CN218938459U - 化成分容设备并行校准工装的通道切换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种化成分容设备并行校准工装的通道切换装置，其包括主控模块、通道切换模块以及电物理量检测模块；通道切换器以行列的形式组成阵列，通道切换器能够在主控模块给定的信号下切换通断状态，所有的通道切换器之输入端分别与化成分容设备的一路输出通道连接；电物理量检测模块包括与通道切换器之行数相同的检测通道，位于同一行的通道切换器，其输出端同时接入电物理量检测模块的一路检测通道。本实用新型主要解决依次对化成分容设备的各个通道进行单独校准费时费力，效率较低的问题；本实用新型能够实现化成分容设备的多输出并行通道检测及校准，能够有效提高化成分容设备在校准时的工作效率。

Description

化成分容设备并行校准工装的通道切换装置

技术领域

本实用新型涉及开关电源检测及校准技术领域，具体为一种化成分容设备并行校准工装的通道切换装置。

背景技术

随着新能源和储能行业的发展，具有电压高、重量轻、体积小、寿命长、安全性好、无污染、自放电率低及宽范围工作温度等诸多优点的锂电池受到广泛的运用；在锂电池的制造过程中，需要完成化成分容工序，即，在锂电池组装完成后，需要使用一定的电压和电流对锂电池进行一定时间的充电，并经过放电和放置的步骤，使锂电池内部发生一系列化学反应，从而激活锂电池的电芯，使锂电池的性能达到标准。

在化成分容工序中，锂电池的充放电过程复杂，不稳定的电流和电压将会直接影响锂电池的输出电压、容量以及循环寿命等性能，因此，在化成分容设备需要保持较高的电流精度和电压精度；然而，在化成分容设备的运行过程中，由于受外界干扰和自身电子元件老化的影响，其电流精度和电压精度可能会出现下降，因此需要定期对化成分容设备进行校准，以消除或减少化成分容设备输出的电流和电压偏差，使其电流精度和电压精度保持在较高的水平。

现有技术中，化成分容设备的校准方法包括非工装校准和工装校准；其中，非工装校准是选用与化成分容设备参数相匹配的分流器和水泥电阻，以实现化成分容设备的单通道校准，当一个通道校准完毕后，需要手动切换分流器和水泥电阻至下一通道，具有接线繁琐和费时费力的缺点，且频繁的上电与断电操作对化成分容设备也有一定的损耗，且在校准过程中，大量的连接线路外露，存在一定的安全隐患；工装校准是指将分流器和水泥电阻进行封装，并连接化成分容设备的所有通道，通过主控发出的控制信号，控制各个继电器状态变化，实现通道的切换。

无论是采用非工装校准，还是采用工装校准，均仅能实现单通道校准，需要依次对化成分容设备的各个通道单独进行校准，其费时费力，效率较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种化成分容设备并行校准工装的通道切换装置，能够实现化成分容设备的多通道校准。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种化成分容设备并行校准工装的通道切换装置，其包括主控模块、通道切换模块以及电物理量检测模块；所述通道切换模块对应于所述化成分容设备的输出通道数量设置有若干的通道切换器，且所述通道切换器以行列的形式组成阵列；所有的所述通道切换器之信号端均与所述主控模块信号连接，使所述通道切换器能够在所述主控模块给定的控制信号下切换通断状态，以接通或切断其输入端与输出端之间的通路，且，所有的所述通道切换器之输入端分别与所述化成分容设备的一路输出通道连接；所述电物理量检测模块包括与所述通道切换器之行数相同的检测通道，位于同一行的所述通道切换器，其输出端同时接入所述电物理量检测模块的一路检测通道。

上述技术方案中，所述通道切换模块对应于所述化成分容设备的输出通道之正负极，分别设置有正极通道切换子模块与负极通道切换子模块；所述正极通道切换子模块中的通道切换器之输入端分别与所述化成分容设备的一路输出通道之正极连接，所述负极通道切换子模块中的通道切换器之输入端分别与所述化成分容设备的一路输出通道之负极连接；所述正极通道切换子模块与所述负极通道切换子模块中，位置对应的两个所述通道切换器之信号端同时与所述主控模块信号连接并接受所述主控模块的同一路控制信号。

上述技术方案中，所述通道切换器为继电器。

上述技术方案中，所述通道切换器的信号端引出高电平信号引脚和低电平信号引脚；所述高电平信号引脚接收高电平且所述低电平信号引脚接收低电平时，所述通道切换器为连通状态，此时，所述输入端与所述输出端之间的通路被接通；否则，所述通道切换器为断开状态，此时，所述输入端与所述输出端之间的通路被切断。

上述技术方案中，所述主控模块包括与所述通道切换器之行数相同的行控制信号输出端ROW_n，以及，与所述通道切换器之列数相同的列控制信号输出端COL_n；位于同一行的所述通道切换器，有：其高电平信号引脚同时与所述主控模块的一个行控制信号输出端ROW_n连接；位于同一列的所述通道切换器，有：其低电平信号引脚同时与所述主控模块的一个列控制信号输出端COL_n连接；对于同一列的所述通道切换器，所述主控模块通过所述列控制信号输出端COL_n向其低电平信号引脚输入低电平后，该列中的各个所述通道切换器能够依据所述行控制信号输出端ROW_n的高电平而进入连通状态，或者，依据所述行控制信号输出端ROW_n的低电平而进入断开状态。

上述技术方案中，所述主控模块包括主控U1、多路开关U26、若干的D型触发器Ua以及若干的驱动芯片Ub；所述主控U1的通用输入/输出引脚分别与所述多路开关U26的使能引脚和通道选择引脚连接；所述主控U1的通用输入/输出引脚还分别与各个所述D型触发器Ua的信号输入端连接，所述多路开关U26输出通道引脚分别与各个所述D型触发器Ua的时钟信号输入引脚连接，且各个所述D型触发器Ua的极性引脚均被赋予高电平；所述D型触发器Ua的各个信号输出端由所述驱动芯片Ub提高功率后，分别作为所述主控模块的行控制信号输出端ROW_n与列控制信号输出端COL_n。

上述技术方案中，所述主控U1的通用输入/输出引脚分别经过光耦合器后，与所述多路开关U26的使能引脚和通道选择引脚连接。

上述技术方案中，所述主控U1的通用输入/输出引脚分别经过光耦合器后，与所述D型触发器Ua的信号输入端连接。

上述技术方案中，所述主控模块的行控制信号输出端ROW_n与列控制信号输出端COL_n处设有用于防止电流回流的二极管。

上述技术方案中，所述电物理量检测模块包括数字万用表子模块，以及，与所述数字万用表子模块连接的并行检测通道扩展子模块；所述并行检测通道扩展子模块的并行输入端即为所述电物理量检测模块的检测通道。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型的化成分容设备并行校准工装的通道切换装置，通过电物理量检测模块能够实现对化成分容设备之输出通道的并行检测，且通过通道切换模块能够实现对化成分容设备之输出通道的并行切换，从而实现化成分容设备的多输出通道并行检测及校准，能够有效提高化成分容设备在校准时的工作效率。

附图说明

图1为本实用新型中的通道切换模块的电路原理图。

图2为本实用新型中的电物理量检测模块的电路原理图。

图3为本实用新型中的主控模块的电路原理图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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，都属于本实用新型保护的范围。

本实施例提供一种化成分容设备并行校准工装的通道切换装置，用于对化成分容设备的各输出通道进行并行的电压和电流检测，以便校准化成分容设备的各输出通道。

请参阅图1-图3，本实施例的化成分容设备并行校准工装的通道切换装置，包括主控模块、通道切换模块以及电物理量检测模块。

其中，主控模块搭载在一块印刷电路板(PCB)上，通道切换模块则搭载在另一块印刷电路板(PCB)上，且该两块印刷电路板通过排线连接。

通道切换模块对应于化成分容设备的输出通道数量设置有若干的通道切换器，且通道切换器以行列的形式组成阵列；所有的通道切换器之信号端均与主控模块信号连接，使通道切换器能够在主控模块给定的控制信号下切换通断状态，以接通或切断其输入端与输出端之间的通路，且，所有的通道切换器之输入端分别与化成分容设备的一路输出通道连接；电物理量检测模块包括与通道切换器之行数相同的检测通道，位于同一行的通道切换器，其输出端同时接入电物理量检测模块的一路检测通道。

具体地，电物理量检测模块包括数字万用表子模块，以及，与数字万用表子模块连接的并行检测通道扩展子模块；并行检测通道扩展子模块的并行输入端即为电物理量检测模块的检测通道；实际上，数字万用表子模块是通过逐个扫描的方式，依次测量并行检测通道扩展子模块中的各个并行输入端的电压和电流。

进一步地，通道切换模块对应于化成分容设备的输出通道之正负极，分别设置有正极通道切换子模块与负极通道切换子模块；正极通道切换子模块中的通道切换器之输入端分别与化成分容设备的一路输出通道之正极连接，负极通道切换子模块中的通道切换器之输入端分别与化成分容设备的一路输出通道之负极连接；正极通道切换子模块与负极通道切换子模块中，位置对应的两个通道切换器之信号端同时与主控模块信号连接并接受主控模块的同一路控制信号。

具体地，化成分容设备的各输出通道均为接线铜柱，通道切换器之输入端与该接线铜柱连接，从而实现通道切换器与化成分容设备之输出通道的连接。

如图1所示，以本实施例为例，化成分容设备设置有400条输出通道，依极性区分后，分别为CH1+～CH400+和CH1-～CH400-；相应地，通道切换器对应于正极通道切换子模块和负极通道切换子模块，设置有400组共计800个，且每组通道切换器形成20行20列的阵列，分别为ROW1～ROW20和COL1～COL20；如图1和图2所示，相应地，电物理量检测模块包括20条检测通道，区分正负极后，分别为C1+～C20+和C1-～C20-。

具体地，通道切换器为继电器。

进一步具体地，通道切换器的信号端引出高电平信号引脚(本实施例为引脚1)和低电平信号引脚(本实施例为引脚8)；高电平信号引脚接收高电平且低电平信号引脚接收低电平时，通道切换器为连通状态，此时，输入端与输出端之间的通路被接通，本实施例中，通道切换器的高电平信号引脚接收高电平且低电平信号引脚接收低电平时，通道切换器的常闭点打开，常开点闭合，从而实现输入端与输出端的连通；否则，通道切换器为断开状态，此时，输入端与输出端之间的通路被切断。

具体地，主控模块包括与通道切换器之行数相同的行控制信号输出端ROW_n，以及，与通道切换器之列数相同的列控制信号输出端COL_n；位于同一行的通道切换器，有：其高电平信号引脚同时与主控模块的一个行控制信号输出端ROW_n连接；位于同一列的通道切换器，有：其低电平信号引脚同时与主控模块的一个列控制信号输出端COL_n连接；对于同一列的通道切换器，主控模块通过列控制信号输出端COL_n向其低电平信号引脚输入低电平后，该列中的各个通道切换器能够依据行控制信号输出端ROW_n的高电平而进入连通状态，或者，依据行控制信号输出端ROW_n的低电平而进入断开状态。

请参阅图3，进一步具体地，主控模块包括主控U1、多路开关U26、若干的D型触发器Ua以及若干的驱动芯片Ub；其中，主控U1为单片机或嵌入式芯片等MCU，其至少具有通用输入/输出引脚，本实施例中，主控U1是型号为GD32F450ZG的嵌入式芯片，其基于Cortex-M4核心；本实施例中，多路开关U26具体是型号为CD4051的单端8通道多路开关，通过其通道选择引脚A、B、C输入的三位二进制信号，能够实现其输出通道引脚X0-X7的通道选择功能，且其INH引脚为使能引脚；本实施例中，D型触发器Ua的型号为CD4042，其能够将数据暂存，并依据时钟信号的触发，将信号输入端D0-D3的数据传输至信号输出端Q0-Q3；本实施例中，驱动芯片Ub的型号为ULN2003A，其能够为信号增加驱动能力，即，将信号输入端IN1-IN7所输入的信号之功率提高后，由信号输出端REL1-REL7输出。

主控U1的通用输入/输出引脚分别与多路开关U26的使能引脚和通道选择引脚连接；且进一步地，主控U1的通用输入/输出引脚分别经过光耦合器(OP3A、OP3B、OP3C以及OP3D)后，与多路开关U26的使能引脚和通道选择引脚连接。

主控U1的通用输入/输出引脚还分别与D型触发器Ua的信号输入端连接，且进一步地，主控U1的通用输入/输出引脚分别经过光耦合器(以OP1A、OP1B、OP1C以及OP1D为例)后，与D型触发器Ua的信号输入端连接；多路开关U26输出通道引脚分别与各个D型触发器Ua的时钟信号输入引脚连接，且各个D型触发器Ua的极性引脚均被赋予高电平。

D型触发器Ua的各个信号输出端由驱动芯片Ub提高功率后，分别作为主控模块的行控制信号输出端ROW_n与列控制信号输出端COL_n。

本实施例中，D型触发器Ua设置有14个，驱动芯片Ub则设置有7个；主控U1的通用输入/输出引脚均与各个D型触发器Ua的信号输入端连接，多路开关U26的每个输出通道引脚均与两个D型触发器Ua的时钟信号输入引脚连接，以同时控制两个D型触发器Ua的输出；每两个D型触发器Ua的信号输出端对应于一个驱动芯片Ub的信号输入端。

进一步地，主控模块的行控制信号输出端ROW_n与列控制信号输出端COL_n处设有用于防止电流回流的二极管。

本实施例的化成分容设备并行校准工装的通道切换装置，在使用时：

主控U1的通用输入/输出引脚之输出信号经光耦合器后，到达多路开关U26的使能引脚和通道选择引脚，当该使能引脚为低电平时，可以依据通道选择引脚的电平状态选择多路开关U26的输出通道引脚X0-X7；多路开关U26的输出电平可以同时控制14个D型触发器Ua的工作状态，D型触发器Ua的信号输入端由低电平变化为高电平时，受上升沿触发，D型触发器Ua将信号输入端D0-D3的数据传输至信号输出端Q0-Q3；各个D型触发器Ua的信号输出端之输出信号由驱动芯片Ub提高功率后，分别作为主控模块的行控制信号输出端ROW_n与列控制信号输出端COL_n之输出信号；

主控模块通过列控制信号输出端COL_n向一列的通道切换器之低电平信号引脚输入低电平后，再通过行控制信号输出端ROW_n向该列的通道切换器之高电平信号引脚输入高电平，此时，该列的通道切换器被全部接通，使该列通道切换器所对应的化成分容设备的输出通道，能够与电物理量检测模块的各路检测通道连通；

电物理量检测模块的数字万用表子模块通过逐个扫描的方式，依次测量并行检测通道扩展子模块中的各个并行输入端的电压和电流，从外部来看，电物理量检测模块同时通过所有的检测通道，对被接通的化成分容设备的各输出通道进行并行的电压和电流检测，以便为化成分容设备的校准提供参考；

一列通道切换器所对应的化成分容设备的输出通道被检测并校正完毕后，主控模块通过列控制信号输出端COL_n向下一列的通道切换器之低电平信号引脚输入低电平后，再通过行控制信号输出端ROW_n向该列的通道切换器之高电平信号引脚输入高电平，以便将该列的通道切换器被全部接通，使该列通道切换器所对应的化成分容设备的输出通道，能够与电物理量检测模块的各路检测通道连通，从而进入下一列的检测及校正过程。

本实用新型的化成分容设备并行校准工装的通道切换装置，通过电物理量检测模块能够实现对化成分容设备之输出通道的并行检测，且通过通道切换模块能够实现对化成分容设备之输出通道的并行切换，从而实现化成分容设备的多输出通道并行检测及校准，能够有效提高化成分容设备在校准时的工作效率。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神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所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种化成分容设备并行校准工装的通道切换装置，其特征在于，包括主控模块、通道切换模块以及电物理量检测模块；

所述通道切换模块对应于所述化成分容设备的输出通道数量设置有若干的通道切换器，且所述通道切换器以行列的形式组成阵列；

所有的所述通道切换器之信号端均与所述主控模块信号连接，使所述通道切换器能够在所述主控模块给定的控制信号下切换通断状态，以接通或切断其输入端与输出端之间的通路，且，所有的所述通道切换器之输入端分别与所述化成分容设备的一路输出通道连接；

所述电物理量检测模块包括与所述通道切换器之行数相同的检测通道，位于同一行的所述通道切换器，其输出端同时接入所述电物理量检测模块的一路检测通道。

2.根据权利要求1所述的化成分容设备并行校准工装的通道切换装置，其特征在于，所述通道切换模块对应于所述化成分容设备的输出通道之正负极，分别设置有正极通道切换子模块与负极通道切换子模块；

所述正极通道切换子模块中的通道切换器之输入端分别与所述化成分容设备的一路输出通道之正极连接，所述负极通道切换子模块中的通道切换器之输入端分别与所述化成分容设备的一路输出通道之负极连接；

所述正极通道切换子模块与所述负极通道切换子模块中，位置对应的两个所述通道切换器之信号端同时与所述主控模块信号连接并接受所述主控模块的同一路控制信号。

3.根据权利要求1或2所述的化成分容设备并行校准工装的通道切换装置，其特征在于，所述通道切换器为继电器。

4.根据权利要求3所述的化成分容设备并行校准工装的通道切换装置，其特征在于，所述通道切换器的信号端引出高电平信号引脚和低电平信号引脚；

所述高电平信号引脚接收高电平且所述低电平信号引脚接收低电平时，所述通道切换器为连通状态，此时，所述输入端与所述输出端之间的通路被接通；

否则，所述通道切换器为断开状态，此时，所述输入端与所述输出端之间的通路被切断。

5.根据权利要求4所述的化成分容设备并行校准工装的通道切换装置，其特征在于，所述主控模块包括与所述通道切换器之行数相同的行控制信号输出端ROW_n，以及，与所述通道切换器之列数相同的列控制信号输出端COL_n；

位于同一行的所述通道切换器，有：其高电平信号引脚同时与所述主控模块的一个行控制信号输出端ROW_n连接；

位于同一列的所述通道切换器，有：其低电平信号引脚同时与所述主控模块的一个列控制信号输出端COL_n连接；

对于同一列的所述通道切换器，所述主控模块通过所述列控制信号输出端COL_n向其低电平信号引脚输入低电平后，该列中的各个所述通道切换器能够依据所述行控制信号输出端ROW_n的高电平而进入连通状态，或者，依据所述行控制信号输出端ROW_n的低电平而进入断开状态。

6.根据权利要求5所述的化成分容设备并行校准工装的通道切换装置，其特征在于，所述主控模块包括主控U1、多路开关U26、若干的D型触发器Ua以及若干的驱动芯片Ub；

所述主控U1的通用输入/输出引脚分别与所述多路开关U26的使能引脚和通道选择引脚连接；

所述主控U1的通用输入/输出引脚还分别与各个所述D型触发器Ua的信号输入端连接，所述多路开关U26输出通道引脚分别与各个所述D型触发器Ua的时钟信号输入引脚连接，且各个所述D型触发器Ua的极性引脚均被赋予高电平；

所述D型触发器Ua的各个信号输出端由所述驱动芯片Ub提高功率后，分别作为所述主控模块的行控制信号输出端ROW_n与列控制信号输出端COL_n。

7.根据权利要求6所述的化成分容设备并行校准工装的通道切换装置，其特征在于，所述主控U1的通用输入/输出引脚分别经过光耦合器后，与所述多路开关U26的使能引脚和通道选择引脚连接。

8.根据权利要求6所述的化成分容设备并行校准工装的通道切换装置，其特征在于，所述主控U1的通用输入/输出引脚分别经过光耦合器后，与所述D型触发器Ua的信号输入端连接。

9.根据权利要求6所述的化成分容设备并行校准工装的通道切换装置，其特征在于，所述主控模块的行控制信号输出端ROW_n与列控制信号输出端COL_n处设有用于防止电流回流的二极管。

10.根据权利要求1所述的化成分容设备并行校准工装的通道切换装置，其特征在于，所述电物理量检测模块包括数字万用表子模块，以及，与所述数字万用表子模块连接的并行检测通道扩展子模块；

所述并行检测通道扩展子模块的并行输入端即为所述电物理量检测模块的检测通道。

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