CN210863978U - 一种电池测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池测试装置，包括：电源模块，单片机，与电源模块连接，用于控制电池的放电时间；第一采样模块，与电池连接，用于采集电池放电前和放电后的电压，并将电池的放电前电压和放电后电压数据传输至单片机；放电模块，与电池连接，用于接受电池在放电时的能量；标准电阻，第二采样模块，与标准电阻连接，用于测量放电期间流经标准电阻两端的差分电压，并将差分电压传输至单片机；单片机还包括计算单元，用于利用放电前电压、放电后电压、标准电阻、差分电压，根据欧姆定律计算电池内阻。本实用新型通过单片机精准控制放电时间，放电时间短，线路损耗少，测量精度高。

Description

一种电池测试装置

技术领域

本实用新型涉及电池领域，具体涉及一种电池在线测试装置。

背景技术

电池在汽车、火车上应用广泛，一般采用串联方式进行工作。当其中一块电池发生故障时，会直接影响到整组电池的性能，因此，对单块电池的测量至关重要。

在现有测量中，采用电子开关对电池进行放电，由于放电时间长，损耗大，测量精度低，同时，需要设置风扇等进行散热，造成测试装置体积大。

实用新型内容

针对现有对于对电池的测量装置存在体积大、测量精度低等问题，本申请提出一种电池测试装置，以解决现有测试装置体积大、测试精度不高等问题。

本实用新型提供一种电池测试装置，包括：电源模块，单片机，与电源模块连接，用于控制电池的放电时间；第一采样模块，与电池连接，用于采集电池放电前和放电后的电压，并将电池的放电前电压和放电后电压数据传输至单片机；放电模块，与电池连接，用于接受电池在放电时的能量；标准电阻，第二采样模块，与标准电阻连接，用于测量放电期间流经标准电阻两端的差分电压，并将差分电压传输至单片机；单片机还包括计算单元，用于利用放电前电压、放电后电压、标准电阻、差分电压，根据欧姆定律计算电池内阻。

采用上述技术方案，通过单片机控制电池的放电时间，在短时间内完成对电池的放电操作，损耗小，产生的热量少；通过第一采样模块对电池的放电前电压和放电后电压，以及通过第二采样模块对标准电阻的放电电流的测量，能够精准计算电池的电阻，测量精度高。

优选地，第一采样模块包括：第一放大器，第一电阻，第一电阻一端与第一放大器的同相输入端连接，另一端与电池连接；第二电阻，第二电阻一端与第一放大器的反相输入端连接，另一端与第一放大器的输出端连接；第一电容，第一电容一端通过第一电阻与第一放大器的同相输入端连接，另一端与第一放大器的输出端连接；第一放大器的输出端与电池连接。

采用上述技术方案，通过第一采样模块实现对电池放电前和放电后电压的测量。

优选地，第二采样模块包括，第二放大器，第三电阻，第三电阻一端与第二放大器的同相输入端连接，另一端接地；标准电阻，标准电阻一端与第二放大器的同相输入端连接，另一端与第一二极管的负极连接；第一二极管的正极与电池连接；第二电容，第二电容一端与第二放大器的反相输入端连接，另一端与第二放大器的输出端连接；第一三极管，第一三极管的基极通过第四电阻、第五电阻与单片机连接；第一三极管的基极通过第四电阻、第六电阻接地；第一三极管的基极通过第四电阻、第七电阻连接5V电压；第一三极管的发射极与5V电压连接；第一三极管的集电极通过第八电阻与第一MOSFET的第一管脚连接；第一三极管的集电极通过第二二极管与第一MOSFET的第四管脚连接；第一MOSFET的第一管脚、第二管脚、第三管脚接地；第一MOSFET的第五管脚、第六管脚、第七管脚和第八管脚通过第三电容接地。

采用上述技术方案，通过第二采样模块实现对标准电阻在放电期间标准电阻两端的差分电压。

优选地，还包括放电模块，与电池连接，用于接收电池在放电时的能量。

优选地，放电模块的放电时间为50至100毫秒。

优选地，放电模块的放电时间为100毫秒。

采用上述技术方案，电池在100毫秒内完成放电，损耗小，由于放电时间在极短时间内即可完成，没有发生短路的风险。

优选地，壳体，为封闭式结构，将单片机、电源模块、第一采样模块、放电模块、标准电阻和第二采样模块封装在壳体内。

优选地，壳体为塑料壳体。

采用上述技术方案，将单片机、电源模块、第一采样模块、放电模块、标准电阻和第二采样模块均封装于密闭式壳体内，避免了在测量电池电阻时对测量结果的干扰，同时，便于携带和安装。

优选地，还包括，接线端子，接线端子设置在壳体外表面，一端与单片机连接，另一端与控制器连接。

优选地，第二采样模块采集的差分电压是经过中值滤波后的平均电压。

综上所述，本实用新型的电池测试装置，通过单片机对电池放电时间的设置，保证电池在极短的时间内完成放电，避免了发生短路的风险，同时，避免使用长的电缆，提高测试精度。

附图说明

图1为采用电子开关测试电池内阻结构示意图；

图2为本实用新型的电池测试装置的结构框图；

图3为本实用新型的第一采样电路原理图；

图4为本实用新型的第二采样电路原理图；

图5为本实用新型的具有接线端子的电池测试装置结构框图。

附图标记：

1.电源模块、2.单片机、3.第一采样模块、30.第一放大器、31.第一电阻、32.第二电阻、33. 第一电容；4.电池、5.放电模块、6.标准电阻、7.第二采样模块、700.第二放大器、701.第三电阻、702.第一二极管、703.第二电容、704.第一三极管、705.第四电阻、706.第五电阻、 707、第六电阻、708.第七电阻、709.第八电阻、710.第一MOSFET、711.第二二极管、712. 第三电容、8.壳体、9.接线端子。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，现有电池内阻测量时，往往采用电子开关对电池内阻进行测量，由于放电时间长，在放电时间内，线路上产生的热量较多，测量精度低；由于线缆上产生的热量较高，需要设置相应的散热装置进行散热，导致测试装置的体积大，不便于安装与携带。为解决上述技术问题，本实用新型提供一种电池测量装置。

参考图2、图3和图4，本实用新型提供一种电池测试装置，包括：电源模块1，单片机2，与电源模块1连接，用于控制电池4的放电时间；第一采样模块3，与电池4连接，用于采集电池4放电前和放电后的电压，并将电池4的放电前电压和放电后电压数据传输至单片机2；放电模块5，与电池4连接，用于接受电池4在放电时的能量；标准电阻6，第二采样模块7，与标准电阻6连接，用于测量放电期间流经标准电阻6两端的差分电压，并将差分电压传输至单片机2；单片机2还包括计算单元(图中未示出)，用于利用放电前电压、放电后电压、标准电阻6、差分电压，根据欧姆定律计算电池4内阻。

需要说明的是，电池4可以是蓄电池，也可以是其他形式的电池。

在本实施例中，电池4为铅酸蓄电池或者镍铬电池。

采用上述技术方案，单片机2控制电池4的放电时间，并通过第一采样模块3采集电池4在放电前和放电后的电压，通过第二采样模块7采集标准电阻6在放电期间的差分电压，差分电压与标准电阻6的比值即是在放电期间的放电电流，计算单元经过欧姆定律 R＝U/I即可得到电池4的内阻。本实用新型的技术方案，通过单片机2对电池4放电时间的精准控制，损耗少，测量精度高；电池4可在短时间内完成对电路的放电，由于放电时间极短，避免发生短路风险；短时间内完成放电，损耗少，无需设置相应的散热装置进行散热，缩小了装置的体积。

在上述实施例的基础上，进一步地，如图3所示，第一采样模块3包括：第一放大器30，第一电阻31，第一电阻31一端与第一放大器30的同相输入端连接，另一端与电池 4连接；第二电阻32，第二电阻32一端与第一放大器30的反相输入端连接，另一端与第一放大器30的输出端连接；第一电容33，第一电容33一端通过第一电阻31与第一放大器30 的同相输入端连接，另一端与第一放大器30的输出端连接；第一放大器30的输出端与电池 4连接。

采用上述技术方案，电池4电压经第一电阻31进入第一放大器30，第一放大器30经过放大后，经第一放大器30的输出端输出至TP2,TP2连接至单片机2的采样接口,从而将电压模拟量转换为数字量,得到电池4电压。

在上述实施例的基础上，进一步地，第二采样模块7包括，第二放大器700，第三电阻701，第三电阻701一端与第二放大器700的同相输入端连接，另一端接地；标准电阻6，标准电阻6一端与第二放大器700的同相输入端连接，另一端与第一二极管702的负极连接；第一二极管702的正极与电池4连接；第二电容703，第二电容703一端与第二放大器700 的反相输入端连接，另一端与第二放大器700的输出端连接；第一三极管704，第一三极管 704的基极通过第四电阻705、第五电阻706与单片机2连接；第一三极管704的基极通过第四电阻705、第六电阻707接地；第一三极管704的基极通过第四电阻705、第七电阻 708连接5V电压；第一三极管704的发射极与5V电压连接；第一三极管704的集电极通过第八电阻709与第一MOSFET710的第一管脚连接；第一三极管704的集电极通过第二二极管711与第一MOSFET710的第四管脚连接；第一MOSFET710的第一管脚、第二管脚、第三管脚接地；第一MOSFET710的第五管脚、第六管脚、第七管脚和第八管脚通过第三电容712接地。

采用上述技术方案，单片机2的PWM信号控制第一三极管704导通,三极管导致后可控制第一MOSFET710导通,然后电池4电压经过第一二极管702，至标准电阻6，再经第一MOSFET710形成放电回路。放电时，标准电阻6两端差分电压输出至运算第二放大器 700的同相输出端和反相输入端，第二放大器700将差分压放大后，通过输出端输出至TP1， TP1连接至单片机2的采样接口，从而将电压模拟量转换为数字量,得到电池4放电电压值。

在上述实施例的基础上，进一步地，还包括放电模块5，与电池4连接，用于接收电池4在放电时的能量。

在上述实施例的基础上，进一步地，放电模块5的放电时间为50至100毫秒。

需要说明的是，放电模块5的放电时间通过单片机2进行设定。

在上述实施例的基础上，进一步地，放电模块5的放电时间为100毫秒。

采用上述技术方案，电池4的放电在100毫秒内完成，放电时间极短，损耗小，电阻测量精度高。

在上述实施例的基础上，进一步的，壳体8，为封闭式结构，将单片机2、电源模块1、第一采样模块3、放电模块5、标准电阻6和第二采样模块7封装在壳体8内。

采用上述技术方案，将单片机2、电源模块1、第一采样模块3、放电模块5、标准电阻6以及第二采样模块7，均封装在壳体8内，缩小了测试装置的体积，便于安装和携带；同时，将测量装置与电池4进行分离，避免了放电模块5与电池4直接接触，保证了测试的安全性。

在上述实施例的基础上，进一步地，壳体8为塑料壳体。

需要说明的是，壳体8不限定为塑料壳体，所有耐腐蚀及阻燃材料均可以作为本实用新型的壳体8材质。例如：PVC，ABS，AS，PTFE都可以作为本实用新型壳体8的材料。当然，本实用新型不限于上述材料，所有具有阻燃特性的塑料都可以为本申请所用。

采用上述技术方案，采用塑料壳体8，可对内部的电源模块1、单片机2、第一采样模块3、第二采样模块7以及放电模块5等电路进行保护，避免内部电路受到外界的干扰和影响，影响测试精度。

在上述实施例的基础上，进一步地，如图5所示，还包括，接线端子9，接线端子9 设置在壳体8外表面，一端与单片机2连接，另一端与控制器(图中未示出)连接。

需要说明的是，接线端子9为四芯线。本实用新型的测试装置可单独使用，也可多组测试装置同时使用，即实现多组电池4的同时测量。当本实用新型的测试装置单独使用时，接线端子9并不参与实际的测试工作；当多组本实用新型的测试装置同时测量时，由于接线端子9一端与单片机2连接，另一端与控制器连接，可通过接线端子9实现与控制器的直接通讯，使得控制器可以同时控制多组本实用新型的测试装置。

在上述实施例的基础上，进一步地，第二采样模块7采集的差分电压是经过中值滤波后的平均电压。

需要说明的是，第二采样模块7在采集差分电压时，采用多次采样后进行中值滤波得到差分电压。

在本实施例中，第二采样模块7经过30次的采样后，经过中值滤波得到最终的差分电压。

采用上述技术方案，差分电压经过中值滤波后，消除了电压中的噪声，使最终得到的电压更加接近真实值，测量得到的放电电流更加接近真实值，进而利用放电电流计算得到的电池4电阻更加接近真实值，测量精度更高。

需要说明的是，本实用新型的电池4测试装置，还可以包括服务器模块，经过单片机2计算单元计算得到的电池4电阻，上传至服务器模块，同时，服务器模块将电池4电阻上传至显示模块，操作人员可通过显示屏或者手机终端对电池4电阻数据进行查看，方便、快捷。

本实用新型的使用方法如下：

接通电源，在主控器控制下，对电池4电阻进行测量；通过单片机2设定放电时间，第一采样模块3对电池4进行放电前电压和放电后电压的测量，第二采样模块7测量标准电阻6的差分电压，进而得到放电电流，单片机2内的计算单元将放电前的电压和放电后的电压，以及放电电流，计算得到电池4内阻。

上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (10)

1.一种电池测试装置，其特征在于，包括：电源模块，

单片机，与所述电源模块连接，用于控制电池的放电时间；

第一采样模块，与所述电池连接，用于采集所述电池放电前和放电后的电压，并将所述电池的所述放电前电压和所述放电后电压数据传输至所述单片机；

标准电阻，

第二采样模块，与所述标准电阻连接，用于测量放电期间流经所述标准电阻两端的差分电压，并将所述差分电压传输至所述单片机；

所述单片机还包括计算单元，用于利用所述放电前电压、所述放电后电压、所述标准电阻、所述差分电压，根据欧姆定律计算所述电池内阻。

2.根据权利要求1所述的电池测试装置，其特征在于，所述第一采样模块包括：第一放大器，

第一电阻，所述第一电阻一端与所述第一放大器的同相输入端连接，另一端与所述电池连接；

第二电阻，所述第二电阻一端与所述第一放大器的反相输入端连接，另一端与所述第一放大器的输出端连接；

第一电容，所述第一电容一端通过所述第一电阻与所述第一放大器的同相输入端连接，另一端与所述第一放大器的输出端连接；

所述第一放大器的输出端与所述电池连接。

3.根据权利要求1所述的电池测试装置，其特征在于，所述第二采样模块包括，第二放大器，

第三电阻，所述第三电阻一端与所述第二放大器的同相输入端连接，另一端接地；

所述标准电阻一端与所述第二放大器的同相输入端连接，另一端与第一二极管的负极连接；所述第一二极管的正极与所述电池连接；

第二电容，所述第二电容一端与所述第二放大器的反相输入端连接，另一端与所述第二放大器的输出端连接；

第一三极管，所述第一三极管的基极通过第四电阻、第五电阻与所述单片机连接；所述第一三极管的基极通过所述第四电阻、第六电阻接地；所述第一三极管的基极通过所述第四电阻、第七电阻连接5V电压；所述第一三极管的发射极与5V电压连接；所述第一三极管的集电极通过第八电阻与第一MOSFET的第一管脚连接；所述第一三极管的集电极通过第二二极管与所述第一MOSFET的第四管脚连接；

所述第一MOSFET的第一管脚、第二管脚、第三管脚接地；所述第一MOSFET的第五管脚、第六管脚、第七管脚和第八管脚通过第三电容接地。

4.根据权利要求1所述的电池测试装置，其特征在于，还包括放电模块，与所述电池连接，用于接收所述电池在放电时的能量。

5.根据权利要求4所述的电池测试装置，其特征在于，所述放电模块的放电时间为50至100毫秒。

6.根据权利要求5所述的电池测试装置，其特征在于，所述放电模块的放电时间为100毫秒。

7.根据权利要求4所述的电池测试装置，其特征在于，还包括，壳体，为封闭式结构，将所述单片机、所述电源模块、所述第一采样模块、所述放电模块、所述标准电阻和所述第二采样模块封装在所述壳体内。

8.根据权利要求7所述的电池测试装置，其特征在于，所述壳体为塑料壳体。

9.根据权利要求7所述的电池测试装置，其特征在于，还包括，接线端子，所述接线端子设置在所述壳体外表面，一端与所述单片机连接，另一端与控制器连接。

10.根据权利要求1或3所述的电池测试装置，其特征在于，所述第二采样模块采集的差分电压是经过中值滤波后的平均电压。

Images