電池針刺測試控制電路及測試工裝的製作方法

2023-06-03 15:11:16

專利名稱：電池針刺測試控制電路及測試工裝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種鋰電池的測試裝置，尤其涉及鋰電池的可靠性保障試驗裝置。
背景技術：
燈具照明在現代社會裡面隨處可見，有很大一部分燈具是拿在手上的移動照明，使用二次性電池，特別是鋰電池，這就要求特別考慮電池的可靠性，其中針刺測試就是其中一項最要的可靠性保障試驗，標準QBT2502規定:使用直徑為2.5mm_5.0mm的鋼釘在電池中央部位沿與電池極面垂直方向以20mm/秒-40mm/秒的速度穿透電池。在此室溫環境下放入保護裝置內，保持6小時以上，在此期間觀察電池有無爆炸著火等現象；類似的規定在MT221裡面也有。這種試驗的目的在於觀察電池在受到刺穿後，會不會爆炸和引發火災，因此，在由測試人員人工地實施試驗過程時，一方面確實存在安全隱患，另一方面也會給測試人員帶來較大的心理壓力。為了解決測試過程給測試人員可能帶來的安全問題，現在已經出現有專門用於實現針刺測試的自動化設備，比如:中國專利ZL201020232705.3公開了一種電池擠壓針刺試驗機，是在箱體內設有儲液箱、泵體，箱體內還設測試箱，測試箱有測試臺，測試臺上設有測試座，測試臺的兩側設有夾具，測試臺的上端設有擠壓、針刺裝置，擠壓、針刺裝置由設在箱體頂端的液壓缸控制，測試箱的一側設有抽風裝置，測試臺上設有測試座，測試箱上設有密封門，箱體上還設有與密封門配合的測試開關，測試箱的一側還設有過線孔、高壓氣體入口，箱體通過電線與控制器連接；又比如:中國專利ZL201120025837.3公開了一種用於軟包裝鋰離子電池絕緣的測試裝置，其由電源控制箱、與該電源控制箱連接的氣動控制測試夾具組成。所述電源控制箱內裝有電壓調節控制電路、電流調節控制電路、測試控制電路以及與該測試控制電路連接的判斷報警器，並由交流電控制。所述氣動控制測試夾具由底座、頂座、隔離該底座與頂座的支撐構件、覆設在底座上表面的正極耳壓條及正極耳壓條側邊的鋁塑膜刺穿壓針、安裝在頂座上表面的汽缸、該汽缸內穿透並延伸出頂座的活塞杆、該活塞杆連接的負極耳壓條組成。所述正極耳壓條、負極耳壓條、鋁塑膜刺穿壓針與電源控制箱測試控制電路分別構成正極耳與負極耳、負極耳與鋁塑膜之間的兩個組合迴路。現有的這些測試設備，採用液壓或者氣壓驅動針刺動作，整體結構複雜，成本比較高。可見，實有必要進一步改進。

發明內容
本發明要解決的技術問題在於克服上述現有技術存在的不足，提出一種電池針刺測試控制電路及測試工裝，能夠以較簡單的結構和較低的成本解決測試過程給測試人員可能帶來的安全問題。本發明針對上述技術問題而提出的技術方案包括，提出一種電池針刺測試控制電路，包括:針刺支路，其包括交流電機、受交流電機控制的測試用針、用以檢測測試用針是否已經刺入待測電池的第一位置檢測開關以及用以檢測測試用針是否已經遠離待測電池的第二位置檢測開關；第一交流控制繼電器，其包括觸發線圈和兩路常開開關，用以控制交流電機正轉；第二交流控制繼電器，其包括觸發線圈和兩路常開開關，用以控制交流電機反轉；第一直流控制繼電器，其包括觸發線圈和兩路常閉開關，該兩路常閉開關串設在該第一交流控制繼電器的兩路常開開關與交流電機的兩路電源輸入之間；第二直流控制繼電器，其包括觸發線圈和兩路常閉開關，該兩路常閉開關串設在該第二交流控制繼電器的兩路常開開關與交流電機的兩路電源輸入之間；第一受控開關，其受控於該第一位置檢測開關而用以控制該第一直流控制繼電器的觸發線圈得電進入工作狀態；第二受控開關，其受控於該第二位置檢測開關而用以控制該第二直流控制繼電器的觸發線圈得電進入工作狀態；以及雙刀雙擲開關，用以控制該第一交流控制繼電器的觸發線圈或第二交流控制繼電器的觸發線圈得電進入工作狀態；其中，當該雙刀雙擲開關被擲向一方時，可控制交流電機正轉令測試用針下行到低位後停止；當該雙刀雙擲開關擲向另一方時，可控制交流電機反轉令測試用針上行回到高位。還包括:工作狀態指示電路，其能夠在測試結束時給出提示信號。該工作狀態指示電路包括雙設定時間繼電器及與該雙設定時間繼電器相連的電聲轉換器件，該雙設定時間繼電器可設定兩個延時時間，其中第一延時用以設定測試用針保持在低位的時間，第二延時用以設定給出提示信號的時間，該電聲轉換器件受控於該第二延時。該第一直流控制繼電器還包括兩路常開開關，用以控制該雙設定時間繼電器是否得電進入工作狀態。該第一位置檢測開關和/或第二位置檢測開關是磁檢測開關。該第一位置檢測開關和/或第二位置檢測開關包括幹簧管。還包括磁鐵，設置在該測試用針旁，用以觸發該第一位置檢測開關和/或第二位置檢測開關。該第一受控開關和/或第二受控開關為電晶體或MOS管。還包括直流電源，用以供給該第一直流控制繼電器、第二直流控制繼電器、第一位置檢測開關、第二位置檢測開關、第一受控開關以及第二受控開關。本發明針對上述技術問題而提出的技術方案還包括，提出一種電池針刺測試工裝，包括測試用針、用以驅動該測試用針動作的交流電機以及用以控制該交流電機的如上所述的電池針刺測試控制電路。與現有技術相比，本發明的電池針刺測試控制電路及測試工裝，通過針刺支路、幾個繼電器、兩個位置檢測、兩個受控開關以及雙刀雙擲開關實現測試操作，能夠以非常簡單的結構和非常低的成本解決測試過程給測試人員可能帶來的安全問題。


圖1為本發明的電池針刺測試控制電路實施例的電原理示意。
具體實施例方式以下結合附圖，對本發明予以進一步地詳盡闡述。參見圖1，本發明的電池針刺測試控制電路實施例大致包括:針刺支路，其包括交流電機M、受交流電機M控制的測試用針、用以檢測測試用針是否已經刺入待測電池的第一位置檢測開關Al以及用以檢測測試用針是否已經遠離待測電池的第二位置檢測開關A2 ；第一交流控制繼電器J1，其包括一觸發線圈和兩路常開開關，用以控制交流電機正轉;第二交流控制繼電器J2，其包括一觸發線圈和兩路常開開關，用以控制交流電機反轉；第一直流控制繼電器J3，其包括一觸發線圈和兩路常閉開關，該兩路常閉開關J3-1串設在該第一交流控制繼電器Jl的兩路常開開關與交流電機M的兩路電源輸入之間；第二直流控制繼電器J4，其包括一觸發線圈和兩路常閉開關，該兩路常閉開關J4-1串設在該第二交流控制繼電器J2的兩路常開開關與交流電機M的兩路電源輸入之間；第一受控開關Q1，其受控於該第一位置檢測開關Al而用以控制該第一直流控制繼電器J3的觸發線圈得電進入工作狀態；第二受控開關Q2，其受控於該第二位置檢測開關A2而用以控制該第二直流控制繼電器J4的觸發線圈得電進入工作狀態；以及雙刀雙擲開關SWl，用以控制該第一交流控制繼電器的觸發線圈或第二交流控制繼電器的觸發線圈得電進入工作狀態；其中，當該雙刀雙擲開關SWl被擲向一方使該第一交流控制繼電器Jl的觸發線圈得電進入工作狀態時，交流電機M正轉可以帶動測試用針下行，直到第一位置檢測開關Al檢測到測試用針下行到位，通過該第一受控開關Ql使該第一直流控制繼電器J3的觸發線圈得電進入工作狀態而使兩路常閉開關斷開，交流電機M失電，測試用針保持在低位；等到測試結束時後，可將該雙刀雙擲開關SWl擲向另一方使該第二交流控制繼電器J2的觸發線圈得電進入工作狀態時，交流電機M反轉可以帶動測試用針上行，直到第二位置檢測開關A2檢測到測試用針上行到位，通過該第二受控開關Q2使該第二直流控制繼電器J4的觸發線圈得電進入工作狀態而使其兩路常閉開關斷開，交流電機M失電，測試用針保持在高位。進一步地，本發明可設置工作狀態指示電路，其能夠在測試結束時給出提示信號，以及時提醒/通知測試人員。該工作狀態指示電路可以由雙設定時間繼電器HMER1和喇叭/蜂鳴器SPl構成，該雙設定時間繼電器可以選用DH48S-S，其可設定兩個延時時間，其中第一延時用以設定測試用針保持在低位的時間，第二延時用以設定給出提示信號的時間，該喇叭受控於第二延時。為了使該能夠自動進入工作狀態，可以使該第一直流控制繼電器J3還包括兩路常開開關J3-2，用以控制該雙設定時間繼電器是否得電進入工作狀態。當然，採用光信號提示，或者，光聲結合的信號提示方式也是可以的。在本發明的實施例中，該第一位置檢測開關Al和/或第二位置檢測開關A2可以選用磁檢測開關，並在測試用針旁設置磁鐵MAGl，用以觸發該第一位置檢測開關Al和/或第二位置檢測開關A2。優選地，該第一位置檢測開關Al和/或第二位置檢測開關A2可以選用幹簧管。當然，在其他的實施例中，採用光檢測開關也是可以的，無論是直射式還是反射式。該第一受控開關Ql和/或第二受控開關Q2可以選用電晶體、MOS管或者其他任何形式的、能夠驅動第一直流控制繼電器J3、第二直流控制繼電器J4的觸發線圈的三端器件。需要說明的是，上述的雙刀雙擲開關SW1，既可以是由人工操作的機構，也可以是與其功能相當的自控機構，比如:通過一諸如微處理器之類的電路和若干受控開關來替代實現。類似地，上述的雙設定時間繼電器，也可以通過一諸如微處理器之類的電路和若干受控開關來替代實現。以下，結合本發明的電池針刺測試控制電路及測試工裝的實際應用過程，進行更詳細的說明。在做測試之前，在高位，也就是起始位，固定好第一位置檢測開關Al，在低位，也就是測試位，固定好第二位置檢測開關A2，高位與低位二者之間即為測試用鋼針針刺最大的行程距離；設置參數:設置雙設定時間繼電器HMER1的Tl和T2的時間，時間的大小要根據交流電機M轉動的快慢來定，設置Tl為測試所需要的時間；T2為報警的時間(根據需要設置時間長短)，管腳I和管腳3連接，單次動作；前期準備工作做好後:開始通上電源，電壓達到雙刀雙擲開關SW1，但雙刀雙擲開關SWl在中間的位置，電源到達此處，也到達了第一直流控制繼電器J3的常開觸點J3，同時電壓經Tl變壓器變壓，然後經過橋堆BI整流，電容Cl進行濾波，經過三端穩壓電路Ul (7812)輸出穩定的12V直流電壓，再經電容C2濾波，電流到第一直流控制繼電器J3和第二直流控制繼電器J4的觸發線圈，由於柵級沒有電壓，MOS管Ql、Q2不導通，第一直流控制繼電器J3的常閉觸點J3-1、常開觸點J3-2，第二直流控制繼電器J4的常閉觸點J4-1不動作，同時12V直流電壓送達DH48S-S延時繼電器的8腳，也送達了第一位置檢測開關Al和第二位置檢測開關Α2。開始做測試，將雙刀雙擲開關SWl打到右邊，此時分三種情況。1、正常情況下:如果鋼針在最高的位置，第二位置檢測開關Α2是吸合的，第二直流控制繼電器J4的觸發線圈導通，第二直流控制繼電器J4的常閉觸點J4-1斷開，此時雙刀雙擲開關SWl打到右邊，第一交流控制繼電器Jl的觸發線圈通電，第一交流控制繼電器Jl的常開觸點吸合，電壓達到第一直流控制繼電器J3的常閉觸點J3-1，交流電機M正轉，鋼針向下運行，運行到一定距離時開始針刺電池，刺穿電池後，再向下運行一定距離，磁鐵MAGl被第一位置檢測開關Al感測到，第一位置檢測開關Al吸合，MOS管Ql導通，第一直流控制繼電器J3的觸發線圈得電，第一直流控制繼電器J3的常閉觸點J3-1斷開，致使交流電機M失電、停止轉動；同時，第一直流控制繼電器J3的常開觸點J3-2吸合，延時繼電器HMERl得電，其第一延時Tl開始計時，當到達時間後，其5腳斷開，其6腳導通，其第二延時Τ2開始計時，同時蜂鳴器SPl發出報警聲音，當第二延時Τ2時間到後，其6腳斷開，其5腳導通，回到開始的狀態，單次動作完成，同時報警聲音停止。電池針刺試驗測試完成；此時還要將測試過的電池取出來，將雙刀雙擲開關SWl打到左邊，此時第二交流控制繼電器J2的觸發線圈得電，第二交流控制繼電器J2的常閉觸點閉合，交流電機M反轉，鋼針上升，當磁鐵MAGl離開第一位置檢測開關Al時，第一位置檢測開關Al斷開，第一直流控制繼電器J3的觸發線圈失電，第一直流控制繼電器J3的常閉觸點J3-1閉合，常開觸點J3-2斷開；此時交流電機M接上的電壓(經由線L、N)會流到第一直流控制繼電器J3的常開觸點J3-2，但電流流不過去，不會造成短路；當鋼針和磁鐵MAGl上升到高位，也就是第二位置檢測開關Α2所在位置時，第二位置檢測開關Α2吸合，MOS管Q2導通，第二直流控制繼電器J4的觸發線圈得電，第二直流控制繼電器J4的常閉觸點J4-1斷開，交流電機M停止轉動。2、當鋼針在低位的時候，由於第一位置檢測開關Al吸合，Ql導通、第一直流控制繼電器J3的觸發線圈得電，常閉觸點J3-1斷開，常開觸點J3-2閉合，此時延時繼電器TIMERl工作，但不影響測試，所以交流電機M不轉動，阻止了鋼針繼續向下運動的情況。3、當鋼針在高位與低位之間時，第一位置檢測開關Al和第二位置檢測開關Α2都不吸合，無論雙刀雙擲開關SWl是打到左邊或者右邊，都能運行，打到一邊，而另一邊的常開觸點會自動斷開，不會造成短路。將雙刀雙擲開關SWl打到左邊，可以使鋼針由低位返回到高位，相應的控制過程類似於上述的使鋼針由高位運行到低位的過程，在此不再贅述。如此，經過上述的將雙刀雙擲開關SWl打到右邊，測試完畢再打到左邊，可以完成一次測試過程。需要進行多次測試時，只需在更換了待測試電池之後，重新將雙刀雙擲開關SWl打到右邊，測試完畢再打到左邊，如此循環往復即可。與現有技術相比，本發明的電池針刺測試控制電路，自動進行針刺，自動計時報警電路，測試人員不用親自進行涉及到危險的操作，也不用近距離做測驗，只要通過遠處的雙刀雙擲開關SWI控制就可以做測試；並且，本發明的控制電路具有簡單、可靠等優點。上述內容，僅為本發明的較佳實施例，並非用於限制本發明的實施方案，本領域普通技術人員根據本發明的主要構思和精神，可以十分方便地進行相應的變通或修改，故本發明的保護範圍應以權利要求書所要求的保護範圍為準。
權利要求
1.一種電池針刺測試控制電路，其特徵在於，包括: 針刺支路，其包括交流電機、受交流電機控制的測試用針、用以檢測測試用針是否已經刺入待測電池的第一位置檢測開關以及用以檢測測試用針是否已經遠離待測電池的第二位置檢測開關； 第一交流控制繼電器，其包括觸發線圈和兩路常開開關，用以控制交流電機正轉； 第二交流控制繼電器，其包括觸發線圈和兩路常開開關，用以控制交流電機反轉；第一直流控制繼電器，其包括觸發線圈和兩路常閉開關，該兩路常閉開關串聯在該第一交流控制繼電器的兩路常開開關與交流電機的兩路電源輸入之間； 第二直流控制繼電器，其包括觸發線圈和兩路常閉開關，該兩路常閉開關串聯在該第二交流控制繼電器的兩路常開開關與交流電機的兩路電源輸入之間； 第一受控開關，其受控於該第一位置檢測開關而用以控制該第一直流控制繼電器的觸發線圈得電進入工作狀態； 第二受控開關，其受控於該第二位置檢測開關而用以控制該第二直流控制繼電器的觸發線圈得電進入工作狀態；以及 雙刀雙擲開關，用以控制該第一交流控制繼電器的觸發線圈或第二交流控制繼電器的觸發線圈得電進入工作狀態； 其中，當該雙刀雙擲開關被擲向一方時，可控制交流電機正轉令測試用針下行到低位後停止；當該雙刀雙擲開關擲向另一方時，可控制交流電機反轉令測試用針上行回到高位。
2.依據權利要求1所述的電池針刺測試控制電路，其特徵在於，還包括:工作狀態指示電路，其能夠在測試結束時給出提示信號。
3.依據權利要求2所述的電池針刺測試控制電路，其特徵在於，該工作狀態指示電路包括雙設定時間繼電器及與該雙設定時間繼電器相連的電聲轉換器件，該雙設定時間繼電器可設定兩個延時時間，其中第一延時用以設定測試用針保持在低位的時間，第二延時用以設定給出提示信號的時間，該電聲轉換器件受控於該第二延時。
4.依據權利要求3所述的電池針刺測試控制電路，其特徵在於，該第一直流控制繼電器還包括兩路常開開關，用以控制該雙設定時間繼電器是否得電進入工作狀態。
5.依據權利要求1所述的電池針刺測試控制電路，其特徵在於，該第一位置檢測開關和/或第二位置檢測開關是磁檢測開關。
6.依據權利要求5所述的電池針刺測試控制電路，其特徵在於，該第一位置檢測開關和/或第二位置檢測開關包括幹簧管。
7.依據權利要求5所述的電池針刺測試控制電路，其特徵在於，還包括磁鐵，設置在該測試用針旁，用以觸發該第一位置檢測開關和/或第二位置檢測開關。
8.依據權利要求1所述的電池針刺測試控制電路，其特徵在於，該第一受控開關和/或第二受控開關為電晶體或MOS管。
9.依據權利要求1所述的電池針刺測試控制電路，其特徵在於，還包括直流電源，用以供給該第一直流控制繼電器、第二直流控制繼電器、第一位置檢測開關、第二位置檢測開關、第一受控開關以及第二受控開關。
10.一種電池針刺測試工裝，其特徵在於，包括如權利要求1至9任一所述的電池針刺測試控制電路。
全文摘要
一種電池針刺測試控制電路及測試工裝，包括針刺支路，其包括交流電機、受交流電機控制的測試用針、用以檢測測試用針是否已經刺入待測電池的第一位置檢測開關以及用以檢測測試用針是否已經遠離待測電池的第二位置檢測開關；兩個交流控制繼電器；兩個直流控制繼電器；兩個受控開關；以及雙刀雙擲開關；當該雙刀雙擲開關被擲向一方時，可控制交流電機正轉令測試用針下行到低位後停止；等到測試結束後，將該雙刀雙擲開關擲向另一方可控制交流電機反轉令測試用針上行回到高位。本發明能夠以非常簡單的結構和非常低的成本解決測試過程給測試人員可能帶來的安全問題。
文檔編號G01R31/36GK103163462SQ20111041244
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月12日 優先權日2011年12月12日
發明者周明傑, 趙永川 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司