CN108037461A - 一种双电芯电池保护板的快速测试系统及测试板 - Google Patents

一种双电芯电池保护板的快速测试系统及测试板 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电池电测技术领域，具体公开了一种双电芯电池保护板的快速测试系统及测试板，所述快速测试系统包括测试操控端及与其连接的主控大板，所述主控大板设有多个测试通道，每个所述测试通道连接一个测试板，一个所述测试板连接一个测试产品；所述测试板设有MCU控制模块及与其连接的继电器控制模块，在所述MCU控制模块与所述继电器控制模块之间独立地连接有模拟电芯模块、大电流模块与AD采样模块；所述继电器控制模块还连接测试产品。本发明提供的一种双电芯电池保护板的快速测试系统及测试板，具有测试板模块化、通道拓展自由、设备精度高、测试高效化等显著优点。

Description

一种双电芯电池保护板的快速测试系统及测试板
技术领域
本发明涉及电池电测技术领域，尤其涉及一种双电芯电池保护板的快速测试系统及测试板。
背景技术
随着科技的发展，消费类智能电子产品越来越多，并且人类对消费电子产品越来越依赖，这要求电池容量越来越高，但电池容量越高越容易引起电池不稳定甚至爆炸等安全问题。基于电池容量和电池安全性的矛盾，苹果公司在新一代苹果手机iPhone X中采用了与传统智能手机单电池不一样的电池连接方式，即将两个小容量的电池并联成一个大容量电池(本申请称其为双电芯)。
现如今锂电池正常工作都需要一个电池保护板来控制，而随着双电芯的出现，出现了为iPhone X电池定制的双电芯电池保护板。既出现了双电芯保护板，则需要对其进行测试。
当今行业对双电芯保护板存在两种测试方式：
1、分多次测试，即用传统单电芯保护板测试设备先分开测试单个电芯保护板的功能，再单独测试两个电芯保护板并联时的功能，这就将测试分成了好几个工位，耗费人力物力；
2、一体化测试设备，即采用新开发的目前市面上已有的双电芯保护板测试设备，该设备单PCS(Pieces，数量单位“件”)测试时间长达350S，效率非常低。
发明内容
本发明提供一种双电芯电池保护板的快速测试系统及测试板，解决的技术问题是，现有双电芯电池保护板分多次测试的测量方式，工位多、耗费人力物力，一体化测试设备的测量方式，测试时间长，效率非常低。
为解决以上技术问题，本发明提供一种双电芯电池保护板的快速测试系统，包括测试操控端及与其连接的主控大板，所述主控大板设有多个测试通道，每个所述测试通道连接一个测试板，一个所述测试板连接一个测试产品；
所述测试操控端用于发送测试指令到所述主控大板；
所述主控大板用于解析所述测试指令并按照所述测试指令中的通道信息指配特定的测试信息到对应的测试板；
所述测试板用于按照所述测试信息运行，将得到的测试结果写入返回指令中并发送至所述主控大板；
所述主控大板还用于将接收的所述测试结果发送到所述测试操控端；
所述测试操控端还用于将接收的所述测试结果予以显示；
所述测试操控端还用于将每次测试的所述测试结果进行记录与整合计算，生成可供访问的数据库。
具体地，所述测试指令包含测试指令头标识、测试指令尾标识、所需测试通道号信息以及测试需要的所有信息；所述返回指令包含返回指令头标识、通道防错信息、所述测试结果。
具体地，所述测试操控端上搭载有测试专用软件，所述测试专用软件包含多种应用模式，所述应用模式包括参数类的单机版、网络参数防错版与操作类的手动挡、自动挡；
所述测试专用软件设有应用界面，所述应用界面包含显示界面与编辑界面；所述显示界面包含制造信息不良率统计、测试员、测试工位、制造数、检测通道列表，为第一级界面；所述编辑界面包含测试参数编辑、通道设置、统计信息设置，为第二级界面。
本发明还提供一种双电芯电池保护板的测试板，设有MCU控制模块及与其连接的继电器控制模块，在所述MCU控制模块与所述继电器控制模块之间独立地连接有模拟电芯模块、大电流模块与AD采样模块；所述继电器控制模块还连接测试产品；
所述MCU控制模块用于接收并解析测试操控端发送的测试命令，控制模拟电芯模块、大电流模块、AD采样模块与所述继电器控制模块按照所述测试命令工作，对所述测试产品进行测试；
所述模拟电芯模块用于按照解析的所述测试命令为所述测试产品提供电压；
所述大电流模块用于按照解析的所述测试命令为所述测试产品提供大电流；
所述继电器控制模块用于建立与所述测试产品之间的电连接通道；
所述AD采样模块用于按照解析的所述测试命令对所述测试产品的电流或电压进行采样，并将采样电流或采样电压发送到所述MCU控制模块；
所述MCU控制模块还用于对所述采样电流或所述采样电压进行分析得到测试结果，并将所述测试结果发送到所述测试操控端。
具体地，所述继电器控制模块通过多针转接插头与所述测试产品连接；所述多针转接插头用于将所述测试产品的多种测试信号独立地接入所述继电器控制模块进行测量；所述多种测试信号包含外部电压、外部电流、NTC电阻、电池内阻。
具体地，所述模拟电芯模块设有两个供电模拟电芯与一个大电压模拟电芯；所述供电模拟电芯的供电电压为0-5V，精度为±1mV，最大输出电流为500mA；所述大电压模拟电芯的输出电压为0-12V，精度为±5mV。
优选地，所述供电模拟电芯与所述大电压模拟电芯采用SPI通讯方式与所述MCU控制模块进行控制通信，所述供电模拟电芯与所述大电压模拟电芯的输出电压采用精密DAC芯片进行调节。
优选地，所述大电流模块采用16位通讯芯片与所述MCU控制模块进行控制通信，其输出的最大电流为30A，精度为±10mA。
优选地，所述大电流模块的电路结构采用铝块散热。
优选地，所述AD采样模块采用16位ADC芯片通过SPI通讯方式与所述MCU控制模块进行控制控制，所述AD采样模块根据测量的电流或电压的变量大小选择信号放大倍数；所述信号放大倍数设有1倍、2倍、4倍、8倍、16倍、32倍、64倍、128倍，共八档；所述ADC芯片输出的所述采样电压的精度为±1mV，所述采样电流的精度为±1uA。
本发明提供的一种双电芯电池保护板的快速测试系统及测试板，具有测试板模块化、通道拓展自由、设备精度高、测试高效化等显著优点。
测试板模块化：所述快速测试系统通过具体化的测试板实现，测试板内部的模块集成分布在同一块PCB板上，其中贴片元件全部集中在PCB正面，插件类元件全部集中在背面，便于后期调试维护；
通道拓展自由：多个所述测试板连接主控大板的不同通道，实现多个测试产品(电池保护板)同时测试，且每一个通道都有独立唯一的通道标示；
检测精度高：所述测试板的电压采样精度高达±1mV，电流采样精度高达±1uA，可满足目前绝大数电池保护板对电压和电流的检测要求，并可以通过外部标准设备如万用表等进行软件补偿校准，提高设备精度；
测试高效化：所述快速测试系统将测试时间缩短至4分钟，相比现行业内针对最新苹果手机电池保护板的普遍测试时间7分钟，缩短了3分钟，大大提高了测试效率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种双电芯电池保护板的快速测试系统的模块结构图；
图2是本发明实施例提供的一种双电芯电池保护板的快速测试系统的显示界面的示例图；
图3是本发明实施例提供的一种双电芯电池保护板的测试板的模块结构图。
具体实施方式
下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本发明的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制，因为在不脱离本发明精神和范围基础上，可以对本发明进行许多改变。
本发明实施例提供的一种双电芯电池保护板的快速测试系统的模块结构图，如图1所示(箭头方向表示数据流方向)。在本实施例中，所述的一种双电芯电池保护板的快速测试系统，包括测试操控端1及与其连接的主控大板2，所述主控大板2设有多个测试通道，每个所述测试通道连接一个测试板3，一个所述测试板3连接一个测试产品4；
所述测试操控端1用于发送测试指令到所述主控大板2；
所述主控大板2用于解析所述测试指令并按照所述测试指令中的通道信息指配特定的测试信息到对应的测试板3；
所述测试板3用于按照所述测试信息运行，将得到的测试结果写入返回指令中并发送至所述主控大板2；
所述主控大板2还用于将接收的所述测试结果发送到所述测试操控端1；
所述测试操控端1还用于将接收的所述测试结果予以显示；
所述测试操控端1还用于将每次测试的所述测试结果进行记录与整合计算，生成可供访问的数据库。
在本实施例中，所述测试板3为所述快速测试系统的关键部分，多个测试板3之间可以同步使用，需要通过将测试板3前端焊接的转接插头插到可以固定测试板3的主控大板2上，该主控大板2不仅能够用于固定多个测试板3，还能用于将电脑发送过来的测试指令转接给测试板3，可以实现多个测试产品4(电池保护板)同时测试，且每一个通道都有独立唯一的通道标示；由于设备空间限制，目前控制大板上最多允许拓展20个测试板3，也就是说最多可实现20个电池保护板同时测试，每一个通道都有独立唯一的通道标示。
在软件及信息传输方法方面，本快速测试系统具有如下特点：
1.实现所有测试产品4同时无差别测试。所有的测试指令依靠自主开发的测试专用软件通过测试操控端1(电脑)发送给主控大板2。主控大板2接收到测试指令之后，根据接收到的信息判断需要测试的通道号，然后通过主控大板2的MCU将测试的所有信息无差别地发送给需要的通道。采用这种“两级”信息传输方法(以下简称“二级传输法”)，减小对电脑的依赖，同时保证所有测试板3接收信息的一致性；
2.测试板3的每个功能测试一步完成。测试板3接收到需要测试的信息之后，根据编写的MCU程序解析需要测试的项目并开始整个功能测试。例如，当需要测试电池保护“过充电压”，测试专用软件会将过充电压的上限值、下限值、延时值等传输给测试板3，测试板3根据这些信息开始按照“二分法”进行测试，最后将测试结果返回给主控大板2，由主控大板2将结果返回给测试专用软件。
3.指令规范化。采用标准的协议规定，根据经验及未来考虑而完全自主定义指令协议，有利于电脑测试软件的编写，以及后期升级开发。采用的指令协议所述测试指令包含共36个字节，包含指令头标识、指令尾标识、所需测试通道号信息以及测试需要的所有信息。所述返回指令包含20个通道共322个字节，包含令头标识、通道防错信息、各个通道测试结果等信息。
4.所述测试操控端1上搭载有测试专用软件，所述测试专用软件包含多种应用模式，所述应用模式包括参数类的单机版、网络参数防错版与操作类的手动挡、自动挡；所述测试专用软件设有应用界面，所述应用界面包含显示界面与编辑界面；所述显示界面包含制造信息不良率统计、测试员、测试工位、制造数、检测通道列表等，为第一级界面；所述编辑界面包含测试参数编辑、通道设置、统计信息设置等，为第二级界面。参见图2，是本发明实施例提供的一种双电芯电池保护板的快速测试系统的显示界面的示例图。在图2中，可明显看到：“待测1”～“待测20”共20个检测通道，目前的检测工位是“X990ATE”等，该界面的左下角点开即是第二级界面，可进行通道设置等操作。
在软件及信息传输方法方面，本快速测试系统按照最新的二级传输法来进行测试，与现有技术相比，该系统测试可靠性更高，测试时间也较之前大大提高。特别是所述测试板3，在本快速测试系统起着至关重要的作用。
对应于所述快速测试系统，参见图3的模块结构图，本发明还提供一种双电芯电池保护板的测试板3，设有MCU控制模块31及与其连接的继电器控制模块32，在所述MCU控制模块31与所述继电器控制模块32之间独立地连接有模拟电芯模块33、大电流模块34与AD采样模块35；所述继电器控制模块32还连接测试产品4；
所述MCU控制模块31用于接收并解析测试操控端1发送的测试命令，控制模拟电芯模块33、大电流模块34、AD采样模块35与所述继电器控制模块32按照所述测试命令工作，对所述测试产品4进行测试；
所述模拟电芯模块33用于按照解析的所述测试命令为所述测试产品4提供电压；
所述大电流模块34用于按照解析的所述测试命令为所述测试产品4提供大电流；
所述继电器控制模块32用于建立与所述测试产品4之间的电连接通道；
所述AD采样模块35用于按照解析的所述测试命令对所述测试产品4的电流或电压进行采样，并将采样电流或采样电压发送到所述MCU控制模块31；
所述MCU控制模块31还用于对所述采样电流或所述采样电压进行分析得到测试结果，并将所述测试结果发送到所述测试操控端1。
所述MCU控制模块31是整个测试板3的控制核心。在设备制作初期，提前制定一套完整的协议，当需要测试电池保护板的某项功能如过充电压时，由测试操控端1通过软件把过充电压包含的信息如过充保护点的上下限过充延时等信息按照制定的协议封装成一个指令集，所述MCU控制模块31可识别所述指令集。MCU控制模块31接收到指令集之后，根据约定的解析规律准确识别指令含义，并开始进行过冲电压测试功能，测试完成之后将所得的结果返回给测试操控端1，至此MCU工作完成，进入待机模式等待下一条命令到来。
所述继电器控制模块32通过多针转接插头与所述测试产品4连接；所述多针转接插头用于将所述测试产品4的多种测试信号独立地接入所述继电器控制模块32进行测量；所述多种测试信号包含外部电压、外部电流、NTC电阻、电池内阻等。通过继电器控制模块32可以控制测试板3与测试产品4达到完全隔离的目的，避免测试未启动之前产品受到设备测试板3信号的干扰甚至损坏。同时通过继电器控制模块，可以将外部电压、电流、NTC电阻、内阻等信号分别接入测试板3内部进行测量，避免各个信号之间的干扰。
所述模拟电芯模块33设有两个供电模拟电芯与一个大电压模拟电芯；所述供电模拟电芯的供电电压为0-5V，精度为±1mV，最大输出电流为500mA；所述大电压模拟电芯的输出电压为0-12V，精度为±5mV，做充电激活电源使用，要求精度不高。实际电池保护板测试对电压精度要求非常高，所述供电模拟电芯与所述大电压模拟电芯采用SPI通讯方式与所述MCU控制模块31进行控制通信，所述供电模拟电芯与所述大电压模拟电芯的输出电压采用精密DAC芯片进行调节，同时保留软件校准、补偿功能，可以对该电芯电压偏差进行补偿，提高电压精度。
所述大电流模块34采用16位通讯芯片与所述MCU控制模块31进行控制通信，增加软件校准和补偿功能，保证电流精度，其输出的最大电流为30A，精度为±10mA。优选地，所述大电流模块34的电路结构采用铝块散热，提高模块的散热能力，保证模块的稳定性。
所述AD采样模块35是检测电池保护板功能的一个重要模块，通过该模块可测量电池保护上某个电压或电流信号，从而判断电池保护板功能是否正常。优选地，所述AD采样模块35采用16位ADC芯片通过SPI通讯方式与所述MCU控制模块31进行控制控制，所述AD采样模块35根据测量的电流或电压的变量大小选择信号放大倍数；所述信号放大倍数设有1倍、2倍、4倍、8倍、16倍、32倍、64倍、128倍，共八档；所述ADC芯片输出的所述采样电压的精度为±1mV，所述采样电流的精度为±1uA，由此电压测量精确到1-2500mV(注意区分，本申请中ADC芯片和DAC芯片是完全不同概念的芯片)。
本发明实施例提供的测试板3可完成的功能测试有：电池保护板的自耗电、过充电压保护、过放电压保护、冲/放电过流保护、NTC、ID、内阻等。
本发明实施例提供的一种双电芯电池保护板的快速测试系统及测试板3，具有测试板3模块化、通道拓展自由、设备精度高、测试高效化等显著优点。
1.测试板模块化：所述快速测试系统通过具体化的测试板3实现，测试板3内部的模块集成分布在同一块PCB板上(长宽为351mm*251mm)，其中贴片元件全部集中在PCB正面，插件类元件全部集中在背面，便于后期调试维护；
2.通道拓展自由：多个所述测试板3连接主控大板2的不同通道，实现多个测试产品4(电池保护板)同时测试，且每一个通道都有独立唯一的通道标示；
3.检测精度高：所述测试板3的电压采样精度高达±1mV，电流采样精度高达±1uA，可满足目前绝大数电池保护板对电压和电流的检测要求，并可以通过外部标准设备如万用表等进行软件补偿校准，提高设备精度；
4.测试高效化：所述快速测试系统将测试时间缩短至4分钟，相比现行业内针对最新苹果手机电池保护板的普遍测试时间7分钟，缩短了3分钟，大大提高了测试效率。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双电芯电池保护板的快速测试系统，其特征在于，包括测试操控端及与其连接的主控大板，所述主控大板设有多个测试通道，每个所述测试通道连接一个测试板，一个所述测试板连接一个测试产品；
所述测试操控端用于发送测试指令到所述主控大板；
所述主控大板用于解析所述测试指令并按照所述测试指令中的通道信息指配特定的测试信息到对应的测试板；
所述测试板用于按照所述测试信息运行，将得到的测试结果写入返回指令中并发送至所述主控大板；
所述主控大板还用于将接收的所述测试结果发送到所述测试操控端；
所述测试操控端还用于将接收的所述测试结果予以显示；
所述测试操控端还用于将每次测试的所述测试结果进行记录与整合计算，生成可供访问的数据库。
2.如权利要求1所述的一种双电芯电池保护板的快速测试系统，其特征在于：所述测试指令包含测试指令头标识、测试指令尾标识、所需测试通道号信息以及测试需要的所有信息；所述返回指令包含返回指令头标识、通道防错信息、所述测试结果。
3.如权利要求2所述的一种双电芯电池保护板的快速测试系统，其特征在于：所述测试操控端上搭载有测试专用软件，所述测试专用软件包含多种应用模式，所述应用模式包括参数类的单机版、网络参数防错版与操作类的手动挡、自动挡；
所述测试专用软件设有应用界面，所述应用界面包含显示界面与编辑界面；所述显示界面包含制造信息不良率统计、测试员、测试工位、制造数、检测通道列表，为第一级界面；所述编辑界面包含测试参数编辑、通道设置、统计信息设置，为第二级界面。
4.一种双电芯电池保护板的测试板，其特征在于，设有MCU控制模块及与其连接的继电器控制模块，在所述MCU控制模块与所述继电器控制模块之间独立地连接有模拟电芯模块、大电流模块与AD采样模块；所述继电器控制模块还连接测试产品；
所述MCU控制模块用于接收并解析测试操控端发送的测试命令，控制模拟电芯模块、大电流模块、AD采样模块与所述继电器控制模块按照所述测试命令工作，对所述测试产品进行测试；
所述模拟电芯模块用于按照解析的所述测试命令为所述测试产品提供电压；
所述大电流模块用于按照解析的所述测试命令为所述测试产品提供大电流；
所述继电器控制模块用于建立与所述测试产品之间的电连接通道；
所述AD采样模块用于按照解析的所述测试命令对所述测试产品的电流或电压进行采样，并将采样电流或采样电压发送到所述MCU控制模块；
所述MCU控制模块还用于对所述采样电流或所述采样电压进行分析得到测试结果，并将所述测试结果发送到所述测试操控端。
5.如权利要求4所述的一种双电芯电池保护板的测试板，其特征在于：所述继电器控制模块通过多针转接插头与所述测试产品连接；所述多针转接插头用于将所述测试产品的多种测试信号独立地接入所述继电器控制模块进行测量；所述多种测试信号包含外部电压、外部电流、NTC电阻、电池内阻。
6.如权利要求4所述的一种双电芯电池保护板的测试板，其特征在于：所述模拟电芯模块设有两个供电模拟电芯与一个大电压模拟电芯；所述供电模拟电芯的供电电压为0-5V，精度为±1mV，最大输出电流为500mA；所述大电压模拟电芯的输出电压为0-12V，精度为±5mV。
7.如权利要求6所述的一种双电芯电池保护板的测试板，其特征在于：所述供电模拟电芯与所述大电压模拟电芯采用SPI通讯方式与所述MCU控制模块进行控制通信，所述供电模拟电芯与所述大电压模拟电芯的输出电压采用精密DAC芯片进行调节。
8.如权利要求4所述的一种双电芯电池保护板的测试板，其特征在于：所述大电流模块采用16位通讯芯片与所述MCU控制模块进行控制通信，其输出的最大电流为30A，精度为±10mA。
9.如权利要求8所述的一种双电芯电池保护板的测试板，其特征在于：所述大电流模块的电路结构采用铝块散热。
10.如权利要求1所述的一种双电芯电池保护板的测试板，其特征在于：所述AD采样模块采用16位ADC芯片通过SPI通讯方式与所述MCU控制模块进行控制控制，所述AD采样模块根据测量的电流或电压的变量大小选择信号放大倍数；所述信号放大倍数设有1倍、2倍、4倍、8倍、16倍、32倍、64倍、128倍，共八档；所述ADC芯片输出的所述采样电压的精度为±1mV，所述采样电流的精度为±1uA。
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