CN208849030U - 电池用工装 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供的一种电池用工装，其包括：测量模块、控制模块、开关模块、负载，测量模块用于测量电池的电信号以及用于测量负载和/或电池的温度，测量模块的输出端将测量得到的电信号以及温度输出至控制模块；控制模块用于根据测量得到的电信号以及温度，确定控制信号；开关模块一端连接电池、一端连接负载，控制信号用于控制开关模块的通断状态，以控制电池向负载放电。通过本实用新型实施例提供的电池用工装，可以通过测量模块、控制模块、开关模块、负载即可实现电池的放电控制，提高了控制电池放电的效率，且可以方便地普遍或大规模使用。

Description

电池用工装

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池用工装。

背景技术

由于锂电池(Li-ion，Lithium Ion Battery)具有重量轻、容量大、无记忆效应等优点，近年来锂电池技术得到了迅猛发展，并被应用到了各种领域，常用于高档强光手电、随身电源、无线数据传输器、电热保暖衣、便携式仪器仪表、便携式照明设备、便携式打印机、工业仪器、医疗仪器等。

由于锂电池满电时(例如，4.18-4.19V)容易出安全事故，例如发生爆炸、起火等；但是，没电状态(例如，3.5V以下)对电池损坏较大，会导致电池内的电极材料晶格严重塌陷。因此，在存储运输以及出货等过程中，锂电池都是半电状态。且，在这些过程中，需要定时对锂电池进行充放电筛查和保养工作。

但是现有的一些可以用于对锂电池进行充放电筛查和保养的仪器，例如放电仪等，具有体积大、操作复杂、且机器本身成本较高等缺点，不利于普遍或大规模使用。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种电池用工装，以避免现有技术中的仪器体积大、操作复杂，不利于普遍或大规模使用的问题。

根据本实用新型的一方面，提供一种电池用工装，其包括：测量模块、控制模块、开关模块、负载，所述测量模块用于测量所述电池的电信号以及用于测量所述负载和/或所述电池的温度，所述测量模块的输出端将测量得到的电信号以及温度输出至所述控制模块；所述控制模块用于根据测量得到的电信号以及温度，确定控制信号；所述开关模块一端连接所述电池、一端连接所述负载，所述控制信号用于控制所述开关模块的通断状态，以控制所述电池向所述负载放电。

可选地，本实用新型任一实施例中，所述电信号包括电流、电压；

对应的，若所述控制模块确定测量得到的电流和温度正常且测量得到的电压满足第一预设条件，或者，若所述控制模块确定测量得到的电流和/或温度存在异常，则所述控制模块输出所述控制信号，以通过所述控制信号控制所述开关模块断开，使所述电池停止向所述负载放电。

可选地，本实用新型任一实施例中，电池用工装还包括：切换模块，用于控制所述控制模块进行功能切换。

可选地，本实用新型任一实施例中，所述控制模块的功能被切换为用于根据测量得到的电信号和温度，确定所述电池的检测结果。

可选地，本实用新型任一实施例中，所述电信号包括电流、电压，对应的，

若所述控制模块确定测量得到的电流满足第二电流预设条件、温度满足第二温度预设条件且电压满足第二电压预设条件，则所述控制模块确定所述电池的检测结果为正常；或者，

若所述控制模块确定测量得到的电流不满足第二电流预设条件或者温度不满足第二温度预设条件或者电压不满足第二电压预设条件，则所述控制模块确定所述电池的检测结果为异常。

可选地，本实用新型任一实施例中，还包括电源模块，用于为所述控制模块供电。

可选地，本实用新型任一实施例中，所述测量模块包括电压测量模块、电流测量模块、温度测量模块，

所述电压测量模块用于测量所述电池的电压；

所述电流测量模块用于测量所述电池流出的电流；

所述温度测量模块用于测量所述负载和/或所述电池的温度。

可选地，本实用新型任一实施例中，所述电流测量模块串联设置在所述电池和所述负载所在的支路上。

可选地，本实用新型任一实施例中，所述控制模块还用于根据所述测量得到的电信号和温度确定所述电池的状态，并输出状态信号。

可选地，本实用新型任一实施例中，还包括展示模块，用于根据所述状态信号展示对应的状态信息。

本实用新型实施例提供的一种电池用工装，其包括：测量模块、控制模块、开关模块、负载，所述测量模块用于测量所述电池的电信号以及用于测量所述负载和/或所述电池的温度，所述测量模块的输出端将测量得到的电信号以及温度输出至所述控制模块；所述控制模块用于根据测量得到的电信号以及温度，确定控制信号；所述开关模块一端连接所述电池、一端连接所述负载，所述控制信号用于控制所述开关模块的通断状态，以控制所述电池向所述负载放电。通过本实用新型实施例提供的电池用工装，可以通过测量模块、控制模块、开关模块、负载即可实现电池的放电控制，并可以自动停止电池向负载放电，受人的活动的影响较小、准确度高，从而提高了控制电池放电的效率，且操作简单、使用方便，可以节约时间，可以方便地普遍或大规模使用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种电池用工装的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种电池用工装的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种电压测量模块的电路结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种电流测量模块的电路结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种温度测量模块的电路结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种控制模块的电路结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的一种电池与开关模块的连接示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1为本实用新型实施例提供的一种电池用工装的结构示意图，如图1所示其包括：测量模块21、控制模块22、开关模块23、负载24。

具体地，本实施例中，以电池10为锂电池为例进行说明，当然，本实施例中的电池用工装20也可以用于其他类型的电池10，本实施例对此不进行限定。

本实施例中，所述测量模块21用于测量所述电池10的电信号以及用于测量所述负载24和/或所述电池10的温度，所述测量模块21的输出端将测量得到的电信号以及温度输出至所述控制模块22。

所述控制模块22用于根据测量得到的电信号以及温度，确定控制信号。

所述开关模块23一端连接所述电池10、一端连接所述负载24，所述控制信号用于控制所述开关模块23的通断状态，以控制所述电池10向所述负载24放电。

本实施例中，使用电池用工装20前，可以先将电池用工装20与电池10连接。且，本实施例中，负载24可以不设置在电池用工装20内部，而是设置在电池用工装20外部，并通过导线与电池用工装20的其他模块连接，本实施例对此不进行限定。

电池用工装20上可以设置有一操作按钮，完成电池10的连接后，工作人员可以触发该操作按钮，使电池用工装20开始工作。

具体地，触发该按钮后，开关模块23导通，使得电池10开始向负载24放电，此时，可以通过测量模块21测量所述电池10的电信号以及测量所述负载24和/或所述电池10的温度。

在放电过程中，控制模块22可以根据测量得到的电信号以及温度，确定控制信号，控制信号用于控制开关模块23的通断状态，从而控制电池10向负载24放电，例如，控制信号控制开关模块23断开，从而使电池10停止向负载24放电，或者控制信号控制开关模块23继续导通，使得电池10继续向负载24放电。

本实施例提供的电池用工装，通过测量模块、控制模块、开关模块、负载即可实现电池的放电控制，并可以自动停止电池向负载放电，受人的活动的影响较小、准确度高，从而提高了控制电池放电的效率，且操作简单、使用方便，可以节约时间，可以方便地普遍或大规模使用。

本实用新型另一实施例中，如图2所示，上述测量模块21具体可以包括电压测量模块211、电流测量模块212、温度测量模块213。

所述电压测量模块211用于测量所述电池10的电压。电压测量模块211的电路图可以如图3所示，电池10的一端与电压测量模块211的输入端连接，电压测量模块211的输入端通过分压电阻串R15、R16接地，从而对电池10一端的电压进行采样，分压电阻串中的电阻R16与电容C14并联且与两个稳压二极管连接，并输出电压信号PWR_ADC至控制模块22，从而测量电池10一端的对地电容。且，电池用工装20的地与电池10的另一端连接(即电池10的地)，使得测量得到的电压即电池10两端之间的电压差(即电池10的电压)。

所述电流测量模块212用于测量所述电池10流出的电流。

具体地，所述电流测量模块212串联设置在所述电池10和所述负载24所在的支路上。电流测量模块212的结构可以如图4所示，电流测量模块212的一端与电池10的一端电连接，另一端与负载24的端口连接，即所述电流测量模块212串联设置在所述电池10和所述负载24所在的支路上。

如图4所示，电流测量模块212中包括两个并联的电子R20、R21，两个并联的电阻串联接在电流测量模块212的一端与另一端之间，使得流经电阻R20和R21的电流即电池10流出的电流。两个并联的电阻R20、R21的两端与ACS712芯片的输入端1(IP+)、2(IP+)、3(IP-)、4(IP-)连接，以通过ACS712芯片,将流经电阻R20和R21的电流转换为电压，并输出电压信号PWR_current至控制模块22。

所述温度测量模块213用于测量所述负载24和/或所述电池10的温度。具体地，温度测量模块213可以有两个，两个温度测量模块213分别用于测量负载24的温度和电池10的温度。温度测量模块213的电路图可以如图5所示，其包括温敏电阻J8，温敏电阻的一端口2通过电阻R22与供电电压连接，另一端口1接地，两个端口1、2之间并联有电容C19，电容远离地的一端输出温度信号NTC_ADC，具体地，电池10对应的温度信号可以为NTC1_ADC、负载24对应的温度信号可以为NTC2_ADC。

本实用新型另一实施例中，当所述电信号包括电流、电压时，若所述控制模块22确定测量得到的电流和温度正常且测量得到的电压满足第一预设条件，或者，若所述控制模块22确定测量得到的电流和/或温度存在异常，则所述控制模块22输出所述控制信号，以通过所述控制信号控制所述开关模块23断开，使所述电池10停止向所述负载24放电。

具体地，若所述控制模块22确定测量得到的电流和温度正常且测量得到的电压满足第一预设条件，则可以确定电池10放电完成，此时控制所述开关模块23断开，从而可以继续对下一电池10放电。

若所述控制模块22确定测量得到的电流和/或温度存在异常，则确定电池10的放电过程存在异常，此时需要停止放电，并根据放电过程的异常进行处理。

具体地，控制模块22的电路图可以如图6所示，图6中使用的是STM32芯片，上述获得的电压信号PWR_ADC、电压信号PWR_current、温度信号NTC1_ADC以及温度信号NTC2_ADC可以输入上述STM32芯片中，芯片内部运行有预先设置的程序，该程序可以根据上述的电压信号PWR_ADC、电压信号PWR_current、温度信号NTC1_ADC以及温度信号NTC2_ADC确定控制信号，并通过PA6端口输出控制信号PWR_CTRL至开关模块23，从而通过控制信号PWR_CTRL控制开关模块23的通断状态。本实施例中，电池用工装20还包括电源模块，用于为所述控制模块22供电，其具体为上述STM32芯片供电，用于供电的电源模块具体可以为LM2596S-5V和和AMS1117芯片。

具体地，电池10与开关模块23的连接示意图如图7所示，图7中，电池10包括正电压输出端以及接地端，电池10的正电压输出端与开关模块23的一端连接，开关模块23的另一端与上述图4中的电流测量模块212的一端连接。开关模块23的控制端通过一三极管接地，控制信号PWR_CTRL与三极管的基极连接，从而可以通过控制信号PWR_CTRL控制三级管的通断状态，进而控制开关模块23的通断状态。开关模块23具体可以为一mos管。

下面通过一具体使用场景，对上述控制模块22的控制开关模块23的通断状态进行举例说明。

具体地，初始状态时，开关模块23处于导通状态，电池10向负载24放电。

具体地，上述图6中的PB6和PB7端口分别与开关K2、K3连接，用于确定用户是否触发上述操作按钮。触发该操作按钮后，可以进入初始状态。

在初始状态下，当控制模块22根据电压信号PWR_current确定电流大于3A时，可以确定电流存在异常，控制模块22可以输出控制信号PWR_CTRL控制开关模块23处于断开状态，从而避免长时间大电流(3A)放电出现的安全风险。

在初始状态下，当控制模块22根据电池10对应的温度信号NTC1_ADC，确定电池10的温度大于50℃时，可以确定温度存在异常，控制模块22可以输出控制信号PWR_CTRL控制开关模块23处于断开状态，从而避免电池10过热。

在初始状态下，当控制模块22根据负载24对应的温度信号NTC2_ADC，确定负载24的温度大于95℃时，可以确定温度存在异常，控制模块22可以输出控制信号PWR_CTRL控制开关模块23处于断开状态，从而避免负载24过热。负载24过热表示电池用工装20的工作时间可能较长，需要冷却一定时间后再使用。

在初始状态下，若上述三种情况均为发生，即表示电流以及温度均正常，此时，若控制模块22根据电压信号PWR_ADC确定电池10的电压下降到54V(即上述第一预设条件)，可以确定电池10放电完成，控制模块22可以输出控制信号PWR_CTRL控制开关模块23处于断开状态，从而使电池10停止向负载24放电。接下来可以更换另一电池10进行放电。

通过本实用新型实施例提供的电池用工装20，可以方便的对电池10进行放电，且与现有的放电仪相比，该工装的体积小、轻便、工装中的负载24可以拆卸，使用本实用新型中的电池用工装20可以方便地对电池10进行放电。

在本实用新型另一实施例中，电池用工装还包括切换模块(图中未示出)，用于控制所述控制模块进行功能切换。具体地，可以通过切换模块切换控制模块22中运行的程序，从而切换控制模块22的功能，进而可以将本实施例中的电池用工装20的功能切换为检测电池10是否合格。当然，也可以通过切换模块切换控制模块22的功能，进而使得电池用工装的功能在“控制电池放电”以及“检测电池是否合格”之间进行随意切换。

具体地，控制模块22中可以直接安装有两套程序，且电池用工装上可以包括一切换按钮，当需要切换功能时，可以触发该切换按钮，从而触发切换模块输出切换信号至控制模块22，进而切换控制模块22中运行的程序，实现功能的切换。

或者，控制模块22中可以仅包括一套运行的程序，电池用工装中可以包括通信接口，当需要切换功能时，可以直接通过通信结构将程序直接输入至电池用工装中，然后电池用工装中的切换模块可以使得控制模块22安装输入的程序，实现功能的切换。

具体地，控制模块22的功能可以被切换为用于根据测量得到的电信号和温度，确定所述电池的检测结果。

切换后，上述第一预设条件切换为本实施例中的第二预设条件，从而通过第二预设条件输出检测结果，从而确定电池10是否合格，具体地，第二预设条件具体可以包括第二电流预设条件、第二温度预设条件、第二电压预设条件。

本实施例中的电路结构与上述实施例中的电路结构相同，在此不再赘述。

在检测时，通过测量模块21测量得到的电信号包括电流、电压，对应的，若所述控制模块22确定测量得到的满足第二电流预设条件、温度满足第二温度预设条件且电压满足第二电压预设条件，则所述控制模块22确定所述电池10的检测结果为正常；或者，若所述控制模块22确定测量得到的电流不满足第二电流预设条件或者温度不满足第二温度预设条件或者电压不满足第二电压预设条件，则所述控制模块22确定所述电池10的检测结果为异常。

上述的第二电压预设条件对应电池10的电压小于截止电压(即确定电池10的电量为半电量)；上述的第二电流预设条件对应电池10的驱动能力(即输出电流的能力)正常；上述的第二温度预设条件对应电池10放电时不会过热。

具体地，下面通过一具体使用场景对检测电池10是否合格进行说明。

本实施例中，触发操作按钮后，进入初始状态，初始状态与上述实施例相同，在此不再赘述。

在上述初始状态下，控制模块22根据电压信号PWR_current确定电流大于1A(即第二电流预设条件)、电压信号PWR_ADC确定电池10的电压小于47V(即第二电压预设条件)、且温度满足第二温度预设条件，则可以确定电池10的检测结果为合格。

在上述初始状态下，若控制模块22根据电压信号PWR_current确定电流不满足第二电流预设条件或者根据电压信号PWR_ADC确定电压不满足第二电压预设条件或者根据温度信号NTC1_ADC确定温度不满足第二电压预设条件，则可以确定电池10的检测结果为不合格。

本实施例中，根据测量到的电池10的温度确定电池10是否合格的方法与上述类似，在此不再赘述。

本实用新型另一实施例中，所述控制模块22还用于根据所述测量得到的电信号和温度确定所述电池10的状态，并输出状态信号。对应的，电池用工装20还包括展示模块，用于根据所述状态信号展示对应的状态信息。

具体地，如上述图6所示，控制模块22中的端口PC7、PC8、PC9三个端口分别输出状态信号Ctrl_LED1、状态信号Ctrl_LED2、状态信号Ctrl_LED3，对应的，展示模块包括三个LED灯，分别为LED1、LED2、LED3，三个LED灯分别根据状态信号Ctrl_LED1、状态信号Ctrl_LED2、状态信号Ctrl_LED3展示对应的状态信息。

本实施例中，展示模块还可以包括蜂鸣器，蜂鸣器可以与上述三个LED灯配合，来展示对应的状态信息。

本实施例中，展示模块还可以包括第四个LED灯LED4，LED4用于指示控制模块22是否可以正常工作。

此外，本实施例中，还可以通过其他方式确定对应的状态，例如展示模块还可以包括显示屏等，或者可以直接通过展示模块播放状态对应的语音等，本实施例对此不进行限定。

具体地，下表为操作按钮、蜂鸣器、LED1-4对应的状态表。

表一

表中指示了触发操作按钮后对应的功能，以及在电池10放电过程中，不同的指示灯以及蜂鸣器展示的结合所对应的不同状态。

下面结合表一，并以对电池10放电为例，对电池用工装20的使用过程进行说明。

在使用前先完成电池10与电池用工装20的连接，此时LED4亮。然后触发操作按钮，电池10工装进入初始状态。进入初始状态后，电池用工装20使电池10自动向负载24放电，在正常放电过程中LED1常亮，此过程中，可以触发操作按钮暂停放电。若在放电过程中LED2常亮、蜂鸣器报警，此时表示自动放电结束，可以触发操作按钮停止放电，并更换电池10以对下一个电池10放电；若在放电过程中LED3常亮、蜂鸣器报警，此时表示电池10流出的电流异常或者温敏电阻未与电池10连接，需要触发操作按钮解除警报并暂停放电，然后可以检查温敏电阻等是否存在异常、或者静置一段时间，确认无异常后可以再次触发操作按钮进行放电；若LED3快速闪烁、蜂鸣器报警，则触发操作按钮停止放电，并确定电池10是否存在异常；若LED3慢速闪烁、蜂鸣器报警，则触发操作按钮停止放电，并静置一段时间，确定负载24温度降低后再次放电。

另外需要说明的是，本实用新型实施例中，还可以通过更换电池用工装中用于连接电池的接口的类型，并同时切换控制模块中上述第一预设条件或者第二预设条件的具体内容，从而切换适用的电池类型，使得本实用新型中的电池用工装适用更加灵活。且，控制模块中还可以自动检测上述温敏电阻是否与电池连接，若没有连接，则可以开启蜂鸣器进行报警，从而使电池用工装具有防呆功能。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电池用工装，其特征在于，包括：测量模块、控制模块、开关模块、负载，

所述测量模块用于测量所述电池的电信号以及用于测量所述负载和/或所述电池的温度，所述测量模块的输出端将测量得到的电信号以及温度输出至所述控制模块；

所述控制模块用于根据测量得到的电信号以及温度，确定控制信号；

所述开关模块一端连接所述电池、一端连接所述负载，所述控制信号用于控制所述开关模块的通断状态，以控制所述电池向所述负载放电。

2.根据权利要求1所述的工装，其特征在于，所述电信号包括电流、电压；

对应的，若所述控制模块确定测量得到的电流和温度正常且测量得到的电压满足第一预设条件，或者，若所述控制模块确定测量得到的电流和/或温度存在异常，则所述控制模块输出所述控制信号，以通过所述控制信号控制所述开关模块断开，使所述电池停止向所述负载放电。

3.根据权利要求1或2所述的工装，其特征在于，还包括：切换模块，用于控制所述控制模块进行功能切换。

4.根据权利要求1所述的工装，其特征在于，所述控制模块的功能被切换为用于根据测量得到的电信号和温度，确定所述电池的检测结果。

5.根据权利要求1所述的工装，其特征在于，所述电信号包括电流、电压，对应的，

若所述控制模块确定测量得到的电流满足第二电流预设条件、温度满足第二温度预设条件且电压满足第二电压预设条件，则所述控制模块确定所述电池的检测结果为正常；或者，

若所述控制模块确定测量得到的电流不满足第二电流预设条件或者温度不满足第二温度预设条件或者电压不满足第二电压预设条件，则所述控制模块确定所述电池的检测结果为异常。

6.根据权利要求1所述的工装，其特征在于，还包括电源模块，用于为所述控制模块供电。

7.根据权利要求1所述的工装，其特征在于，所述测量模块包括电压测量模块、电流测量模块、温度测量模块，

所述电压测量模块用于测量所述电池的电压；

所述电流测量模块用于测量所述电池流出的电流；

所述温度测量模块用于测量所述负载和/或所述电池的温度。

8.根据权利要求7所述的工装，其特征在于，所述电流测量模块串联设置在所述电池和所述负载所在的支路上。

9.根据权利要求1所述的工装，其特征在于，所述控制模块还用于根据所述测量得到的电信号和温度确定所述电池的状态，并输出状态信号。

10.根据权利要求9所述的工装，其特征在于，还包括展示模块，用于根据所述状态信号展示对应的状态信息。