CN103376196B - 一种电池撞击测试控制电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池撞击测试控制电路及其控制方法，该控制电路包括电磁铁和直流电机；该控制电路还包括用于将交流电源输入转换为直流输出的电源转换单元以及与之相连的电磁铁控制单元、反转控制单元和正转控制单元；所述电磁铁由直流电机带动实现升降；所述控制电路用于控制所述直流电机反转以带动所述电磁铁下降至第一高度，并为所述电磁铁通电以吸附撞击部件；所述控制电路还用于控制所述直流电机正转以带动所述电磁铁上升至第二高度，并控制所述电磁铁断电使撞击部件跌落。本发明的安全性能高，操作简单方便，避免了在测试过程中需要测试人员手动安装撞击部件容易产生人身安全隐患的缺陷，也提供了工作效率，使得测试数据更加准确。

Description

一种电池撞击测试控制电路及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种电池撞击测试控制电路，更具体地说，涉及一种安全性能高的电池撞击测试控制电路及其控制方法。

背景技术

电池作为一种储能的装置，在人们日常生活中使用越来越频繁，几乎成为生活中不可缺少物品。当然对电池的安全性能要求也比较高，电池撞击试验就属于其中的一种安全指标。

以往的电池撞击试验是利用固定在一定高度的电磁体吸附撞击部件如砝码，将电池放置在砝码下方，用一根铁棒放置电池上。然后控制电磁铁断电，使得砝码落下砸在电池上。然而，在试验时由于手动控制，测试人员需要在砝码下面进行操作，若断电了电磁体失去磁力，而砝码掉下会砸在测试人员身上，导致严重受伤，影响形而上人员的人生安全；并且电池放置平台上易出现滚动，并且不易于将电池中心对准砝码，导致砝码下落时撞击不到电池上，影响测试结果，操作极不方便，测试效率低下，测试数据不准确。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有电池撞击测试方法依靠手动安装撞击部件造成操作安全性不高的缺陷，提供一种电池撞击测试控制电路及其控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电池撞击测试控制电路，包括电磁铁和直流电机；该控制电路还包括用于将交流电源输入转换为直流输出的电源转换单元以及与之相连的电磁铁控制单元、反转控制单元和正转控制单元；所述电磁铁控制单元包括电磁铁开关，且所述电磁铁开关和电磁铁依次串联在所述电源转换单元的正输出端和负输出端之间；

所述正转控制单元包括：第一接触器的线圈、第一接触器的常开辅助开关、第一接触器的常开组合开关、正向转动开关和第一行程开关；

所述第一接触器的常开辅助开关、正向转动开关和第一行程开关并联后与所述第一接触器的线圈一起串联在所述电源转换单元的正输出端和负输出端之间；

直流电机的正向输入端通过所述第一接触器的常开组合开关中的第一开关连接至所述电源转换单元的正输出端；直流电机的反向输入端通过所述第一接触器的常开组合开关中的第二开关连接至所述电源转换单元的负输出端；

所述第一行程开关设置在第二高度，并在触头动作后控制所述第一接触器的常开辅助开关和所述正向转动开关断开；

所述反转控制单元包括：第二接触器的线圈、第二接触器的常开辅助开关、第二接触器的常开组合开关、反向转动开关和第二行程开关；

所述第二接触器的常开辅助开关、反向转动开关和第二行程开关并联后与所述第二接触器的线圈一起串联在所述电源转换单元的正输出端和负输出端之间；

直流电机的正向输入端通过所述第二接触器的常开组合开关中的第一开关连接至所述电源转换单元的正输出端；直流电机的反向输入端通过所述第二接触器的常开组合开关中的第二开关连接至所述电源转换单元的负输出端；

所述第二行程开关设置在低于所述第二高度的第一高度，并在触头动作后控制所述第二接触器的常开辅助开关和所述反向转动开关断开。

在根据本发明所述的电池撞击测试控制电路中，所述电源转换单元包括：变压器、全波整流桥和主电路组合开关；所述变压器原边与所述电源输入端相连，所述变压器副边依次通过所述全波整流桥、主电路组合开关连接至所述电源转换单元的正输出端和负输出端。

在根据本发明所述的电池撞击测试控制电路中，所述控制电路还包括设置在所述电磁铁的进线端和出线端上的第一热继电器；以及设置在所述直流电机的进线端和出线端上的第二热继电器。

本发明还提供了一种如上所述的电池撞击测试控制电路的控制方法，包括以下步骤：

所述反向转动开关接收电机反转指令，控制所述反转控制单元向所述直流电机提供反向电流以带动所述电磁铁下降；

所述第二行程开关在判断电磁铁达到第一高度时，发送停止反转信号控制反转控制单元使所述直流电机停止反转；

所述电磁铁开关接收通电指令控制所述电磁铁通电以吸附撞击部件；

所述反向转动开关接收电机正转指令，控制所述正转控制单元向所述直流电机提供正向电流以带动所述电磁铁上升；

所述第一行程开关在判断电磁铁达到第二高度时，发送停止正转信号控制正转控制单元使所述直流电机停止正转；

所述电磁铁开关接收断电指令控制所述电磁铁断电使撞击部件跌落。

实施本发明的电池撞击测试控制电路及其控制方法，具有以下有益效果：本发明采用一种简单的电池撞击测试控制电路，通过控制直流电机正反转，带动电磁铁的上下升降，并未电磁铁通电以产生磁力自动吸住撞击部件，断电时失去吸力撞击锤自由落下，撞击在压盖部件上，从而将电池挤压变形完成试验，本发明的安全性能高，操作简单方便，避免了在测试过程中需要测试人员手动安装撞击部件容易产生人身安全隐患的缺陷，也提供了工作效率，使得测试数据更加准确。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为电池撞击测试装置的优选实施例的示意图；

图2为根据本发明的电池撞击测试控制电路的优选实施例的模块示意图；

图3为根据本发明的电池撞击测试控制电路的优选实施例的电路示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

本发明提供了一种用于电池撞击测试装置的电池撞击测试控制电路。该电池撞击测试装置的原理是通过控制直流电机的正反转来带动电磁铁上下运动。下面先对本发明提供的电池撞击测试控制电路所应用的电池撞击测试装置进行具体介绍。

请参阅图1，为电池撞击测试装置的优选实施例的示意图。如图1所示，该实施例提供的电池撞击测试装置包括基座1和位于所述基座1上方的固定架2，以及安装在固定架2上的电磁铁5。该电池撞击测试装置还包括直流电机7和控制电路8。

其中，基座1用于放置电池3，并且可以在电池3上加上压盖部件，以使得电池3在受到撞击部件的撞击时能够较为均匀地受力。本发明中采用但不限于电池压条4作为压盖部件覆盖在电池3上，也可以采用例如铁棍等其它压盖部件。

电磁铁5安装在固定架2上用于吸附撞击部件，例如但不限于撞击锤6，也可以采用砝码等符合测试重量要求的部件。电磁铁5可以通过钢丝绳悬于电池3的正上方。在制备该电池撞击测试装置，可以在基座1上设置限位机构，使得每次测试时电池3在基座1上的相对位置固定，且使得电池3的中心正对电磁铁5，进而撞击锤6落下时能够正对电池3的中心。钢丝绳可以缠绕在绕盘上，由直流电机7带动缩放，进而可以通过控制直流电机7的正反转来带动电磁铁5升降。

直流电机7和控制电路8可以安装在固定架2上，但本发明不限于此，直流电机7和控制电路8还可以依照需要安装在装置的其它位置，例如封装在基座1内。控制电路8与电磁铁5电连接，用于控制电磁铁5的通电与断电，进而控制撞击锤6的吸附与跌落。控制电路8还与直流电机7电连接，用于控制直流电机7的正转和反转，进而控制电磁铁5的上升和下降。

在电池撞击测试过程中，本发明的电池撞击测试控制电路8的具体控制过程如下，首先控制电路8控制直流电机7反转以带动电磁铁5下降至第一高度，使得电磁铁5能够吸附至跌落在电池压条4上的撞击锤6，电磁铁5可以预先通电或者在下降至第一高度时通电以吸附撞击锤6。随后，控制电路8控制直流电机7正转以带动电磁铁5上升至第二高度，并控制电磁铁5断电使撞击锤6跌落。本发明中所述的第二高度高于第一高度，该第二高度一般为根据测试的重力要求计算的撞击锤6所需要的高度。例如，以9.1kg的撞击锤6为例，第二高度与电池中心的高度之差为610mm。

请参阅图2，为根据本发明的电池撞击测试控制电路的优选实施例的模块示意图。如图2所示，该控制电路8包括电磁铁5和直流电机7。该控制电路8还进一步包括：电源转换单元81以及与之相连的电磁铁控制单元82、反转控制单元83和正转控制单元84。

电源转换单元81用于将交流电源输入转换为直流输出为电磁铁控制单元82、反转控制单元83和正转控制单元84供电。

电磁铁控制单元82与电磁铁5电连接，用于控制电磁铁5的通电和断电。电磁铁控制单元82中可以根据用户通过开关输入的指令决定电磁铁5的通电和断电，也可以根据预先设定的程序在系统上电时便控制电磁铁5通电，或者等到电磁铁5下降至第一高度时再控制电磁铁5通电；并且电磁铁控制单元82还可以根据预先设定的程序在电磁铁5上升至第二高度时自动控制电磁铁5断电。

由于直流电机7可以通过调整输入的电流方向来控制其正转或者反转，因此本发明的反转控制单元83与直流电机7电连接，用于向直流电机7提供反向电流使得直流电机7反转，进而通过钢丝绳带动电磁铁5下降至第一高度来吸附撞击锤。正转控制单元84也与直流电机7电连接，用于向直流电机7提供正向电流使得直流电机7正转，进而通过钢丝绳带动电磁铁5上升至第二高度。反转控制单元83和正转控制单元84也可以通过根据用户通过开关输入的指令来决定直流电机7的正转和反转，或者根据预定的程序控制直流电机7的正转和反转。

请参阅图3，为根据本发明的电池撞击测试控制电路的优选实施例的电路示意图。在图3所示的电路图中，M代表直流电机7，D代表电磁铁5。

电源转换单元81与交流电源输入端相连，将交流电源输入转换为直流输出给电磁铁控制单元82、反转控制单元83和正转控制单元84。

电源转换单元81主要包括：变压器T1、全波整流桥和主电路组合开关QS。其中，变压器T1原边与电源输入端相连，变压器T1副边通过全波整流桥输出，在此还可以在全波整流桥的正负输出端之间连接滤波电容C进行滤波，滤波后的信号通过主电路组合开关QS连接至电源转换单元的正输出端和负输出端。

电磁铁控制单元82包括电磁铁开关SB，且电磁铁开关SB和电磁铁D依次串联在电源转换单元81的正输出端和负输出端之间。

反转控制单元83包括：第二接触器KM2的线圈、第二接触器KM2的常开辅助开关、第二接触器KM2的常开组合开关、反向转动开关SB2和第二行程开关SQ2。第二接触器KM2的常开辅助开关、反向转动开关SB2和第二行程开关SQ2并联后与所述第二接触器KM2的线圈一起串联在所述电源转换单元81的正输出端和负输出端之间。直流电机M的正向输入端通过第二接触器KM2的常开组合开关中的第一开关连接至电源转换单元81的正输出端；直流电机M的反向输入端通过第二接触器KM2的常开组合开关中的第二开关连接至电源转换单元81的负输出端。

第二行程开关SQ2设置在固定架2的第一高度，并在触头动作后控制第二接触器KM2的常开辅助开关和反向转动开关SB2断开。

正转控制单元84包括：第一接触器KM1的线圈、第一接触器KM1的常开辅助开关、第一接触器KM1的常开组合开关、正向转动开关SB1和第一行程开关SQ1。其中第一接触器KM1的常开辅助开关、正向转动开关SB1和第一行程开关SQ1并联后与第一接触器KM1的线圈一起串联在电源转换单元81的正输出端和负输出端之间。直流电机M的正向输入端通过第一接触器KM1的常开组合开关中的第一开关连接至电源转换单元81的正输出端；直流电机M的反向输入端通过第一接触器KM1的常开组合开关中的第二开关连接至电源转换单元81的负输出端。

第一行程开关SQ1设置在固定架2的第二高度，并在触头动作后控制第一接触器KM1的常开辅助开关和正向转动开关SB1断开。

该电路主要通过用户手动控制相关开关执行测量操作。其中，主电路组合开关QS是用于控制系统是否上电的总开关，正向转动开关SB1是控制电机正向转动的开关，反向转动开关SB2是控制电机正向转动的开关，电磁铁开关SB是用于控制电磁铁D是否通电的开关。

电池撞击测试装置的测试原理如下：首先输入AC220V电压经过变压器T1变压为AC24V，然后再经过D1、D2、D3、D4组成的全波整流桥整流成为直流DC24V，然后经过滤波电容C1进行滤波。当主电路组合开关QS闭合时，主电路通电，电磁铁开关SB闭合，则电磁铁D通电，产生磁力。然后再将反向转动开关SB2闭合，第二接触器KM2与反向转动开关SB2组成回路，第二接触器KM2的线圈上电，第二接触器KM2的常开辅助开关闭合与第二接触器KM2的线圈一起实现带电自保持，此时第二接触器KM2的常开组合开关闭合，为直流电机M提供反向电流使得直流电机M反转，进而放松钢丝绳将电磁铁D降低到最低位来吸住9.1kg的撞击锤。由于第二行程开关SQ2设置在第一高度，当电磁铁D下降至第一高度时将触碰到第二行程开关SQ2，进而使得第二行程开关SQ2的触头动作断开，从而控制第二接触器KM2的常开辅助开关和反向转动开关SB2也断开。这样，第二接触器KM2的线圈断电，使得第二接触器KM2的常开组合开关断开，进而切断直流电机M供电，使得直流电机M停止反转，电磁铁D停留在第一高度。电磁铁D由于具有磁力能够吸附撞击锤，本发明也可以在直流电机反转时不闭合电磁铁开关SB，而在电磁铁D下降至第一高度后再闭合电磁铁开关SB。

当电磁铁D吸附撞击锤后，用户可以按下正向转动开关SB1，使得正向转动开关SB1闭合，第一接触器KM1与正向转动开关SB1组成回路，第一接触器KM1的线圈上电，第一接触器KM1的常开辅助开关闭合与第一接触器KM1的线圈一起实现带电自保持，此时第一接触器KM1的常开组合开关闭合，为直流电机M提供正向电流使得直流电机M正转，进而提升钢丝绳将电磁铁D提升。由于第一行程开关SQ1设置在第二高度，当电磁铁D上升至第二高度时将触碰到第一行程开关SQ1，进而使得第一行程开关SQ1的触头动作断开，从而控制第一接触器KM1的常开辅助开关和正向转动开关SB1也断开。这时，第一接触器KM1的线圈断电，使得第一接触器KM1的常开组合开关断开，进而切断直流电机M供电，使得直流电机M停止正转，电磁铁D停留在第二高度。

然后，用户可以将电池放置在基座1上，再将电池压条垂直与电池中心轴向放置好，按下电磁铁开关SB，电磁铁D断电，失去磁力，9.1kg的撞击锤自由落下，撞击在电池压条上，然后压条在将电池挤压变形，从而完成电池撞击试验的测试。

此外，本发明的控制电路8还可以进一步包括设置在电磁铁D的进线端和出线端上的第一热继电器FR1，以及设置在直流电机M的进线端和出线端上的第二热继电器FR2。第一热继电器FR1是控制保护电磁铁D，第二热继电器FR2是保护直流电机M，主要起到过流保护作用。

本发明的控制电路8中还可以设置多个熔断器，如图3中熔断器FU1、FU2、FU3、FU4、FU5是熔断器，其中熔断器FU1、FU2、FU3、FU4为电源转换单元81上的短路保护元件，熔断器FU5是正转控制单元84和反转控制单元85线路上的短路保护元件。因此本发明的电路中有熔断器和热继电器对整个电路进行保护，安全可靠。

本发明还相应提供了上述电池撞击测试控制电路的控制方法，主要包括以下步骤：

首先，反向转动开关SB2接收电机反转指令，控制反转控制单元83向直流电机M提供反向电流使得直流电机M反转，进而通过钢丝绳带动电磁铁D下降。反向转动开关SB2通过检测自身是否闭合来判断是否接收到用户的电机反转指令，例如当用户闭合反向转动开关SB2时即输入该电机反转指令。结合图2的原理可知，可以预先闭合主电路组合开关QS，主电路通电，闭合反向转动开关SB2，第二接触器KM2与反向转动开关SB2组成回路，第二接触器KM2的线圈上电，第二接触器KM2的常开组合开关闭合，为直流电机M提供反向电流使得直流电机M反转，进而放松钢丝绳将电磁铁D降低。

随后，第二行程开关SQ2在判断电磁铁D达到第一高度时，发送停止反转信号控制反转控制单元83使直流电机M停止反转，此时电磁铁D停留在第一高度。具体原理为：电磁铁D下降至第一高度后触动第二行程开关SQ2，进而使得第二行程开关SQ2的触头动作断开，从而控制第二接触器KM2的常开辅助开关和反向转动开关SB2也断开。这样，第二接触器KM2的线圈断电，使得第二接触器KM2的常开组合开关断开，进而切断直流电机M供电，使得直流电机M停止反转，电磁铁D停留在第一高度。

随后，电磁铁开关SB接收通电指令控制电磁铁D通电以吸附撞击部件，例如9.1kg的撞击锤。电磁铁开关SB通过检测自身是否闭合来判断是否接收到用户的通电指令，即当用户闭合电磁铁开关SB时表明输入该通电指令。本发明也可以在直流电机反转前便闭合电磁铁开关SB，使得电磁铁D在下降过程中保持磁力。随后，正向转动开关SB1接收电机正转指令，控制正转控制单元84向直流电机M提供正向电流使得直流电机M正转，进而通过钢丝绳带动电磁铁D上升。正向转动开关SB1通过检测自身是否闭合来判断是否接收到用户的电机正转指令，例如当用户闭合正向转动开关SB1时即输入该电机正转指令。结合图2的原理可知，正向转动开关SB1闭合后，第一接触器KM1与正向转动开关SB1组成回路，第一接触器KM1的线圈上电，使得第一接触器KM1的常开组合开关闭合，为直流电机M提供正向电流使得直流电机M正转，进而提升钢丝绳将电磁铁D提升。

随后，第一行程开关SQ1在判断电磁铁D达到第二高度时，发送停止正转信号控制正转控制单元84使直流电机M停止正转，此时电磁铁D停留在第二高度。具体原理为：电磁铁D上升至第二高度时将触碰到第一行程开关SQ1，进而使得第一行程开关SQ1的触头动作断开，从而控制第一接触器KM1的常开辅助开关和正向转动开关SB1也断开。这时，第一接触器KM1的线圈断电，使得第一接触器KM1的常开组合开关断开，进而切断直流电机M供电，使得直流电机M停止正转，电磁铁D停留在第二高度。

最后，电磁铁开关SB接收断电指令控制电磁铁D断电使撞击锤跌落。电磁铁开关SB通过检测自身是否闭合来判断是否接收到用户的断电指令，即当用户闭合电磁铁开关SB时表明输入该断电指令。用户可以预先将电池放置在基座1上，再将电池压条垂直与电池中心轴向放置好，按下电磁铁开关SB，电磁铁D断电，失去磁力，9.1kg的撞击锤自由落下，撞击在电池压条上，然后压条在将电池挤压变形，从而完成电池撞击试验的测试。

综上所述，本发明采用一种简单的电池撞击测试控制电路及其控制方法，通过控制电机正反转，用电磁铁的通电产生磁力吸住撞击锤，断电时失去吸力撞击锤自由落下，撞击在电池压条上，从而压条将电池挤压变形，从而完成试验，有着安全性能高，操作简单方便等优点，能够满足不同尺寸形状的电池撞击测试，避免了在测试过程中需要测试人员手动安装撞击锤容易产生人身安全隐患的缺陷，也提供了工作效率，使得测试数据更加准确。

本发明是根据特定实施例进行描述的，但本领域的技术人员应明白在不脱离本发明范围时，可进行各种变化和等同替换。此外，为适应本发明技术的特定场合或材料，可对本发明进行诸多修改而不脱离其保护范围。因此，本发明并不限于在此公开的特定实施例，而包括所有落入到权利要求保护范围的实施例。

Claims (4)

1.一种电池撞击测试控制电路，包括电磁铁和直流电机；其特征在于，所述控制电路还包括用于将交流电源输入转换为直流输出的电源转换单元以及与之相连的电磁铁控制单元、反转控制单元和正转控制单元；

所述电磁铁控制单元包括电磁铁开关，且所述电磁铁开关和电磁铁依次串联在所述电源转换单元的正输出端和负输出端之间；

所述正转控制单元包括：第一接触器的线圈、第一接触器的常开辅助开关、第一接触器的常开组合开关、正向转动开关和第一行程开关；

所述第一接触器的常开辅助开关、正向转动开关和第一行程开关并联后与所述第一接触器的线圈一起串联在所述电源转换单元的正输出端和负输出端之间；

直流电机的正向输入端通过所述第一接触器的常开组合开关中的第一开关连接至所述电源转换单元的正输出端；直流电机的反向输入端通过所述第一接触器的常开组合开关中的第二开关连接至所述电源转换单元的负输出端；

所述第一行程开关设置在第二高度，并在触头动作后控制所述第一接触器的常开辅助开关和所述正向转动开关断开；

所述反转控制单元包括：第二接触器的线圈、第二接触器的常开辅助开关、第二接触器的常开组合开关、反向转动开关和第二行程开关；

所述第二接触器的常开辅助开关、反向转动开关和第二行程开关并联后与所述第二接触器的线圈一起串联在所述电源转换单元的正输出端和负输出端之间；

直流电机的正向输入端通过所述第二接触器的常开组合开关中的第一开关连接至所述电源转换单元的正输出端；直流电机的反向输入端通过所述第二接触器的常开组合开关中的第二开关连接至所述电源转换单元的负输出端；

所述第二行程开关设置在低于所述第二高度的第一高度，并在触头动作后控制所述第二接触器的常开辅助开关和所述反向转动开关断开。

2.根据权利要求1所述的电池撞击测试控制电路，其特征在于，所述电源转换单元包括：变压器、全波整流桥和主电路组合开关；所述变压器原边与电源输入端相连，所述变压器副边依次通过所述全波整流桥、主电路组合开关连接至所述电源转换单元的正输出端和负输出端。

3.根据权利要求1所述的电池撞击测试控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括设置在所述电磁铁的进线端和出线端上的第一热继电器；以及设置在所述直流电机的进线端和出线端上的第二热继电器。

4.一种根据权利要求1-3中任意一项所述的电池撞击测试控制电路的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

所述反向转动开关接收电机反转指令，控制所述反转控制单元向所述直流电机提供反向电流以带动所述电磁铁下降；

所述第二行程开关在判断电磁铁达到第一高度时，发送停止反转信号控制反转控制单元使所述直流电机停止反转；

所述电磁铁开关接收通电指令控制所述电磁铁通电以吸附撞击部件；

所述正向转动开关接收电机正转指令，控制所述正转控制单元向所述直流电机提供正向电流以带动所述电磁铁上升；

所述第一行程开关在判断电磁铁达到第二高度时，发送停止正转信号控制正转控制单元使所述直流电机停止正转；

所述电磁铁开关接收断电指令控制所述电磁铁断电使撞击部件跌落。