CN213210402U - 锂电池激活检测系统 - Google Patents

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丁山
刘创新
王金
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Abstract

一种锂电池激活检测系统,包括依次连接的电池组信号输入接口、负载板、数据采集单元和嵌入式主控板,负载板连接有功率负载单元;电池组信号输入接口,用于与待测电池连接;负载板,对引入的电池信号进行转换并输出至数据采集单元,并响应数据采集单元传输的控制信号控制功率负载单元的接入;数据采集单元,采集转换后的电池信号,进行模数转换,向嵌入式主控板反馈;并将嵌入式主控板的控制信号传输给负载板;嵌入式主控板,根据反馈的电池信号,与预设的合格电池参数进行比较,获得激活检测结果。同时对多型号电池组进行开路电压检测、负载电压检测和激活检测,以保证电池能为被供电设备提供合格的电能,从而有效降低用户的损失,实用性提高。

Description

锂电池激活检测系统
技术领域
本实用新型涉及锂电池,尤其涉及一种锂电池激活检测系统的结构有关。
背景技术
一次锂电池在生产组装完成后,在长时间不使用或者仓储后,等到再想把存储后的电池给设备供电时,设备也许不会工作,这是因为一次锂电池由于长时间储存后,随时间增长电池内部化学特性降低,导致电池的电压逐渐降低。若不对这样的电池做处理而直接给设备供电,那么设备可能因为电源输入电压不正常而不能正常启动或损坏。
使用者会认为电池质量差而丢弃电池,这样会给电池使用者带来额外的材料成本和时间成本。然而储存后的一次锂电池不一定没用了,可以通过一种检测激活的手段让其重新回到出厂电压范围,达到一次锂电池的充分利用。现有处理手段,功能单一,且无法同时针对多种型号的电池进行处理,实用性不高。
实用新型内容
为解决现有技术不足,本实用新型提供一种锂电池激活检测系统,同时对多型号电池组进行开路电压检测、负载电压检测和激活检测,以保证电池能为被供电设备提供合格的电能,从而有效降低用户的损失,实用性提高。
为了实现本实用新型的目的,拟采用以下方案:
一种锂电池激活检测系统,其特征在于,包括依次连接的电池组信号输入接口、负载板、数据采集单元和嵌入式主控板,负载板连接有功率负载单元;
电池组信号输入接口,用于与待测电池连接以将电池信号引入检测系统;
负载板,用于对引入的电池信号进行转换并输出至数据采集单元,并用于响应数据采集单元传输的控制信号,对功率负载单元的接入进行控制;
数据采集单元,用于采集转换后的电池信号,进行模数转换,向嵌入式主控板反馈;并用于将嵌入式主控板的控制信号传输给负载板;
嵌入式主控板,用于根据反馈的电池信号,与预设的合格电池参数进行比较,获得激活检测结果。
采集的电池信号包括开路电压、负载电压、激活电压。
进一步,电池组信号输入接口,包括53电池组接口、06电池组接口、8907电池组接口、8910电池组接口、60II电池组接口、60I电池组接口中一种或多种。
进一步,负载板,包括载板体以及设于载板体的负载控制开关、电池信号引入端、电信号转换模块、电池信号输出端;
负载控制开关用于响应数据采集单元传输的控制信号进行功率负载单元接入的控制;
电池信号引入端与电池组信号输入接口连接,用于将各接口输入的电池信号进行对应分配;
电信号转换模块数量与电池组信号输入接口数量,电信号转换模块连接电池信号引入端,用于将对应分配的电池信号转换为可供数据采集单元采集的电池信号;
电池信号输出端连接电信号转换模块,用于将转换后的电池信号输出至数据采集单元。
进一步,电池组信号输入接口通过DB连接器引线接入负载板,与电池信号引入端连接。
进一步,数据采集单元包括若干数据采集卡,以及与数据采集卡连接的背板,背板通过RS485与嵌入式主控板连接。
进一步,还包括电源输入接口和电源转换模块;
电源输入接口,用于引入供电电源;
电源转换模块,用于对引入的供电电源进行转换,为负载板、数据采集单元、嵌入式主控板供电。
进一步,电源输入接口,包括220VAC接口和24VDC接口;
电源转换模块,包括:
AC/DC模块,与220VAC接口连接,用于将220VAC输入转换为24VDC,
电源选择开关,连接AC/DC模块和24VDC接口,用于选择220VAC接口或24VDC接口作为供电电源接口;
保护电路,连接电源选择开关,用于对接入的供电电源的输出进行保护;
多个隔离电源,分别与保护电路连接;
其中一个隔离电源与嵌入式主控板连接,用于为嵌入式主控板提供+5V/30W供电,其中一个隔离电源通过一个LDO稳压器与数据采集单元连接,用于为数据采集单元提供+5V/10W供电,其中一个隔离电源与负载板的载板体连接,用于为载板体提供+24V/30W供电,其中一个隔离电源与负载板的电信号转换模块连接,用于为电信号转换模块提供±12V/30W供电。
进一步,还包括电源滤波器,设于电源输入接口和电源转换模块之间,用于对接入的供电电源进行滤波处理。
进一步,功率负载单元设于散热器,散热器配备有散热风扇,散热风扇与电源转换模块的保护电路连接,通过保护电路为散热风扇提供电力。
进一步,散热风扇连接数据采集单元,数据采集单元用于根据嵌入式主控板的控制信号,对散热风扇的启闭进行控制。
进一步,还包括与嵌入式主控板连接的显示组件和键盘/触摸屏,显示屏和键盘/触摸屏与连接载板体的隔离电源连接,显示屏用于对激活检测结果予以显示,键盘用于主动向嵌入式主控板输入控制信号。
本实用新型的有益效果在于:
1、同时对多型号电池组进行开路电压检测、负载电压电流检测和激活电压电流检测,以保证电池能为被供电设备提供合格的电能,从而有效降低用户的损失,实用性提高;
2、电源信号输入端加装滤波器,能有效的降低外界的电磁干扰,保证整个检测系统运行时电源系统的稳定性;
3、在对电池组信号进行测试时先对信号进行衰减处理,再进行的滤波处理,并在滤波后适当增强信号供数据采集单元进行信号处理,这样保证了电池组采样信号的稳定性,保证了0.5%的电压测试精度;
4、数据采集单元使用较少的AD转换芯片及多路模拟开关,并在模拟开关与AD转换芯片间加装信号调理、滤波及保护电路,在保障板卡安全性的同时大大节约了成本;
5、能在测试过程中准确的记录被测电池组各通道的电压及电流数据,供用户进行电池组的性能实时分析;具有数据存储功能,用户可在人机交互界面中查询相关电池组的历史数据以用于电池组性能分析;能在电池组激活开始后短时间内记录大量数据,方便用户对电池组的滞后性进行分析。
附图说明
本文描述的附图只是为了说明所选实施例,而不是所有可能的实施方案,更不是意图限制本实用新型的范围。
图1示出了本实用新型的实施例的系统结构示意图。
图2示出了本实用新型的实施例的电池组信号输入接口示意图。
图3示出了本实用新型的实施例的负载板结构示意图。
图4示出了本实用新型的实施例的数据采集单元结构示意图。
图5示出了本实用新型的实施例的电源转换模块结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。
实施例
本实例的锂电池激活检测系统,如图1所示,包括电池组信号输入接口、负载板、功率负载单元、数据采集单元、嵌入式主控板。检测系统由外接电源供电。
电池组信号输入接口连接负载板,负载板连接功率负载单元和数据采集单元,数据采集单元连接嵌入式主控板。
电池组信号输入接口,用于与待测电池连接以将电池信号引入检测系统。具体的,包括53电池组接口、06电池组接口、8907电池组接口、8910电池组接口、60II电池组接口、60I电池组接口等接口中一种或多种。
在本实例中,如图2所示,电池组信号输入接口包括六个接口,53电池组接口、06电池组接口、8907电池组接口、8910电池组接口、60II电池组接口、60I电池组接口,各接口通过DB连接器引线接入负载板。
负载板,用于对引入的电池信号进行转换并输出至数据采集单元,并用于响应数据采集单元传输的控制信号,对功率负载单元的接入进行控制。
功率负载单元包括较大功率的负载电阻,电阻通过可承受大电流的连接器引线接入负载板,负载板上的负载控制开关作为开关,负责负载电阻与被测电池组之间的通断。负载控制开关响应于数据采集单元的控制信号进行通断操作。
具体,如图3所示,负载板,包括载板体以及设于载板体的负载控制开关、电池信号引入端、电信号转换模块、电池信号输出端。
其中,负载控制开关,用于控制功率负载单元的接入;电池信号引入端,与电池组信号输入接口连接,用于将各接口输入的电池信号进行对应分配;电信号转换模块,与电池组信号输入接口数量匹配,如在本实例中43个通道的电信号转换模块,连接电池信号引入端,用于将对应分配的电池信号转换为可供数据采集单元采集的电池信号;电池信号输出端,连接电信号转换模块,用于将转换后的电池信号输出至数据采集单元。
电池信号输入负载板后,电信号转换模块负责将电压和电流信号衰减后送到数据采集单元,负载板的负载控制开关与功率负载单元相连,负载控制开关由数据采集单元统一控制。
数据采集单元,用于采集转换后的电池信号,进行模数转换,向嵌入式主控板反馈;并用于将嵌入式主控板的控制信号传输给负载板。
如图4所示,在本实施例中,数据采集单元含四张数据采集卡和背板,数据采集卡将衰减后的电流或电压信号进行高精度模数转换,通过RS485送给嵌入式主控板。同时数据采集卡的IO口负责负载板的负载控制开关的控制。
嵌入式主控板,用于根据反馈的电池信号,与预设的合格电池参数进行比较,获得激活检测结果。嵌入式主控板可采用ESM7000嵌入式主板,通过搭载的WINCE系统用以加载电池测试软件。
工作方式:
当对应需要激活检测的电池组通过对应的接口接入后;电信号转换模块将对应分配的电池信号转换为可供数据采集单元采集的电池信号;数据采集卡采集转换后的电池信号,采集的电池信号包括开路电压、负载电压、激活电压,采集进行模数转换,通过背板的RS485串口通讯接口向嵌入式主控板反馈所模数转换后的电池信号。嵌入式主控板根据当前需要测试的项目,发送控制信号于数据采集卡,数据采集卡对负载板的负载控制开关进行相应的开闭,以使得功率负载单元进行必要的接入或断开,以方便进行对应项目的测试。
开路测试:当在预设的激活测试时间结束后,嵌入式主控板根据反馈的电池信号中的开路电压进行比较判断:若开路电压≥对应电池的合格开路电压,则开路测试合格,电池可进行负载测试;若开路电压<对应电池的合格开路电压,则电池开路测试不合格,电池不合格,退出检测。
负载测试:当在预设的激活测试时间结束后,嵌入式主控板根据反馈的电池信号中的负载电压进行比较判断:若负载电压≥对应电池的合格负载电压,则负载测试合格,电池合格;若负载电压<对应电池的合格负载电压,则负载测试不合格,电池进行激活测试。
激活测试:当在预设的激活测试时间结束后,嵌入式主控板根据反馈的电池信号中的激活电压进行比较判断:若激活电压≥对应电池的合格激活电压,则电池激活成功,电池合格;若激活电压<对应电池的合格激活电压,则电池激活失败,电池不合格。
具体的,作为本实例的一种具体实施方式,对于检测系统的外接电源输入包括电源输入接口和与电源输入接口连接的电源转换模块。
其中,电源输入接口,用于引入供电电源;电源转换模块,用于对引入的供电电源进行转换,为负载板、数据采集单元、嵌入式主控板供电。
作为更加具体的实施例,如图5所示,本检测系统提供两种电源接入类型,电源输入接口包括220VAC接口和24VDC接口,以供使用者选择。在此基础上,电源转换模块,包括AC/DC模块、电源选择开关、保护电路和多个隔离电源。
AC/DC模块,与220VAC接口连接,用于将220VAC输入转换为24VDC;电源选择开关,连接AC/DC模块和24VDC接口,用于选择220VAC接口或24VDC接口作为供电电源接口。具体的,可以通过双刀双掷带中位的扭子开关切换选择其中一种电源作为检测系统的唯一供电。保护电路,连接电源选择开关,用于对接入的供电电源的输出进行保护;多个隔离电源,分别与保护电路连接,并分别用于为检测系统的器件供电。通过隔离电源将保护电路输出的电力进行对应的转换后为各器件供电,具有良好的抗干扰能力。
具体的,如图5所示,其中一个隔离电源与嵌入式主控板连接,用于为嵌入式主控板提供+5V/30W供电,其中一个隔离电源通过一个LDO稳压器与数据采集单元连接,用于为数据采集单元提供+5V/10W供电,其中一个隔离电源与负载板的载板体连接,用于为载板体提供+24V/30W供电,其中一个隔离电源与负载板的电信号转换模块连接,用于为电信号转换模块提供±12V/30W供电。
作为上述实例的优选实施方式,检测系统还包括电源滤波器。电源滤波器设于电源输入接口和电源转换模块之间,用于对接入的供电电源进行滤波处理,以使得对于检测系统的供电更加稳定可靠。
在上述实例的实施中,可将功率负载单元设于散热器,以为功率负载单元接入使用后提供散热基础,确保系统运行稳定。具体的,散热器可以采用相对设置的一对带翅片的散热器构成。功率负载单元贴于散热器的面板一侧,利于热从负载电阻传递给散热器,散热器通过翅片进行散热。作为更加优选的方式,可为散热器配备主动散热风扇,将散热风扇的风流方向设置为与散热翅片平行,提高散热器的空气自然对流散热效果。具体的,散热风扇设置后,与电源转换模块的保护电路连接,通过保护电路为散热风扇提供电力。散热风扇连接数据采集单元,数据采集单元用于根据嵌入式主控板的控制信号,对散热风扇的启闭进行控制。
作为上述实例的具体实施情况,检测系统还可以包括与嵌入式主控板连接的显示组件和键盘/触摸屏。显示屏和键盘/触摸屏与连接载板体的隔离电源连接,以获取运行所需电力。
显示屏用于接收嵌入式主控板的数据,对激活检测结果予以实时显示。具体的,显示屏可以采用6~10寸的电磁兼容液晶显示屏。
键盘/触摸屏用于通过按键/触摸方式主动向嵌入式主控板输入控制信号。具体的,如果采用键盘,可采用电磁兼容金属键盘。
以上仅为本实用新型的优选实施例,并不表示是唯一的或是限制本实用新型。本领域技术人员应理解,在不脱离本实用新型的范围情况下,对本实用新型进行的各种改变或同等替换,均属于本实用新型保护的范围。

Claims (10)

1.一种锂电池激活检测系统,其特征在于,包括依次连接的电池组信号输入接口、负载板、数据采集单元和嵌入式主控板,负载板连接有功率负载单元;
电池组信号输入接口,用于与待测电池连接以将电池信号引入检测系统;
负载板,用于对引入的电池信号进行转换并输出至数据采集单元,并用于响应数据采集单元传输的控制信号,对功率负载单元的接入进行控制;
数据采集单元,用于采集转换后的电池信号,进行模数转换,向嵌入式主控板反馈;并用于将嵌入式主控板的控制信号传输给负载板;
嵌入式主控板,用于根据反馈的电池信号,与预设的合格电池参数进行比较,获得激活检测结果。
2.根据权利要求1所述的锂电池激活检测系统,其特征在于:
电池组信号输入接口,包括53电池组接口、06电池组接口、8907电池组接口、8910电池组接口、60II电池组接口、60I电池组接口中一种或多种;
负载板,包括载板体以及设于载板体的负载控制开关、电池信号引入端、电信号转换模块、电池信号输出端;
负载控制开关用于响应数据采集单元传输的控制信号进行功率负载单元接入的控制;
电池信号引入端与电池组信号输入接口连接,用于将各接口输入的电池信号进行对应分配;
电信号转换模块数量与电池组信号输入接口数量,电信号转换模块连接电池信号引入端,用于将对应分配的电池信号转换为可供数据采集单元采集的电池信号;
电池信号输出端连接电信号转换模块,用于将转换后的电池信号输出至数据采集单元。
3.根据权利要求2所述的锂电池激活检测系统,其特征在于:电池组信号输入接口通过DB连接器引线接入负载板,与电池信号引入端连接。
4.根据权利要求1所述的锂电池激活检测系统,其特征在于:数据采集单元包括若干数据采集卡,以及与数据采集卡连接的背板,背板通过RS485与嵌入式主控板连接。
5.根据权利要求2所述的锂电池激活检测系统,其特征在于:还包括电源输入接口和电源转换模块;
电源输入接口,用于引入供电电源;
电源转换模块,用于对引入的供电电源进行转换,为负载板、数据采集单元、嵌入式主控板供电。
6.根据权利要求5所述的锂电池激活检测系统,其特征在于,
电源输入接口,包括220VAC接口和24VDC接口;
电源转换模块,包括:
AC/DC模块,与220VAC接口连接,用于将220VAC输入转换为24VDC,
电源选择开关,连接AC/DC模块和24VDC接口,用于选择220VAC接口或24VDC接口作为供电电源接口;
保护电路,连接电源选择开关,用于对接入的供电电源的输出进行保护;以及
多个隔离电源,分别与保护电路连接;
其中一个隔离电源与嵌入式主控板连接,用于为嵌入式主控板提供+5V/30W供电,其中一个隔离电源通过一个LDO稳压器与数据采集单元连接,用于为数据采集单元提供+5V/10W供电,其中一个隔离电源与负载板的载板体连接,用于为载板体提供+24V/30W供电,其中一个隔离电源与负载板的电信号转换模块连接,用于为电信号转换模块提供±12V/30W供电。
7.根据权利要求5所述的锂电池激活检测系统,其特征在于:还包括电源滤波器,设于电源输入接口和电源转换模块之间,用于对接入的供电电源进行滤波处理。
8.根据权利要求6所述的锂电池激活检测系统,其特征在于:功率负载单元设于散热器,散热器配备有散热风扇,散热风扇与电源转换模块的保护电路连接,通过保护电路为散热风扇提供电力。
9.根据权利要求8所述的锂电池激活检测系统,其特征在于:散热风扇连接数据采集单元,数据采集单元用于根据嵌入式主控板的控制信号,对散热风扇的启闭进行控制。
10.根据权利要求6所述的锂电池激活检测系统,其特征在于:还包括与嵌入式主控板连接的显示组件和键盘/触摸屏,显示屏和键盘/触摸屏与连接载板体的隔离电源连接,显示屏用于对激活检测结果予以显示,键盘/触摸屏用于主动向嵌入式主控板输入控制信号。
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