CN102073018B - 电池保护板性能测试仪 - Google Patents
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Abstract
一种电池保护板性能测试仪，包括主控模块、AD/DA转换模块、继电器驱动模块及继电器模块、显示模块、电源模块、自耗电测试模块。主控模块采用单片机用于协调控制下述各模块工作；AD/DA转换模块，受主控模块控制输出设定电压给待测保护板进行测试；继电器驱动模块及继电器模块，其中继电器驱动模块受主控模块控制驱动继电器实现各节保护板的连接切换；显示模块作为必要的人机交互界面实现参数设置结果显示；电源模块，采用可控充电电源，为与待测保护板连接的电池电芯提供充电电压。所述测试仪自动化程度高，能够快速完成电池保护板的过充、过放、自耗电等参数检测，测量结果准确度高。
Description
技术领域
本发明涉及电池测试技术领域，具体是指一种电池保护板过流短路测试仪。
背景技术
为了保证电池组使用的安全、稳定，保护电池电芯及负载，每个电池组均配有保护板，保护板能够对电池电芯的过充、过放等情况进行保护，当出现这些情况时保护板能及时切断供电回路实现保护。因此电池组保护板本身的工作性能及稳定性是能否实现其保护功能的基础，电池组生产厂家必须对电池组的保护板做严格的测试。现有的对电池保护板进行测试的方法比较分散，通常是通过多个环节分别测量过充、过放等性能，这种检测方法准确度低，且自动化程度低，不能满足生产要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种自动化程度高，满足现代生产企业高效率生产要求的保护板过流短路测试仪。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：提供一种电池保护板性能测试仪，包括：
主控模块，采用单片机用于协调控制下述各模块工作；
AD/DA转换模块，与主控模块连接，受主控模块控制输出设定电压给待测保护板进行测试；
继电器驱动模块及继电器模块，其中继电器驱动模块受主控模块控制驱动继电器实现各节保护板的连接切换；
显示模块，与主控模块连接，作为必要的人机交互界面，实现参数设置及结果显示；
电源模块，采用可控充电电源，为与待测保护板连接的电池电芯提供充电电压。
所述测试仪进一步包括自耗电测试模块，该模块与主控模块连接。
所述自耗电测试模块包括信号采集电路、信号放大电路、A/D转换电路、单片机电路，所述信号采集电路采集保护板耗电电压信号经信号放大电路放大后传输给A/D转换电路转换后传输给单片机电路。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：所述测试仪自动化程度高，能够快速完成电池保护板的过充、过放、自耗电等参数检测，测量结果准确度高。
附图说明
图1为所述测试仪组成结构示意框图；
图2为所述测试仪主控模块电路原理示意图；
图3为所述测试仪继电器模块电路原理示意图；
图4为所述测试仪自耗电检测模块电路原理示意图；
图5为所述测试仪级联使用示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细说明：
本发明所揭示的测试仪可以对10节以内任意锂电池保护板进行性能测试，测试项目有过充电压测试、过充延时测试、过放测试、过放延时测试、保护板自耗电测试。如果用2台此测试仪级连，可以测试1－20节范围内任意节数的锂电池保护板。
如图1， 该实施例中电池保护板性能测试仪包括主控模块及与主控模块连接的AD/DA转换模块、继电器驱动模块及继电器模块、显示模块、电源模块、自耗电测试模块。
其中，主控模块采用单片机用于协调控制下述各模块工作；AD/DA转换模块，受主控模块控制输出设定电压给待测保护板进行测试；继电器驱动模块及继电器模块，其中继电器驱动模块受主控模块控制驱动继电器实现各节保护板的连接切换；显示模块作为必要的人机交互界面实现参数设置结果显示；电源模块，采用可控充电电源，为与待测保护板连接的电池电芯提供充电电压。所述自耗电测试模块包括信号采集电路、信号放大电路、A/D转换电路、单片机电路，所述信号采集电路采集保护板耗电电压信号经信号放大电路放大后传输给A/D转换电路转换后传输给单片机电路。
如图2，实施例中，主控模块采用单片机SST89E564RD。AD/DA转换模块包括D/A转换芯片U9，其受主控模块控制输出端通过三极管Q8、Q11输出测量电压V+、V+_F；AD/DA转换模块与主控模块之间采用光耦进行数据数据传递。所述继电器驱动模块包括锁存器芯片U5、U6、U7、U8，其通过数据线与主控模块连接，输出端通过驱动器芯片U18、U19、U20、U21、U22直接驱动继电器。
如图3，实施例中继电器模块包括：分别用于控制主控模块输出的充电电压与各节保护板连接或断开的继电器组K15-K24及K27-K36；
分别用于控制3.3V基本工作电压与各节保护板连接或断开的继电器组K5-K14；用于检测各节保护板开关管状态的继电器K25、K26；包括三极管Q1-Q10及稳压芯片U2的模拟电芯电路。
如图4，实施例中自耗电测试模块包括信号采集电路、信号放大电路、A/D转换电路、单片机电路，所述信号采集电路采集保护板耗电电压信号经信号放大电路放大30倍后传输给A/D转换电路芯片U6转换后传输给单片机U1。
此测试仪结构上可分为三块电路板：控制板、电源继电器板和自耗电板，见图1。
本测试仪的测试方法如下：
1、过充保护测试方法：
将锂电池保护板（下简称PCM）的B+、B1、B2…....B-端，P+、P-、C+、C-等端口依次对应接到仪器的输出端口。
测试仪先给PCM各节先供3.3V标准工作电压，让PCM先得电正常工作。测试仪先检测PCM工作是否正常，如果工作正常，就继续测试，否则就给出错误提示，并中止测试。
如果PCM上电正常，则单片机先驱动AD/DA转换模块，输出PCM的过充下限电压加至保护板的第一节上（B+、B1），维持一段时间（时间为过充保护延时的下限值）。如果在这段时间内单片机检测到PCM已经保护，说明PCM的过充保护值低于下限，即提前保护，属于不良品，然后给出NG提示，中止测试。如果在这段时间内PCM一直未保护，说明过充下限正常，可以继续测试过充上限。
单片机控制AD/DA转换模块输出过充上限电压，通过继电器切换，将电压加到B+、B1端，并根据PCM总体节数计算出充电电压值，将充电电压加到C+、C－端，开始对PCM充电。同时启动定时器开始计时，并连续检测充电电流值。如果在过充延时上限的时间内，单片机检测到充电电流被截至，说明PCM已经过充保护，此节PCM过充保护合格。在液晶屏的相应位置输出第一节过充OK信息。
测完第一节后，单片机将第一节的供电电压切换到3.3V初始电压，开始检测第二节、第三节……….直到最后一节。检测的过程与第一节的过充基本相同。
2、过放保护测试方法：
当某一节的过充保护测试完毕后，紧接着就测试过放保护。测试仪恢复PCM各节3.3V标准工作电压，让PCM先正常工作。测试仪先检测PCM放电MOS管是否正常，如果工作正常，就继续测试，否则就给出错误提示，并中止测试。
如果PCM放电MOS管工作正常，则单片机先驱动AD/DA转换模块，输出PCM的过放上限电压加至保护板的第一节上（B+、B1），维持一段时间（时间为过放保护延时的下限值）。如果在这段时间内单片机检测到PCM放电MOS管已经关闭，说明PCM的过放保护值高于上限，即提前保护，属于不良品，然后给出NG提示，中止测试。如果在这段时间内PCM放电MOS管一直开通，说明过放上限正常，可以继续测试过放下限。
单片机控制AD/DA转换模块输出过放下限电压，通过继电器切换，将电压加到B+、B1端，并在P+、P－两端带上负载放电。同时启动定时器开始计时，并连续监测放电MOS管。如果在过放延时上限的时间内，单片机检测到放电MOS管截至，说明PCM已经过放保护，此节PCM过放保护合格。在液晶屏的相应位置输出第一节过放OK信息。
测完第一节后，单片机将电芯电压恢复到3.3V，再按照上述测试方法依次对剩下的各节进行测试，直至最后一节过放测试完毕。
3、PCM自耗电测试方法：
当仪器开始测试PCM自耗电时，单片机通过判断量程，在测试仪的B+接口串入1K或1欧姆的电阻（如液晶屏上量程选择为mA，则串入1欧姆电阻，否则串入1K电阻）。然后给PCM上各节加上3.3V正常工作电压，此时PCM的静态电流会在串入的电阻上产生一个压降，将此压降通过自耗电板的放大、模数转换后，将数据通过数据总线传回给单片机处理、计算，得到PCM的自耗电测试值，并将测试值在液晶屏上显示出来。
如将两台测试仪级连，可以测试1－20节以内任意节数的锂电池保护板。以一个16节锂电池保护板的测试方法为例，具体说明如下：
见图5， 将保护板、接线盒、和测试仪按照接线图所示连接好。由于是十六节保护板，而测试仪只能接十节，所以，后六节用电芯暂时供电。将测试仪的测试节数设为十节，按“测试”键开始测试。
开始测试后，测试仪先检测PCM的初始状态。由于前十节由测试仪供电，后六节由电芯供电，因此PCM能正常工作。测试仪开始从第一节开始测试，直至十节全部测试完毕。
前十节测完后，将后六节电芯拆下移到前六节上，测试仪接线也改为接后十节。按测试键再次测试一遍。这样PCM的全部十六节就可以全部测完。实际生产中可以用一台测试仪分两次测试，也可以用两台测试仪用两个工位分开测试。后者效率更高。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式，除此之外，本发明还可以有其他实现方式。也就是说，在没有脱离本发明构思的前提下，任何显而易见的替换也应落入本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种电池保护板性能测试仪，其特征在于，包括：
主控模块，采用单片机用于协调控制下述各模块工作；
AD/DA转换模块，与主控模块连接，受主控模块控制输出设定电压给待测保护板进行测试；
继电器驱动模块及继电器模块，其中继电器驱动模块受主控模块控制驱动继电器实现各节保护板的连接切换；
显示模块，与主控模块连接，作为必要的人机交互界面，实现参数设置及结果显示；
电源模块，采用可控充电电源，为与待测保护板连接的电池电芯提供充电电压；
自耗电测试模块，该模块与主控模块连接；所述自耗电测试模块包括信号采集电路、信号放大电路、A/D转换电路、单片机电路，所述信号采集电路采集保护板耗电电压信号经信号放大电路放大后传输给A/D转换电路转换后传输给单片机电路。
2.根据权利要求1所述的电池保护板性能测试仪，其特征在于：所述继电器模块包括：
分别用于控制主控模块输出的充电电压与各节保护板连接或断开的继电器组K15-K24及K27-K36；
分别用于控制3.3V基本工作电压与各节保护板连接或断开的继电器组K5-K14；
用于检测各节保护板开关管状态的继电器K25、K26；
包括三极管Q1-Q10及稳压芯片U2的模拟电芯电路。
3.根据权利要求1所述的电池保护板性能测试仪，其特征在于：所述继电器驱动模块包括锁存器芯片U5、U6、U7、U8，其通过数据线与主控模块连接，输出端通过驱动器芯片U18、U19、U20、U21、U22直接驱动继电器。
4.根据权利要求1所述的电池保护板性能测试仪，其特征在于：所述主控模块采用单片机SST89E564RD。
5. 根据权利要求1所述的电池保护板性能测试仪，其特征在于：所述AD/DA转换模块包括D/A转换芯片U9，其受主控模块控制输出端通过三极管Q8、Q11输出测量电压V+、V+_F。
6.根据权利要求1所述的电池保护板性能测试仪，其特征在于：所述AD/DA转换模块与主控模块之间采用光耦进行数据传递。
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