CN219957821U - 一种电池探针接触阻抗的测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型旨在提供一种结构简单、实时监测和反馈接触阻抗值且能够分辨出探针异常的电池探针接触阻抗的测量装置。本实用新型包括待测电池、电源功率板、主控板、电源模组以及上位机，所述电源功率板与所述电源模组电连接，所述待测电池的正极、负极均经探针分别接入所述电源功率板的供压端，所述主控板包括第一运算放大器、第二运算放大器以及MCU模块，所述第一运算放大器的输入端、所述第二运算放大器的输入端分别接入所述待测电池的正极、负极，所述第一运算放大器的输出端、所述第二运算放大器的输出端均与所述MCU模块电连接，所述上位机经所述MCU模块与所述电源功率板通讯连接。本实用新型应用于电子设备测试的技术领域。
Description
技术领域
本实用新型应用于电子设备测试的技术领域,特别涉及一种电池探针接触阻抗的测量装置。
背景技术
在电子设备测试行业及新能源电池测试中，采用专用的化成分容大电流探针与被测单元即电池接触，该探针是必不可少的一部分。在新能源电池测试中，充放电电流范围较广，低至几十毫安，高至数百安培，甚至更高。目前行业内的化成分容大电流探针在测试中的接触阻抗的范围一般在0到2毫欧之间，对接触阻抗要求做到实时测量，尤其是在进行大电流充、放电工步情况下，对接触阻抗的要求更高。如果探针与电池的接触情况不良，导致接触阻抗过大，在通过大电流时，很可能导致接触面过度发热，进而引起测量异常，严重情况下甚至会损坏电池甚至引发火情。因此有必要提供一种结构简单、实时监测和反馈接触阻抗值且能够分辨出探针异常的电池探针接触阻抗的测量装置。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种结构简单、实时监测和反馈接触阻抗值且能够分辨出探针异常的电池探针接触阻抗的测量装置。
本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型包括待测电池、电源功率板、主控板、电源模组以及上位机，所述电源功率板与所述电源模组电连接，所述待测电池的正极、负极均经探针分别接入所述电源功率板的供压端，所述主控板包括第一运算放大器、第二运算放大器以及MCU模块，所述第一运算放大器的输入端、所述第二运算放大器的输入端分别接入所述待测电池的正极、负极，所述第一运算放大器的输出端、所述第二运算放大器的输出端均与所述MCU模块电连接，所述上位机经所述MCU模块与所述电源功率板通讯连接。
由上述方案可见，所述电池探针接触阻抗的测量装置能够实时监测和反馈出探针的接触阻抗值，即为正极探针加上负极探针的接触阻抗之和，当异常情况出现，根据反馈的接触阻抗原始数据，可以分辨出是哪个极性的探针异常。
一个优选方案是，所述MCU模块的ADC_IN10端口与所述第一运算放大器的输出端连接，所述MCU模块的IN12端口与所述第二运算放大器的输出端连接，所述主控板包括第一电子开关和第二电子开关，所述第一运算放大器的输入端经所述第一电子开关与所述待测电池的正极连接，所述第二运算放大器的输入端经所述第二电子开关与所述待测电池的负极连接。
一个优选方案是，所述电池探针接触阻抗的测量装置的接线结构为六线制，所述六线制包括FORCE线缆、PGND线缆、BAT_P_V_SNS线缆、BAT_P_Z_SNS线缆、BAT_N_Z_SNS线缆以及BAT_N_V_SNS线缆，所述电源功率板包括控制模组，所述待测电池的正极经所述BAT_P_Z_SNS线缆、BAT_P_V_SNS线缆、所述FORCE线缆与所述控制模组连接，所述待测电池的负极经所述BAT_N_Z_SNS线缆、BAT_N_V_SNS线缆、所述PGND线缆与所述控制模组连接，所述第一运算放大器的输入端经所述BAT_P_V_SNS线缆,BAT_P_Z_SNS线缆与所述控制模组连接，所述第二运算放大器的输入端所述经BAT_N_V_SNS线缆，BAT_N_Z_SNS线缆与所述控制模组连接。
一个优选方案是，所述电源模组为双向AC-DC电源，所述双向AC-DC接入电源电网的380V交流电，输出15V电压。
附图说明
图1是本实用新型的结构框图；
图2是所述MCU模块的电路原理图；
图3是所述待测电池1的正极与所述MCU模块的连接通道；
图4是所述待测电池1的正极与所述MCU模块的连接通道；
图5是所述探针的结构示意图。
具体实施方式
如图1至图5所示，在本实施例中，本实用新型包括待测电池1、电源功率板2、主控板3、电源模组4以及上位机8，所述电源功率板2与所述电源模组4电连接，所述待测电池1的正极、负极均经探针分别接入所述电源功率板2的供压端，所述主控板3包括第一运算放大器U902、第二运算放大器U908以及MCU模块U701，所述第一运算放大器U902的输入端、所述第二运算放大器U908的输入端分别接入所述待测电池1的正极、负极，所述第一运算放大器U902的输出端、所述第二运算放大器U908的输出端均与所述MCU模块U701电连接，所述上位机8经所述MCU模块U701与所述电源功率板2通讯连接。
所述第一运算放大器U902与所述第二运算放大器U908的芯片型号均为INA826AIDGKR，所述电源功率板2对所述待测电池1进行充、放电操作，并利用自身具有的多路辅助ADC对相关的电压，电流信号进行测量，作为探针的针尖电压V。所述第一运算放大器U902和所述第二运算放大器U908均接入PP1V5_REF的参考电压，作为探针的辅助电压Z，相当于施加了1.5V的虚拟参考面，将被测信号抬高了1.5V的水平，对于可能出现的负极性电压也能被测量到。由于测量的接触阻抗很小，该参考电平的微小变化会极大影响测量的结果，读值需要尽量精确，做到动态补偿，因此PP1V5_REF的信号也被接到了一个单独的ADC通道进行电压监测。正极探针的针尖电压V和辅助电压Z，这两个电压点在探针为接触电池极耳的时候是断开的，这两个电压点通过导线连接到所述第一运算放大器U902，差分信号经过放大，转成单端的电压信号后接到ADC通道，进行电压的读取，最终得到的是正极探针的接触阻抗测量结果。正极探针接触阻抗计算公式为：Rp = (AD_IN10读值-参考电压ADC_IN0读值)/放大倍数/流过的电流。其中所述电源功率板2设置有采样电阻，所述上位机8可以根据需求设定电流并回读流过的电流。同样地，负极探针接触阻抗计算公式为：Rn = (ADC_IN12读取值-参考电压ADC_IN0读值)/放大倍数/流过的电流。探针接触阻抗值Rsum为上述正极探针接触阻抗与负极探针接触阻抗之和，即Rsum = Rp + Rn。
如图2所示，在本实施例中，所述MCU模块U701的ADC_IN10端口与所述第一运算放大器U902的输出端连接，所述MCU模块U701的IN12端口与所述第二运算放大器U908的输出端连接，所述主控板3包括第一电子开关U901和第二电子开关U907，所述第一运算放大器U902的输入端经所述第一电子开关U901与所述待测电池1的正极连接，所述第二运算放大器U908的输入端经所述第二电子开关U907与所述待测电池1的负极连接。所述MCU模块U701的芯片型号为APM32F103RET6，所述第一电子开关U901与所述第二电子开关U907的芯片型号均为CD4052BPWRG3。所述第一电子开关U901与所述第二电子开关U907为四选一的双刀双掷的开关，每次可以切通一对信号，通过电子开关切换，实现多通道的接触阻抗测量。
如图1至图5所示，在本实施例中，所述电池探针接触阻抗的测量装置的接线结构为六线制，所述六线制包括FORCE线缆、PGND线缆、BAT_P_V_SNS线缆、BAT_P_Z_SNS线缆、BAT_N_Z_SNS线缆以及BAT_N_V_SNS线缆，所述电源功率板2包括控制模组9，所述待测电池1的正极经所述BAT_P_Z_SNS线缆、BAT_P_V_SNS线缆、所述FORCE线缆与所述控制模组9连接，所述待测电池1的负极经所述BAT_N_Z_SNS线缆、BAT_N_V_SNS线缆、所述PGND线缆与所述控制模组9连接，所述第一运算放大器U902的输入端经所述BAT_P_V_SNS线缆、BAT_P_Z_SNS线缆与所述控制模组9连接，所述第二运算放大器U908的输入端所述经BAT_N_V_SNS线缆、BAT_N_Z_SNS线缆与所述控制模组9连接。所述FORCE线缆、 所述PGND线缆所代表的线缆为对电池做充、放电工步时电流I流经的路径。电流的方向会因为充、放电情况而改变，充电和放电时的电流方向是相反的。所述BAT_P_V_SNS线缆、 所述BAT_P_Z_SNS线缆分别为正极探针的针尖电压V和辅助电压Z，所述BAT_N_Z_SNS线缆、所述BAT_N_V_SNS线缆分别为负极探针的针尖电压V和辅助电压Z，与正极探针一样，这两个电压点在探针为接触电池极耳的时候也是断开的。正极探针和负极探针的接触阻抗的测量，在硬件上是独立的，可以分别测量，故障分析时可以精确知道是哪根针或者哪个链路出现问题。
如图1所示，在本实施例中，所述电源模组4为双向AC-DC电源，所述双向AC-DC接入电源电网的380V交流电，所述电源模组4向外输出15V电压，功率12KW,具备供电和能量回馈功能。所述电源模组4中可以同时向8个所述电源功率板2提供能量。所述电源功率板2设置有相关的所述控制模组9、功率器件及其它电路，负责向后端的电池进行充、放电操作，并利用自身具有的多路辅助ADC对相关的电压，电流信号进行测量。
在本实施例中，所述主控板3主要负责相关电压的读取，通过SPI, I2C等总线与所述电源功率板2的交互，接收所述上位机8的指令及信息的上传等工作。
本实用新型的工作原理：所述第一运算放大器和所述第二运算放大器均接入PP1V5_REF的参考电压，相当于施加了1.5V的虚拟参考面，将被测信号抬高了1.5V的水平，正极探针的针尖电压V和辅助电压Z，这两个电压点在探针为接触电池极耳的时候是断开的，这两个电压点通过导线连接到所述第一运算放大器，差分信号经过放大，转成单端的电压信号后接到ADC通道，进行电压的读取，最终得到的是正极探针的接触阻抗测量结果。正极探针接触阻抗计算公式为：Rp = (AD_IN10读值-参考电压ADC_IN0读值)/放大倍数/流过的电流。同样地，负极探针接触阻抗计算公式为：Rn = (ADC_IN12读取值-参考电压ADC_IN0读值)/放大倍数/流过的电流。探针接触阻抗值Rsum为上述正极探针接触阻抗与负极探针接触阻抗之和，即Rsum = Rp + Rn。
Claims (4)
1.一种电池探针接触阻抗的测量装置，包括待测电池（1），其特征在于：所述电池探针接触阻抗的测量装置还包括电源功率板（2）、主控板（3）、电源模组（4）以及上位机（8），所述电源功率板（2）与所述电源模组（4）电连接，所述待测电池（1）的正极、负极均经探针分别接入所述电源功率板（2）的供压端，所述主控板（3）包括第一运算放大器（U902）、第二运算放大器（U908）以及MCU模块（U701），所述第一运算放大器（U902）的输入端、所述第二运算放大器（U908）的输入端分别接入所述待测电池（1）的正极、负极，所述第一运算放大器（U902）的输出端、所述第二运算放大器（U908）的输出端均与所述MCU模块（U701）电连接，所述上位机（8）经所述MCU模块（U701）与所述电源功率板（2）通讯连接。
2.根据权利要求1所述的电池探针接触阻抗的测量装置，其特征在于：所述MCU模块（U701）的ADC_IN10端口与所述第一运算放大器（U902）的输出端连接，所述MCU模块（U701）的IN12端口与所述第二运算放大器（U908）的输出端连接，所述主控板（3）包括第一电子开关（U901）和第二电子开关（U907），所述第一运算放大器（U902）的输入端经所述第一电子开关（U901）与所述待测电池（1）的正极连接，所述第二运算放大器（U908）的输入端经所述第二电子开关（U907）与所述待测电池（1）的负极连接。
3.根据权利要求1所述的电池探针接触阻抗的测量装置，其特征在于：所述电池探针接触阻抗的测量装置的接线结构为六线制，所述六线制包括FORCE线缆、PGND线缆、BAT_P_V_SNS线缆、BAT_P_Z_SNS线缆、BAT_N_Z_SNS线缆以及BAT_N_V_SNS线缆，所述电源功率板（2）包括控制模组（9），所述待测电池（1）的正极经所述BAT_P_Z_SNS线缆、BAT_P_V_SNS线缆、所述FORCE线缆与所述控制模组（9）连接，所述待测电池（1）的负极经所述BAT_N_Z_SNS线缆、BAT_N_V_SNS线缆、所述PGND线缆与所述控制模组（9）连接，所述第一运算放大器（U902）的输入端经所述BAT_P_V_SNS线缆，BAT_P_Z_SNS线缆与所述控制模组（9）连接，所述第二运算放大器（U908）的输入端所述经BAT_N_V_SNS线缆，BAT_N_Z_SNS线缆与所述控制模组（9）连接。
4.根据权利要求1所述的电池探针接触阻抗的测量装置，其特征在于：所述电源模组（4）为双向AC-DC电源，所述双向AC-DC接入电源电网的380V交流电，输出15V电压。
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