CN212540657U - 电池自动检测充电装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池自动检测充电装置及系统，涉及电池检测技术领域。装置包括：切换矩阵模块、功能检测模块和工控机。本实用新型通过切换矩阵模块、功能检测模块和工控机能够实现电池的自动化检测。此外，一方面，不同的功能检测模块可以通过切换矩阵模块相互隔离，在需要测试对应项时自动切入，可靠性更高。另一方面，在前一测试项测试完成时功能检测模块自动切出测试环路，避免对下一测试项的测试结果造成偏差，测试结果准确性更高，也可以避免在下一测试项测试过程中产生的高压损坏前一功能检测模块。再一方面，可针对不同种类的电池增加或删减功能检测模块，还可对功能检测模块的具体参数进行编辑设置，灵活性更高。

Description

电池自动检测充电装置及系统

技术领域

本实用新型涉及电池检测技术领域，尤其是涉及一种电池自动检测充电装置及系统。

背景技术

随着目前新能源行业逐步发展，电动设备逐步市场化，例如电动汽车。电动汽车电池技术日益成熟，但业内充电桩少、充电排长队的局面制约行业应用推广。车电分离的换电技术从一定程度上解决了以上问题，但是仍然存在检测工序繁多、检测效率低的问题，无法实现电池的自动检测。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种电池自动检测充电装置及系统，能够实现电池的自动化检测。

根据本实用新型第一方面实施例的电池自动检测充电装置，包括：

切换矩阵模块，所述切换矩阵模块用于切换测试电性参数以对待测试电池进行测试；

功能检测模块，所述功能检测模块与所述切换矩阵模块连接，用于切换测试项以对待测试电池进行对应的功能测试；

工控机，所述工控机与所述功能检测模块连接，用于根据需要检测的测试项控制所述功能检测模块和所述切换矩阵模块以对待测试电池进行测试。

根据本实用新型实施例的电池自动检测充电装置，至少具有如下有益效果：

本实用新型实施例通过切换矩阵模块、功能检测模块和工控机能够实现电池的自动化检测。此外，一方面，不同的功能检测模块可以通过切换矩阵模块相互隔离，在需要测试对应项时自动切入，可靠性更高。另一方面，在前一测试项测试完成时对应的功能检测模块自动切出测试环路，避免对下一测试项的功能检测模块的测试结果造成偏差，测试结果准确性更高，也可以避免在下一测试项测试过程中产生的高压损坏前一功能检测模块。再一方面，可针对不同种类的电池增加或删减功能检测模块，还可对功能检测模块的具体参数进行编辑设置，灵活性更高。

根据本实用新型的一些实施例，所述切换矩阵模块包括以下的一种或多种：高压切换模块、中压切换模块和大电流切换模块。

根据本实用新型的一些实施例，所述功能检测模块包括以下的一种或多种：电压检测模块、电流检测模块、电阻检测模块、绝缘检测模块、耐压检测模块、接地阻抗检测模块和内阻检测模块；

所述切换矩阵模块包括中压切换模块，所述电压检测模块、所述电流检测模块、所述电阻检测模块、所述内阻检测模块均与所述中压切换模块连接；

所述切换矩阵模块包括高压切换模块，所述绝缘检测模块、所述耐压检测模块均与所述高压切换模块连接；

所述切换矩阵模块包括大电流切换模块，所述接地阻抗检测模块与所述大电流切换模块连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述切换矩阵模块还包括低压切换模块，所述功能检测模块还包括低压直流电源模块和通讯模块，所述低压直流电源模块和所述通讯模块均与所述低压切换模块连接，所述低压直流电源模块用于对待测试电池的电池管理系统供电，所述通讯模块用于与待测试电池进行通讯。

根据本实用新型的一些实施例，所述切换矩阵模块还包括主功率切换模块，所述功能检测模块还包括充电模块，所述充电模块与所述主功率切换模块连接，所述充电模块用于对待测试电池进行充电。

根据本实用新型的一些实施例，所述工控机分别与所述电压检测模块、所述电流检测模块、所述电阻检测模块、所述绝缘检测模块、所述耐压检测模块、所述接地阻抗检测模块、所述内阻检测模块、所述低压直流电源模块通过RS232串口连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述工控机与所述通讯模块通过CAN总线连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述工控机与所述充电模块通过CAN总线连接。

根据本实用新型第二方面实施例的电池自动检测充电系统，包括如第一方面所述的电池自动检测充电装置，还包括待测试电池，所述电池自动检测充电装置与所述待测试电池连接，用于对所述待测试电池进行测试和充电。

根据本实用新型的一些实施例，电池自动检测充电系统还包括服务器，所述服务器与所述工控机连接，所述工控机用于上传电池检测信息至所述服务器。

根据本实用新型的一些实施例，所述服务器与所述工控机通过TCP协议连接。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型一实施例提供的电池自动检测充电装置的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例提供的电池自动检测充电系统的结构示意图；

图3为本实用新型一实施例提供的电池自动检测充电系统的结构示意图；

图4为本实用新型一实施例提供的切换矩阵模块的结构示意图。

附图标记：

切换矩阵模块100、待测试电池200、功能检测模块300、工控机400、服务器500。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

随着目前新能源行业逐步发展，电动设备逐步市场化，例如电动汽车。电动汽车电池技术日益成熟，但业内充电桩少、充电排长队的局面制约行业应用推广。传统的充电站运营效率低，存在快速充电电池衰减快、电池维护难、难以进行安全管理等问题，抑制了潜在消费者的购买欲望。且新能源汽车构成补贴下降，导致整车价格增加，车电分离的换电技术从一定程度上解决了以上的一系列问题。而本实用新型的技术方案作为换电技术的重要组成部分，实现了电池的自动化检测以及充电，为电动汽车电池的安全性以及电能存储应用保驾护航。

第一方面，如图1所示，本实用新型实施例提供了一种电池自动检测充电装置。该装置包括：

切换矩阵模块100，切换矩阵模块100用于切换测试电性参数以对待测试电池200进行测试；

功能检测模块300，功能检测模块与切换矩阵模块100连接，用于切换测试项以对待测试电池200进行对应的功能测试；

工控机400，工控机400与功能检测模块300连接，用于根据需要检测的测试项控制功能检测模块300和切换矩阵模块100以对待测试电池200进行测试。

在一些实施例中，每个功能检测模块都跟对应的切换矩阵模块连接，工控机根据需要检测的测试项选择对应的功能检测模块进行连接，从而实现电池的自动化检测，无需人员对电池进行接触性操作，安全可靠。

本实用新型实施例通过切换矩阵模块、功能检测模块和工控机能够实现电池的自动化检测。此外，一方面，不同的功能检测模块可以通过切换矩阵模块相互隔离，在需要测试对应项时自动切入，可靠性更高。另一方面，在前一测试项测试完成时对应的功能检测模块自动切出测试环路，避免对下一测试项的功能检测模块的测试结果造成偏差，测试结果准确性更高，也可以避免在下一测试项测试过程中产生的高压损坏前一功能检测模块。再一方面，可针对不同种类的电池增加或删减功能检测模块，还可对功能检测模块的具体参数进行编辑设置，灵活性更高。

在一些实施例中，待测试电池200可以是电动汽车的充电电池，也可以是其他电动设备的充电电池。

在一些实施例中，切换矩阵模块100具体包括高压切换模块、中压切换模块和大电流切换模块。根据不同的测试项选择对应的功能检测模块，功能检测模块对应不同的切换矩阵模块。例如，若某一测试项需要在高压下进行(高压切换模块内部继电器耐压可达6000V，主要用于不同测试点的绝缘、耐压测试)，则该测试项对应的功能检测模块需连接到高压切换模块，从而保证测试结果的准确性。

在一些实施例中，功能检测模块300具体包括电压检测模块、电流检测模块、电阻检测模块、绝缘检测模块、耐压检测模块、接地阻抗检测模块和内阻检测模块；

电压检测模块、电流检测模块、电阻检测模块、内阻检测模块均与中压切换模块连接；

绝缘检测模块、耐压检测模块均与高压切换模块连接；

接地阻抗检测模块与大电流切换模块连接。

在一些实施例中，电压检测、电流检测、电阻检测、内阻检测需要在中压下进行(中压切换模块内部继电器耐压可达1000V，主要用于电池快充、慢充、PTC(PositiveTemperature Coefficient，正温度系数)加热等功率口的切换)，因此电压检测模块、电流检测模块、电阻检测模块、内阻检测模块均与中压切换模块连接。同理，绝缘检测、耐压检测需要在高压下进行(高压切换模块内部继电器耐压可达6000V，主要用于不同测试点的绝缘、耐压测试)，因此绝缘检测模块、耐压检测模块均与高压切换模块连接。同理，接地阻抗检测需要大电流才能检测，因此接地阻抗检测模块与大电流切换模块连接。

在一些实施例中，切换矩阵模块100还包括低压切换模块，功能检测模块300还包括低压直流电源模块和通讯模块，低压直流电源模块和通讯模块均与低压切换模块连接。

在一些实施例中，切换矩阵模块100还包括低压切换模块，功能检测模块300还包括低压直流电源模块和通讯模块。低压直流电源模块主要用于为电池BMS(BatteryManagement System，电池管理系统)供电，以及为点火信号等提供高电平。此时，需要在低压下进行(低压切换模块内部继电器耐压可达30V，主要用于电池BMS端低压供电以及信号的切换)，因此低压直流电源模块与低压切换模块连接。同理，工控机400与待测试电池200进行通讯需要在低压下进行，因此通讯模块与低压切换模块连接，工控机400通过通讯模块以及低压切换模块切入BMS的通讯口从而与待测试电池200进行通讯交互。

在一些实施例中，切换矩阵模块100还包括主功率切换模块，功能检测模块300还包括充电模块，充电模块与主功率切换模块连接。

在一些实施例中，对电池的各个检测项均完成测试后，开始对待测试电池200充电。功能检测模块300还包括充电模块，用于对待测试电池200进行充电。充电需要在主功率下进行，因此充电模块与主功率切换模块连接。

在一些实施例中，工控机400分别与电压检测模块、电流检测模块、电阻检测模块、绝缘检测模块、耐压检测模块、接地阻抗检测模块、内阻检测模块、低压直流电源模块通过RS232串口连接。RS232串口是常用的串行通信接口标准之一，具有信号线少、波特率灵活选择、传送距离较远等特点。

在一些实施例中，工控机400与通讯模块、充电模块通过CAN总线连接。CAN总线(Controller Area Network，控制器局域网络总线)具有数据通信实时性强、开发周期短等特点。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种电池自动检测充电系统。该系统包括如第一方面所述的电池自动检测充电装置，还包括待测试电池，电池自动检测充电装置与待测试电池连接，用于对待测试电池进行测试和充电。

在一些实施例中，如图2所示，电池自动检测充电系统还包括服务器500，服务器500与工控机400连接，工控机400用于上传电池检测信息至服务器500。

在一些实施例中，电池自动检测充电系统还包括服务器500，服务器500与工控机400连接，工控机400用于上传电池检测信息至服务器500进行存档，以便后期追溯。

在一些实施例中，服务器500与工控机400通过TCP协议连接。TCP协议(Transmission Control Protocol，传输控制协议)是一种面向连接的、基于字节流的传输层通信协议，具有通信可靠性等特点。

下面以一个具体的实施例对本实用新型的电池自动检测充电系统进行说明：

如图3所示，低电量电池通过换电站拆卸更换下来后，通过物流装置运送至充电区货架放置，与货架上的充电检测接口自动完成对接。

M1模块(集成了电压检测模块、电流检测模块和电阻检测模块)可通过中压切换模块切入测量环路，对电池充电口电压，充电口正、负对下壳体电阻以及电池BMS静态功耗等进行测量。

M2模块(集成了绝缘检测模块、耐压检测模块和接地阻抗检测模块)可通过高压切换模块切入测量环路，对电池充电口正、负与下壳体或下壳体与电池充电口正、负进行绝缘检测和耐压检测；还可通过大电流切换模块切入测量环路，对电池上下壳体进行接地阻抗测试。

M3模块(低压直流电源模块)通过低压切换模块切入测量环路，为电池BMS供电，以及为点火信号等提供高电平。

M4模块(充电模块)通过主功率切换模块切入测量环路，通过电池充电口对电池进行充电。

M5模块(通讯模块)通过低压切换模块切入测量环路，通过BMS的CAN通讯口与电池进行通讯交互。

M6模块(内阻检测模块)通过中压切换模块切入测量环路，通过电池充电口对电池进行阻抗测量。

其中，M1模块、M2模块、M3模块、M6模块均通过RS232串口连接到工控机，M4模块、M5模块均通过CAN总线连接到工控机，工控机通过TCP协议连接到服务器完成电池检测信息存档。

在系统收到对接完成确认信号后，功能检测模块内的M3模块(低压直流电源模块)通过切换矩阵模块的低压切换模块自动与电池BMS供电线建立连接并供电，继而M5模块(通讯模块)通过低压切换模块切入BMS的CAN通讯开始建立通讯连接，读取电池内版本信息以及电池状态并自动通过服务器调取该电池的历史信息，更新电池状态信息(主要包括电池上一次完成充电后存放在服务器的电池容量、电压以及电池检测结果等数据)。

完成上述操作后，工控机调取预先设置的功能测试项通过各功能检测模块的组合完成电池的功能测试，并对测试结果进行判定来检测电池的健康状态，检测结果判定合格则开始通过充电模块对电池充电，判定不合格则取出电池进行检修，更加智能化。在检测充电过程中，实时更新服务器内的电池状态信息。

在一些实施例中，切换矩阵模块共分为低压切换模块、中压切换模块、高压切换模块、大电流切换模块、主功率切换模块5种类型，不同类型的切换矩阵模块系统架构相同，均采用2进4出的架构。如图4所示，每个切换矩阵模块的输入端为S1、S2两组继电器，输出端为S3、S4、S5、S6四组继电器，信号均能通过继电器切换到总线上。可以通过外部不同的布线组合方式完成不同测量信号的自动切换，输出端通过不同信号线连接到充电检测接口，充电检测接口与电池完成对接后，通过切换矩阵模块自动完成测试。举例说明：使用M1模块测试电池的电压信号和电流信号，则继电器S1连接到电压检测模块，继电器S2连接到电流检测模块，当要测量电压信号时，闭合继电器S1，将继电器S3～S6分别接到电池的不同的测试口，得到不同的测试口的电压信号，若电池的测试口超过4个，可以增加一个中压切换模块，灵活性高。电压测试完后，断开继电器S1，闭合继电器S2，将继电器S3～S6分别接到电池的不同的测试口，得到不同的测试口的电流信号。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。

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单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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实用新型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不一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.电池自动检测充电装置，其特征在于，包括：

切换矩阵模块，所述切换矩阵模块用于切换测试电性参数以对待测试电池进行测试；

功能检测模块，所述功能检测模块与所述切换矩阵模块连接，用于切换测试项以对待测试电池进行对应的功能测试；

工控机，所述工控机与所述功能检测模块连接，用于根据需要检测的测试项控制所述功能检测模块和所述切换矩阵模块以对待测试电池进行测试。

2.根据权利要求1所述的电池自动检测充电装置，其特征在于，所述切换矩阵模块包括以下的一种或多种：高压切换模块、中压切换模块和大电流切换模块。

3.根据权利要求2所述的电池自动检测充电装置，其特征在于，所述功能检测模块包括以下的一种或多种：电压检测模块、电流检测模块、电阻检测模块、绝缘检测模块、耐压检测模块、接地阻抗检测模块和内阻检测模块；

所述切换矩阵模块包括中压切换模块，所述电压检测模块、所述电流检测模块、所述电阻检测模块、所述内阻检测模块均与所述中压切换模块连接；

所述切换矩阵模块包括高压切换模块，所述绝缘检测模块、所述耐压检测模块均与所述高压切换模块连接；

所述切换矩阵模块包括大电流切换模块，所述接地阻抗检测模块与所述大电流切换模块连接。

4.根据权利要求3所述的电池自动检测充电装置，其特征在于，所述切换矩阵模块还包括低压切换模块，所述功能检测模块还包括低压直流电源模块和通讯模块，所述低压直流电源模块和所述通讯模块均与所述低压切换模块连接，所述低压直流电源模块用于对待测试电池的电池管理系统供电，所述通讯模块用于与待测试电池进行通讯。

5.根据权利要求3所述的电池自动检测充电装置，其特征在于，所述切换矩阵模块还包括主功率切换模块，所述功能检测模块还包括充电模块，所述充电模块与所述主功率切换模块连接，所述充电模块用于对待测试电池进行充电。

6.根据权利要求4所述的电池自动检测充电装置，其特征在于，所述工控机分别与所述电压检测模块、所述电流检测模块、所述电阻检测模块、所述绝缘检测模块、所述耐压检测模块、所述接地阻抗检测模块、所述内阻检测模块、所述低压直流电源模块通过RS232串口连接。

7.根据权利要求4所述的电池自动检测充电装置，其特征在于，所述工控机与所述通讯模块通过CAN总线连接。

8.根据权利要求5所述的电池自动检测充电装置，其特征在于，所述工控机与所述充电模块通过CAN总线连接。

9.电池自动检测充电系统，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的电池自动检测充电装置，还包括待测试电池，所述电池自动检测充电装置与所述待测试电池连接，用于对所述待测试电池进行测试和充电。

10.根据权利要求9所述的电池自动检测充电系统，其特征在于，还包括服务器，所述服务器与所述工控机连接，所述工控机用于上传电池检测信息至所述服务器。

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