CN216351118U - 一种电芯边电压检测电路及电芯边电压检测设备 - Google Patents

一种电芯边电压检测电路及电芯边电压检测设备 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供了一种电芯边电压检测电路及电芯边电压检测设备，其中，该电芯边电压检测电路包括：比较器、可调电阻及边电压指示装置，其中，可调电阻的一端分别与待测电芯的壳体和外部电源正极连接，另一端分别与待测电芯的正极耳及外部电源的负极连接；比较器的正向输入端与正极耳连接，负向输入端与壳体连接，输出端与电压指示装置的一端连接，电压指示装置的另一端与可调电阻的另一端连接。从而利用正极耳电位高于壳体电位时比较器输出高电平使得边电压指示装置进行指示，实现电芯边电压的检测功能，并进一步通过调整可调电阻的阻值，来灵活调整电芯边电压的检测精度，进而实现电芯边电压的高精度检测。

Description

一种电芯边电压检测电路及电芯边电压检测设备
技术领域
本实用新型涉及新能源电池技术领域，具体涉及一种电芯边电压检测电路及电芯边电压检测设备。
背景技术
目前电动车得到的快速发展，而为车辆提供动力来源的电池尤为重要。电池是由多个电芯构成的，电芯壳体腐蚀导致漏液是新能源汽车很危险的一种失效模式，电芯壳体腐蚀产生的原因是当电芯的负极与壳体之间发生微短路的时候，相当于在负极柱与壳体间并联一个电阻，从而产生异常的正极－壳体边电压(即壳体电位向负发生偏移)，这就会有发生壳体腐蚀的风险。由此可见，电芯的边电压可以直接反应电芯壳体腐蚀风险。
现有的边电压检测手段是直接测试正极耳和壳体之间的电压，一般认为大于1V则为不良品，目前已有生产厂家将检测精度提高到了90mv，但是随着时代的进步，电池安全问题越来越受到重视，90mv的检查精度已经慢慢的不满足要求，因此，如何实现电芯边电压高精度的检测，对提高电池安全性能具有重要意义。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型实施例提供了电芯边电压检测电路及电芯边电压检测设备，以克服现有技术中电芯边电压检测方式检测精度低的问题。
本实用新型实施例提供了一种电芯边电压检测电路，包括：比较器、可调电阻及边电压指示装置，其中，
所述可调电阻的一端分别与待测电芯的壳体和外部电源正极连接，另一端分别与所述待测电芯的正极耳及所述外部电源的负极连接；
所述比较器的正向输入端与所述正极耳连接，负向输入端与所述壳体连接，输出端与所述电压指示装置的一端连接，所述电压指示装置的另一端与所述可调电阻的另一端连接。
可选地，所述电芯边电压检测电路还包括：稳压电路，
所述稳压电路的输入端与所述外部电源连接，第一输出端与所述壳体连接，第二输出端与所述正极耳连接。
可选地，所述电芯边电压检测电路还包括：第一电阻和第二电阻，其中，
所述第一电阻的一端与所述外部电源正极连接，另一端与所述可调电阻的一端连接；
所述第二电阻的一端与所述壳体的另一端连接，另一端与所述外部电源负极连接。
可选地，所述电芯边电压检测电路还包括：第三电阻和第四电阻，其中，
所述第三电阻的一端与所述可调电阻的一端连接，另一端与所述比较器的反向输入端连接；
所述第四电阻的一端与所述可调电阻的另一端连接，另一端与所述比较器的正向输入端连接。
可选地，所述电芯边电压检测电路还包括：第六电阻，所述第六电阻的一端与所述外部电源正极连接，另一端与所述比较器的输出端连接。
可选地，所述边电压指示装置为：发光二极管和/或蜂鸣器。
可选地，所述稳压电路包括：第七电阻、第一受控开关、第二受控开关、稳压二极管、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第二可调电阻和电容，其中，
所述第七电阻的一端分别与所述第一受控开关的第一端及所述外部电源的正极连接，另一端分别与所述第一受控开关的控制端及所述第二受控开关的第一端连接；
所述第一受控开关的第二端分别与所述第八电阻的一端和所述第九电阻的一端连接；
所述第二受控开关的第二端分别与所述第八电阻的另一端及所述稳压二极管的反向端连接，控制端与所述第二可调电阻的调节端连接；
所述第九电阻的另一端与所述第二可调电阻的第一固定端连接，所述第二可调电阻的第二固定端与所述第十电阻的一端连接，所述第十电阻的另一端与所述稳压二极管的正向端连接后与所述外部电源的负极连接；
所述电容的一端分别与所述第九电阻的一端和所述可调电阻的一端连接，另一端分别与所述第十电阻的另一端及所述可调电阻的另一端连接。
可选地，所述可调电阻的电阻值通过如下公式确定：
Figure BDA0003385025400000031
其中，R5表示可调电阻，U表示边电压的检测精度，U1表示外部电源的供电电压，R1表示第一电阻，R2表示第二电阻。
可选地，所述第一电阻与所述第二电阻的阻值相同，所述第三电阻与所述第四电阻的阻值相同。
本实用新型实施例还提供了一种电芯边电压检测设备，包括：本实用新型另一实施及其任意一种可选实施方式所述的电芯边电压检测电路。
本实用新型技术方案，具有如下优点：
1.本实用新型实施例提供的电芯边电压检测电路，包括：比较器、可调电阻及边电压指示装置，其中，可调电阻的一端分别与待测电芯的壳体和外部电源正极连接，另一端分别与待测电芯的正极耳及外部电源的负极连接；比较器的正向输入端与正极耳连接，负向输入端与壳体连接，输出端与电压指示装置的一端连接，电压指示装置的另一端与可调电阻的另一端连接。从而利用正极耳电位高于壳体电位时比较器输出高电平使得边电压指示装置进行指示，实现电芯边电压的检测功能，并进一步通过调整可调电阻的阻值，来灵活调整电芯边电压的检测精度，进而实现电芯边电压的高精度检测。
2.本实用新实施例提供的电芯边电压检测设备，包括：本实用新型另一实施例提供的电芯边电压检测电路。从而利用正极耳电位高于壳体电位时比较器输出高电平使得边电压指示装置进行指示，实现电芯边电压的检测功能，并进一步通过调整可调电阻的阻值，来灵活调整电芯边电压的检测精度，进而实现电芯边电压的高精度检测。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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的带电壳体等效电路图；
图2为本实用新型实施例的电芯边电压检测电路的结构示意图；
图3为本实用新型实施例的电芯边电压检测电路的另一结构示意图；
图4为本实用新型实施例的电芯边电压检测设备的结构示意图。
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。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
目前电动车得到的快速发展，而为车辆提供动力来源的电池尤为重要。电池是由多个电芯构成的，电芯壳体腐蚀导致漏液是新能源汽车很危险的一种失效模式，电芯壳体腐蚀产生的原因是当电芯的负极与壳体之间发生微短路的时候，相当于在负极柱与壳体间并联一个电阻，从而产生异常的正极－壳体边电压 (即壳体电位向负发生偏移)，这就会有发生壳体腐蚀的风险。由此可见，电芯的边电压可以直接反应电芯壳体腐蚀风险。
其中，带电壳体等效电路图如图1所示，其中Rm和Rn分别为正负极耳到壳体的电阻，RS1和RS2分别为正负极和壳体之间的电解液的电阻。当负极与壳体发生微短路时，相当于在负极耳和壳体之间并联了一个电阻R短，根据分压原理，正极到壳体的边电压U正计算过程如下：
Figure BDA0003385025400000061
Figure BDA0003385025400000062
Figure BDA0003385025400000063
其中，UOCV为供电电源，当负极与壳体之间发生微短路时，相当于在负极柱与壳体间并联一个电阻R短，从而产生异常的正极－壳体边电压(壳体电位向负发生偏移)，就会有发生壳体腐蚀的风险。
现有的边电压检测手段是直接测试正极耳和壳体之间的电压，一般认为大于1V则为不良品，目前已有生产厂家将检测精度提高到了90mv，但是随着时代的进步，电池安全问题越来越受到重视，90mv的检查精度已经慢慢的不满足要求，因此，如何实现电芯边电压高精度的检测，对提高电池安全性能具有重要意义。
基于上述问题，本实用新型实施例提供了一种电芯边电压检测电路，如图 2所示，该电芯边电压检测电路，包括：比较器L、可调电阻R5及边电压指示装置E，其中，可调电阻R5的一端分别与待测电芯的壳体A和外部电源U1正极连接，另一端分别与待测电芯的正极耳B及外部电源U1的负极连接；比较器 L的正向输入端与正极耳B连接，负向输入端与壳体A连接，输出端与电压指示装置的一端连接，电压指示装置的另一端与可调电阻R5的另一端连接。
通过上述各个组成部分的协合作，本实用新型实施例提供的电芯边电压检测电路，通过利用正极耳电位高于壳体电位时比较器输出高电平使得边电压指示装置进行指示，实现电芯边电压的检测功能，并进一步通过调整可调电阻的阻值，来灵活调整电芯边电压的检测精度，进而实现电芯边电压的高精度检测。
具体地，上述的可调电阻R5可以是可调电阻R5箱也可以是滑动变阻器，在本实用新型实施例中，为了便于确定可调电阻R5的当前阻值，是以可调电阻 R5箱为例进行的说明，在实际应用中，也可以采用其他电阻可调的电阻器件，本实用新型并不以此为限。
具体地，在一实施例中，如图3所示，上述的电芯边电压检测电路还包括：稳压电路11，稳压电路11的输入端与外部电源U1连接，第一输出端与壳体A 连接，第二输出端与正极耳B连接。
示例性地，如图3所示，上述的稳压电路11包括：第七电阻R7、第一受控开关Q1、第二受控开关Q2、稳压二极管D、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第二可调电阻R52和电容C，其中，第七电阻R7的一端分别与第一受控开关Q1的第一端及外部电源U1的正极连接，另一端分别与第一受控开关的控制端Q1及第二受控开关Q2的第一端连接；第一受控开关Q1的第二端分别与第八电阻R8的一端和第九电阻R9的一端连接；第二受控开关Q2的第二端分别与第八电阻R8的另一端及稳压二极管D的反向端连接，控制端与第二可调电阻R52的调节端连接；第九电阻R9的另一端与第二可调电阻R52的第一固定端连接，第二可调电阻R52的第二固定端与第十电阻R10的一端连接，第十电阻R10的另一端与稳压二极管D的正向端连接后与外部电源U1的负极连接；电容C的一端分别与第九电阻R9的一端和可调电阻R5的一端连接，另一端分别与第十电阻R10的另一端及可调电阻R5的另一端连接。
其中，上述第一受控开关Q1和第二受控开关Q2是以三极管为例进行的说明，在实际应用中，还可以是MOS管等其他受控开关，本实用新型并不以此为限。此外，上述第二可调电阻R52是以滑动变阻器为例进行的说明，在实际应用中，还可以采用其他类型的可调电阻，本实用新型并不以此为限。此外，稳压电路也可以采用现有技术中的其他稳压电路的设计结构，本实用新型并不以此为限。
由于在检测毫伏级的边电压时，对电路输入端的电压稳定性要求较高，因此在检测电路前端加入稳压电路11以保障整个检测电路检测结果的准确性，进一步提高电芯边电压的检测精度。
具体地，在一实施例中，如图2所示，电芯边电压检测电路还包括：第一电阻R1和第二电阻R2，其中，第一电阻R1的一端与外部电源U1正极连接，另一端与可调电阻R5的一端连接；第二电阻R2的一端与壳体A的另一端连接，另一端与外部电源U1负极连接。
其中，第一电阻R1与第二电阻R2的阻值相同，实现对整个检测电路的限流作用，二者阻值相同，保障壳体A与正极耳B两个位置电位不受阻值影响，进一步保障电芯边电压检测精度。
具体地，在一实施例中，如图2所示，电芯边电压检测电路还包括：第三电阻R3和第四电阻R4，其中，第三电阻R3的一端与可调电阻R5的一端连接，另一端与比较器L的反向输入端连接；第四电阻R4的一端与可调电阻R5的另一端连接，另一端与比较器L的正向输入端连接。
其中，第三电阻R3与第四电阻R4的阻值相同，实现对壳体A和正极耳B 电位的检测，和前端电路隔离进行隔离，二者阻值相同，保障壳体A与正极耳 B两个位置电位检测结果不受阻值影响，进一步保障电芯边电压检测精度。
具体地，在一实施例中，如图2所示，电芯边电压检测电路还包括：第六电阻R6，第六电阻R6的一端与外部电源U1正极连接，另一端与比较器L的输出端连接。该第六电阻R6用于保障上述边电压指示装置E可靠工作。
具体地，在一实施例中上述的边电压指示装置E为：发光二极管和/或蜂鸣器。如图2所示，在本实用新型实施例中是以该电压指示装置为发光二极管为例进行的说明。在实际应用中，该边电压指示装置E还可以是其他声光电的装置，只要能够实现指示边电压的作用即可，本实用新型并不以此为限。
具体地，在一实施例中，上述可调电阻R5的电阻值通过如下公式(1)确定：
Figure BDA0003385025400000091
其中，R5表示可调电阻，U表示边电压的检测精度，U1表示外部电源的供电电压，R1表示第一电阻，R2表示第二电阻。
下面将结合具体应用示例，对本实用新型实施例提供的电芯边电压检测电路的工作原理及工作过程进行详细的说明。
电芯边电压检测电路如图3所示。
当该电路未进行检测时：电流从电源U1经过稳压电路11的稳压后流经R1， R5和R2(比较器L相当于一个大电阻，电流不会流经R3和R4，此处放置R3 和R4是为了和前端电路隔离开来)，a点电位高于b点，此时比较器L反向输入端电位高于正向输入端，比较器L输出低电位，发光二极管E不亮。
当该电路进行检测时：电芯的正极耳B会提供电位给b点，通过调节可调电阻R5的阻值，当b点电位高于a点电位时，比较器L正向输入端电位高于反向输入端，比较器L输出高电位，电流经过发光二极管流回地，发光二极管点亮。此时，可以通过可调电阻R5的阻值精准计算出电芯的边电压。
此外，在实际应用中，需要检测多大的边电压可以通过调节电阻R5的阻值进行调节，示例性地，如果需要在电芯的边电压大于1mv时发光二极管点亮，若此时U1为5V，R1和R2阻值为500kΩ，根据上述公式(1)计算R5阻值应该为100Ω。当测量的边电压大于1mv时，此时b点电位高于a点电位，比较器L输出高电平，发光二极管亮。
本实用新型实施例提供的技术方案可以将边电压的测量精度提高到几个 mv；可以通过改变可调电阻的阻值，从而改变所要想筛选出边电压大于多少值的电芯。从而可以根据实际电芯边电压的精度测量要求，通过调节可调电阻R5 的阻值来实现电芯边电压的精准检测，满足用户的多精度的测量需求，提高用户使用体验。
通过上述各个组成部分的协合作，本实用新型实施例提供的电芯边电压检测电路，通过利用正极耳电位高于壳体电位时比较器输出高电平使得边电压指示装置进行指示，实现电芯边电压的检测功能，并进一步通过调整可调电阻的阻值，来灵活调整电芯边电压的检测精度，进而实现电芯边电压的高精度检测。
本实用新型实施例还提供了一种电芯边电压检测设备，如图4所示，该电芯边电压检测设备包括：本实用新型另一实施例提供的电芯边电压检测电路 101。
通过上述各个组成部分的协合作，本实用新型实施例提供的电芯边电压检测设备，通过利用正极耳电位高于壳体电位时比较器输出高电平使得边电压指示装置进行指示，实现电芯边电压的检测功能，并进一步通过调整可调电阻的阻值，来灵活调整电芯边电压的检测精度，进而实现电芯边电压的高精度检测。
虽然结合附图描述了本实用新型的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种电芯边电压检测电路，其特征在于，包括：比较器、可调电阻及边电压指示装置，其中，
所述可调电阻的一端分别与待测电芯的壳体和外部电源正极连接，另一端分别与所述待测电芯的正极耳及所述外部电源的负极连接；
所述比较器的正向输入端与所述正极耳连接，负向输入端与所述壳体连接，输出端与所述电压指示装置的一端连接，所述电压指示装置的另一端与所述可调电阻的另一端连接。
2.根据权利要求1所述的电芯边电压检测电路，其特征在于，还包括：稳压电路，
所述稳压电路的输入端与所述外部电源连接，第一输出端与所述壳体连接，第二输出端与所述正极耳连接。
3.根据权利要求1所述的电芯边电压检测电路，其特征在于，还包括：第一电阻和第二电阻，其中，
所述第一电阻的一端与所述外部电源正极连接，另一端与所述可调电阻的一端连接；
所述第二电阻的一端与所述壳体的另一端连接，另一端与所述外部电源负极连接。
4.根据权利要求3所述的电芯边电压检测电路，其特征在于，还包括：第三电阻和第四电阻，其中，
所述第三电阻的一端与所述可调电阻的一端连接，另一端与所述比较器的反向输入端连接；
所述第四电阻的一端与所述可调电阻的另一端连接，另一端与所述比较器的正向输入端连接。
5.根据权利要求1所述的电芯边电压检测电路，其特征在于，还包括：第六电阻，所述第六电阻的一端与所述外部电源正极连接，另一端与所述比较器的输出端连接。
6.根据权利要求1所述的电芯边电压检测电路，其特征在于，所述边电压指示装置为：发光二极管和/或蜂鸣器。
7.根据权利要求2所述的电芯边电压检测电路，其特征在于，所述稳压电路包括：第七电阻、第一受控开关、第二受控开关、稳压二极管、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第二可调电阻和电容，其中，
所述第七电阻的一端分别与所述第一受控开关的第一端及所述外部电源的正极连接，另一端分别与所述第一受控开关的控制端及所述第二受控开关的第一端连接；
所述第一受控开关的第二端分别与所述第八电阻的一端和所述第九电阻的一端连接；
所述第二受控开关的第二端分别与所述第八电阻的另一端及所述稳压二极管的反向端连接，控制端与所述第二可调电阻的调节端连接；
所述第九电阻的另一端与所述第二可调电阻的第一固定端连接，所述第二可调电阻的第二固定端与所述第十电阻的一端连接，所述第十电阻的另一端与所述稳压二极管的正向端连接后与所述外部电源的负极连接；
所述电容的一端分别与所述第九电阻的一端和所述可调电阻的一端连接，另一端分别与所述第十电阻的另一端及所述可调电阻的另一端连接。
8.根据权利要求3所述的电芯边电压检测电路，其特征在于，所述可调电阻的电阻值通过如下公式确定：
Figure FDA0003385025390000031
其中，R5表示可调电阻，U表示边电压的检测精度，U1表示外部电源的供电电压，R1表示第一电阻，R2表示第二电阻。
9.根据权利要求4所述的电芯边电压检测电路，其特征在于，所述第一电阻与所述第二电阻的阻值相同，所述第三电阻与所述第四电阻的阻值相同。
10.一种电芯边电压检测设备，其特征在于，包括：如权利要求1－9任一项所述的电芯边电压检测电路。
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