CN108680864A - 一种具有欠压保护的蓄电池放电测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有欠压保护的蓄电池放电测试装置及方法，用来测试内部包括蓄电池主体和内部继电器的蓄电池产品，放电测试装置的控制端连接蓄电池产品的放电接线端，放电测试装置电源端正、负极与蓄电池负载的正、负极连接；所述放电测试装置将蓄电池放电接线端短接，使蓄电池放电，并记录放电时间；当蓄电池电压降到欠压保护电压时，自动断开蓄电池放电接线端，停止蓄电池放电，输出最终放电时间。本发明完全脱开人为操作，节约了人力成本，也防止了因人为疏忽导致的电池过放；避免了通过较大的继电器或开关管去切断蓄电池负载，节约了测试的成本，提高了测试的安全性。

Description

一种具有欠压保护的蓄电池放电测试装置及方法

技术领域

本发明涉及测试技术领域，尤其是一种具有欠压保护的蓄电池放电测试装置及方法。

背景技术

随着新能源技术的推广，蓄电池应用的范围也越来越广，使用的数量也越来越多，出厂前的测试工作量也越来越大，对于一部分尚未安装保护措施的蓄电池产品，如图1所示，蓄电池产品仅包括蓄电池和控制端。在测试实际容量时，需要进行放电测试时，如果未及时断开负载导致电池过放，将对蓄电池产生不可逆转的损伤。目前，采用的接电子负载恒流放电方式，保护装置基本都是将保护电路串接在负载线上，但对于需要使用60A以上放电电流来测试容量的蓄电池，将保护电路串接在功率线上的方案将需要一个较大的继电器或开关管，这样做成本将会大大增加且需要做好散热处理防止器件烧坏。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种具有欠压保护的蓄电池放电测试装置及方法，实现了在对蓄电池放电测试时的欠压保护，并通过自动记录的放电时间计算蓄电池容量。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种具有欠压保护的蓄电池放电测试装置，用来测试内部包括蓄电池主体和内部继电器的蓄电池产品，所述放电测试装置的控制端连接蓄电池放电接线端，所述放电测试装置电源端正、负极与蓄电池负载的正、负极连接；

所述放电测试装置将蓄电池放电接线端短接，使蓄电池放电，并记录放电时间；当蓄电池电压降到欠压保护电压时，自动断开蓄电池放电接线端，停止蓄电池放电，输出最终放电时间。

进一步地，所述的放电测试装置，包括欠压保护控制模块和计时电路；

所述欠压保护控制模块，控制蓄电池放电，并控制计时电路开始计时；并且，当蓄电池电压降到欠压保护电压时，自动停止蓄电池放电，停止计时电路计时；

所述计时电路在欠压保护控制模块的控制下，开始或停止计时，记录并显示蓄电池的放电时间。

进一步地，所述欠压保护控制模块包括蓄电池短接模块和滞回比较模块；

所述蓄电池短接模块短接蓄电池放电接线端，使蓄电池放电；

所述滞回比较模块采样蓄电池放电时的电压，判断是否达到欠压保护电压，是，则控制蓄电池短接模块断开蓄电池放电接线端，停止蓄电池放电，否，则控制所述蓄电池短接模块短接蓄电池放电接线端，使蓄电池持续放电。

进一步地，所述蓄电池短接模块包括控制开关管Q1、R9、R7和按键开关K1；

其中，所述控制开关管Q1为PMOS管，其漏极与放电接线端A连接，源极与放电接线端B连接；栅极一路通过R9与源极连接，另一路通过按键开关K1与R7串联后连接蓄电池的负极。

进一步地，所述滞回比较模块包括比较器IC2,基准电压电路和蓄电池电压采样电路；基准电压电路连接比较器IC2的反向输入端，蓄电池电压采样电路连接比较器IC2的同向输入端；所述比较器IC2的输出端与蓄电池短接模块连接；

进一步地，所述滞回比较模块还包括保护电路，所述保护电路由R5和二极管D2组成，二极管D2的负极连接比较器IC2的输出端，正极通过R5与比较器IC2的同向输入端连接。

进一步地，所述欠压保护控制模块还包括开关组件，所述开关组件为一开双控型开关，由一个控制端和两个开关组成，控制端连接比较器IC2的输出端；一个开关的两个定端分别与R9和R7连接，通过R9与开关管Q1源极连接，通过R7连接蓄电池的负极；另一个开关的两个定端分别连接+5V电源和技术模块的计时控制端。

进一步地，所述开关组件由两个光耦P1和P2组成，光耦P1的发光器阴极连接光耦P2的发光器阳极，光耦P1的发光器阳极连接比较器IC2的输出端，光耦P2的发光器阴极通过指示模块的发光二极管D3接地；光耦P1的受光器集电极与R9连接，通过R9与开关管Q1源极连接，发射极与R7连接，通过R7连接蓄电池的负极；光耦P2的受光器集电极与+5V电源连接，发射极与计时电路的电源端连接。

进一步地，还包括电源模块，所述电源模块给计时电路供电，包括三端稳压电路、干电池组、二极管D5和D6；所述三端稳压电路输入端连接蓄电池的电源正、负极，输出的+5V电压经二极管D5输出给计时电路供电；所述干电池组经二极管D6输出+5V给计时电路供电。

一种具有欠压保护的蓄电池放电测试方法，包括以下步骤：

S1、将所述放电测试装置与内部包括蓄电池主体和内部继电器的蓄电池产品连接；

S2、长按按键开关K1，使放电接线端短接，蓄电池开始放电；开始放电时，电压高于欠压保护电压，滞回比较模块控制开关组件接通，使放电接线端短接，此时，放开按键开关K1使其复位断开，蓄电池持续放电；放电测试装置内的计时电路进行放电计时；

S3、当蓄电池放电后的电压下降到欠压保护电压时，滞回比较模块控制开关组件断开，使放电接线端断开，蓄电池产品的内部继电器断开，蓄电池停止放电；

S4、放电测试装置内的计时电路停止计时，计时电路的供电自动由蓄电池供电转为干电池供电，使计时电路的计时结果持续显示；供测试人员记录放电时间计算蓄电池的电量。

本发明有益效果如下：

从蓄电池开始放电到断电，完全脱开人为操作，由计时电路记录放电时间，节约了人力成本，也防止了因人为疏忽导致的电池过放；

放电保护通过蓄电池产品的控制端关断蓄电池，避免了通过较大的继电器或开关管去切断蓄电池负载，节约了测试的成本，提高了测试的安全性。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为蓄电池产品原理框图；

图2为本发明实施例放电测试装置工作原理框图；

图3为本发明实施例放电测试装置电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

本实施例公开了一种具有欠压保护的蓄电池放电测试装置，如图2所示，蓄电池产品内部包括蓄电池主体和内部继电器，蓄电池产品具有放电接线端和负载接线端，内部继电器的控制线圈一端与蓄电池的负极和负载接线端负极连接，另一端连接放电接线端A；内部继电器的控制开关的静端与蓄电池的正极连接并连接放电接线端B，控制开关的动端连接负载接线端正极。

放电测试装置的控制端分别连接蓄电池放电接线端A和B，所述放电测试装置电源端正、负极与蓄电池负载的正、负极连接；

放电测试装置将蓄电池放电接线端短接，即接线端A与放电接线端B连接时，内部继电器的控制线圈加电，控制继电器开关接通，蓄电池的正、负极连接负载的正、负极，给负载供电，同时给放电测试装置供电；

蓄电池放电接线端短接，放电测试装置对蓄电池进行放电测试，并记录放电时间；随着电池持续放电，电压会逐渐下降，当蓄电池电压降到欠压保护电压时，自动断开蓄电池放电接线端，停止蓄电池放电，输出最终放电时间；测试人员可根据计时电路上的时间读数和负载放电电流计算出电池的电量。

如图3所示，放电测试装置包括欠压保护控制模块、计时电路和供电模块；

欠压保护控制模块，控制蓄电池放电，控制计时电路开始计时；并且，当蓄电池电压降到欠压保护电压时，自动停止蓄电池放电，停止计时电路计时；

计时电路在欠压保护控制模块的控制下，开始或停止计时，记录并显示蓄电池的放电时间；

供电模块在蓄电池放电过程中和欠压保护后，给计时电路提供电源。

具体的，欠压保护控制模块包括蓄电池短接控制电路，蓄电池短接控制电路包括控制开关管Q1、R9、R7和按键开关K1；

其中，控制开关管Q1为MOS管，其漏极与接线端A连接，源极与接线端B连接；栅极一路通过R9与源极连接，另一路通过按键开关K1与R7串联后连接蓄电池的负极。

所述按键开关K1为非自锁型按键开关，按下后接通，松开后自动断开；当长按按键开关K1使开关导通时，R9与R7串联，开关管Q1的栅极电压被拉低，开关管Q1导通，使接线端A与接线端B短接，蓄电池开始放电。

进一步地，欠压保护控制模块还包括滞回比较模块，滞回比较模块包括比较器IC2,基准电压电路，蓄电池电压采样电路和保护电路；

其中，基准电压电路连接蓄电池的正、负极，输出基准电压到比较器IC2的反向输入端，蓄电池电压采样电路输出采样电压到比较器IC2的同向输入端，比较器IC2根据基准电压和采样电压的大小输出高低电平；

具体的，基准电压电路包括R2、C2和IC1，R2与稳压模块IC1串联，电容C2和稳压模块IC1并联，电源输出端为R2与稳压模块IC1的连接端，稳压模块IC1的参考极和阴极短接；IC1具体为TL431；

蓄电池电压采样电路包括R3和R4，R3和R4串联在蓄电池的正、负极，R3的一端与蓄电池的正极连接，另一端与比较器IC2的同向输入端连接，输出采样电压；

保护电路包括R5和二极管D2，R5的一端与比较器IC2的正向输入端连接，另一端与二极管D2的正极连接，二极管的负极与比较器IC2的输出端连接。

进一步地，欠压保护控制模块还包括开关组件，所述开关组件为一开双控型开关，由一个控制端和两个开关组成，控制端连接比较器IC2的输出端；一个开关的两个定端分别连接R9和R7；另一个开关的两个定端分别连接+5V电源和计时电路的计时控制端。

特殊的，开关组件包括两个光耦P1和P2，光耦P1发光器阴极连接光耦P2发光器阳极，光耦P1发光器阳极连接比较器IC2的输出端，光耦P2发光器阴极通过发光二极管D3接地；光耦P1受光器的集电极与R9连接，发射极与R7连接；光耦P2受光器的集电极与+5V电源连接，发射极与计时电路的电源端连接。

当蓄电池开始放电，电压高于欠压保护电压，欠压保护控制模块的采样电路输出的采样电压高于基准电压电路输出的基准电压，比较器IC2输出高电平到开关组件控制端，两个开关导通，使R9和R7串联，开关管Q1的栅极电压被拉低，开关管Q1导通，蓄电池持续放电；使+5V电源连接计时电路的计时控制端，计时电路的计时控制端被拉高，计时电路开始计时；

当蓄电池电压达到或低于欠压保护电压时，采样电路输出的采样电压低于基准电压电路输出的基准电压，比较器IC2输出低电平到开关组件控制端，两个开关断开，R9和R7断开，开关管Q1的栅极电压被拉高，开关管Q1截止，蓄电池停止放电；使+5V电源与计时电路的计时控制端断开，计时电路的计时控制端被拉低，计时电路停止计时；

当比较器IC2输出低电平时，二极管D2导通，R5与R4并联，等效电阻变小，使输出的采样电压大幅度下降，远远小于基准电压，强制限制比较器IC2输出低电平，防止断开负载后，蓄电池电压突然升高而导致的比较器误动作，造成蓄电池的欠压放电，损坏蓄电池。

进一步地，欠压保护控制模块还包括指示模块，指示模块对蓄电池的连接状态和放电状态进行指示，包括：R8、发光二极管D4、发光二极管D3；

R8和发光二极管D4串联在放电接线端A和蓄电池的负极之间，当按下K1使POMS管Q1导通时，A点电压通过B点连接到蓄电池正极，发光二极管D4发光，指示蓄电池短接模块已短接A、B两点，蓄电池开始放电；

发光二极管D3的正极通过开关组件连接在滞回比较模块的输出端，负极连接在蓄电池的负极；当滞回比较模块输出高电平时，发光二极管D3发光，指示滞回比较模块已输出，可以松开K1按键。

进一步地，欠压保护控制模块还包括比较器供电模块，电源模块连接在蓄电池的正负极用来给比较器IC2供电，所述比较器供电模块由R1、电容C1和稳压二极管D1组成，R1与稳压二极管D1串联，电容C1和稳压二极管D1并联，电源输出端为R1与稳压二极管D1的连接端；

特殊的，欠压保护控制模块还包括防反接二极管D11，二极管D11正向连接在蓄电池正极接线端，当蓄电池正负极正确连接时，二极管D11导通，给欠压保护控制模块供电，如果蓄电池正负极反接时，二极管D11截止，停止给欠压保护控制模块供电，对电路其到保护作用。

计时电路对蓄电池的放电状态进行计时，计时电路包括单片机和显示模块组成，单片机内部运行计时程序，计时使能端与欠压保护控制模块的开关组件连接，受欠压保护控制模块控制开始或结束计时；

显示模块与单片机连接，显示单片机的计时结果。

电源模块给计时电路供电，包括三端稳压电路、干电池组、二极管D5和D6；三端稳压电路输入端连接蓄电池的电源正、负极，输出的+5V电压经二极管D5输出给计时电路供电；所述干电池组经二极管D6输出+5V给计时电路供电；

当蓄电池放电时，由三端稳压电路通过二极管D5给计时电路供电；当欠压保护时，蓄电池不输出电压，干电池通过二极管D6给计时电路供电。

特殊的，三端稳压电路由三端稳压芯片LM1、电容C9和C10组成，三端稳压芯片LM1具体为LM7805。

二极管D5和D6对稳压电路和干电池组供电起隔离作用。

本实施例适用于输出电压范围在9V～36V之间的蓄电池产品。

一种具有欠压保护的蓄电池放电测试方法，包括以下步骤：

S1、将放电测试装置与内部包括蓄电池主体和内部继电器的蓄电池产品连接；

连接后，按下按键开关K1，放电测试装置上的发光二极管D4发光，表示测试装置与蓄电池已连接好，蓄电池可正常放电。

S2、长按按键开关K1，使放电接线端短接，蓄电池开始放电；开始放电时，蓄电池电压高于欠压保护电压，滞回比较模块控制开关组件接通，使放电接线端短接，放电测试装置上的发光二极管D3发光，此时，可以放开按键开关K1，蓄电池持续放电；放电测试装置内的计时电路进行放电计时；

S3、当蓄电池放电后的电压下降到欠压保护电压时，滞回比较模块控制开关组件断开，使放电接线端断开，蓄电池产品的内部继电器断开，蓄电池停止放电；

放电测试装置上的发光二极管D3、D4熄灭，表示蓄电池停止放电。

S4、放电测试装置内的计时电路停止计时，计时电路的供电自动由蓄电池供电转为干电池供电，使计时电路的计时结果持续显示；

供测试人员记录放电时间计算蓄电池的电量。

综上所述，本发明实施例提供的具有欠压保护的蓄电池放电测试装置及方法，从蓄电池开始放电到断电，完全脱开人为操作，由计时电路记录放电时间，节约了人力成本，也防止了因人为疏忽导致的电池过放；

放电保护通过蓄电池产品的控制端关断蓄电池，避免了通过较大的继电器或开关管去切断蓄电池负载，节约了测试的成本，提高了测试的安全性。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有欠压保护的蓄电池放电测试装置，用来测试内部包括蓄电池主体和内部继电器的蓄电池产品，其特征在于，所述放电测试装置的控制端连接蓄电池产品的放电接线端，所述放电测试装置电源端正、负极与蓄电池负载的正、负极连接；

所述放电测试装置将蓄电池放电接线端短接，使蓄电池放电，并记录放电时间；当蓄电池电压降到欠压保护电压时，自动断开蓄电池放电接线端，停止蓄电池放电，输出最终放电时间。

2.根据权利要求1所述的放电测试装置，其特征在于，包括欠压保护控制模块和计时电路；

所述欠压保护控制模块，控制蓄电池放电，并控制计时电路开始计时；并且，当蓄电池电压降到欠压保护电压时，自动停止蓄电池放电，停止计时电路计时；

所述计时电路在欠压保护控制模块的控制下，开始或停止计时，记录并显示蓄电池的放电时间。

3.根据权利要求2所述的放电测试装置，其特征在于，所述欠压保护控制模块包括蓄电池短接模块和滞回比较模块；

所述蓄电池短接模块短接蓄电池放电接线端，使蓄电池放电；

所述滞回比较模块采样蓄电池放电时的电压，判断是否达到欠压保护电压，是，则控制蓄电池短接模块断开蓄电池放电接线端，停止蓄电池放电，否，则控制所述蓄电池短接模块短接蓄电池放电接线端，使蓄电池持续放电。

4.根据权利要求3所述的放电测试装置，其特征在于，所述蓄电池短接模块包括控制开关管Q1、R9、R7和按键开关K1；

其中，所述控制开关管Q1为PMOS管，其源极与放电接线端B连接，漏极与放电接线端A连接；栅极一路通过R9与源极连接，另一路通过按键开关K1与R7串联后连接蓄电池的负极。

5.根据权利要求3所述的放电测试装置，其特征在于，所述滞回比较模块包括比较器IC2,基准电压电路和蓄电池电压采样电路；基准电压电路连接比较器IC2的反向输入端，蓄电池电压采样电路连接比较器IC2的同向输入端；所述比较器IC2的输出端与蓄电池短接模块连接。

6.根据权利要求3所述的放电测试装置，其特征在于，所述滞回比较模块还包括保护电路，所述保护电路由R5和二极管D2组成，二极管D2的负极连接比较器IC2的输出端，正极通过R5与比较器IC2的同向输入端连接。

7.根据权利要求3所述的放电测试装置，其特征在于，所述欠压保护控制模块还包括开关组件，所述开关组件为一开双控型开关，由一个控制端和两个开关组成，控制端连接比较器IC2的输出端；一个开关的两个定端分别与R9和R7连接，通过R9与开关管Q1源极连接，通过R7连接蓄电池的负极；另一个开关的两个定端分别连接+5V电源和技术模块的计时控制端。

8.根据权利要求7所述的放电测试装置，其特征在于，所述开关组件由两个光耦P1和P2组成，光耦P1的发光器阴极连接光耦P2的发光器阳极，光耦P1的发光器阳极连接比较器IC2的输出端，光耦P2的发光器阴极通过指示模块的发光二极管D3接地；光耦P1的受光器集电极与R9连接，通过R9与开关管Q1源极连接，发射极与R7连接，通过R7连接蓄电池的负极；光耦P2的受光器集电极与+5V电源连接，发射极与计时电路的电源端连接。

9.根据权利要求2-7任一所述的放电测试装置，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块给计时电路供电，包括三端稳压电路、干电池组、二极管D5和D6；所述三端稳压电路输入端连接蓄电池的电源正、负极，输出的+5V电压经二极管D5输出给计时电路供电；所述干电池组经二极管D6输出+5V给计时电路供电。

10.一种使用权利要求1-9的的蓄电池放电测试装置的蓄电池放电测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将放电测试装置与内部包括蓄电池主体和内部继电器的蓄电池产品连接；

S2、长按按键开关K1，使放电接线端短接，蓄电池开始放电；开始放电时，电压高于欠压保护电压，滞回比较模块控制开关组件接通，使放电接线端短接，此时，放开按键开关K1使其复位断开，蓄电池持续放电；放电测试装置内的计时电路进行放电计时；

S3、当蓄电池放电后的电压下降到欠压保护电压时，滞回比较模块控制开关组件断开，使放电接线端断开，蓄电池产品的内部继电器断开，蓄电池停止放电；

S4、放电测试装置内的计时电路停止计时，计时电路的供电自动由蓄电池供电转为干电池供电，使计时电路的计时结果持续显示；供测试人员记录放电时间计算蓄电池的电量。