CN112834934A - 一种电池的适配性测试装置及系统 - Google Patents

Abstract

本说明书实施例公开了一种电池的适配性测试装置及系统。所述测试装置包括恒流源模块、可变电容模块以及控制模块，所述可变电容模块与所述恒流源模块并联；所述恒流源模块包括恒流负载以及电流控制单元；所述可变电容模块包括开关控制器以及至少一个电容单元；所述测试装置与所述电池电连接，其中，所述电池为所述恒流负载和所述至少一个电容单元供电；所述控制模块与所述恒流源模块的电流控制单元电连接，用于通过所述电流控制单元控制所述恒流负载的电流；所述控制模块还通过开关控制器与所述至少一个电容单元电连接，用于通过所述开关控制器控制电容单元的接入数量，以调节测试装置的接入电容值；所述控制模块还用于检测所述电池的供电状态。

Description

一种电池的适配性测试装置及系统

技术领域

本说明书涉及电池检测领域，特别地，涉及一种电池的适配性测试装置及系统。

背景技术

通常电动车回路中配置有容性负载，当电池插入电动车的瞬间，如果负载电容电量为零，则相当于短路，此时的瞬间电流将非常大，可能多达上百安培，除了会导致接口处打火外，还可能会照成电池放电过流或触发电池短路保护，导致电池不能正常向电动车负载供电。且瞬间的大电流也可能会造成电动车回路或者回路上的器件损坏。基于此，在电池BMS设计的时候，通常会增加预充电电路，在电池正式放电前将回路中的电容电量预存起来，从而避免上述问题。

但电池的预充电电路的硬件以及软件控制设计是否与市面上的多种车型相适配，或者如何与确定的某一种或多种车型相适配，是电池的预充电电路设计时需要考虑的关键因素。但市面上的车型通常种类繁多，且各车型所对应的参数也在不断更新，验证电池预充电电路的设计是否与其所应用的电动车适配，或者与何种车型适配，需要对各种车型分别进行测试，导致测试工作非常繁琐，需耗费较大的人力物力。因此，目前亟需一种更为简单方便的测试电池预充电电路是否与电动车相适配的方案。

发明内容

本说明书实施例的目的在于提供一种电池的适配性测试装置及系统，可以大幅提高电池适配性测试的简便性。

本说明书提供一种电池的适配性测试装置及系统是包括如下方式实现的：

一种电池的适配性测试装置，所述测试装置包括恒流源模块、可变电容模块以及控制模块，所述可变电容模块与所述恒流源模块并联；所述恒流源模块包括恒流负载以及电流控制单元。所述可变电容模块包括开关控制器以及至少一个电容单元。所述测试装置与所述电池电连接，其中，所述电池为所述恒流负载和所述至少一个电容单元供电。所述控制模块与所述恒流源模块的电流控制单元电连接，用于通过所述电流控制单元控制所述恒流负载的电流。所述控制模块还通过开关控制器与所述至少一个电容单元电连接，用于通过所述开关控制器控制电容单元的接入数量，以调节测试装置的接入电容值。所述控制模块还用于检测所述电池的供电状态，以基于所述供电状态确定所述电池的测试结果。

本说明书提供的所述测试装置的另一些实施中，所述电流控制单元包括MOS管，所述MOS管的栅极与控制模块的电压控制端电连接，所述MOS管的漏极、源极连接在电池的接入端以及恒流负载之间。

本说明书提供的所述测试装置的另一些实施中，所述电流控制单元还包括反馈单元，所述反馈单元连接在MOS管与控制模块之间，用于稳定恒流负载的电流。

本说明书提供的所述测试装置的另一些实施中，所述控制模块还包括电流采集端，所述电流采集端连接至恒流负载与所述MOS管的连接处，用于采集恒流负载的电流。相应的，所述控制模块基于采集的电流调整MOS管的导通深度，以对恒流负载的电流进行控制。

本说明书提供的所述测试装置的另一些实施中，所述电流控制单元包括第一MOS管以及第二MOS管、比较器、运算放大器。所述第一MOS管以及第二MOS管的栅极与所述运算放大器的输出端连接，第一MOS管的源极以及第二MOS管的漏极与电池的接入端连接，第一MOS管的漏极以及第二MOS管的源极与恒流负载连接。所述比较器的负端连接至所述恒流负载与第一MOS管的漏极以及第二MOS管的源极连接的一端。所述比较器的输出端与所述运算放大器的负端连接；所述比较器的正端与控制模块的电压控制端连接。所述比较器的负端还与所述控制模块的电流采集端连接。其中，所述电流采集端连接至恒流负载与所述MOS管的连接处，用于采集恒流负载的电流。

本说明书提供的所述测试装置的另一些实施中，所述开关控制器包括分别与各电容单元电连接的继电器；所述控制模块用于控制各继电器的断开以及闭合，以控制相应的电容单元的断开以及接入。

本说明书提供的所述测试装置的另一些实施中，所述控制模块还与智能设备电连接，以接收智能设备发送的控制信号，以及向智能设备发送所述电池的供电状态信号。

另一方面，本说明书实施例还提供一种电池的适配性测试系统，所述测试系统包括测试电池、测试装置以及智能设备；其中，所述测试装置包括恒流源模块、可变电容模块以及控制模块，所述可变电容模块与所述恒流源模块并联。所述测试装置与电池电连接；所述恒流源模块包括恒流负载以及电流控制单元。所述可变电容模块包括开关控制器以及至少一个电容单元。其中，所述电池为所述恒流负载和所述至少一个电容单元供电；所述测试装置的控制模块与所述智能设备电连接。所述控制模块与所述恒流源模块的电流控制单元电连接，用于通过所述电流控制单元控制所述恒流负载的电流。所述控制模块还通过开关控制器与所述至少一个电容单元电连接，用于通过所述开关控制器控制电容单元的接入数量，以调节测试装置的接入电容值。所述控制模块还用于检测所述电池的供电状态，并将相应的供电状态信号传输至所述智能设备。所述智能设备用于基于所述供电状态信号确定所述电池的测试结果。

本说明书一个或多个实施例提供的电池的适配性测试装置及系统，通过设计一种等效电路作为测试装置，利用恒流源模块以及可变电容模块来等效电动车的控制器电容以及后端负载功耗，且电容以及负载大小可按需调整。基于该测试装置，在测试不同类型的电动车时，只需要调整测试装置的可变电容模块的接入电容值以及恒流负载的电流即可。或者，在确定好电池的预充电电路的硬件以及软件的设计方案后，通过调整所述测试装置的接入电容值，来确定电池正常放电所适配的电动车中控电源输入端的电容值范围；以及通过调整恒流负载的电流，来确定电池正常放电所适配的电动车中控后端负载的功耗范围，从而简单有效的确定该电池所适配的电动车的电容以及负载参数要求，提高电池适配性测试的简便性以及准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本说明书提供的一种测试装置的模块结构示意图；

图2为本说明书提供的一个实施例中的测试装置的电路结构示意图；

图3为本说明书提供的一个实施例中的恒流源模块的电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书一个或多个实施例中的附图，对本说明书一个或多个实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于说明书一个或多个实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本说明书实施例方案保护的范围。

本说明书实施例提供一种电池的适配性测试装置，以更加简单方便的对电池的适配性进行测试。如图1所示，一些实施例中，所述测试装置可以包括恒流源模块、可变电容模块以及控制模块，所述可变电容模块与所述恒流源模块并联。所述恒流源模块可以包括恒流负载以及电流控制单元。所述可变电容模块可以包括开关控制器以及至少一个电容单元。所述测试装置可以与电池电连接。其中，所述电池可以为所述恒流负载和所述至少一个电容单元供电。所述测试装置的控制模块可以检测所述电池的供电状态。所述控制模块可以由外接供电电路供电，以控制测试装置内的电流以及电容大小，并检测所述电池的供电状态。

所述电容单元的电容值大小可以根据实际需要自行配置，各电容单元的电容值可以相同，也可以不同，这里不做限定。所述恒流负载的电阻值大小也可以根据需要自行配置。所述恒流负载可以为电动车中控输出后端的蜂鸣器、LED灯等负载的等效形式。所述可变电容模块可以为电动车中控电源输入端的电容等效形式。所述恒流负载的电阻值大小以及可变电容模块的电容值大小可以根据测试需要或者待适配的电动车的参数进行配置。所述电流控制单元可以用于控制经过所述恒流负载的电流。

所述控制模块可以与所述恒流源模块的电流控制单元电连接，用于通过所述电流控制单元控制所述恒流负载的电流。所述控制模块还可以通过开关控制器与所述至少一个电容单元电连接，用于通过所述开关控制器控制电容单元的接入数量，以调节测试装置的接入电容值。所述控制模块还可以用于检测所述电池在相应电流以及电容值等测试参数下的供电状态，以基于该供电状态确定所述电池是否正常供电。所述电池的供电状态如可以包括正常放电、未正常放电等。

通过上述测试装置，可以检验不同类型电动车的适配情况。例如，当测试不同类型的电动车时，只需要调整测试装置的可变电容模块的接入电容值以及恒流负载的电流即可。或者，在确定好电池的预充电电路的硬件以及软件的设计方案后，还可以通过调整所述测试装置的接入电容值来确定电池正常放电所适配的电动车中控电源输入端的电容值范围；以及通过调整恒流负载的电流，来确定电池正常放电所适配的电动车中控后端负载的功耗范围，从而简单有效的确定该电池所适配的电动车的电容以及负载参数要求。

例如，对于待适配测试的电动车，可以基于待适配测试的电动车的参数，配置好上述测试装置的恒流负载电流值以及可变电容模块的接入电容值后，进行5分钟正常插拔电池实验，以5分钟为一个周期，将电池接入电测装置的电池接入端，检测电池在电池插入瞬间是否会存在异常现象导致电池无法正常放电，在换电过程中是否会存在电池不放电的异常现象，以测试电池的负载检测功能、预放电功能等是否正常。或者，还可以进行2秒钟快速插拔电池实验，每个插拔周期少于2秒钟，测试电池是否持续正常放电，以模拟电池和底座出现瞬间断开连接时，电池是否正常持续供电。如果电池出现异常，则可以适应性的修改完善电池预充电设计方案，直至电池满足测试要求。

或者，还可以对设计好的电池进行适配范围测试，将电池接入测试装置，通过控制模块控制开关控制器的闭合，以调整可变电容模块的接入电容单元数量，进而调整接入电容值。以及控制模块通过电流控制单元调整恒流负载的电流。并在不同的接入电容值以及电流下进行电池是否正常放电测试。测试方式也可以参考上述实例。通过该测试，可以确定该电池所适配的电动车中控电源输入端的电容值范围，以及所适配的电动车中控后端负载的功耗范围。相应的，可以基于该适配参数确定电池所可以适用的电动车车型。使得电池的预充电设计的测试方式更加简单高效，避免对各种电动车车型的实际测试所带来的繁琐工作。

一些实施例中，所述电流控制单元可以包括MOS管。所述MOS管的栅极可以与控制模块的电压控制端电连接，所述MOS管的漏极、源极可以连接在电池的接入端以及恒流负载之间。所述控制模块可以通过控制输入至栅极的电压，使MOS管工作在线性区，此时MOS管相当于阻抗值可调的可变电阻。所述控制模块可以通过控制输入至栅极的电压大小，以控制MOS管的导通深度，进而实现对恒流负载的电流的调整。所述MOS管可以为NMOS管或者PMOS管。优选的，所述MOS管可以采用高功率NMOS管。

另一些实施例中，所述电流控制单元还可以包括反馈单元。所述反馈单元可以连接至MOS管与控制模块之间，用于稳定恒流负载的电流。所述反馈单元如可以采用误差放大器、比较器等。

另一些实施例中，所述控制模块还包括电流采集端，所述电流采集端可以连接至恒流负载与所述MOS管的连接处，用于采集恒流负载的电流。相应的，所述控制模块可以基于采集的电流调整MOS管的导通深度，以实现对恒流负载的电流控制。例如，所述控制模块可以通过所述电流采集端采集所述恒流负载与所述MOS管连接处的电压值，然后，可以使用ADC转换(模数转换)来监控恒流负载的电流。并将转换得到的电流与指定电流值比较，如果电流值与指定电流值不相等，则可以修正MOS管的栅极电压，调整MOS管的导通深度，直至恒流负载的电流为指定电流值，简单有效的实现对恒流负载的电流的控制。

如图2所示，所述测试装置可以包括控制模块21、恒流源模块22以及可变电容模块23以及电池接入端24。所述控制模块如可以采用单片机(IC)。所述恒流源模块22可以包括误差放大器220、NMOS管221、恒流负载222。所述控制模块21的端口10可以作为电压控制端，与误差放大器220的正端连接，以控制误差放大器220的正端电压。所述误差放大器220的输出端与NMOS管221的栅极连接。所述误差放大器220的负端与NMOS管221的源极连接。所述NMOS管221的源极还与恒流负载连接。所述NMOS管221的漏极与电池接入端24连接。所述控制模块21的端口9可以作为电流采集端，与恒流负载222与NMOS管221的源极的连接处连接，以采集恒流负载222的电压。

相应的，所述控制模块21可以通过端口10控制误差放大器220的正端电压，进而调节误差放大器220的输出电压，以控制NMOS管的导通深度，并通过负端反馈稳定恒流负载的电流。所述控制模块21可以通过端口9采集恒流负载222的电压，使用ADC转换来监控恒流负载的电流，在需要电流调整时，控制模块21可以通过端口10调整误差放大器220的正端电压，进而达到控制恒流负载的电流的目的。

另一些实施例中，所述开关控制器可以包括分别与各电容单元电连接的继电器。所述控制模块用于控制各继电器的断开以及闭合，以控制相应的电容单元的断开以及接入。当然，所述开关控制器也可以采用其他的形式，这里不做限定。参考图2，图2中示处了4个电容单元230以及对应的继电器231，继电器231连接在控制模块21的不同端口2、3、4、5以及对应的电容单元230之间。控制模块21可以通过控制各继电器231的闭合以及断开，来改变接入的电容单元数量，进而简单方便的调整接入的电容值。

另一些实施例中，所述控制模块21还与智能设备电连接，以接收智能设备发送的控制信号，以及向智能设备发送所述电池的供电状态信号。所述智能设备如可以为电脑、IPAD等。所述控制信号如可以包括控制电流值的大小在指定电流值或可变电容的接入电容值大小在指定电容值的控制信号，以及控制测试的周期以及测试方式等的控制信号等。所述供电状态信号如可以包括电池是否正常供电的模拟信号或状态码等数字信号。

参考图2，控制模块还包括端口7以及端口8。所述端口8可以输出485 1信号，用于与电池通信。所述端口7可以输出485 2信号，用于与智能设备通信。所述控制模块21可以通过485 1信号读取电池的供电状态信号，并通过485 2信号将供电状态信号传递给智能设备。智能设备可以通过预先配置的软件判断电池测试是否通过。所述控制模块1的端口6接地，端口1连接供电电源。

如图3所示，另一些实施例中，所述电流控制单元还可以采用如下结构，所述电流控制单元包括两个反向布设MOS管，第一MOS管301以及第二MOS管302。以及所述电流控制单元还包括比较器303、运算放大器304。

所述第一MOS管301以及第二MOS管302的栅极与所述运算放大器304的输出端连接。第一MOS管301的源极以及第二MOS管302的漏极与电池的接入端306连接。第一MOS管301的漏极以及第二MOS管302的源极与恒流负载305连接。

所述恒流负载305与第一MOS管301的漏极以及第二MOS管302的源极连接的一端与所述比较器303的负端连接。

所述比较器303的输出端与所述运算放大器304的负端电连接。所述比较器303的正端与控制模块的电压控制端对应的端口10连接。

所述比较器303的负端还与所述控制模块的电流采集端对应的端口9连接。所述控制模块的电流采集端对应的端口9还连接至恒流负载305与MOS管的连接处，用于采集所述恒流负载305的电流。

当比较器的负端电压低于正端电压时，比较器输出为低电平，运算放大器输出高电平，使第一MOS管以及第二MOS管导通，并工作在线性区。随着MOS管导通深度加深，流经恒流负载的电流增大。电流增大使得反馈至比较器负端的电压也增大。当比较器的负端电压高于正端电压时，运算放大器输出电压降低，MOS管导通深度变浅，流经恒流负载的电流减小。电流减小使得反馈至比较器负端的电压也随之降低。当负端电压低于正端电压后，比较器输出为低电平，运算放大器输出高电平，使MOS管导通深度增加，流经恒流负载的电流增大。根据上述逻辑，通过反复的循环使电流稳定在指定电流值。同时，端口9还可以采集恒流负载的电流，并与指定电流值比较，在实际电流值与指定电流值不相等时，可以通过端口10控制比较器的正端电压，然后，再通过上述逻辑，直至稳定实际电流值在指定电流值。

通过上述闭环负反馈以及结合运算放大器的电路来控制负载恒流，可以使得负载恒流的调整更加准确稳定。同时，通过设置两个反向布设的MOS管，可以增加流经恒流负载的电流的可调节范围，提高恒流源模块的整体通流能力。

图3所示的运算放大器的具体结构为优选举例说明，并不构成对本申请运算放大器结构的直接限定，实际应用中还可以采用其他形式的可以实现相应信号放大功能的运算放大器。图3所示的运算放大器与MOS管之间的电阻设计可以避免MOS管在较高电压下出现损坏，可以根据需要选择是否设置该电阻以及设置该电阻参数。MOS管与恒流负载之间的电阻也为保护MOS管设计，可以根据需要选择是否设置该电阻以及设置该电阻参数。

基于上述测试装置，本说明书实施例还提供一种电池的适配性测试系统，所述测试系统可以包括测试电池、测试装置以及智能设备。其中，所述测试装置包括恒流源模块、可变电容模块以及控制模块，所述可变电容模块与所述恒流源模块并联。所述测试装置与电池电连接。所述恒流源模块可以包括恒流负载以及电流控制单元。所述可变电容模块可以包括开关控制器以及至少一个电容单元。其中，所述电池可以为所述恒流负载和所述至少一个电容单元供电。所述测试装置的控制模块与所述智能设备连接。

所述控制模块与所述恒流源模块的电流控制单元电连接，可以用于通过所述电流控制单元控制所述恒流负载的电流。所述控制模块还通过开关控制器与所述至少一个电容单元电连接，可以用于通过所述开关控制器控制电容单元的接入数量，以调节测试装置的接入电容值。所述控制模块还用于检测所述电池的供电状态，并将相应的供电状态信号传输至所述智能设备。所述智能设备可以用于基于所述供电状态信号确定所述电池的测试结果。

通过上述测试系统，可以检验不同类型电动车的适配情况，当测试不同类型的电动车时，只需要调整测试装置的可变电容模块的接入电容值以及恒流负载的电流即可。或者，在确定好电池的预充电电路的硬件以及软件的设计方案后，可以通过调整所述测试装置的接入电容值来确定电池正常放电所适配的电动车中控电源输入端的电容值范围；以及通过调整恒流负载的电流，来确定电池正常放电所适配的电动车中控后端负载的功耗范围，从而简单有效的确定该电池所适配的电动车的负载电容以及负载参数要求。

需要说明的是，在本说明书的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书的至少一个实施例或示例中。

在本说明书中，对上述术语的示意性表述并不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本说明书的实施例而已，并不用于限制本说明书。对于本领域技术人员来说，本说明书可以有各种更改和变化。凡在本说明书的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种电池的适配性测试装置，其特征在于，所述测试装置包括恒流源模块、可变电容模块以及控制模块，所述可变电容模块与所述恒流源模块并联；所述恒流源模块包括恒流负载以及电流控制单元；所述可变电容模块包括开关控制器以及至少一个电容单元；所述测试装置与所述电池电连接，其中，所述电池为所述恒流负载和所述至少一个电容单元供电；

所述控制模块与所述恒流源模块的电流控制单元电连接，用于通过所述电流控制单元控制所述恒流负载的电流；

所述控制模块还通过开关控制器与所述至少一个电容单元电连接，用于通过所述开关控制器控制电容单元的接入数量，以调节测试装置的接入电容值；

所述控制模块还用于检测所述电池的供电状态，以基于所述供电状态确定所述电池的测试结果。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电流控制单元包括MOS管，所述MOS管的栅极与控制模块的电压控制端电连接，所述MOS管的漏极、源极连接在电池的接入端以及恒流负载之间。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电流控制单元还包括反馈单元，所述反馈单元连接在MOS管与控制模块之间，用于稳定恒流负载的电流。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述控制模块还包括电流采集端，所述电流采集端连接至恒流负载与所述MOS管的连接处，用于采集恒流负载的电流；

相应的，所述控制模块基于采集的电流调整MOS管的导通深度，以对恒流负载的电流进行控制。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电流控制单元包括第一MOS管以及第二MOS管、比较器、运算放大器；

所述第一MOS管以及第二MOS管的栅极与所述运算放大器的输出端连接，第一MOS管的源极以及第二MOS管的漏极与电池的接入端连接，第一MOS管的漏极以及第二MOS管的源极与恒流负载连接；

所述比较器的负端连接至所述恒流负载与第一MOS管的漏极以及第二MOS管的源极连接的一端；

所述比较器的输出端与所述运算放大器的负端连接；所述比较器的正端与控制模块的电压控制端连接；

所述比较器的负端还与所述控制模块的电流采集端连接；其中，所述电流采集端连接至恒流负载与所述MOS管的连接处，用于采集恒流负载的电流。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开关控制器包括分别与各电容单元电连接的继电器；所述控制模块用于控制各继电器的断开以及闭合，以控制相应的电容单元的断开以及接入。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块还与智能设备电连接，以接收智能设备发送的控制信号，以及向智能设备发送所述电池的供电状态信号。

8.一种电池的适配性测试系统，其特征在于，所述测试系统包括测试电池、测试装置以及智能设备；其中，所述测试装置包括恒流源模块、可变电容模块以及控制模块，所述可变电容模块与所述恒流源模块并联；所述测试装置与电池电连接；所述恒流源模块包括恒流负载以及电流控制单元；所述可变电容模块包括开关控制器以及至少一个电容单元；其中，所述电池为所述恒流负载和所述至少一个电容单元供电；所述测试装置的控制模块与所述智能设备电连接；

所述控制模块与所述恒流源模块的电流控制单元电连接，用于通过所述电流控制单元控制所述恒流负载的电流；

所述控制模块还通过开关控制器与所述至少一个电容单元电连接，用于通过所述开关控制器控制电容单元的接入数量，以调节测试装置的接入电容值；

所述控制模块还用于检测所述电池的供电状态，并将相应的供电状态信号传输至所述智能设备；

所述智能设备用于基于所述供电状态信号确定所述电池的测试结果。

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