CN204269793U - 一种便携式锂电池容量测试设备 - Google Patents

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刘乃田
张万良
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Abstract

本实用新型涉及一种便携式锂电池容量测试设备，包括控制模块，用于控制电池测试时的启动、停止、实时电压的监测及电池容量的计算；交互模块，与所述控制模块连接，用于对电池的截止电压和放电电流进行设定，对电池电压和容量实时显示以及对电池测试时的电流进行确认；稳控模块，与所述控制模块连接，用于使电池以设定的电流进行输出以及对电池的能量进行消耗；电源模块，用于提供测试设备工作电源以及转换输出不同电压。本实用新型在兼顾精度的基础上做到了较小的体积，具有很高的便利性。

Description

一种便携式锂电池容量测试设备
技术领域
本实用新型属于锂离子电池测试技术领域，具体涉及一种便携式锂电池容量测试设备。
背景技术
自1992年索尼公司成功开发首个商用锂离子电池以来，锂电以其高能量比、长寿命、高平台电压，以及绿色环保等特性在便携式电子产品方面广泛应用。今年来，在动力电池领域其市场占有率也逐年升高。作为判定锂电池质量的重要指标—电池容量具有重要的作用。
对于锂离子电池容量测试，工厂一般采用专门的测试设备进行测试。专用设备虽然精度高、功率大，但也存在设备体积大、造价昂贵等特点。因此，开发设计一种便携式的电池容量测试设备，可以较方便的对于电池容量进行标定，很有必要。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决上述的技术问题而提供一种便携式锂电池容量测试设备，旨在解决现有的锂离子电池容量专门测试设备体积大、造价昂贵等特点的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种便携式锂电池容量测试设备，包括：
控制模块，包括MCU控制器，用于控制电池测试时的启动、停止、实时电压的监测及电池容量的计算；
交互模块，与所述控制模块连接，用于对电池的截止电压和放电电流进行设定，对电池电压和容量实时显示，以及对电池测试时的电流进行确认；
稳控模块，与所述控制模块连接，用于使电池以设定的电流进行输出，以及对电池的能量进行消耗；
电源模块，用于提供测试设备工作电源以及转换输出不同电压，所述电源模块的其中一路电压通过DC-DC变换器变换后，输出到所述控制模块以稳控模块，一路电压直接输入到所述控制模块。
所述稳控模块包括恒流控制模块以及功率器件；所述恒流控制模块与所述控制模块相连接，所述功率器件与所述恒流控制模块连接。
所述恒流控制模块包括双通道运算放大器，所述功率器件采用功率管。
所述交互模块包括显示模块以及按键模块，所述显示模块以及按键模块与所述控制模块相连接；所述显示模块用于对电池电压和容量实时显示；所述按键模块用于对电池的截止电压和放电电流进行设定，以及对电池测试时的电流进行确认。
所述按键模块包括两个按键S1、S2。
所述显示模块包括两个数码显示管，分别与所述MCU控制器连接，分别用于显示电池电压和容量。
所述MCU控制器采用STC5410AD,所述MCU控制器的引脚10、11分别接述电阻R100、R101以及所述两个按键S1、S2,所述电阻R100、R101的另一端接VCC 5V电源端；所述按键S1、S2的另一端按地；所述MCU控制器的引脚3接电阻R9，引脚6、7接晶振Y1,所述晶振Y1的两端分别接电容C1、电容CAP；所述电阻R9、电容C1、电容CAP的另一端接地；所述MCU控制器的引脚18接电阻R12、电容C3,所述电容C3的另一端接地，所述电阻R12的另一端接VCC 2.5V电源端，所述MCU控制器的引脚19接电阻R11、电容C2，所述电容C2的另一端接地，所述电阻R11的另一端接所述稳控模块的COLLET连接端。
所述稳控模块包括三极管Q2、电源ICTL431、双通道运算放大器LM358以及功率器件MOSFET Q1；所述三极管Q2的基极接电阻R30、集电极接电阻R19、发射极接电阻R31、R32，所述电阻R30、电阻R19的另一端相接后接所述MCU控制器17脚，所述电阻R31另一端接地，所述电阻R32的另一端按电源IC的引脚1、3以及可变电阻R21的固定端1，所述电源IC的2脚接地，所述可变电阻R21的固定端2接所述电源IC的2脚后接地、所述可变电阻R21的可变端3接所述双通道运算放大器LM358的3脚，所述双通道运算放大器LM358的4脚接地、2脚接电阻R24，所述电阻R24另一端接LM358的7脚以及电阻R34，所述双通道运算放大器LM358的1脚接电阻R25，所述电阻R25的另一端接所述功率器件MOSFET Q1的源极，所述功率器件MOSFET Q1的漏极通过电阻R27接R23后接地，所述稳控模块COLLET连接端在所述电阻R27、R23的连接线上，所述双通道运算放大器LM358的5脚接电阻R28，所述电阻R28的另一端接电阻R29以及所述功率器件MOSFET Q1的源极，所述电阻R29另一端接地，所述双通道运算放大器LM358的6脚接电阻R33后接地，所述电阻R34的另一端接所述电阻R33后接地。
本实用新型锂电池容量测试设备通过采用以上的技术方案，在兼顾精度的基础上做到了较小的体积，具有很高的便利性，是一种便携式的测试设备。
附图说明
图1所示为本实用新型实施例提供的一种便携式锂电池容量测试设备的原理方框示意图；
图2所示为控制模块的电路原理图；
图3所示为述稳控模块的电路原理图；
图4所示为电源模块的5-12伏转换电路的电路原理图；
图5所示为电源模块的5-2.5伏转换电路的电路原理图。
具体实施方式
下面，结合实例对本实用新型的实质性特点和优势作进一步的说明，但本实用新型并不局限于所列的实施例。
请参阅图1～5所示，一种便携式锂电池容量测试设备，包括：
控制模块，包括MCU控制器，用于系统的整体控制，即用于控制电池测试时的启动、停止、实时电压的监测及电池容量的计算；
交互模块，与所述控制模块连接，用于对电池的截止电压和放电电流进行设定，对电池电压和容量实时显示，以及对电池测试时的电流进行确认，确保电池在正常的范围内进行工作；
稳控模块，与所述控制模块连接，用于使电池以设定的电流进行输出，以及对电池的能量进行消耗；
电源模块，用于提供测试设备工作电源以及将内部电压进行转换，转换输出不同电压，所述电源模块的其中一路电压通过DC-DC变换器变换后，输出到所述控制模块以稳控模块，一路电压直接输入到所述控制模块。
所述电源模块主要是为系统提供电源以及负责系统内不同电压的转换。电源模块内部电压为5V，转换后对外输出电压为12V和2.5V，12V电压主要由MC34063转换而来，2.5V主要由TL431转换而来,参见图4～5所示，具体实现上，所述MC34063的脚1电感L1、二极管D3,所述MC34063的脚2、4连接后接地，所述MC34063的脚3接电容C5后接地，所述MC34063的脚5接电阻R15、R17的连接端，所述电阻R15另一端接地，所述电阻R17另一端接电容C4、C6以及二极管D3的另一端并接VCC12伏输出电源端，电容C4、C6并联，电容C4、C6的另一端接地，所述MC34063的脚6接VCC5伏电源输入端，并接电阻R14，所述电阻R14另一端接电阻R16的一端后接所述电感L1的另一端，所述电阻R16的另一端接所述MC34063的脚8接，所述MC34063的脚7接在所述电感L1与电阻R16连接线上。
参见图5所示，所述TL431有三个接线端，其中，接线端2接地，接线端3接VCC2.5伏电源输出端，且接线端3接电阻R13的一端，所述电阻R13的另一端接VCC5伏电源输入端，接线端1接在所述接线端3与电阻R13的连接线之间的位置上。
具体实现上，所述稳控模块包括用于放电电流恒流控制的恒流控制模块以及功率器件；所述恒流控制模块与所述控制模块相连接，所述功率器件与所述恒流控制模块连接，所述恒流控制模块主要是保证电池以设定的电流进行输出，所述功率器件部分主要是对电池的能量进行消耗，进而由控制模块计算出电池的容量。
所述恒流控制模块包括双通道运算放大器，所述功率器件采用功率管，所述恒流控制模块的恒流控制实现主要是以双通道运算放大器为主，配合相应的功率MOSFET，使MOSFET相当于可变电阻，进而可以较方便的设定放电电流值。
具体实现上，所述交互模块包括显示模块以及按键模块，所述显示模块以及按键模块与所述控制模块相连接；所述显示模块用于对电池电压和容量实时显示；所述按键模块用于对电池的截止电压和放电电流进行设定，以及对电池测试时的电流进行确认。
其中，所述按键模块包括两个按键S1、S2。
所述显示模块包括两个数码显示管，分别用于显示电池电压和容量。
参见图2所示，具体实现上，所述MCU控制器U10采用STC5410AD,所述MCU控制器的引脚10、11分别接述电阻R100、R101以及所述两个按键S1、S2,所述电阻R100、R101的另一端接VCC 5V电源端；所述按键S1、S2的另一端按地；所述MCU控制器的引脚3接电阻R9，引脚6、7接晶振Y1,所述晶振Y1的两端分别接电容C1、电容CAP；所述电阻R9、电容C1、电容CAP的另一端接地；所述MCU控制器的引脚18接电阻R12、电容C3,所述电容C3的另一端接地，所述电阻R12的另一端接VCC 2.5V电源端，所述MCU控制器的引脚19接电阻R11、电容C2，所述电容C2的另一端接地，所述电阻R11的另一端接所述稳控模块COLLET连接端；所述MCU控制器的引脚26、27、1、2、12、13、15、16接两个所述数码显示管的a、b、c、d、e、f、g、h显示接口，所述的MCU控制器的引脚20～25分别接两个所述数码显示管的WE1～WE6显示接口。
参见图3所示，具体实现上，所述稳控模块包括NPN型三极管Q2、电源IC(TL431)、双通道运算放大器LM358(U26)以及N沟道功率器件MOSFET Q1；所述三极管Q2的基极接电阻R30、集电极接电阻R19及VCC5伏电源端、发射极接电阻R31、R32，所述电阻R30、电阻R19的另一端相接后接所述MCU控制器SHUT脚(17脚)，所述电阻R31另一端接地，所述电阻R32的另一端按电源IC的引脚1、3以及可变电阻R21的固定端1，所述电源IC的2脚接地，所述可变电阻R21的固定端2接所述电源IC的2脚后接地、所述可变电阻R21的可变端3接所述双通道运算放大器LM358的3脚，所述双通道运算放大器LM358的4脚接地、2脚接电阻R24，所述电阻R24另一端接LM358的7脚以及电阻R34，所述双通道运算放大器LM358的1脚接电阻R25，所述双通道运算放大器LM358的8脚接VCC12伏电源端，所述电阻R25的另一端接所述功率器件MOSFET Q1的源极，所述功率器件MOSFET Q1的漏极通过电阻R27接R23后接地，所述稳控模块COLLET连接端在所述电阻R27、R23的连接线上，所述双通道运算放大器LM358的5脚接电阻R28，所述电阻R28的另一端接电阻R29以及所述功率器件MOSFET Q1的源极，所述电阻R29另一端接地，所述双通道运算放大器LM358的6脚接电阻R33后接地，所述电阻R34的另一端接所述电阻R33后接地。
本实用新型实施例中，所述的恒流控制是以双通道运算放大器LM358为主IC，配合功率器件MOSFET Q1共完成恒流控制功能，双通道运算放大器LM358其中一个运算放大器将采样信号放大，另外一个运算放大器调整稳定负载电流。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并非对本实用新型的结构作任何形式上的限制。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种便携式锂电池容量测试设备，其特征在于，包括：
控制模块，包括MCU控制器，用于控制电池测试时的启动、停止、实时电压的监测及电池容量的计算；
交互模块，与所述控制模块连接，用于对电池的截止电压和放电电流进行设定，对电池电压和容量实时显示，以及对电池测试时的电流进行确认；
稳控模块，与所述控制模块连接，用于使电池以设定的电流进行输出，以及对电池的能量进行消耗；
电源模块，用于提供测试设备工作电源以及转换输出不同电压，所述电源模块的其中一路电压通过DC-DC变换器变换后，输出到所述控制模块以稳控模块，一路电压直接输入到所述控制模块。
2.如权利要求1所述便携式锂电池容量测试设备，其特征在于，所述稳控模块包括恒流控制模块以及功率器件；所述恒流控制模块与所述控制模块相连接，所述功率器件与所述恒流控制模块连接。
3.如权利要求2所述便携式锂电池容量测试设备，其特征在于，所述恒流控制模块包括双通道运算放大器，所述功率器件采用功率管。
4.如权利要求3所述便携式锂电池容量测试设备，其特征在于，所述交互模块包括显示模块以及按键模块，所述显示模块以及按键模块与所述控制模块相连接；所述显示模块用于对电池电压和容量实时显示；所述按键模块用于对电池的截止电压和放电电流进行设定，以及对电池测试时的电流进行确认。
5.如权利要求4所述便携式锂电池容量测试设备，其特征在于，所述按键模块包括两个按键S1、S2。
6.如权利要求5所述便携式锂电池容量测试设备，其特征在于，所述显示模块包括两个数码显示管，分别与所述MCU控制器连接，分别用于显示电池电压和容量。
7.如权利要求6所述便携式锂电池容量测试设备，其特征在于，所述MCU控制器采用STC5410AD,所述MCU控制器的引脚10、11分别接述电阻R100、R101以及所述两个按键S1、S2,所述电阻R100、R101的另一端接VCC5V电源端；所述按键S1、S2的另一端按地；所述MCU控制器的引脚3接电阻R9，引脚6、7接晶振Y1,所述晶振Y1的两端分别接电容C1、电容CAP；所述电阻R9、电容C1、电容CAP的另一端接地；所述MCU控制器的引脚18接电阻R12、电容C3,所述电容C3的另一端接地，所述电阻R12的另一端接VCC 2.5V电源端，所述MCU控制器的引脚19接电阻R11、电容C2，所述电容C2的另一端接地，所述电阻R11另一端接稳控模块COLLET连接端。
8.如权利要求7所述便携式锂电池容量测试设备，其特征在于，其特征在于，所述稳控模块包括三极管Q2、电源ICTL431、双通道运算放大器LM358以及功率器件MOSFET Q1；所述三极管Q2的基极接电阻R30、集电极接电阻R19、发射极接电阻R31、R32，所述电阻R30、电阻R19的另一端相接后接所述MCU控制器17脚，所述电阻R31另一端接地，所述电阻R32的另一端按电源IC的引脚1、3以及可变电阻R21的固定端1，所述电源IC的2脚接地，所述可变电阻R21的固定端2接所述电源IC的2脚后接地、所述可变电阻R21的可变端3接所述双通道运算放大器LM358的3脚，所述双通道运算放大器LM358的4脚接地、2脚接电阻R24，所述电阻R24另一端接LM358的7脚以及电阻R34，所述双通道运算放大器LM358的1脚接电阻R25，所述电阻R25的另一端接所述功率器件MOSFET Q1的源极，所述功率器件MOSFET Q1的漏极通过电阻R27接R23后接地，所述稳控模块COLLET连接端在所述电阻R27、R23的连接线上，接所述双通道运算放大器LM358的5脚接电阻R28，所述电阻R28的另一端接电阻R29以及所述功率器件MOSFETQ1的源极，所述电阻R29另一端接地，所述双通道运算放大器LM358的6脚接电阻R33后接地，所述电阻R34的另一端接所述电阻R33后接地。
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CN106990364A (zh) * 2017-06-06 2017-07-28 镇江市高等专科学校 锂电池电量测试装置

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