CN216209464U - 一种直流内阻测试电路、化成分容设备及化成分容系统 - Google Patents

一种直流内阻测试电路、化成分容设备及化成分容系统 Download PDF

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Abstract

本申请实施例提供了一种直流内阻测试电路、化成分容设备及化成分容系统，该电路包括一个主控电路和多个隔离运放电路，多个隔离运放电路用于与多个电池一一对应并联，且隔离运放电路可以实现与之并联的电池与主控电路之间的电气隔离。其中，主控电路分别与各个隔离运放电路连接，用于：在化成或分容的快速充放电阶段，控制多个隔离运放电路各自获取与之并联的电池的电压值，以根据各个隔离运放电路输出的电压值，确定各个电池的直流内阻。可理解，本申请实施例是由隔离运放电路本身实现的电气隔离，从而使得多个隔离运放电路能够采用集成化设置的方式，这不仅可以减小设备的体积，也可以降低设备的制造成本。

Description

一种直流内阻测试电路、化成分容设备及化成分容系统
技术领域
本申请涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种直流内阻测试电路、化成分容设备及化成分容系统。
背景技术
锂离子电池(以下简称为电池)在化成或分容的过程中，需要对电池的直流内阻进行检测，并且，在检测时要求直流内阻测试装置具备电气隔离的作用。传统技术中的直流内阻测试装置通常是在交流侧实现电气隔离，从而使得此类直流内阻测试装置在同一时刻仅能检测一个电池，如此，需要在化成分容设备中设置多个直流内阻测试装置，从而实现多个电池的直流内阻检测。可见，传统技术中的化成分容设备存在体积大且制造成本高的问题。
实用新型内容
基于此，本申请实施例提供一种直流内阻测试电路、化成分容设备及化成分容系统，旨在解决传统技术中化成分容设备体积大且制造成本高的问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种直流内阻测试电路，用于化成分容设备，所述化成分容设备包括充放电装置，所述充放电装置用于连接依次串联的多个电池，所述直流内阻测试电路包括：
一主控电路；以及
多个隔离运放电路，所述多个隔离运放电路用于与所述多个电池一一对应并联；其中，所述隔离运放电路用于实现与之并联的电池与所述主控电路之间的电气隔离；
所述主控电路分别与各所述隔离运放电路连接，用于：在化成或分容的快速充放电阶段，控制所述多个隔离运放电路各自获取与之并联的电池的电压值，以根据各所述隔离运放电路输出的电压值，确定各所述电池的直流内阻。
可选的，所述隔离运放电路包括光耦继电器和信号处理电路；
所述光耦继电器，一端用于与电池并联，另一端通过所述信号处理电路与所述主控电路连接；所述光耦继电器还与所述主控电路连接；
所述光耦继电器用于：实现与之并联的电池与所述主控电路之间的电气隔离，以及在所述主控电路的控制下向所述信号处理电路输出第一电信号，所述第一电信号用于表征与之并联的电池的电压值；
所述信号处理电路用于：将所述第一电信号处理成与所述主控电路相适配的第二电信号，并将所述第二电信号输出给所述主控电路。
可选的，所述光耦继电器包括发光二极管和光敏三极管；
所述发光二极管用于与电池并联；
所述光敏三极管，第一端与预设电压、所述信号处理电路连接，第二端与所述主控电路连接；
其中，所述主控电路还用于：在化成或分容的快速充放电阶段，向所述光敏三极管的第二端输出低电平信号。
可选的，所述预设电压通过至少一个限流电阻与所述光敏三极管的第一端、所述信号处理电路连接。
可选的，所述信号处理电路包括运算放大器；
所述运算放大器，正相端通过第一电阻与所述光耦继电器连接，负相端通过第二电阻接地，输出端与所述主控电路连接，所述负相端与输出端之间还连接有并联的第三电阻和电容。
可选的，各所述隔离运放电路集成为一体式设置。
可选的，所述隔离运放电路通过至少一个物理开关和/或至少一个继电器连接与之并联的电池，所述至少一个继电器与所述主控电路10连接。
可选的，各所述隔离运放电路均通过ADC采样电路与所述主控电路连接。
第二方面，本申请实施例提供了一种化成分容设备，包括：
充放电装置；以及
如第一方面所述的直流内阻测试电路；
其中，所述充放电装置用于连接电源设备。
第三方面，本申请实施例提供了一种化成分容系统，包括：
电源设备；以及
如第二方面所述的化成分容设备；
其中，所述电源设备与所述化成分容设备中的充放电装置连接。
本申请实施例提供了一种直流内阻测试电路、化成分容设备及化成分容系统，该电路包括一个主控电路和多个隔离运放电路，多个隔离运放电路用于与多个电池一一对应并联，且隔离运放电路可以实现与之并联的电池与主控电路之间的电气隔离。其中，主控电路分别与各个隔离运放电路连接，用于：在化成或分容的快速充放电阶段，控制多个隔离运放电路各自获取与之并联的电池的电压值，以根据各个隔离运放电路输出的电压值，确定各个电池的直流内阻。可理解，本申请实施例是由隔离运放电路本身实现的电气隔离，从而使得多个隔离运放电路能够采用集成化设置的方式，这不仅可以减小设备的体积，也可以降低设备的制造成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的直流内阻测试电路的一种电路结构示意图；
图2为本申请实施例中隔离运放电路的一种电路结构示意图；
图3为本申请实施例中物理开关和继电器的一种电路结构示意图；
图4为本申请实施例提供的化成分容设备的一种结构示意图；
图5为本申请实施例提供的化成分容系统的一种结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应当理解，在本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当理解，本申请的说明书、权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序，不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。另外，本申请的说明书、权利要求书或上述附图中的术语“连接”(如果存在)应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接，或信号连接，并且，“连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。此外，在本申请的说明书、权利要求书或上述附图中使用的术语“和/或”(如果存在)是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
另外在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明，本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势，确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
在传统技术中，由于直流内阻测试装置是在交流侧实现的电气隔离，因此化成分容设备中通常需要设置多个直流内阻测试装置，如此在对电池进行化成或分容时，能够实现对多个电池的直流内阻检测，但这也导致了设备体积大、制造成本高。
为此，本申请实施例提供了一种直流内阻测试电路、化成分容设备及化成分容系统。
本申请实施例提供的直流内阻测试电路，可以用于化成分容设备。在本申请实施例中，化成分容设备包括充放电装置，且该充放电装置用于连接依次串联的多个电池，也即，化成分容设备在进行化成或分容时，多个电池依次串联在充放电装置的正负极之间。在一些实施例中，充放电装置可以是双向DC/DC变换器，其可以连接电源设备(例如双向AC/DC变换器)，因此在化成或分容的过程中，电源设备、充放电装置、电池三者可以实现能量的双向流动。
如图1所示，直流内阻测试电路包括一个主控电路10以及多个隔离运放电路20。
主控电路10可以包括微控制单元(Micro Controller Unit，MCU)，由该微控制单元执行本申请实施例所述的主控电路10所能实现的功能。
多个隔离运放电路20用于与多个电池一一对应并联，也即，一个隔离运放电路20与多个电池中的某一个并联，并且，隔离运放电路20可以实现与之并联的电池与主控电路10之间的电气隔离，也即，电池与主控电路10之间实际上不存在电气连接关系，如此在检测直流内阻时，由电池、充放电装置组成的高压电路就不会对主控电路10产生干扰，确保了测试精度。可理解，本申请实施例是由隔离运放电路20本身实现的电气隔离，从而使得多个隔离运放电路20能够采用集成化设置的方式，这可以大大减小化成分容设备的体积，同时集成化设置的方式也可以大大降低化成分容设备的制造成本。在一些实施例中，各个隔离运放电路20集成为一体式设置，由前文论述可知，本实施例大大减小了化成分容设备的体积，且大大降低了化成分容设备的制造成本。
在本申请实施例中，主控电路10分别与各个隔离运放电路20连接，用于：在化成或分容的快速充放电阶段，控制多个隔离运放电路20各自获取与之并联的电池的电压值，以根据各个隔离运放电路输出的电压值，确定各个电池的直流内阻。
具体的，隔离运放电路20可以获取到与之并联的电池的电压值，并将所获取的电压值输出给主控电路10；另外，隔离运放电路20获取电压值的时机由主控电路10控制，这样不仅便于用户控制，且仅在需要测试时进行控制，可以避免过多的能量损耗。
基于此，主控电路10可以在化成或分容的快速充放电阶段，向各个隔离运放电路20发送控制指令。如此，一方面，主控电路10在化成或分容的快速充放电阶段进行控制，则由于此阶段电池通常都是以恒定电流值进行充放电、且电池是依次串联的连接关系，因此流经每个电池的电流值都是相同的。需说明，正是由于本申请实施例在此阶段进行控制、且电池采用的是依次串联的连接关系，因此每个电池都不需要设置额外的电流获取装置，从而进一步减小了化成分容设备的体积，也进一步降低了化成分容设备的制造成本。另一方面，主控电路10在发送控制指令之后，可以接收到由各个隔离运放电路20输出的电压值，可理解，结合流经电池的电流值，能够一一确定各个电池的直流内阻。
示例性的，在化成或分容的快速充放电阶段，主控电路10向所有隔离运放电路20发送控制指令，从而使得每个隔离运放电路20都去获取与之并联的电池的电压值并输出给主控电路10。同时，主控电路10可以与充放电装置连接，获取充放电装置的电流输出值。如此，主控电路10可以根据每个隔离运放电路20输出的电压值、以及充放电装置的电流输出值，一一确定各个电池的直流内阻。
在一些实施例中，如图2所示，隔离运放电路20包括光耦继电器210和信号处理电路220。其中，光耦继电器210一端用于与电池并联，另一端通过信号处理电路220与主控电路10连接；同时，光耦继电器20还与主控电路10连接。
光耦继电器210具有电-光-电的信号转换能力，因此光耦继电器210能够实现与之并联的电池与主控电路10之间的电气隔离；同时，由于与主控电路10连接，因此光耦继电器210能够在主控电路10的控制下获取第一电信号并向信号处理电路输出第一电信号，其中，第一电信号用于表征与之并联的电池的电压值。在一般情况下，主控电路10通常不能直接处理第一电信号，因此信号处理电路210能够将第一电信号处理成与主控电路10相适配的第二电信号(例如进行放大)，并将第二电信号输出给主控电路10。在一些实施方式中，主控电路10可以具备模拟信号处理能力，因此主控电路10可以直接处理第二电信号；在其他实施方式中，主控电路10并不具备模拟信号处理能力，因此各个隔离运放电路20均可以通过一ADC采样电路与主控电路10连接，其中，ADC采样电路用于将信号处理电路220输出的模拟信号转换成数字信号，以使主控电路10能够进行相应地处理。
在一些实施方式中，如图2所示，光耦继电器210包括发光二极管D和光敏三极管J。其中，发光二极管D用于与电池并联。而光敏三极管J的第一端与预设电压VCC、信号处理电路220连接，第二端与主控电路10连接。基于此，主控电路10还用于：在化成或分容的快速充放电阶段，向光敏三极管J的第二端输出低电平信号。在一实施方式中，预设电压VCC可以通过至少一个限流电阻RL与光敏三极管的第一端、信号处理电路连接，以保护这两个电路。
具体的，电池两端的电压值与发光二极管D的发光强度呈正相关，并且，光敏三极管J的开合程度也与发光二极管D的发光强度呈正相关(可简单理解为光敏三极管J的内阻与发光二极管D的发光强度呈正相关)。因此，当主控电路10向光敏三极管J的第二端输出低电平时，此时相当于光敏三极管J的第二端接地，因此预设电压VCC主要分为两路输出，一路流经光敏三极管J到地，一路输出到信号处理电路220(也即第一电压信号)。可理解，第一电压信号与电池两端的电压值相关，其可以用于表征电池两端的电压值。
在一些实施方式中，如图2所示，信号处理电路220包括运算放大器U，其中，运算放大器U的正相端通过第一电阻R1与光耦继电器210连接，负相端通过第二电阻R2接地，输出端与主控电路10连接，同时，运算放大器U的负相端与输出端之间还连接有并联的第三电阻R3和电容C。如前所述，主控电路10可能不能直接处理光耦继电器210输出的第一电信号，因此需要对第一电信号进行放大，而放大的倍数可以根据实际情况合理设置。
在一些实施例中，隔离运放电路20通过至少一个物理开关SW和/或至少一个继电器K连接与之并联的电池，其中，至少一个继电器K与主控电路10连接，需说明，本申请实施例所述的继电器K与主控电路10连接指的是继电器K的控制线圈与主控电路10连接。可理解，隔离运放电路20与电池之间的电路设置有物理开关和/或可控开关，如此可以提高可控性和安全性。在一实施方式中，物理开关SW可以保持常闭状态，继电器K可以包括常开状态，如此，主控电路10在控制各个隔离运放电路20之前，可以先控制各个继电器K闭合，而物理开关SW可在电路因异常引起失控的情况下，切断隔离运放电路20与电池之间的连接。示例性的，如图3所示，物理开关SW和继电器K的数量均可以是一个，且这两个开关都连接于电池的正极。
此外，本申请实施例提供的一种化成分容设备，如图4所示，包括充放电装置以及如上直流内阻测试电路，其中，充放电装置用于连接电源设备。本申请实施例的具体实施可以参见前文论述，此处不再赘述。
此外，本申请实施例提供的一种化成分容系统，如图5所示，包括电源设备以及如上所述的化成分容设备，其中，电源设备与化成分容设备中的充放电装置连接。本申请实施例的具体实施可以参见前文论述，此处不再赘述。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种直流内阻测试电路，其特征在于，用于化成分容设备，所述化成分容设备包括充放电装置，所述充放电装置用于连接依次串联的多个电池，所述直流内阻测试电路包括：
一主控电路；以及
多个隔离运放电路，所述多个隔离运放电路用于与所述多个电池一一对应并联；其中，所述隔离运放电路用于实现与之并联的电池与所述主控电路之间的电气隔离；
所述主控电路分别与各所述隔离运放电路连接，用于：在化成或分容的快速充放电阶段，控制所述多个隔离运放电路各自获取与之并联的电池的电压值，以根据各所述隔离运放电路输出的电压值，确定各所述电池的直流内阻。
2.根据权利要求1所述的直流内阻测试电路，其特征在于，所述隔离运放电路包括光耦继电器和信号处理电路；
所述光耦继电器，一端用于与电池并联，另一端通过所述信号处理电路与所述主控电路连接；所述光耦继电器还与所述主控电路连接；
所述光耦继电器用于：实现与之并联的电池与所述主控电路之间的电气隔离，以及在所述主控电路的控制下向所述信号处理电路输出第一电信号，所述第一电信号用于表征与之并联的电池的电压值；
所述信号处理电路用于：将所述第一电信号处理成与所述主控电路相适配的第二电信号，并将所述第二电信号输出给所述主控电路。
3.根据权利要求2所述的直流内阻测试电路，其特征在于，所述光耦继电器包括发光二极管和光敏三极管；
所述发光二极管用于与电池并联；
所述光敏三极管，第一端与预设电压、所述信号处理电路连接，第二端与所述主控电路连接；
其中，所述主控电路还用于：在化成或分容的快速充放电阶段，向所述光敏三极管的第二端输出低电平信号。
4.根据权利要求3所述的直流内阻测试电路，其特征在于，所述预设电压通过至少一个限流电阻与所述光敏三极管的第一端、所述信号处理电路连接。
5.根据权利要求2所述的直流内阻测试电路，其特征在于，所述信号处理电路包括运算放大器；
所述运算放大器，正相端通过第一电阻与所述光耦继电器连接，负相端通过第二电阻接地，输出端与所述主控电路连接，所述负相端与输出端之间还连接有并联的第三电阻和电容。
6.根据权利要求1-5任一项所述的直流内阻测试电路，其特征在于，各所述隔离运放电路集成为一体式设置。
7.根据权利要求1-5任一项所述的直流内阻测试电路，其特征在于，所述隔离运放电路通过至少一个物理开关和/或至少一个继电器连接与之并联的电池，所述至少一个继电器与所述主控电路连接。
8.根据权利要求1-5任一项所述的直流内阻测试电路，其特征在于，各所述隔离运放电路均通过ADC采样电路与所述主控电路连接。
9.一种化成分容设备，其特征在于，包括：
充放电装置；以及
如权利要求1-8任一项所述的直流内阻测试电路；
其中，所述充放电装置用于连接电源设备。
10.一种化成分容系统，其特征在于，包括：
电源设备；以及
如权利要求9所述的化成分容设备；
其中，所述电源设备与所述化成分容设备中的充放电装置连接。
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