專(zhuān)利名稱(chēng)：電池特征自動(dòng)檢測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種自動(dòng)檢測(cè)儀，特別是一種電池特征自動(dòng)檢測(cè)儀。
能源危機(jī)是世界各國(guó)面臨的一個(gè)大問(wèn)題。要開(kāi)發(fā)出高能量，低成本，無(wú)污染的新型電源是發(fā)展新能源的一個(gè)趨勢(shì) 目前，先進(jìn)國(guó)家都在竟相研制新型可重復(fù)充電的二次電池。為對(duì)電池特征參數(shù)進(jìn)行研究分析，國(guó)內(nèi)外先后研制出各種電池特征參數(shù)測(cè)試儀，例如日本松下公司自制電池特性檢測(cè)儀(自用不銷(xiāo)售，資料未公開(kāi))、美國(guó)莫比亞斯公司生產(chǎn)的八路電池性能檢測(cè)儀，而我國(guó)哈爾濱科技大學(xué)生產(chǎn)的大型多路電池性能檢測(cè)儀與本實(shí)用新型較為接近。該大型多路電池性能檢測(cè)儀其結(jié)構(gòu)包括電源、模擬開(kāi)關(guān)A/D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、數(shù)據(jù)采集控制、充放電回路、計(jì)算機(jī)等，該檢測(cè)儀可用于工廠(chǎng)檢測(cè)電池特征參數(shù)，但該檢測(cè)儀不足在于檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果不直觀(guān)、精度較低，難于適用對(duì)電池性能研究。
本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于提供一種能夠使檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果直觀(guān)、精度較高，且適用于對(duì)電池性能進(jìn)行研究的電池特征自動(dòng)檢測(cè)儀。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是由下列措施實(shí)現(xiàn)的它包括有被測(cè)電池組的支架、多路模擬開(kāi)關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)采集控制I/O端口、控制電路、計(jì)算機(jī)、打印機(jī)。其特征在于它還包括有充放電路。它們的連接關(guān)系是電池組輸出兩路，一路輸出依次給多路模擬開(kāi)關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)采集控制I/O端口、計(jì)算機(jī)、打印機(jī)，另一路輸出依次給充放電回路、控制電路、數(shù)據(jù)采集控制I/D端口，其中電池組另一路輸出給充放電回路，具體連接關(guān)系是充電回路包括運(yùn)算放大器、三極管、電阻，其連接關(guān)系集電極接被測(cè)電池負(fù)極，電地正極接正電源，基極接電阻R5、R5另一端接地，基極接電阻R6，R6另一端接運(yùn)算放大器輸出端，運(yùn)算放大器負(fù)輸入端接電阻R7，R7另一端接地，運(yùn)算放大器正輸入端接可變電阻中心抽頭，可變電阻另一端接地，可變電阻另一端(CT)接充電電流調(diào)整端(該調(diào)整端在面板上)運(yùn)算放大器負(fù)輸入端接三極管發(fā)射極。與現(xiàn)有技術(shù)區(qū)別在于用一個(gè)充電電流調(diào)整端(CT)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)32路充電電路同時(shí)電流調(diào)整功能。這是利用運(yùn)放的輸入電阻高的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的。放電回路包括兩個(gè)運(yùn)算放大器、VCOMS場(chǎng)效應(yīng)管，電阻、電容，其連接關(guān)系VCOMS場(chǎng)效應(yīng)管的柵極接R10的一端，R10另一端接地，源極接R15的一端，R15的一端接地，漏極接電池的正端，電池的負(fù)端接地。R9的一端接?xùn)艠O，R9的另一端接運(yùn)算放大器A的輸出端，運(yùn)算放大器A的輸出端接電容C1和R8的一端，R8和C1的另一端接運(yùn)算放大器A的負(fù)輸入端，同時(shí)又接R4的一端，運(yùn)算放大器A的正輸入端接R3和R2的一端，R3的另一端接地，R2的一端接放電電流調(diào)整端FT在面板上，運(yùn)算放大器B的輸出端一頭接R4，一頭接R12的一端，R12的另一端接可調(diào)電阻W1的一端，可調(diào)電阻W1的中心抽頭和另一端相連接運(yùn)放B的負(fù)輸入端，同時(shí)負(fù)輸入端接R14的一端，R14的另一端接可調(diào)電阻W2的中心抽頭，W2的一端接地，另一端接電阻R17的一端，R17的另一端接+12V電源，運(yùn)放B的正輸入端接C4和R11的一端，C4的另一端接地，R11的另一端接場(chǎng)效應(yīng)管的源極，其區(qū)別于已有技術(shù)在于用IRFZ30，反饋電阻R15，這樣電路可在1-1.5伏條件下工作，而其他管子難于在1-1.5伏條件下工作，其測(cè)試原理及過(guò)程如下首先啟動(dòng)計(jì)算機(jī)進(jìn)入“電池檢測(cè)”程序，根據(jù)計(jì)算機(jī)屏幕內(nèi)容提示填寫(xiě)參數(shù)項(xiàng)，并且把檢測(cè)儀上的電流值調(diào)整到與計(jì)算機(jī)屏幕上的參數(shù)相同。調(diào)整好后就可進(jìn)入“容量測(cè)試”程序。這個(gè)測(cè)試過(guò)程有三大內(nèi)容一是恒流充電過(guò)程，在此過(guò)程中，計(jì)算機(jī)每隔1秒鐘要檢測(cè)32路(或更多路)電池的端電壓 端電壓檢測(cè)過(guò)程如下由計(jì)算機(jī)發(fā)出選通信號(hào)，把多路模擬開(kāi)關(guān)(CD4067)、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC0804)的控制輸入端和多路開(kāi)關(guān)路選信號(hào)同時(shí)選中，使得某路的端電壓，經(jīng)過(guò)多路模擬開(kāi)關(guān)、信號(hào)放大器加到A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)采集控制I/O端口，把端電壓數(shù)據(jù)讀入內(nèi)存。當(dāng)檢測(cè)到某路的端電壓高于所設(shè)定的上限電壓值時(shí)，計(jì)算機(jī)就發(fā)出指令，通過(guò)數(shù)據(jù)采集控制I/O端口，使該路電池停止充電。當(dāng)充電時(shí)間到達(dá)所設(shè)定的充電時(shí)間時(shí)，計(jì)算機(jī)又發(fā)出指令，使所有的電池都停止充電。二是充電后擱置過(guò)程，擱置時(shí)間可通過(guò)計(jì)算機(jī)任意設(shè)定。三是放電過(guò)程。檢測(cè)儀根據(jù)在計(jì)算機(jī)上設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行放電過(guò)程，在此過(guò)程中，計(jì)算機(jī)也是每隔1秒鐘檢測(cè)電池的端電壓，檢測(cè)過(guò)程與充電情況相同，當(dāng)所檢測(cè)的電池的端電壓低于設(shè)定的電壓時(shí)，計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)采集控制I/O端口發(fā)出指令，使該路的電池停止放電，當(dāng)放電時(shí)間到達(dá)放電終止時(shí)間時(shí)，計(jì)算機(jī)又發(fā)出指令，讓所有未停止放電的電池結(jié)束放電過(guò)程。另外，在充放電過(guò)程中，各要檢測(cè)一次每一路電池的充電或放電電流。根據(jù)放電電流和放電時(shí)間，就可計(jì)算出該電池的容量C＝IT。根據(jù)電流和端電壓可得出電池內(nèi)阻，V-＝E-IR內(nèi)，其中V-工作電壓，E-開(kāi)路電壓，I-工作電流，R內(nèi)-電池內(nèi)阻。
本實(shí)用新型有如下有益效果(1)本設(shè)備較現(xiàn)有的設(shè)備具有精度高考慮到電池在放電過(guò)程中，由于電池兩端電壓是不斷降低的，又要求放電回路中的電流保持恒定，為此，設(shè)計(jì)一個(gè)動(dòng)態(tài)負(fù)載電路。該電路中運(yùn)放A是用來(lái)驅(qū)動(dòng)VCOMS場(chǎng)效應(yīng)管M1決定著電池送出的負(fù)載電流，R15上的壓降與負(fù)載電流有關(guān)，這一壓降加于運(yùn)放B，運(yùn)放B的輸出又反饋給運(yùn)放A，于是，若R15上的壓降有變化，則反饋至運(yùn)放A的反相輸入端，使此壓降維持不變，從而保持負(fù)載電流也保持不變，該電路用了VCOMS場(chǎng)效應(yīng)管作為動(dòng)態(tài)負(fù)載，是由于單個(gè)電池電壓一般在0.5V-1.6V之間，而若用雙極型功率器件在這樣小的電壓下，無(wú)法工作。另外，在采集數(shù)據(jù)時(shí)，是每隔1秒鐘檢測(cè)一次電池的端電壓。多路模擬轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)CD4067的開(kāi)啟時(shí)間是20μs，A/D轉(zhuǎn)換片ADC0804的轉(zhuǎn)換時(shí)間是100μs，同時(shí)在軟件設(shè)計(jì)中，考慮到數(shù)據(jù)的可靠轉(zhuǎn)換，把采集數(shù)據(jù)的時(shí)間作了延時(shí)，使得對(duì)32路電池的端電壓采集一次只需10ms，這樣，所得到的數(shù)據(jù)完全可以反應(yīng)電池電壓變化情況。(2)檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果直觀(guān)由于檢測(cè)儀是與微機(jī)聯(lián)用，我們可通過(guò)軟件編程方法，把數(shù)據(jù)按一定要求繪成充放電曲線(xiàn)，從曲線(xiàn)上可直觀(guān)反應(yīng)出電池容量情況，同時(shí)數(shù)據(jù)可直接在屏幕上顯示(或通過(guò)打印機(jī)打印)可準(zhǔn)確得到每一時(shí)間的數(shù)據(jù)和每個(gè)電池的檢測(cè)參數(shù)(3)可用于對(duì)電池性能研究的特點(diǎn)每天檢測(cè)的數(shù)據(jù)都能保存，這就對(duì)研究不同電池的特征提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，對(duì)改進(jìn)電池性能，提供可靠依據(jù)。


圖1是電池特征自動(dòng)檢測(cè)儀原理方框圖圖2是充電電路圖圖3是放電電路圖圖4是電池特征自動(dòng)檢測(cè)儀結(jié)構(gòu)示意圖現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，本實(shí)用新型是一種電池特征自動(dòng)檢測(cè)儀，它包括用黃銅制成的被測(cè)電池組支架(1)、通用的CD4067多路模擬開(kāi)關(guān)(2)，通用的OP-07信號(hào)放大器(3)、通用的ADC0804A/D轉(zhuǎn)換器(4)、通用計(jì)算機(jī)內(nèi)部的并行口作為數(shù)據(jù)采集控制I/O端口(5)、通用的386計(jì)算機(jī)(6)、通用的LQ1600K打印機(jī)(7)，選用通用的集成電路自行設(shè)計(jì)的控制電路(9)，其特征在于它還包括充放電回路；它們連接關(guān)系是被測(cè)電池組支架(1)上的被測(cè)電池組輸出兩路，一路依次輸出給多路模擬開(kāi)關(guān)(2)、信號(hào)放大器(3)、數(shù)據(jù)采集控制I/O端口(5)、計(jì)算機(jī)(6)、打印機(jī)(7)；另一路輸出依次給充放電回路(8)、控制電路(9)、效據(jù)采集控制I/O端口(5)，其中被測(cè)電池組另一路輸出給充放電回路(8)，具體連接關(guān)系是；充電回路包括通用的LM324運(yùn)算放大器、BG241三極管、電阻，其具體連接關(guān)系是BG241三極管集電極接被測(cè)電池負(fù)極，電池正極接正電源，基極接電阻R5一端，R5另一端接地，基極還接電阻R6一端，R6另一端接LM324運(yùn)算放大器輸出端，運(yùn)算放大器負(fù)輸入端接電阻R7一端，R7另一端接地，運(yùn)算放大器正輸入端接通用可變電阻中心抽頭，可變電阻另一端接地，可變電阻另一端接充電電流調(diào)整端，調(diào)整端在面板上，運(yùn)算放大器負(fù)輸入端還接BG241三極管發(fā)射極；放電回路包括兩個(gè)運(yùn)算放大器均采用LM324，通用的IRFZ30場(chǎng)效應(yīng)管通用的電阻和電容，其具體連接關(guān)系是場(chǎng)效應(yīng)管的柵極接R10的一端，R10的另一端接地，源極接R15的一端，R15的另一端接地，漏極接被測(cè)電池組的正端，電池組的負(fù)端接地，電阻R9的一端接?xùn)艠O，R9的另一端接運(yùn)算放大器A的輸出端，運(yùn)算放大器A的輸出端接電容C1和R8的一端，R8和C1的另一端接運(yùn)算放大器A的負(fù)輸入端，同時(shí)又接R4的一端，運(yùn)算放大器A的正輸端接R3和R2的一端，R3的另一端接地，R2的另一端接放電電流調(diào)整端FT，置于面板上，運(yùn)算放大器B的輸出端一頭接R4，另一頭接R12的一端，R12的另一端接可調(diào)電阻W1的一端，可調(diào)電阻W1的中心抽頭和另一端相連接運(yùn)算放大器B的負(fù)輸入端，同時(shí)負(fù)輸入端接R14的一端，R14的另一端接可調(diào)電阻W2的中心抽頭，W2的一端接地，另一端接電阻R17的一端，R17的另一端接+12V電源，運(yùn)算放大器的正輸入端接C4和R11的一端，C4的另一端接地，R11的另一端接場(chǎng)效應(yīng)的源極，至此一種電池特征自動(dòng)檢測(cè)儀制成。
權(quán)利要求1.一種電池特征自動(dòng)檢測(cè)儀，它包括有被測(cè)電池組支架〔1〕、多路模擬開(kāi)關(guān)〔2〕、信號(hào)放大器〔3〕、A/D轉(zhuǎn)換器〔4〕、數(shù)據(jù)采集控制I/O端口〔5〕、計(jì)算機(jī)〔6〕、打印機(jī)〔7〕、控制電路〔9〕、電源，其特征在于它還包括與已有技術(shù)不相同的充放電回路〔8〕；它們的連接關(guān)系是被測(cè)電池組支架(1)上的被測(cè)的電池組輸出兩路，一路依次輸出給多路模擬開(kāi)關(guān)〔2〕、信號(hào)放大器〔3〕、A/D轉(zhuǎn)換器〔4〕、數(shù)據(jù)采集控制I/O端口〔5〕、計(jì)算機(jī)〔6〕、打印機(jī)〔7〕；另一路輸出依次給充放電回路〔8〕、控制電路〔9〕、數(shù)據(jù)采集控制I/O端口〔5〕，其中被測(cè)電池組另一路輸出給充放電回路〔8〕，具體連接關(guān)系是充電回路包括運(yùn)算放大器、晶體三極管、電阻，具體連接關(guān)系是晶體三極管集電極接被測(cè)電池負(fù)極，電池正極接正電源，基極接電阻R5一端，R5另一端接地，基極還接電阻R6一端，R6另一端接運(yùn)算放大器輸出端，運(yùn)算放大器負(fù)輸入端接電阻R7一端，R7另一端接地，運(yùn)算放大器正輸入端接可變電阻中心抽頭一端，可變電阻另一端接地，可變電阻另一端接充電電流調(diào)整端，調(diào)整端在面板上，運(yùn)算放大器負(fù)輸入端還接晶體三極管發(fā)射極；放電回路包括兩個(gè)運(yùn)算放大器、VCOMS場(chǎng)效應(yīng)管、電阻、電容，其具體連接關(guān)系是VCOMS場(chǎng)效應(yīng)管的柵極接R10的一端，R10的另一端接地，源極接R15的一端，R15的另一端接地，漏極接被測(cè)電池組的正端，電池組的負(fù)端接地，電阻R9的一端接?xùn)艠O，R9的另一端接運(yùn)算放大器A的輸出端，運(yùn)算放大器A的輸出端接電容C1的R8的一端，R8和C1的另一端接運(yùn)算放大器A的負(fù)輸入端，同時(shí)又接R4的一端，運(yùn)算放大器A的正輸入端接R3和R2的一端，R3的另一端接地，R2的另一端接放電電流調(diào)整端FT，F(xiàn)T在面板上，運(yùn)算放大器B的輸出端一頭接R4，一頭接R12的一端，R12的另一端接可調(diào)電阻W1的一端，可調(diào)電阻W1的中心抽頭和另一端相連接運(yùn)算放大器B的負(fù)輸入端，同時(shí)負(fù)輸入端接R14的一端，R14的另一端接可調(diào)電阻W2的中心抽頭，W2的一端接地，另一端接電阻R17一端，R17的另一端接正12V電源，運(yùn)放的正輸入端接C4和R11的一端，C4的另一端接地，R11的另一端接場(chǎng)效應(yīng)管的源極。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種自動(dòng)電池特征自動(dòng)檢測(cè)儀，它包括模擬開(kāi)關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)采集控制I/O端口、計(jì)算機(jī)等，它還包括與已有技術(shù)不同的充放電回路。它解決了已有技術(shù)檢測(cè)結(jié)果不直觀(guān)、精度不高、難于適用于對(duì)電池性能的研究，它可應(yīng)用于對(duì)電池組特征參數(shù)的測(cè)試。
文檔編號(hào)G01R31/36GK2264376SQ9623145
公開(kāi)日1997年10月8日 申請(qǐng)日期1996年3月19日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月19日
發(fā)明者孫斐, 唐振民, 樊新民, 張喜成 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)