I，并计算接触阻抗R的值。
具体地，所述电压采样单元的两端分别通过电压探针与所述电池的正负极连接。
具体地，所述参比电压采样单元的两端分别通过参比电极与所述第一夹具及第二夹具连接。
具体地，所述信号处理单元还包括用于检测电池温度的温度检测单元，所述温度检测单元的输入端与所述电池的任意部位连接，所述温度检测单元的输出端向所述控制单元输出所检测到的电池温度信号。
具体地，所述温度检测单元包括温度探针，所述温度检测单元的输入端通过所述温度探针贴设于所述电池外表面。
根据本发明充放电回路接触阻抗的检测电路，通过在夹具上增加参比电压采样单元的方式，可以获知充放电回路的接触阻抗R的值的大小，进而可以判断出夹具是否与电池电极接触良好，避免能耗的浪费。
为了达到目的，本发明还提供了充放电回路接触阻抗的检测方法，所述充放电回路包括电池和用于为所述电池充电的充放电单元，所述充放电单元的的一端通过第一夹具与所述电池的正极连接、另一端通过第二夹具与所述电池的负极连接，所述方法包括以下步骤：
S1：测量从所述充放电单元流入或流出所述电池的电流I，测量所述电池正负极之间的电压V，测量所述第一夹具和第二夹具之间的电压Vs；
S2：计算接触阻抗R的值，R＝|(V-Vs)/I|。
具体地，还包括S3：将接触阻抗R的值与预设的阈值进行比较，根据比较结果判断所述电池的电极与所述第一夹具和第二夹具之间的连接是否正常。
具体地，所述根据比较结果判断所述电池的电极与所述第一夹具和第二夹具之间的连接是否正常，具体包括：
若接触阻抗R的值大于预设的阈值，则判断所述电池的电极与所述第一夹具和第二夹具之间的连接不正常；若接触阻抗R的值不大于预设的阈值，则判断所述电池的电极与所述第一夹具和第二夹具之间的连接正常。
根据本发明充放电回路接触阻抗的检测方法，可以获知充放电回路的接触阻抗R的值的大小，进而可以判断出夹具是否与电池电极接触良好，避免能耗的浪费。
为了达到目的，本发明还提供了充放电回路接触阻抗的检测电路的自检方法，用于检测上述所述的检测电路中的电压采样单元和/或参比电压采样单元的采样线是否与电池电极接触不良，所述方法包括以下步骤：
S11：测量所述电池正负极之间的电压V，并测量所述第一夹具和第二夹具间的电压Vs；
S12：将所述电池正负极之间的电压V与所述第一夹具和第二夹具之间的电压Vs进行比较，根据比较结果判断所述电压采样单元和/或所述参比电压采样单元的采样线与所述电池电极的连接是否正常。
具体地，所述根据比较结果判断所述电压采样单元和/或所述参比电压采样单元的采样线与所述电池电极的连接是否正常，具体包括：
判断所述电池所处的状态；
当所述电池处于静置状态时，判断V与Vs是否相等，若V与Vs相等，则判断所述电压采样单元和所述参比电压采样单元的采样线与所述电池电极的连接正常，若V与Vs不相等，则判断所述电压采样单元和/或所述参比电压采样单元的采样线与所述电池电极的连接不正常；
当所述电池处于充电状态时，判断Vs与V的差值是否在第一预设范围内，若Vs与V的差值在第一预设范围内，则判断所述电压采样单元和所述参比电压采样单元的采样线与所述电池电极的连接正常，若Vs与V的差值不在第一预设范围内，则判断所述电压采样单元或所述参比电压采样单元的采样线与所述电池电极的连接不正常；
当所述电池处于放电状态时，判断V与Vs的差值是否在第二预设范围内，若V与Vs的差值在第二预设范围内，则判断所述电压采样单元和所述参比电压采样单元的采样线与所述电池电极的连接正常，若V与Vs的差值不在第二预设范围内，则判断所述电压采样单元或所述参比电压采样单元的采样线与所述电池电极的连接不正常。
根据本发明充放电回路接触阻抗的检测电路的自检方法，能够检测本发明提供的充放电回路接触阻抗的检测电路中，电压采样单元和/或参比电压采样单元的采样线与电池电极的连接是否存在断开或严重接触不良的情况，有效防止电池过放或过充，充不满或放不尽的问题。
附图说明
图1为本发明充放电回路接触阻抗的检测电路第一实施例的结构框图；
图2为本发明充放电回路接触阻抗的检测电路第二实施例的结构框图；
图3为图2所示一实施例的结构示意图；
图4为本发明充放电回路接触阻抗的检测方法的流程示意图；
图5为本发明判断电池的电极与夹具之间的连接是否正常的流程示意图；
图6为本发明充放电回路接触阻抗的检测电路的自检方法的流程示意图；
图7为本发明判断电压采样单元和/或参比电压采样单元的采样线与电池电极的连接是否正常的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供的充放电回路接触阻抗的检测电路，通过在第一夹具30、第二夹具40上增加参比电压采样单元52的方式，可以获知充放电回路的接触阻抗R的值的大小，进而可以判断出第一夹具30、第二夹具40是否与电池20电极接触良好，避免能耗的浪费。
本发明不仅能应用于电池20充放电电路中，还能应用于快速充电机的电池20充放电电路中。
图1示出了本发明实施例提供的充放电回路接触阻抗的检测电路第一实施例的结构框图，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。
作为本发明一实施例，该充放电回路接触阻抗的检测电路包括信号处理单元50和电流测试单元60。
充放电回路包括电池20和用于为电池20充电的充放电单元10，充放电单元10的一端通过第一夹具30与电池20的正极连接、另一端通过第二夹具40与电池20的负极连接。
电流测试单元60设置在充放电回路中，用于测量从充放电单元10流入或流出电池20的电流I。
信号处理单元50包括电压采样单元51、参比电压采样单元52和控制单元53，其中，电压采样单元51的两端分别与电池20的正负极相连接，电压采样单元51用于采集电池20正负极之间的电压V，参比电压采样单元52的一端与第一夹具30连接、另一端与第二夹具40连接，电压采样单元51用于采集第一夹具30和第二夹具40之间的电压Vs，控制单元53连接电流测试单元60、电压采样单元51和参比电压采样单元52，控制单元53用于接收和处理V、Vs和I，并计算接触阻抗R的值。
在本发明实施例中，电流测试单元60能够采集从充放电单元10流入或流出电池20的电流I，电压采样单元51能够采集电池20的正负极之间的电压V，参比电压采样单元52能够采集量第一夹具30和第二夹具40之间的电压Vs，控制单元53接收和处理V、Vs和I，并通过|(V-Vs)/I|计算接触阻抗R的值。
本发明实施例通过在第一夹具30、第二夹具40上增加参比电压采样单元52的方式，可以获知充放电回路的接触阻抗R的值的大小，进而可以判断出夹具(第一夹具30和第二夹具40)是否与电池20电极接触良好，避免能耗的浪费。
特别地，第一夹具30和第二夹具40为滑片式夹具、探针式夹具中的一种或多种。本实施例中第一夹具30、第二夹具40为电极探针。
图2示出了本发明实施例提供的充放电回路接触阻抗的检测电路第二实施例的结构框图。与第一实施例不同的是，在第二实施例中，信号处理单元50还包括用于检测电池20温度的温度检测单元54。
本实施例中，温度检测单元54的输入端与电池20的任意部位连接，温度检测单元54的输出端向控制单元53输出所检测到的电池温度信号。
在本发明实施例中，温度检测单元54能够采集电池20表面的温度，使得电池20在进行充放电测试的同时也能检测到电池20的温度。
本发明实施例通过在夹具(第一夹具30和第二夹具40)上增加参比电压采样单元52的方式，可以获知充放电回路的接触阻抗R的值的大小，进而可以判断出第一夹具30和第二夹具40是否与电池20电极接触良好，避免能耗的浪费。
图3示出了本发明实施例提供的充放电回路接触阻抗的检测电路第二实施例的结构示意图。
优选地，电压采样单元51的两端分别通过电压探针51A与电池20的正负极连接。
优选地，参比电压采样单元52的两端分别通过参比电极52A与第一夹具30及第二夹具40连接。
在本实施例中，电压采样单元51除了电压探针51A的其他部分设置在信号处理单元50的内部，参比电压采样单元52除了参比电极52A的其他部分设置在信号处理单元50的内部。
优选地，温度检测单元54包括温度探针54A，温度检测单元54的输入端通过温度探针54A贴设于电池20外表面。
特别地，温度探针54A可以设置在电池20极耳上，或电池20的表面。温度探针54A可以用其他温度传感器来代替。
特别地，电池20为镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池。
在本发明实施例中，电流测试单元60能够采集从充放电单元10流入或流出电池20的电流I，电压采样单元51能够采集电池20的正负极之间的电压V，参比电压采样单元52能够采集量第一夹具30和第二夹具40之间的电压Vs，控制单元53接收和处理V、Vs和I，并通过|(V-Vs)/I|计算接触阻抗R的值。
在本发明实施例中，通过电压探针51A采集电池20的正负极之间的电压V，通过参比电极52A采集第一夹具30和第二夹具40之间的电压Vs，控制单元53接收和处理V、Vs和I，并通过|(V-Vs)/I|计算接触阻抗R的值，通过温度探针54A采集电池20表面的温度，使得电池20在进行充放电测试的同时也能检测电池20温度。
本发明实施例通过在夹具(第一夹具30和第二夹具40)上增加参比电压采样单元52的方式，可以获知充放电回路的接触阻抗R的值的大小，进而可以判断出第一夹具30、第二夹具40是否与电池20电极接触良好，避免能耗的浪费。
图4示出了本发明实施例提供的充放电回路接触阻抗的检测方法的流程示意图。
作为本发明一实施例，充放电回路包括电池20和用于为电池20充电的充放电单元10，充放电单元10的一端通过第一夹具30与电池20的正极连接、另一端通过第二夹具40与电池20的负极连接。该充放电回路接触阻抗的检测方法包括以下步骤：
步骤S1：测量从充放电单元10流入或流出电池20的电流I，测量电池20正极与负极之间的电压V，测量第一夹具30和第二夹具40之间的电压Vs；
步骤S2：计算接触阻抗R的值，R＝|(V-Vs)/I|。
本发明实施例中，首先测量从充放电单元10流入或流出电池20的电流I，电池20正极与负极之间的电压V，第一夹具30和第二夹具40之间的电压Vs，然后通过R＝|(V-Vs)/I|的公式获得接触阻抗R的值。
根据本发明实施例的充放电回路接触阻抗的检测方法，可以获知充放电回路的接触阻抗R的值的大小，进而可以判断出夹具(第一夹具30和第二夹具40)是否与电池20电极接触良好，避免能耗的浪费。
图5示出了本发明实施例提供的本发明判断电池的电极与夹具之间的连接是否正常的流程示意图。
作为本发明一实施例，充放电回路包括电池20和用于为电池20充电的充放电单元10，充放电单元10的一端通过第一夹具30与电池20的正极连接、另一端通过第二夹具40与电池20的负极连接。该充放电回路接触阻抗的检测方法包括以下步骤：
步骤S1：测量从充放电单元10流入或流出电池20的电流I，测量电池20正极与负极之间的电压V，测量第一夹具30和第二夹具40之间的电压Vs；
步骤S2：计算接触阻抗R的值，R＝|(V-Vs)/I|。
步骤S3：将接触阻抗R的值与预设的阈值进行比较，根据比较结果判断电池20的电极与第一夹具30和第二夹具40之间的连接是否正常。
优选地，根据比较结果判断电池20的电极与第一夹具30和第二夹具40之间的连接是否正常，具体包括：
若接触阻抗R的值大于预设的阈值，则执行S4：判断电池20的电极与第一夹具30和第二夹具40之间的连接不正常；若接触阻抗R的值不大于预设的阈值，则执行S5：判断电池20的电极与第一夹具30和第二夹具40之间的连接正常。
本发明实施例中，通过采集数据并计算得出接触阻抗R的值，并根据接触阻抗R的值与预设阈值的比较结果，判断电池20的电极与夹具(第一夹具30和第二夹具40)之间的连接是否正常，不但可以检测出电池20电极与夹具之间明显松动的问题，还可以检测出电池20电极与夹具之间接触不良的问题，适用范围更广；相对于依赖人工的经验和观察进行检测，检测效果更好，保证了检测的准确性。
图6示出了本发明实施例提供的充放电回路接触阻抗的检测电路的自检方法的流程示意图。
作为本发明一实施例，该充放电回路接触阻抗的检测电路的自检方法，用于检测上述的检测电路中的电压采样单元51和/或参比电压采样单元52的采样线(电压采样单元51、参比电压采样单元52与电池20电极连接的线，在图3所示的第二实施例中，电压采样单元51的采样线指的是电压探针51A与信号处理单元50连接的线，参比电压采样单元52的采样线指的是参比电极52A与信号处理单元50连接的线)是否与电池电极接触不良，所述方法包括以下步骤：
步骤S11：测量电池20正极与负极之间的电压V，测量第一夹具30和第二夹具40之间的电压Vs；
步骤S12：将电池20正负极之间的电压V与第一夹具30和第二夹具40之间的电压Vs进行比较，根据比较结果判断电压采样单元51和/或参比电压采样单元52的采样线与电池20电极的连接是否正常。
本发明实施例中，通过将电池20正负极之间的电压V与夹具(第一夹具30和第二夹具40)之间的电压Vs进行比较，能够根据比较结果判断电压采样单元51和/或参比电压采样单元52的采样线与电池20电极的连接是否正常，具体原理结合图7判断电压采样单元51和/或参比电压采样单元52的采样线与电池20电极的连接是否正常的流程示意图：
步骤S13：判断电池20是否处于静置状态(当电池20既不充电也不放电时)；若电池20处于静置状态，则执行步骤S14：判断V与Vs是否相等：若V与Vs相等，则执行步骤S18：判断电压采样单元51和参比电压采样单元52的采样线与电池20电极的连接正常；若V与Vs不相等，则执行步骤S19：判断电压采样单元51和/或参比电压采样单元52的采样线与电池20电极的连接不正常；
若电池20不处于静置状态，则执行步骤S15：判断电池20是否处于充电状态，若电池20处于充电状态时，则执行步骤S16，判断Vs与V的差值是否在第一预设范围内：若Vs与V的差值在第一预设范围内，则执行步骤S18，判断电压采样单元51和参比电压采样单元52的采样线与电池20电极的连接正常；若Vs与V的差值不在第一预设范围内，则执行步骤S19，判断电压采样单元51或参比电压采样单元52的采样线与电池20电极的连接不正常；
若电池20不处于充电状态，则此时电池20处于放电状态，则执行步骤S17：判断V与Vs的差值是否在第二预设范围内；若V与Vs的差值在第二预设范围内，则执行步骤S18，判断电压采样单元51和参比电压采样单元52的采样线与电池20电极的连接正常；若V与Vs的差值不在第二预设范围内，则执行步骤S19，判断电压采样单元51或参比电压采样单元52的采样线与电池20电极的连接不正常。
在本实施例中，当电池处于充电状态时，当判断电压采样单元51和参比电压采样单元52的采样线与电池20电极的连接正常，Vs与V的差值应该在的第一预设范围根据电池不同的充电阶段不同，该第一预设范围的求值是△V1＝R*I，R是接触阻抗的合理最大值，I为当时的电流；当电池处于放电状态时，当判断电压采样单元51和参比电压采样单元52的采样线与电池20电极的连接正常，V与Vs的差值应该在的第二预设范围内根据电池的不同放电阶段不同，该预设范围的求值是△V2＝R*I，R是接触阻抗的合理最大值，I为当时的电流。
特别地，判断电池20是否处于静置状态、充电状态、放电状态的先后顺序可以任意调换。
根据本发明实施例的充放电回路接触阻抗的检测电路的自检方法，能够检测电压采样单元51或参比电压采样单元52的采样线是否存在断开或严重接触不良的情况，有效防止电池20过放或过充，充不满或放不尽的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.充放电回路接触阻抗的检测电路，所述充放电回路包括电池和用于为所述电池充电的充放电单元，所述充放电单元的一端通过第一夹具与所述电池的正极连接、另一端通过第二夹具与所述电池的负极连接，其特征在于，所述检测电路包括：
电流测试单元，设置在所述充放电回路中，用于测量从所述充放电单元流入或流出所述电池的电流I；
信号处理单元，所述信号处理单元包括电压采样单元、参比电压采样单元和控制单元，其中，所述电压采样单元的两端分别与所述电池的正负极相连接，用于采集所述电池正负极之间的电压V；所述参比电压采样单元的一端与所述第一夹具连接、另一端与所述第二夹具连接，用于采集所述第一夹具和第二夹具之间的电压Vs；所述控制单元连接所述电流测试单元、电压采样单元和参比电压采样单元，用于接收和处理V、Vs和I，并计算接触阻抗R的值。
2.如权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述电压采样单元的两端分别通过电压探针与所述电池的正负极连接。
3.如权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述参比电压采样单元的两端分别通过参比电极与所述第一夹具及第二夹具连接。
4.如权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述信号处理单元还包括用于检测电池温度的温度检测单元，所述温度检测单元的输入端与所述电池的任意部位连接，所述温度检测单元的输出端向所述控制单元输出所检测到的电池温度信号。
5.如权利要求4所述的检测电路，其特征在于，所述温度检测单元包括温度探针，所述温度检测单元的输入端通过所述温度探针贴设于所述电池外表面。
6.充放电回路接触阻抗的检测方法，所述充放电回路包括电池和用于为所述电池充电的充放电单元，所述充放电单元的的一端通过第一夹具与所述电池的正极连接、另一端通过第二夹具与所述电池的负极连接，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1：测量从所述充放电单元流入或流出所述电池的电流I，测量所述电池正负极之间的电压V，测量所述第一夹具和第二夹具之间的电压Vs；
S2：计算接触阻抗R的值，R＝|(V-Vs)/I|。
7.如权利要求6所述的检测方法，其特征在于，还包括S3：将接触阻抗R的值与预设的阈值进行比较，根据比较结果判断所述电池的电极与所述第一夹具和第二夹具之间的连接是否正常。
8.如权利要求7所述的检测方法，其特征在于，所述根据比较结果判断所述电池的电极与所述第一夹具和第二夹具之间的连接是否正常，具体包括：
若接触阻抗R的值大于预设的阈值，则判断所述电池的电极与所述第一夹具和第二夹具之间的连接不正常；若接触阻抗R的值不大于预设的阈值，则判断所述电池的电极与所述第一夹具和第二夹具之间的连接正常。
9.充放电回路接触阻抗的检测电路的自检方法，用于检测如权利要求1至5任一项所述的检测电路中的电压采样单元和/或参比电压采样单元的采样线是否与电池电极接触不良，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S11：测量所述电池正负极之间的电压V，并测量所述第一夹具和第二夹具间的电压Vs；
S12：将所述电池正负极之间的电压V与所述第一夹具和第二夹具之间的电压Vs进行比较，根据比较结果判断所述电压采样单元和/或所述参比电压采样单元的采样线与所述电池电极的连接是否正常。
10.如权利要求9所述的自检方法，其特征在于，所述根据比较结果判断所述电压采样单元和/或所述参比电压采样单元的采样线与所述电池电极的连接是否正常，具体包括：
判断所述电池所处的状态；
当所述电池处于静置状态时，判断V与Vs是否相等，若V与Vs相等，则判断所述电压采样单元和所述参比电压采样单元的采样线与所述电池电极的连接正常，若V与Vs不相等，则判断所述电压采样单元和/或所述参比电压采样单元的采样线与所述电池电极的连接不正常；
当所述电池处于充电状态时，判断Vs与V的差值是否在第一预设范围内，若Vs与V的差值在第一预设范围内，则判断所述电压采样单元和所述参比电压采样单元的采样线与所述电池电极的连接正常，若Vs与V的差值不在第一预设范围内，则判断所述电压采样单元或所述参比电压采样单元的采样线与所述电池电极的连接不正常；
当所述电池处于放电状态时，判断V与Vs的差值是否在第二预设范围内，若V与Vs的差值在第二预设范围内，则判断所述电压采样单元和所述参比电压采样单元的采样线与所述电池电极的连接正常，若V与Vs的差值不在第二预设范围内，则判断所述电压采样单元或所述参比电压采样单元的采样线与所述电池电极的连接不正常。
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