電池放電測試儀的製作方法

2024-04-07 23:26:05

本發明屬於測試儀器技術領域，具體地來說，是一種電池放電測試儀。

背景技術：

鋰電池，是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。鋰電池大致可分為兩類：鋰金屬電池和鋰離子電池。其中，鋰離子電池不含有金屬態的鋰，並且是可以充電的。

隨著數碼產品如手機、筆記本電腦等產品的廣泛使用，鋰離子電池以優異的性能在這類產品中得到廣泛應用，並在逐步向其他產品應用領域發展，目前已成為鋰電池的主流產品。

鋰電池無記憶效應，因而循環次數多、使用壽命長。與此同時，鋰電池也存在一些缺陷，例如不能出現過充或過放，否則將極大地損害鋰電池的使用壽命。

為了保證鋰電池的質量，需要在鋰電池出廠前對其進行嚴格的老化測試，以確保鋰電池在老化條件下的放電性能達標。傳統的老化測試主要藉助於綜合性的測量儀器，測量儀器價格高昂，給鋰電池的製造成本造成很大的負擔。

技術實現要素：

為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種電池放電測試儀，具有極高的性價比。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：

一種電池放電測試儀，包括接口端、負載單元、檢測單元、控制單元、存儲單元、輸出單元：

所述接口端用於與待測電池的正負極連接；

所述負載單元用於消耗所述待測電池的電能；

所述檢測單元用於檢測所述待測電池的電壓與放電電流，並將檢測值傳輸至所述控制單元、所述存儲單元、所述輸出單元；

所述控制單元根據放電電流檢測值與預設值比對，根據比對結果調整所述待測電池的放電電流；

所述存儲單元用於存儲所述檢測單元的測試數據；

所述輸出單元用於輸出所述檢測單元的測試數據。

作為上述技術方案的改進，所述負載單元與所述待測電池之間設有LC儲能單元，LC儲能單元用於儲存所述待測電池的放電能量，並將所述放電能量用於對所述負載單元放電。

作為上述技術方案的進一步改進，所述LC儲能單元包括電感與電容，所述電感串聯於所述待測電池的正極與所述電容之間，所述電容另一端與所述待測電池的負極連接，所述電容的兩端分別與所述負載單元的兩端連接。

作為上述技術方案的進一步改進，所述檢測單元包括：

電壓檢測器，用於檢測所述待測電池的電壓；

電流檢測器，用於檢測所述待測電池的放電電流；

溫度檢測器，用於檢測所述電池放電測試儀的溫度。

作為上述技術方案的進一步改進，所述控制單元包括電壓控制器、電流控制器、溫度控制器：

所述電壓控制器用於將所述電壓檢測器的檢測值與放電電壓下限值比對，根據比對結果調節所述待測電池的放電狀態；

所述電流控制器用於將所述電流檢測器的檢測值與放電電流預設值比對，根據比對結果調節所述待測電池的放電電流；

所述溫度控制器用於將所述溫度檢測器的檢測值與溫度閾值比對，根據比對結果調節所述待測電池的放電狀態。

作為上述技術方案的進一步改進，所述電池放電測試儀還包括供電單元，所述供電單元用於為所述電池放電測試儀提供恆定的運行電壓。

作為上述技術方案的進一步改進，所述電池放電測試儀還包括操作單元，所述操作單元用於供用戶向所述電池放電測試儀輸入調節指令。

作為上述技術方案的進一步改進，所述負載單元包括一電阻器。

作為上述技術方案的進一步改進，所述負載單元連接有用於對所述負載單元進行散熱的散熱單元。

作為上述技術方案的進一步改進，所述電池放電測試儀還包括用於報警或提示的報警單元。

本發明的有益效果是：通過設置接口端、負載單元、檢測單元、控制單元、存儲單元、輸出單元，負載單元消耗待測電池的能量，控制單元根據檢測單元的檢測值調節待測電池的放電電流，提供了一種結構簡單、易於製造、成本低廉的電池放電測試儀。

為使本發明的上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對範圍的限定，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1是本發明實施例1提供的電池放電測試儀的整體示意圖；

圖2是本發明實施例1提供的電池放電測試儀的第一示意圖；

圖3是本發明實施例1提供的電池放電測試儀的第二示意圖；

圖4是本發明實施例1提供的電池放電測試儀的第三示意圖；

圖5是本發明實施例1提供的電池放電測試儀的第四示意圖。主要元件符號說明：

1000-電池放電測試儀，0100-接口端，0200-負載單元，0300-檢測單元，0310-電壓檢測器，0320-電流檢測器，0330-溫度檢測器，0400-控制單元，0410-電壓控制器，0420-電流控制器，0430-溫度控制器，0500-存儲單元，0600-輸出單元，0700-LC儲能單元，0710-電感，0720-電容，0730-繼電器，0740-二極體，0750-MOS管，0800-供電單元，0810-基準電壓模塊，0820-PWM控制晶片，0900-報警單元。

具體實施方式

為了便於理解本發明，下面將參照相關附圖對電池放電測試儀進行更全面的描述。附圖中給出了電池放電測試儀的優選實施例。但是，電池放電測試儀可以通過許多不同的形式來實現，並不限於本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對電池放電測試儀的公開內容更加透徹全面。

需要說明的是，當元件被稱為「固定於」另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是「連接」另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。相反，當元件被稱作「直接在」另一元件「上」時，不存在中間元件。本文所使用的術語「垂直的」、「水平的」、「左」、「右」以及類似的表述只是為了說明的目的。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在電池放電測試儀的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在限制本發明。本文所使用的術語「及/或」包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

實施例1

請結合參閱圖1與圖2，電池放電測試儀1000包括接口端0100、負載單元0200、檢測單元0300、控制單元0400、存儲單元0500、輸出單元0600。

優選地，電池放電測試儀1000設有封閉殼體，用於保護電池放電測試儀1000的各個功能單元，並提高電池放電測試儀1000的移動便利性與應用範圍。

請參閱圖3，優選地，電池放電測試儀1000還包括一供電單元0800，供電單元0800用於為電池放電測試儀1000提供恆定的運行電壓。

進一步優選，供電單元0800包括基準電壓模塊0810與PWM(脈衝寬度調製)控制晶片0820。基準電壓模塊0810用於自待測電池獲取電壓而向PWM控制晶片0820供電，PWM控制晶片0820用於調製而向電池放電測試儀1000提供穩定的運行電壓。一般地，PWM控制晶片0820可自行設計，也可自市場上購買標準成品件。

由此，無需額外增加電源即可實現電池放電測試儀1000的功能。

接口端0100用於與待測電池的正負極連接。具體而言，接口端0100可為設於電池放電測試儀1000的封閉殼體上的接頭或插孔，僅需通過簡單插接即可實現電池放電測試儀1000與待測電池的連接。

負載單元0200用於消耗待測電池的電能。具體而言，負載單元0200具有負載，用以實現對待測電池的放電，從而實現對待測電池的老化測試。其中，老化測試是指模擬產品在現實使用條件中涉及到的各種因素對產品產生老化的情況進行相應條件加強實驗的過程。

優選地，負載單元0200包括一電阻器。電阻器亦稱電阻，吸收待測電池的能量並轉化為熱能量而散失。電阻器作為負載，不存在擊穿或雪崩損壞的可能，相較於電晶體更為安全，而成本卻十分低廉，有效地降低了電池放電測試儀1000的製造成本。

進一步優選，電阻器為負載電阻。負載電阻超低感抗，不會產生振蕩，避免對迴路中的其他元件造成損害。同時負載電阻具有良好的散熱性能，避免熱量堆積而對電池放電測試儀1000造成熱損壞。

請參閱圖4，優選地，負載單元0200與待測電池之間設有LC儲能單元0700，LC儲能單元0700用於儲存待測電池的放電能量，並將儲存的放電能量用於對負載單元0200放電。

進一步優選，LC儲能單元0700包括電感0710與電容0720，電感0710串聯於待測電池的正極與電容0720之間，電容0720另一端與待測電池的負極連接，電容0720的兩端分別與負載單元0200的兩端連接。

更進一步優選，電感0710與待測電池的正極之間還設有並聯連接的繼電器0730與二極體0740。進而，二極體0740還串接有正溫度係數熱敏電阻器(PTC)，通過溫度控制而對迴路起到保護作用。此外，二極體0740與PTC串聯實現對電容0720的預充電，避免造成繼電器0730及其他器件的損害。

更進一步優選，負載單元0200的負極與電容0720的負極之間還設有MOS管0750。MOS管0750優選為N溝道MOS管，其源極與電容0720的負極連接，漏極與負載單元0200的負極連接，柵極與控制單元0400連接。

當接口端0100與待測電池初始連接時，繼電器0730斷開，電感0710通過二極體0740及PTC與待測電池的正極直接導通，電容0720得以充電而電壓逐漸升高。

當電容0720的電壓接近於待測電池的電壓時，控制單元0400向繼電器0730發出控制信號而使繼電器0730閉合。此時，電感0710主要通過繼電器0730而與待測電池連接，電容0720與待測電池的電壓保持同步並給負載單元0200供電。

同時，控制單元0400向MOS管0750輸出PWM信號。MOS管0750根據PWM信號而控制負載單元0200所在通路的電流，使該電流保持恆定，而實現對放電電流的恆流控制。

優選地，負載單元0200連接有用於對負載單元0200進行散熱的散熱單元。具體而言，散熱單元可以是散熱風扇、散熱片等形式，以及時將熱量散發到外界環境中。

檢測單元0300用於檢測待測電池的電壓與放電電流，並將檢測值傳輸至控制單元0400、存儲單元0500、輸出單元0600。

請參閱圖5，優選地，檢測單元0300包括：

電壓檢測器0310，用於檢測待測電池的電壓。

電流檢測器0320，用於檢測待測電池的放電電流。具體而言，電流檢測器0320連接於負載單元0200上，通過測量負載單元0200的電流而實現對放電電流的測量。

溫度檢測器0330，用於檢測電池放電測試儀1000的溫度。具體而言，溫度檢測器0330可以是溫度探頭、熱敏電阻等形式，主要通過測量MOS管0750及供電單元0800的溫度，防止電池放電測試儀1000過熱。

控制單元0400根據放電電流檢測值與預設值比對，根據比對結果調整待測電池的放電電流。

優選地，控制單元0400包括電壓控制器0410、電流控制器0420、溫度控制器0430：

電壓控制器0410用於將電壓檢測器0310的檢測值與放電電壓下限值比對，根據比對結果調節待測電池的放電狀態。

具體而言，當電壓檢測器0310的檢測值小於放電電壓下限值時，表明待測電池電壓不足，控制單元0400控制放電迴路保持斷開，防止對待測電池造成過放損害。

電流控制器0420用於將電流檢測器0320的檢測值與放電電流預設值比對，根據比對結果調節待測電池的放電電流。

具體而言，控制單元0400根據電流檢測器0320的檢測值，通過MOS管0750而控制負載單元0200的電流保持恆定，從而使待測電池的放電電流保持恆定。

溫度控制器0430用於將溫度檢測器0330的檢測值與溫度閾值比對，根據比對結果調節待測電池的放電狀態。

具體而言，當溫度檢測器0330的檢測值大於溫度閾值時，表明電池放電測試儀1000已處於過熱危險狀態。由此，溫度控制器0430切斷待測電池的放電電路，使電池放電測試儀1000得以休息而降溫。

存儲單元0500用於存儲檢測單元0300的測試數據，以備後續檢查維護。

優選地，存儲單元0500包括EEPROM。EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)，即電可擦可編程只讀存儲器，是一種掉電後數據不丟失的存儲晶片。

當電池放電測試儀1000發生掉電時，EEPROM迅即記錄下當前的最後記錄參數，以備下次重新通電後直接查驗。由此，電池放電測試儀1000可實現掉電記憶功能，降低掉電意外的損害。

輸出單元0600用於輸出檢測單元0300的測試數據，也可包括電池放電測試儀1000的其他參數。

具體而言，輸出單元0600可以是顯示屏，用於對外顯示檢測單元0300的測試數據，以供用戶進行即時查看調節。

電池放電測試儀1000還包括操作單元，操作單元用於供用戶向電池放電測試儀1000輸入調節指令。

具體而言，操作單元可以是按鍵、旋鈕等形式，並設於封閉殼體的表面，進一步提高操作便利性。

電池放電測試儀1000還包括用於報警或提示的報警單元0900，報警單元0900可以是蜂鳴器、LED燈、聲光報警器等形式。

具體而言，當檢測單元0300的檢測數據超過報警閾值時，控制單元0400向報警單元0900發出報警信號，使報警單元0900發出聲、光等報警信息，以引起用戶的注意。

綜上，電池放電測試儀1000採用普通元器件製造，組成結構簡單，因而成本低廉、易於製造。

在這裡示出和描述的所有示例中，任何具體值應被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制，因此，示例性實施例的其他示例可以具有不同的值。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨後的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明的保護範圍應以所附權利要求為準。