CN106970292B - 一种电池极片裁切短路报警电路 - Google Patents

一种电池极片裁切短路报警电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电池极片裁切短路报警电路，包括短路检测电路、电源电路、MCU控制器和报警显示模块，所述短路检测电路的输出端与所述MCU控制器的输入端连接，所述MCU控制器的输出端与所述报警显示模块连接，所述电源电路分别与所述短路检测电路、所述MCU控制器和所述报警显示模块连接。本发明利用运算放大器工作在比较模式条件下，通过运算放大器正端输入分压电压和运算放大器反向输入电池电压进行比较，当电池短路或者电池极片裁切刀片短路的情况下，运算放大器信号输出端高电平信号，可以实现短路情况下的报警警示。此电路性能稳定，设计简单，成本低廉，适用于电池极片裁切治具上电池短路报警提示。

Description

一种电池极片裁切短路报警电路
技术领域：
本发明属于报警电路技术领域，具体是涉及一种电池极片裁切短路报警电路。
背景技术：
目前，锂离子电池具有能量高、循环使用次数多、存储时间长等优点，不仅在便携式电子设备上如移动电话、数码摄像机和手提电脑得到广泛应用，而且也广泛应用于电动汽车、电动自行车以及电动工具等大中型电动设备方面，对锂离子电池对性能要求越来越高。
电池极片是锂离子电池的重要组成部分，是锂离子电池的核心，在锂离子电池极片的生产过程中，需要利用裁切治具对电池极片进行裁切，裁切时，裁切刀片会接触到电池的正极和负极，如果此时电池发生短路，或者裁切刀片之间发生短路，都会对电池造成伤害。
发明内容：
为解决上述问题，本发明提出了一种电池极片裁切短路报警电路。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种电池极片裁切短路报警电路，包括：
短路检测电路、电源电路、MCU控制器和报警显示模块，所述短路检测电路的输出端与所述MCU控制器的输入端连接，所述MCU 控制器的输出端与所述报警显示模块连接，所述电源电路分别与所述短路检测电路、所述MCU控制器和所述报警显示模块连接；
所述短路检测电路包括运算放大器U1A、反向器U9、裁切刀片J2，所述运算放大器U1A的3脚连接第一二极管D1的负极，第一二极管D1的正极连接第三电阻R3后接地，第五电阻R5的第一端连接第一二极管D1的正极，第五电阻R5的第二端连接VCC，所述运算放大器U1A的2脚连接第四二极管D4的负极，第四二极管D4的正极连接第五电容C5后接地，第八电容C8和所述第五电容并联，第八电阻R8的第一端连接第四二极管D4的正极，第八电阻R8的第二端连接VCC，第七电容C7的第一端连接VCC，第七电容的第二端接地，第八二极管D8的正极连接第四二极管D4的正极，第八二极管D8的负极连接裁切刀片J2的2脚，裁切刀片的2脚连接电池的正极VBATT+，裁切刀片的1脚接地，所述运算放大器U1A的4脚接地，所述运算放大器U1A的8脚连接VCC，第一电阻R1的第一端连接所述运算放大器U1A的8脚，第一电阻R1的第二端连接所述运算放大器U1A的1脚，所述反向器U9的1脚连接所述运算放大器U1A的1脚，所述反向器U9的8脚接地，所述反向器U9的9脚连接+24V电压，所述反向器U9的16脚连接短路信号输出芯片J3的1脚，所述短路信号输出芯片J3的2脚接地，所述短路信号输出芯片J3的1脚连接MCU控制器的信号输入端。
作为上述技术方案的优选，所述电源电路包括恒压源芯片J1和第一稳压芯片U11；
所述恒压源芯片J1的1脚接地，所述恒压源芯片J1的2脚输出+24V的电压，所述恒压源芯片J1的2脚连接第六二极管D6的正极，所述第六二极管D6的负极连接第二电容C2的第一端，所述第二电容C2的第二端接地，第一电容C1与所述第二电容C2并联；
所述第一稳压芯片U11的1脚连接所述第六二极管D6的负极，所述第一稳压芯片U11的3脚和5脚分别接地，所述第一稳压芯片U11的4脚连接第七电阻R7的第一端，所述第七电阻R7的第二端接地，所述第一稳压芯片U11的2脚连接第七二极管D7的负极，所述第七二极管D7的正极接地，电感L1的第一端连接第七二极管D7的负极，电感L1的第二端连接滑动变阻器R10的第一下接线柱，滑动变阻器R10的第二下接线柱连接所述第一稳压芯片U11的4脚，滑动变阻器R10的上接线柱连接第七电阻R7的第一端，第三电容C3的第一端连接电感L1的第二端，第三电容C3的第二端接地，第四电容C4与所述第三电容C3并联，第十一电阻R11的第一端连接第三电容C3的第一端，第十一电阻R11的第二端连接第三发光二极管D3的正极，第三发光二极管D3的负极接地，保险丝F1的第一端连接第三电容C3的第一端，保险丝F1的第二端输出第一输出电压VCC。
作为上述技术方案的优选，所述运算放大器U1A选取型号为LM358的双运算放大器。
作为上述技术方案的优选，所述反向器U9选取型号为ULN2003的高耐压、大电流复合晶体管芯片。
作为上述技术方案的优选，所述第一稳压芯片U2选取型号为LM2576-ADJ的降压型开关稳压电源控制器。
作为上述技术方案的优选，所述第一输出电压VCC小于电池电压。
本发明的有益效果在于：本发明利用运算放大器工作在比较模式条件下，通过运算放大器正端输入分压电压和运算放大器反向输入电池电压进行比较，当电池短路或者电池极片裁切刀片短路的情况下，运算放大器信号输出端高电平信号，可以实现短路情况下的报警警示。此电路性能稳定，设计简单，成本低廉，适用于电池极片裁切治具上电池短路报警提示。
附图说明：
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1为本发明一个实施例的短路检测电路图；
图2为本发明一个实施例的电源电路图。
具体实施方式：
如图1、图2所示，本发明的一种电池极片裁切短路报警电路，包括：
短路检测电路、电源电路、MCU控制器和报警显示模块，所述短路检测电路的输出端与所述MCU控制器的输入端连接，所述MCU控制器的输出端与所述报警显示模块连接，所述电源电路分别与所述短路检测电路、所述MCU控制器和所述报警显示模块连接。
所述短路检测电路包括运算放大器U1A、反向器U9、裁切刀片J2，所述运算放大器U1A的3脚连接第一二极管D1的负极，第一二极管D1的正极连接第三电阻R3后接地，第五电阻R5的第一端连接第一二极管D1的正极，第五电阻R5的第二端连接VCC，所述运算放大器U1A的2脚连接第四二极管D4的负极，第四二极管D4的正极连接第五电容C5后接地，第八电容C8和所述第五电容并联，第八电阻R8的第一端连接第四二极管D4的正极，第八电阻R8的第二端连接VCC，第七电容C7的第一端连接VCC，第七电容的第二端接地，第八二极管D8的正极连接第四二极管D4的正极，第八二极管D8的负极连接裁切刀片J2的2脚，裁切刀片的2脚连接电池的正极VBATT+，裁切刀片的1脚接地，所述运算放大器U1A的4脚接地，所述运算放大器U1A的8脚连接VCC，第一电阻R1的第一端连接所述运算放大器U1A的8脚，第一电阻R1的第二端连接所述运算放大器U1A的1脚，所述反向器U9的1脚连接所述运算放大器U1A的1脚，所述反向器U9的8脚接地，所述反向器U9的9脚连接+24V电压，所述反向器U9的16脚连接短路信号输出芯片J3的1脚，所述短路信号输出芯片J3的2脚接地，所述短路信号输出芯片J3的1脚连接MCU控制器的信号输入端。所述运算放大器U1A选取型号为LM358的双运算放大器。所述反向器U9选取型号为ULN2003的高耐压、大电流复合晶体管芯片。
所述电源电路包括恒压源芯片J1和第一稳压芯片U11。
所述恒压源芯片J1的1脚接地，所述恒压源芯片J1的2脚输出+24V的电压，所述恒压源芯片J1的2脚连接第六二极管D6的正极，所述第六二极管D6的负极连接第二电容C2的第一端，所述第二电容C2的第二端接地，第一电容C1与所述第二电容C2并联。
所述第一稳压芯片U11的1脚连接所述第六二极管D6的负极，所述第一稳压芯片U11的3脚和5脚分别接地，所述第一稳压芯片U11的4脚连接第七电阻R7的第一端，所述第七电阻R7的第二端接地，所述第一稳压芯片U11的2脚连接第七二极管D7的负极，所述第七二极管D7的正极接地，电感L1的第一端连接第七二极管D7的负极，电感L1的第二端连接滑动变阻器R10的第一下接线柱，滑动变阻器R10的第二下接线柱连接所述第一稳压芯片U11的4脚，滑动变阻器R10的上接线柱连接第七电阻R7的第一端，第三电容C3的第一端连接电感L1的第二端，第三电容C3的第二端接地，第四电容C4与所述第三电容C3并联，第十一电阻R11的第一端连接第三电容C3的第一端，第十一电阻R11的第二端连接第三发光二极管D3的正极，第三发光二极管D3的负极接地，保险丝F1的第一端连接第三电容C3的第一端，保险丝F1的第二端输出第一输出电压VCC。所述第一稳压芯片U2选取型号为LM2576-ADJ的降压型开关稳压电源控制器。所述第一输出电压VCC小于电池电压。
电路工作原理：
图2中，首先要调节VCC的电压，如果电池电压为4V，那么VCC通过电位器R10调节到4V，保证VCC的电压不要高于电池电压，电池裁切刀片J2的方向需要对准电池的正负极的方向，不能反了。
治具工作裁切电池极片时，J2(裁切刀片)的PIN2和PIN1会接触到电池的正极和负极，如图1中网络标号VBATT+和GND。如果此时电池发生短路(电池NG)，或者裁切刀片之间发生短路(裁切刀片发生短路)，结果都会对电池造成伤害。
图1中A点的电压为VCC/2，由于D1的单向导通性，C点的电压也基本为VCC/2。
当裁切刀片没有裁切电池的时候，B点的电压为VCC，同上D点的电压为VCC，电压D>C，此时由于比较器的特性，输出端信号O1为低电平0，O1经过反向器U9之后，OUT1的电平为高电平1，表示没有信号输出，此时不报警提示(OUT1信号需另外接到MCU控制器)。
当治具裁切刀片裁切电池极片的时候，J2(裁切刀片)PIN2和PIN1刚好接触到电池极片的正负极瞬间，如果此时电池短路(电池NG)或者裁切刀片本身发生短路，那么B点的电压为低电平0，D点的电压也为低电平0，电压C>D,此时比较器输出端O1输出高电平1，经过方向器U9之后，OUT1变为低电平0，此时表示有信号输出，报警并显示(OUT1信号需另外接到MCU控制器)；如果裁切刀片裁切电池极片的时候，如果此时电池无短路或者裁切刀片本身无短路发生，那么此时B点电压为电池电压VCC，D点的电压也为VCC,电压D>C，同上无报警信号输出。
图1中D1和D4除了单向导通的特性之外，还有预防电池放反的情况，以至于不会烧毁比较器U1A，D8的作用是为了防止电池电流倒灌，起到单向电压导通的效果把电池电压引到B点；F1是为了防止VCC与GND短路之后，烧毁稳压源U11，起到过流自动关断的效果。D7起到稳压二极管的作用。
本实施例所述的一种电池极片裁切短路报警电路，包括短路检测电路、电源电路、MCU控制器和报警显示模块，所述短路检测电路的输出端与所述MCU控制器的输入端连接，所述MCU控制器的输出端与所述报警显示模块连接，所述电源电路分别与所述短路检测电路、所述MCU控制器和所述报警显示模块连接。本发明利用运算放大器工作在比较模式条件下，通过运算放大器正端输入分压电压和运算放大器反向输入电池电压进行比较，当电池短路或者电池极片裁切刀片短路的情况下，运算放大器信号输出端高电平信号，可以实现短路情况下的报警警示。此电路性能稳定，设计简单，成本低廉，适用于电池极片裁切治具上电池短路报警提示。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (3)

1.一种电池极片裁切短路报警电路，其特征在于，包括：
短路检测电路、电源电路、MCU控制器和报警显示模块，所述短路检测电路的输出端与所述MCU控制器的输入端连接，所述MCU控制器的输出端与所述报警显示模块连接，所述电源电路分别与所述短路检测电路、所述MCU控制器和所述报警显示模块连接；
所述短路检测电路包括运算放大器U1A、反向器U9、裁切刀片J2，所述运算放大器U1A选取型号为LM358的双运算放大器，所述反向器U9选取型号为ULN2003的高耐压、大电流复合晶体管芯片；
所述运算放大器U1A的3脚连接第一二极管D1的负极，第一二极管D1的正极连接第三电阻R3后接地，第五电阻R5的第一端连接第一二极管D1的正极，第五电阻R5的第二端连接VCC，所述运算放大器U1A的2脚连接第四二极管D4的负极，第四二极管D4的正极连接第五电容C5后接地，第八电容C8和所述第五电容并联，第八电阻R8的第一端连接第四二极管D4的正极，第八电阻R8的第二端连接VCC，第七电容C7的第一端连接VCC，第七电容的第二端接地，第八二极管D8的正极连接第四二极管D4的正极，第八二极管D8的负极连接裁切刀片J2的2脚，裁切刀片的2脚连接电池的正极VBATT+，裁切刀片的1脚接地，所述运算放大器U1A的4脚接地，所述运算放大器U1A的8脚连接VCC，第一电阻R1的第一端连接所述运算放大器U1A的8脚，第一电阻R1的第二端连接所述运算放大器U1A的1脚，所述反向器U9的1脚连接所述运算放大器U1A的1脚，所述反向器U9的8脚接地，所述反向器U9的9脚连接+24V电压，所述反向器U9的16脚连接短路信号输出芯片J3的1脚，所述短路信号输出芯片J3的2脚接地，所述短路信号输出芯片J3的1脚连接MCU控制器的信号输入端。
2.根据权利要求1所述的电池极片裁切短路报警电路，其特征在于：
所述电源电路包括恒压源芯片J1和第一稳压芯片U11，所述第一稳压芯片U11选取型号为LM2576-ADJ的降压型开关稳压电源控制器；
所述恒压源芯片J1的1脚接地，所述恒压源芯片J1的2脚输出+24V的电压，所述恒压源芯片J1的2脚连接第六二极管D6的正极，所述第六二极管D6的负极连接第二电容C2的第一端，所述第二电容C2的第二端接地，第一电容C1与所述第二电容C2并联；
所述第一稳压芯片U11的1脚连接所述第六二极管D6的负极，所述第一稳压芯片U11的3脚和5脚分别接地，所述第一稳压芯片U11的4脚连接第七电阻R7的第一端，所述第七电阻R7的第二端接地，所述第一稳压芯片U11的2脚连接第七二极管D7的负极，所述第七二极管D7的正极接地，电感L1的第一端连接第七二极管D7的负极，电感L1的第二端连接滑动变阻器R10的第一下接线柱，滑动变阻器R10的第二下接线柱连接所述第一稳压芯片U11的4脚，滑动变阻器R10的上接线柱连接第七电阻R7的第一端，第三电容C3的第一端连接电感L1的第二端，第三电容C3的第二端接地，第四电容C4与所述第三电容C3并联，第十一电阻R11的第一端连接第三电容C3的第一端，第十一电阻R11的第二端连接第三发光二极管D3的正极，第三发光二极管D3的负极接地，保险丝F1的第一端连接第三电容C3的第一端，保险丝F1的第二端输出VCC。
3.根据权利要求2所述的电池极片裁切短路报警电路，其特征在于：VCC小于电池电压。
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