CN216771937U - 用于测量电池模组的各个电池单体的参数的测量设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于测量电池模组的各个电池单体的参数的测量设备，所述电池模组包括串联连接的多个电池单体并且集成有至少一个热敏电阻，其特征在于，所述测量设备包括：多路复用器，所述多路复用器包括多个输入通道和一个输出通道，所述多个输入通道分别具有一对输入端子，所述多个电池单体各自的正极连接端和负极连接端以及所述热敏电阻的两个引线端通过导线连接输入到这些输入端子中；测量装置，所述测量装置与所述多路复用器的所述输出通道相连接；主控单元，所述主控单元设置为用于向多路复用器发送用于将任一输入通道选通至所述输出通道的选通指令并且用于向测量装置发送与所述选通指令相关联的测量指令。

Description

用于测量电池模组的各个电池单体的参数的测量设备

技术领域

本实用新型涉及一种用于测量电池模组的各个电池单体的参数的测量设备。

背景技术

电池模组是电动车辆和混合动力车辆的重要组成部分，以用于给电动车辆和混合动力车辆的行驶提供动力来源并且给车辆的各个用电部件供电。在对已经出现微小故障或者经过长时间运行的电池模组进行质量问题分析时，需要对电池进行长时间的静态测试，对电池模组的各个电池单体的参数进行测量，如电池单体的电压以及电池模组上的热敏电阻的阻值。

目前，在测试场景下对于电池模组的参数的常规的测量方法是由测量人员将电池模组中的每个电池单体依次与测量装置相连接，以分别采集每个电池单体的参数，从而分析电池模组的性能。在此过程中，测量人员需要人工手持测量装置的测量笔去测量电池单体，如果电池单体数量较多或者电池模组的数量较多时，这样的测量方法一方面耗费人力物力，另一方面，反复地插拔容易引起在电池单体与测量装置之间的接触不良，因此造成测量误差。此外，为了测量电池模组的不同的参数、例如各个电池单体的电压、内阻或电池模组的温度，需要测试人员手动切换测量装置的不同档位，一旦测试人员错误地选择档位，则可能造成测量装置的损坏。可见，传统的测量方法耗时、费力且容易发生误操作。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提出一种用于测量电池模组的各个电池单体的参数的测量设备。按照本实用新型的测量设备能够自动地测量电池模组的各个电池单体的不同的参数，提高测量效率并且避免由测试人员引起的误操作。

本实用新型涉及一种用于测量电池模组的各个电池单体的参数的测量设备，所述电池模组包括串联连接的多个电池单体并且集成有至少一个热敏电阻，所述测量设备包括：

多路复用器，所述多路复用器包括多个输入通道和一个输出通道，所述多个输入通道分别具有一对输入端子，所述多个电池单体各自的正极连接端和负极连接端以及所述热敏电阻的两个引线端通过导线连接输入到这些输入端子中；

测量装置，所述测量装置与所述多路复用器的所述输出通道相连接；

主控单元，所述主控单元设置为：用于与多路复用器相连接，以传输用于将任一输入通道选通至所述输出通道的选通指令，并且用于与测量装置相连接，以传输与所述选通指令相关联的测量指令。

在本实用新型中，所述测试设备包括多路复用器。所述多路复用器能够根据需要从多个输入通道中选择任意一个输入通道接通至其输出通道。按照本实用新型，所述多路复用器的多个输入通道分别具有一对输入端子，所述输入端子分别与所述多个电池单体各自的正极连接端和负极连接端相连接。此外，集成在所述电池模组中的热敏电阻的两个引线端也通过导线连接到多路复用器的一对输入端子中。所述多路复用器的输出通道与测量装置相连接。当多路复用器的其中一个输入通道被选通时，与该通道相对应的电池单体的正极连接端和负极连接端能够接通至测量装置，使得其参数可被测量装置测量。类似地，当多路复用器的其中一个输入通道被选通时，与该通道相对应的热敏电阻的两个引线端能够接通至测量装置，使得该热敏电阻的阻值可被测量装置测量。按照本实用新型，所述多路复用器的多个输入通道能够分别与电池模组的各个电池单体和所述至少一个热敏电阻同时连接，并且根据需要接通任意一个输入通道来实现对电池模组的测量，由此避免测试人员在电池模组的各个电池单体与测量装置之间的反复插拔连接。在本实用新型的范围内，可以使用现有技术中常用的多路复用器，由此简化所述测量设备的接线。备选地，可以使用多路开关、多路选择器等。也可设想的是，使用由多个继电器或场效应管组成的多路复用模块。

按照本实用新型的测量设备还包括主控单元，所述主控单元与多路复用器和测量装置信号连接，由此可以向多路复用器传输用于将任一输入通道选通至所述输出通道的选通指令并且可以向测量装置传输与所述选通指令相关联的测量指令。在所述主控单元中预存储有要测量的电池模组的信息，所述信息例如包括所述电池模组的相互串联连接的电池单体的数量和集成在所述电池模组中的热敏电阻的数量。为了对电池模组的各个电池单体的参数进行测量，利用现有技术中公知的编程手段可以在主控单元中预设与所述电池模组的信息相对应的用于多路复用器的选通指令，使得能够对电池模组中的各个测量单体和热敏电阻进行测量，并且在主控单元中针对所选通的输入通道预设与所述选通指令相关联的用于测量装置的测量指令。示例性地，所述主控单元可以包括一个循环触发电路和一个FPGA查找表、特别是一个多输入查找表，其中，所述循环触发电路可以在预设的输入通道数量范围内循环地依次输出将各个输入通道选通至所述输出通道的触发信号作为选通指令，而所述FPGA查找表又将这样的触发信号作为输入信号并且根据事先写入的真值表来输出用于操控测量装置档位的测量指令，从而所述主控单元在向所述多路复用器传输选通指令时，也向测量装置输出与选通指令相关联的测量指令。

按照本实用新型，要测量的电池模组的各个电池单体和集成在所述电池模组中的至少一个热敏电阻分别与多路复用器的多个输入通道之一相连接，并且多路复用器的输出通道与测量装置相连接，由主控单元分别向多路复用器传输选通指令并且向测量装置传输测量指令，从而在将所述多个输入通道之一接通至测量装置时相应地设置对应的测量档位，由此能够自动化地测量电池模组的各个电池单体的参数，省去人工测量，提高测量效率并且避免由于测试人员引起的误操作。

按照本实用新型的一种实施方式，作为后一个电池单体的负极连接端而使用前一个电池单体的正极连接端。因为在电池模组中各个电池单体通常相互串联连接，所以后一个电池单体的负极连接端的电位与前一个电池单体的正极连接端的电位相等。代替于将电池单体各自的正极连接端和负极连接端通过导线连接到多路复用器的一对输入端子中，作为后一个电池单体的负极连接端使用前一个电池单体的正极连接端。因此，在所述电池模组中的第一个至倒数第二个电池单体的正极连接端通过导线分别输入到多路复用器的两个输入端子中。对于电池模组中的第二个至最后一个电池单体，仅需将这些正极连接端连接至多路复用器，由此能够显著地简化接线。备选于此地，在电池模组中的第二个至最后一个电池单体的负极连接端通过导线分别输入到多路复用器的两个输入端子中。对于电池模组中的第一个至倒数第二个电池单体，仅需将负极连接端连接至多路复用器。

按照本实用新型的一种实施方式，所述测量装置构成为万用表。由于万用表精度高、灵敏度高并且档位切换速度快，使得按照本实用新型的测量设备具有高的测量精度和测量速度。

按照本实用新型的一种实施方式，所述万用表能根据所述测量指令来切换测量挡位，以进行电压测量、内阻测量或温度测量。所述万用表根据对集成在电池模组中的至少一个热敏电阻的阻值进行测量来实现对电池模组的温度的测量。在此，所述万用表能根据主控单元发送的测量指令在不同档位之间进行切换，所述测量指令与多路复用器的选通指令相关联。通过所述万用表能实现对电池模组的多个参数的检测，并且能自动且快速地切换档位，因此避免由于测试人员错误地选择档位而造成测量装置的损坏。

按照本实用新型的一种实施方式，所述电池模组的正极连接端和负极连接端也通过导线连接输入给所述多路复用器的一对输入端子。由此，通过所述测量装置可以测量整个电池模组的参数、例如整个电池模组的电压值和内阻值。

按照本实用新型的一种实施方式，所述测量设备还包括用于测量环境温度的热敏电阻，该用于测量环境温度的热敏电阻的两个引线端也通过导线连接输入给所述多路复用器的一对输入端子。由此，所述测量装置可以通过对用于测量环境温度的热敏电阻的阻值的测量计算出环境温度。

按照本实用新型的一种实施方式，所述主控单元还设置为用于接收测量装置的测量信号。所述主控单元能够对来自所述测量装置的测量信号与当前的选通指令和测量指令相关联地存储和分析。例如，所述测量装置将所测量的各个电池单体的电压值和/或内阻值发送给主控单元，所述主控单元可以利用现有技术中常用的电路结构(如比较器)或公知的编程手段对各个电池单体的电压值和/或内阻值进行比较并且判断：各个电池单体的电压值和/或内阻值之间的差值是否小于预定的阈值；如果各个电池单体的电压值和/或内阻值之间的差值小于预定的阈值，则所述电池模组的每个电池单体均具有良好的一致性，否则，在所述电池模组与测量设备之间的接线存在接触不良或者所述电池模组本身可能存在损坏。特别是，如果其中一个或多个电池单体的电压值和/或内阻值明显偏离于另外的电池单体，则借助主控单元能够判断出所述一个或多个电池单体存在损坏。此外，所述测量装置可以将所测量的整个电池模组的电压值和/或内阻值发送给主控单元，所述主控单元可以利用现有技术中常用的电路结构(如加法器和比较器)或公知的编程手段将所述电池模组的电压值和/或内阻值与各个电池单体的电压值和/或内阻值的总和进行比较，如果在电池模组的电压值和/或内阻值与各个电池单体的电压值和/或内阻值的总和之间的差值大于预先确定的阈值，则由此可以判断出在电池模组与按照本发明的测量设备之间的接线存在接触不良或者电池模组本身存在损坏。附加地，所述测量装置可以将由集成在所述电池模组中的热敏电阻的阻值计算出的电池模组的温度值与由用于测量环境温度的热敏电阻的阻值计算出的环境温度进行比较，如果在计算出的电池模组的温度与环境温度之间的差值超过预定的阈值，则判断出所述电池模组存在损坏。

按照本实用新型的一种实施方式，借助于所述选通指令，所述多路复用器能够将所有输入通道依次选通至所述输出通道、将部分输入通道依次选通至所述输出通道或者将单个输入通道选通至所述输出通道。主控电路可以根据期望测量的参数而生成相应的选通指令，为此，可以接通过多路复用器的全部的输入通道、部分输入通道或仅接通单个输入通道，从而实现对所述电池模组的选择性的测量。

按照本实用新型的一种实施方式，所述多路复用器和/或所述测量装置与所述主控单元通过以太网连接。由于以太网连接的高的总线利用率和通讯速率，所述主控单元能够不断地将选通指令发送至多路复用器和将测量指令发送至测量装置，并且所述测量装置能够将测量值发送至主控单元，因此按照本实用新型的测量设备能实现对电池模组的参数的实时测量。此外，以太网连接具有良好的兼容性，不同制造商的多路复用器和测量装置可以容易地与主控单元信号连接，而无需另外的转接装置。

按照本实用新型的一种实施方式，所述电池模组包括6芯、9芯、11芯、12芯或13芯电池单体。

本实用新型的其它特征从附图以及对具体实施方式得出。所有上述在说明书中提到的特征和特征组合以及以下在具体实施方式中提到的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合不仅能以相应给出的组合使用，而且能以其它组合使用，或者能在单独状态下使用。

附图说明

图1示出按照本实用新型的用于测量电池模组的各个电池单体的参数的测量设备连接到待测量的电池模组的一种实施方式的示意图；

图2示出按照本实用新型的用于测量电池模组的各个电池单体的参数的测量设备连接到待测量的电池模组的一种实施方式的示意图。

图3示出按照本实用新型的用于测量电池模组的各个电池单体的参数的测量设备连接到待测量的电池模组的一种实施方式的示意图。

具体实施方式

图1示出按照本实用新型的用于测量电池模组4的各个电池单体8的参数的测量设备10的一种实施方式的示意图。在此，测量设备10示例性地连接到待测量的电池模组4。

在此，电池模组4以俯视图示出，在此示意性地表示电池模组4的盖板处的结构。电池模组4可以包括串联连接的多个电池单体8并且集成有至少一个热敏电阻5。在图1中示出一个电池模组4包括六个电池单体8。所示的六个电池单元8沿图中水平方向依次堆叠并且被两个端板夹装在一起。这六个电池单体各具有一个正极连接端6和一个负极连接端7。在图1中，较大的连接柱表示正极连接端6，而较小的连接柱表示负极连接端7。出于清晰起见，未对每个连接端进行标记。所述六个电池单体8相互串联连接。在该电池模组4中，相邻的正极连接端6和负极连接端7相互串联，这点在图1中以两条虚线示意性地表示。所述电池模组4为了对外输出电能还具有正极总连接端11和负极总连接端12。为了监控电池模组4的温度，在顶盖上并且在侧板上分别设置一个热敏电阻5，从所述热敏电阻5引出两条引线。

按照本实用新型的测量设备10包括多路复用器1、测量装置2和主控单元3。

所述多路复用器1包括多个输入通道、在此为九个输入通道CH1至CH9并且包括一个输出通道OUT，所述多个输入通道分别具有一对输入端子。例如，第一输入通道CH1包括第一输入端子CH1_1和第二输入端子CH1_2，第二输入通道CH2包括第一输入端子CH2_1和第二输入端子CH2_2，依次类推。

所述测量装置2与所述多路复用器1的所述输出通道OUT相连接；

所述主控单元3设置为：用于与多路复用器1信号连接，以传输用于将任一输入通道选通至所述输出通道的选通指令并且与测量装置2信号连接，以传输与所述选通指令相关联的测量指令。

不限于图1中所示的情况，所述测量设备也可测量其他类型的电池模组、例如包括6芯、9芯、12芯或13芯电池单体的电池模组，并且在电池模组中还可以集成有其它数量的热敏电阻。

在图1中用实线示出在多路复用器1与要测量的电池模组4之间的接线以及在多路复用器1与测量装置2之间的接线。所述多路复用器2的各个输入通道的输入端子分别与每个电池单体8各自的正极连接端6和负极连接端7相连接。例如，所述电池模组4的左数第一个电池单体8的正极连接端6和负极连接端7通过导线连接输入到第三通道CH3的输入端子CH3_1、CH3_2中。所述电池模组4的其余电池单体8也以相同的方式连接到第四通道CH4至第八通道CH8中。

电池模组4的正极总连接端11和负极总连接端12通过导线连接输入到第二通道CH2的输入端子CH2_1、CH2_2中。

此外，布置在所述电池模组4的顶盖上的热敏电阻5的两个引线端通过导线连接到多路复用器的第一通道CH1的一对输入端子CH1_1、CH1_2中。而布置在所述电池模组4的侧板上的热敏电阻5的两个引线端也通过导线连接到多路复用器的第九通道CH9的一对输入端子CH9_1、CH9_2中。

所述测量装置2与所述多路复用器1的所述输出通道OUT相连接。当多路复用器的其中一个输入通道被选通时，与该通道相对应的电池单体的参数或者热敏电阻的阻值可被测量装置2测量。在当前的实施例中，所述多路复用器1可以使用L4421A，也可设想的是，代替多路复用器可以使用多路开关、多路选择器等。备选地，也可以使用由多个继电器或场效应管组成的多路复用模块。所述测量装置2构成为万用表。由于万用表精度高、灵敏度高并且档位切换速度快，使得按照本实用新型的测量设备10具有高的测量精度和测量速度。

由此，通过所述测量装置可以测量整个电池模组4的参数、例如整个电池模组4的电压值和内阻值。所述测量设备还包括未示出的用于测量环境温度的热敏电阻，该用于测量环境温度的热敏电阻的两个引线端也通过导线连接输入给所述多路复用器的另外的一对输入端子。由此，所述测量装置可以通过对用于测量环境温度的热敏电阻的阻值的测量计算出环境温度。

在图1中用箭头表示所述多路复用器1和所述测量装置2与所述主控单元3之间的信号连接。所述主控单元3设置为用于向多路复用器1发送用于将任一输入通道选通至所述输出通道的选通指令并且用于向测量装置2发送与所述选通指令相关联的测量指令。所述测量装置2根据所述测量指令来切换测量挡位，以进行电压测量、内阻测量或温度测量。所述主控单元3还可以设置为用于接收测量装置2的测量信号。所述主控单元3能够对来自所述测量装置2的测量信号与当前的选通指令和测量指令相关联地存储和分析。例如，所述测量装置将所测量的各个电池单体的电压值和/或内阻值发送给主控单元，所述主控单元可以利用现有技术中常用的电路结构或公知的编程手段对各个电池单体的电压值和/或内阻值进行比较并且判断：如果各个电池单体的电压值和/或内阻值的差值小于预定的阈值，则所述电池模组的各个测量单体具有良好的一致性，否则，在所述电池模组与测量设备之间的接线存在接触不良或者所述电池模组本身可能存在损坏。此外，所述测量装置2可以将所测量的电压值和/或内阻值发送给主控单元3，所述主控单元3可以利用现有技术中常用的电路结构或公知的编程手段将所述电池模组4的电压值和/或内阻值与各个电池单体8的电压值和/或内阻值的总和进行比较，如果在电池模组4的电压值和/或内阻值与各个电池单体8的电压值和/或内阻值的总和之间的差值大于预先确定的阈值，则由此可以判断出在电池模组5与按照本发明的测量设备10之间的接线存在接触不良或者电池模组本身存在损坏。附加地，所述测量装置2可以将由集成在所述电池模组4中的热敏电阻的阻值计算出的电池模组4的温度值与由用于测量环境温度的热敏电阻的阻值计算出的环境温度进行比较，如果在计算出的电池模组的温度与环境温度之间的差值超过预定的阈值，则判断出所述电池模组存在损坏。

图2示出按照本实用新型的用于测量电池模组4的各个电池单体8的参数的测量设备连接到待测量的电池模组4的一种实施方式的示意图。作为后一个电池单体8的负极连接端7而使用前一个电池单体的正极连接端6。因为在电池模组中，各电池单体8相互串联连接，所以后一个电池单体的正极连接端6的电位与前一个电池单体的负极连接端7的电位相等。在图2示出的实施例中，代替于将电池单体各自的正极连接端和负极连接端通过导线连接到多路复用器的一对输入端子中，作为前一个电池单体的负极连接端7使用后一个电池单体的正极连接端6。因此，在所述电池模组中的第二个至第六个电池单体的正极连接端6通过导线分别输入到多路复用器的两个输入端子中。例如在图2示出的实施例中，第二个电池单体8的正极连接端6输入到多路复用器的两个输入端子CH3_2和CH4_1中。对于电池模组中的第一个至第五个电池单体，仅需将正极连接端输入到多路复用器中，由此能够简化接线。

图3示出按照本实用新型的用于测量电池模组的各个电池单体的参数的测量设备连接到待测量的电池模组的一种实施方式的示意图。在图3示出的实施例中，在电池模组4中的第一个至第五个电池单体8的负极连接端7通过导线分别输入到多路复用器的两个输入端子中。例如在图3中示出，第一个电池单体8的负极连接端7输入到多路复用器的两个输入端子CH3_2和CH4_1中。对于电池模组中的第二个至第五个电池单体，仅需将负极连接端输入到多路复用器中。

本实用新型不限于所示的实施例，而是包括或者延及可落入所附权利要求书的有效范围内的所有技术上的等效物。

在本申请文件中公开的特征不仅可以单独地而且可以以任意组合的方式对于实施例在不同的设计方案方面的实现来说是重要的并且可以被实现。

本实用新型虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (11)

1.用于测量电池模组的各个电池单体的参数的测量设备，所述电池模组包括串联连接的多个电池单体并且集成有至少一个热敏电阻，其特征在于，所述测量设备包括：

多路复用器，所述多路复用器包括多个输入通道和一个输出通道，所述多个输入通道分别具有一对输入端子，所述多个电池单体各自的正极连接端和负极连接端以及所述热敏电阻的两个引线端通过导线连接输入到这些输入端子中；

测量装置，所述测量装置与所述多路复用器的所述输出通道相连接；

主控单元，所述主控单元设置为：用于与多路复用器信号连接，以传输用于将任一输入通道选通至所述输出通道的选通指令，并且用于与测量装置信号连接，以传输与所述选通指令相关联的测量指令。

2.根据权利要求1所述的测量设备，其特征在于，作为后一个电池单体的负极连接端而使用前一个电池单体的正极连接端。

3.根据权利要求1所述的测量设备，其特征在于，所述测量装置构成为万用表。

4.根据权利要求3所述的测量设备，其特征在于，所述万用表能根据所述测量指令来切换测量挡位，以进行电压测量、内阻测量或温度测量。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的测量设备，其特征在于，所述电池模组的正极连接端和负极连接端也通过导线连接输入给所述多路复用器的一对输入端子。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的测量设备，其特征在于，所述测量设备还包括用于测量环境温度的热敏电阻，该用于测量环境温度的热敏电阻的两个引线端也通过导线连接输入给所述多路复用器的一对输入端子。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的测量设备，其特征在于，所述主控单元还设置为用于接收测量装置的测量信号。

8.根据权利要求7所述的测量设备，其特征在于，所述主控单元能够对来自所述测量装置的测量信号与当前的选通指令和测量指令相关联地存储和分析。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的测量设备，其特征在于，借助于所述选通指令，所述多路复用器能够将所有输入通道依次选通至所述输出通道、将部分输入通道依次选通至所述输出通道或者将单个输入通道选通至所述输出通道。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的测量设备，其特征在于，所述多路复用器和/或所述测量装置与所述主控单元通过以太网连接。

11.根据权利要求1至4中任一项所述的测量设备，其特征在于，所述电池模组包括6芯、9芯、11芯、12芯或13芯电池单体。

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