CN106990364A - 锂电池电量测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂电池电量测试装置，包括恒流放电模块、放电控制模块、数据采集模块以及处理控制模块；处理控制模块包括数据转换单元、数据处理单元以及控制单元；恒流放电模块分别与放电控制模块连接以及数据采集模块连接；放电控制模块分别与数据转换单元以及控制单元连接；数据采集模块与数据转换单元连接；数据处理单元分别与数据转换单元以及控制单元连接；本发明过放电控制模块配合恒流放电模块对电池进行放电控制，并通过数据处理单元对放电电流及放电时间进行记录，最终获取电池容量的技术方案，具有方便快捷、准确的获取电池容量的技术效果。

Description

锂电池电量测试装置
技术领域
本发明涉及电池电量测试装置，更具体是涉及一种锂电池电量测试装置，属于电池电量测试装置技术领域。
背景技术
目前，锂电池质量参差不齐，电量往往与自身标注相差很大，用户在购买锂电池后，无法判断购买的锂电池质量是否达标，尤其是电量是否达到标注。对锂电池质量，尤其是对锂电池电量的测量必须通过专业的锂电池电量测试装置才能完成，但专业的锂电池电量测试装置操作复杂，售价也较高，普通用户不具备对锂电池电量进行测试的条件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锂电池电量测试装置，以解决现有锂电池电量测试装置专业程度较高，操作复杂的技术缺陷和问题。
为达到上述目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种锂电池电量测试装置，包括恒流放电模块1、放电控制模块2、数据采集模块3以及处理控制模块4；
处理控制模块4包括数据转换单元41、数据处理单元42以及控制单元43；
恒流放电模块1分别与放电控制模块2以及数据采集模块3连接；放电控制模块2分别与数据转换单元41以及控制单元43连接；数据采集模块3与数据转换单元41连接；数据处理单元42分别与数据转换单元41以及控制单元43连接。
本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：
进一步地，所述恒流放电模块1包括：直流源接口DC、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R7、电阻R9、可变电阻R1、电解电容C1、电容C3、电解电容C4、可控精密稳压源U1、N沟场效应管Q1以及运算放大器U2A；
直流源接口DC的2脚分别与正12伏直流电源以及电阻R9一端连接；电阻R9另一端分别与可控精密稳压源U1的阴极、可控精密稳压源U1的参考极、电解电容C1正极以及可变电阻R1的1脚连接；可变电阻R1的2脚与电阻R3的一端连接；电阻R3另一端分别与电容C3一端、电阻R4一端以及运算放大器U2A的3脚连接；运算放大器U2A的2脚分别与电阻R7一端以及N沟场效应管Q1的S极连接；运算放大器U2A的1脚与N沟场效应管Q1的G极连接；N沟场效应管Q1的D极与电阻R5一端连接；运算放大器U2A的8脚与正12伏直流电源连接；电阻R5另一端与电解电容C4正极以及放电控制模块2连接；直流源接口DC的1脚分别与模拟地、可控精密稳压源U1的阳极、电解电容C1负极、可变电阻R1的3脚、电容C3的另一端、电阻R4另一端、运算放大器U2A的4脚、电解电容C4负极以及电阻R7另一端连接；电阻R7两端接入数据采集模块3。
进一步地；所述数据采集模块3包括：电阻R2、电阻R6、电阻R8、电阻R11以及运算放大器U2B；
运算放大器U2B的5脚与电阻R7一端连接；运算放大器U2B的6脚分别与电阻R2一端以及电阻R8一端连接；运算放大器U2B的7脚分别与电阻R2另一端、电阻R6一端以及电阻R11一端连接；电阻R11另一端与数据转换单元41连接；电阻R8另一端分别与电阻R7另一端、电阻R6另一端以及运算放大器U2B的4脚连接。
进一步地，所述放电控制模块2包括：电阻R10、电阻R12、电阻R13、电阻R14、三极管Q2、二极管D1、发光二极管LED1以及继电器K1；
控制单元43与电阻R13一端连接；电阻R13另一端分别与电阻R12一端以及三极管Q2基极连接；电阻R12另一端分别与正5伏电源以及三极管Q2发射极连接；继电器K1的3脚与电池正极连接，继电器K1的4脚悬空，继电器K1的1脚分别与三极管Q2的集电极、发光二极管LED1正极以及二极管D1负极连接；继电器K1的5脚分别与电阻R10一端以及电阻R5另一端连接；继电器K1的2脚分别与二极管D1正极、模拟地以及电阻R14一端连接；电阻R14另一端与发光二极管LED1负极连接；电阻R10另一端与数据转换单元41连接。
进一步地，所述处理控制模块4是Arduino开发板，其中，数据转换单元41是ADC采样电路；数据处理单元42以及控制单元43是可编程芯片。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
在本发明中，通过放电控制模块配合恒流放电模块对电池进行放电控制，并通过数据处理单元对放电电流及放电时间进行记录，最终获取电池容量的技术方案，可以方便快捷、准确的获取电池容量。
在本发明中，通过可调电阻对恒流放电模块的放电电流进行控制，可适应不同电池及测试环境。
在本发明中，运算放大器对采样电压进行放大，可以提高采样精度，提高容量检测的精度。
在本发明中，通过控制继电器吸合状态，实现对电池充放电的控制，可以防止过度放电损坏电池。
附图说明
图1是本发明锂电池电量测试装置的系统框图；
图2是本发明锂电池电量测试装置的具体实施例电路图。
其中，1-恒流放电模块，2-放电控制模块，3-数据采集模块，4-处理控制模块；41-数据转换单元；42-数据处理单元；43-控制单元。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明提供的锂电池电量测试装置包括恒流放电模块1、放电控制模块2、数据采集模块3以及处理控制模块4；
处理控制模块4包括数据转换单元41、数据处理单元42以及控制单元43；
恒流放电模块1分别与放电控制模块2连接以及数据采集模块3连接；放电控制模块2分别与数据转换单元41以及控制单元43连接；数据采集模块3与数据转换单元41连接；数据处理单元42分别与数据转换单元41以及控制单元43连接。
本发明通过恒流放电模块1结合放电控制模块2对待测电池进行放电处理，数据采集模块3对放电电压进行采集，并通过数据转换单元41将模拟电压信号转换成数字信号传递给数据处理单元42，数据处理单元42根据传入的电压以及放电时间对电池容量进行计算。为了保护电池在放电过程中的安全性，采用数据处理单元42通过控制单元43对放电控制模块2放电状态控制，当电池电压低于一定值时，停止放电控制模块2对电池的放电。
如图2所示，恒流放电模块1包括：直流源接口DC、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R7、电阻R9、可变电阻R1、电解电容C1、电容C3、电解电容C4、可控精密稳压源U1、N沟场效应管Q1以及运算放大器U2A；数据采集模块3包括：电阻R2、电阻R6、电阻R8、电阻R11以及运算放大器U2B；放电控制模块2包括：电阻R10、电阻R12、电阻R13、电阻R14、三极管Q2、二极管D1、发光二极管LED1以及继电器K1；
直流源接口DC的2脚分别与正12伏直流电源以及电阻R9一端连接；电阻R9另一端分别与可控精密稳压源U1的阴极、可控精密稳压源U1的参考极、电解电容C1正极以及可变电阻R1的1脚连接；可变电阻R1的2脚与电阻R3的一端连接；电阻R3另一端分别与电容C3一端、电阻R4一端以及运算放大器U2A的3脚连接；运算放大器U2A的2脚分别与电阻R7一端以及N沟场效应管Q1的S极连接；运算放大器U2A的1脚与N沟场效应管Q1的G极连接；N沟场效应管Q1的D极与电阻R5一端连接；运算放大器U2A的8脚与正12伏直流电源连接；电阻R5另一端与电解电容C4正极连接；直流源接口DC的1脚分别与模拟地、可控精密稳压源U1的阳极、电解电容C1负极、可变电阻R1的3脚、电容C3的另一端、电阻R4另一端、运算放大器U2A的4脚、电解电容C4负极以及电阻R7另一端连接；运算放大器U2B的5脚与电阻R7一端连接；运算放大器U2B的6脚分别与电阻R2一端以及电阻R8一端连接；运算放大器U2B的7脚分别与电阻R2另一端、电阻R6一端以及电阻R11一端连接；电阻R11另一端与数据转换单元41连接；电阻R8另一端分别与电阻R7另一端、电阻R6另一端以及运算放大器U2B的4脚连接；控制单元43与电阻R13一端连接；电阻R13另一端分别与电阻R12一端以及三极管Q2基极连接；电阻R12另一端分别与正5伏电源以及三极管Q2发射极连接；继电器K1的3脚与电池正极连接，4脚悬空，1脚分别与三极管Q2的集电极、发光二极管LED1正极以及二极管D1负极连接；继电器K1的5脚分别与电阻R10一端以及电阻R5另一端连接；继电器K1的2脚分别与二极管D1正极、模拟地以及电阻R14一端连接；电阻R14另一端与发光二极管LED1负极连接；电阻R10另一端与数据转换单元41连接。
运算放大器U2A以及运算放大器U2B可以选用一个具有双运放的LM358N，可控精密稳压源U1选用TL431，再结合N沟场效应管Q1组成一个恒流放电电路，放电电流可以通过可变电阻R1的阻值进行调整，依照设计参数，放电电流可以从50mA到2A之间调整。
运算放大器U2B与电阻R2以及电阻R8构成一个正端输入的10倍放大的运算放大电路，该放大电路把电阻R7上的压降放大，再经过数据转换单元41将模拟电压转换成数字信号，数据处理单元42根据欧姆定律将电压值换算成电流值，从而获取实时的放电电流。
使用时，将满电的待测电池正极接入到继电器K1的3脚上，此时继电器K1未吸合；即继电器K1的3脚和4脚接通。当需要放电时，控制单元43输出低电平，三极管Q2导通，继电器K1吸合；即继电器K1的3脚和5脚接通，待测电池放电电路接通，发光二极管LED1发光指示开始放电，此时数据处理单元42开始计时，并通过接入到数据转换单元41的电阻R10来实时检测电池电压，当监测到的电池电压大于放电截止电压时，则继续放电并计时，当监测到电池电压小于截止电压时，则终止放电并停止计时，此时控制单元43输出高电平，三极管Q2不再导通，继电器K1线圈断开；继电器K1的3脚和4脚接通，实现停止放电，防止过度放电损坏电池。
数据处理单元42结合获取的放电电流以及记录的放电时间，通过计算公式：
电池容量(mah毫安时)＝放电时间(小时)*放电电流(毫安)；
来计算电池容量。
本发明可以借助Arduino开发板来实现，即处理控制模块4选用Arduino开发板，可以使用Arduino开发板中的ADC转换电路、控制和处理芯片来实现数据转换单元41、数据处理单元42以及控制单元43的功能。本发明的其他模块可以独立作为一个外接扩展板整体接入Arduino开发板中，扩展板可以适用于UNO、MEGA2560、LEONARDO、M0等Arduino开发板及其他兼容Arduino开发板，通过适配转换也可以适用于Arduino mini、Micro等开发板。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形的技术方案，均落在本发明要求的保护。

Claims (5)

1.一种锂电池电量测试装置，其特征在于，包括：恒流放电模块(1)、放电控制模块(2)、数据采集模块(3)以及处理控制模块(4)；
处理控制模块(4)包括数据转换单元(41)、数据处理单元(42)以及控制单元(43)；
恒流放电模块(1)分别与放电控制模块(2)以及数据采集模块(3)连接；放电控制模块(2)分别与数据转换单元(41)以及控制单元(43)连接；数据采集模块(3)与数据转换单元(41)连接；数据处理单元(42)分别与数据转换单元(41)以及控制单元(43)连接。
2.如权利要求1所述的锂电池电量测试装置，其特征在于，所述恒流放电模块(1)包括：直流源接口DC、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R7、电阻R9、可变电阻R1、电解电容C1、电容C3、电解电容C4、可控精密稳压源U1、N沟场效应管Q1以及运算放大器U2A；
直流源接口DC的2脚分别与正12伏直流电源以及电阻R9一端连接；电阻R9另一端分别与可控精密稳压源U1的阴极、可控精密稳压源U1的参考极、电解电容C1正极以及可变电阻R1的1脚连接；可变电阻R1的2脚与电阻R3的一端连接；电阻R3另一端分别与电容C3一端、电阻R4一端以及运算放大器U2A的3脚连接；运算放大器U2A的2脚分别与电阻R7一端以及N沟场效应管Q1的S极连接；运算放大器U2A的1脚与N沟场效应管Q1的G极连接；N沟场效应管Q1的D极与电阻R5一端连接；运算放大器U2A的8脚与正12伏直流电源连接；电阻R5另一端与电解电容C4正极以及放电控制模块(2)连接；直流源接口DC的1脚分别与模拟地、可控精密稳压源U1的阳极、电解电容C1负极、可变电阻R1的3脚、电容C3的另一端、电阻R4另一端、运算放大器U2A的4脚、电解电容C4负极以及电阻R7另一端连接；电阻R7两端接入数据采集模块(3)。
3.如权利要求2所述的锂电池电量测试装置，其特征在于，所述数据采集模块(3)包括：电阻R2、电阻R6、电阻R8、电阻R11以及运算放大器U2B；
运算放大器U2B的5脚与电阻R7一端连接；运算放大器U2B的6脚分别与电阻R2一端以及电阻R8一端连接；运算放大器U2B的7脚分别与电阻R2另一端、电阻R6一端以及电阻R11一端连接；电阻R11另一端与数据转换单元(41)连接；电阻R8另一端分别与电阻R7另一端、电阻R6另一端以及运算放大器U2B的4脚连接。
4.如权利要求3所述的锂电池电量测试装置，其特征在于，所述放电控制模块(2)包括：电阻R10、电阻R12、电阻R13、电阻R14、三极管Q2、二极管D1、发光二极管LED1以及继电器K1；
控制单元(43)与电阻R13一端连接；电阻R13另一端分别与电阻R12一端以及三极管Q2基极连接；电阻R12另一端分别与正5伏电源以及三极管Q2发射极连接；继电器K1的3脚与电池正极连接，继电器K1的4脚悬空，继电器K1的1脚分别与三极管Q2的集电极、发光二极管LED1正极以及二极管D1负极连接；继电器K1的5脚分别与电阻R10一端以及电阻R5另一端连接；继电器K1的2脚分别与二极管D1正极、模拟地以及电阻R14一端连接；电阻R14另一端与发光二极管LED1负极连接；电阻R10另一端与数据转换单元(41)连接。
5.如权利要求1-4中任一所述的锂电池电量测试装置，其特征在于，所述处理控制模块(4)是Arduino开发板，其中，数据转换单元(41)是ADC采样电路；数据处理单元(42)以及控制单元(43)是可编程芯片。
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