CN207867001U - 电池包充放电测试装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电池包充放电测试装置，包括多通道电压采集器、电流采集器、充放电控制电路、放电负载、电源接口和用于接收各单体电芯的电压和总电流并控制充放电控制电路对电池包进行充电或放电的处理装置；多通道电压采集器连接处理装置和电池包各个单体电芯的电压端，电流采集器连接处理装置和电池包的充放电端口，充放电控制电路连接处理装置、电池包的充放电端口、放电负载和电源接口。由于各单体电芯的电压可以反映单个单体电芯的状态，从而监测电池包的内部工作状态，对电池包的状态监测更全面。此外，通过放电负载承载放电电流，放电过程不需要使用额外的负载，使用便利。

Description

电池包充放电测试装置

技术领域

本申请涉及电池测试技术领域，特别是涉及一种电池包充放电测试装置。

背景技术

电池包是一种由多个单体电芯组成的可充电装置，可以在放电后通过充电的方式使活性物质激活而继续使用，具有经济、环保的优点，使用广泛。为检测电池包的容量和使用寿命等性能，通常需要对电池包进行充放电测试。

传统常用成套的电池充放电机对电池包进行充放电测试。电池充放电机在充放电过程中，监测电池包输出的总电压和总电流并根据总电压和总电流控制充放电，由于只能反映整体总电压，监测状态片面。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够较全面监测电池包工作状态的电池包充放电测试装置。

一种电池包充放电测试装置，包括：

用于采集电池包各单体电芯的电压的多通道电压采集器；

用于采集所述电池包的总电流的电流采集器；

用于对所述电池包进行充电或放电的充放电控制电路；

用于承载放电电流的放电负载；

用于接入电压的电源接口；

用于接收各单体电芯的电压和所述总电流并控制所述充放电控制电路对所述电池包进行充电或放电的处理装置；

所述多通道电压采集器连接所述处理装置和所述电池包各个单体电芯的电压端，所述电流采集器连接所述处理装置和所述电池包的充放电端口，所述充放电控制电路连接所述处理装置、所述电池包的充放电端口、所述放电负载和所述电源接口。

上述电池包充放电测试装置中，通过电流采集器采集电池包的总电流、多通道电压采集器采集电池包各单体电芯的电压，从而处理装置可以监测电池包的总电流和各个单体电芯的电压，控制充放电控制电路采用放电负载辅助放电或采用电源接口辅助充电以实现充放电测试。由于各单体电芯的电压可以反映单个单体电芯的状态，从而监测电池包的内部工作状态，对电池包的状态监测更全面。此外，通过放电负载承载放电电流，放电过程不需要使用额外的负载，使用便利。

附图说明

图1为一个实施例中电池包充放电测试装置的结构框图；

图2为一个实施例中控制器的电路原理示意图；

图3为一个实施例中切换控制电路的电路原理示意图；

图4为一个实施例中充放电切换电路的电路原理示意图；

图5为一个实施例中电平转换器的电路原理示意图；

图6为另一个实施例中电池包充放电测试装置的结构框图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种电池包充放电测试装置，包括用于采集电池包200各单体电芯的电压的多通道电压采集器110、用于采集电池包200的总电流的电流采集器120、用于对电池包200进行充电或放电的充放电控制电路130、用于承载放电电流的放电负载140、用于接入电压的电源接口150以及用于接收各单体电芯的电压和总电流并控制充放电控制电路130对电池包200进行充电或放电的处理装置160。

多通道电压采集器110连接处理装置160和电池包200各个单体电芯的电压端，采集电池包200各个单体电芯的电压并输出至处理装置160。具体地，多通道电压采集器110有多路数据线，每路数据线连接一个单体电芯的电压端以采集电压。

电流采集器120连接处理装置160和电池包200的充放电端口，采集电池包200的总电流并输出至处理装置160。具体地，电池包200的充放电端口包括总输入端和总输出端，各个单体电芯的电压端连接总输入端和总输出端；电流采集器120可以是连接总输入端，也可以是连接总输出端。

充放电控制电路130连接处理装置160、电池包200的充放电端口、放电负载140和电源接口150。处理装置160可以采用现有的检测逻辑对总电流和各单体电芯的电压进行检测，并发送充电指令或放电指令至充放电控制电路130，充放电控制电路130在接收到充电指令时，采用电源接口150接入的电压并输出电压至电池包200，从而进行充电；充放电控制电路130在接收到放电指令时，电池包200放出的电流流至放电负载140，从而进行放电。

上述电池包充放电测试装置中，通过电流采集器120采集电池包200的总电流、多通道电压采集器110采集电池包200各单体电芯的电压，从而处理装置160可以监测电池包200的总电流和各个单体电芯的电压，控制充放电控制电路130采用放电负载140辅助放电或采用电源接口150辅助充电以实现充放电测试。由于各单体电芯的电压可以反映单个单体电芯的状态，从而监测电池包的内部工作状态，对电池包200的状态监测更全面。此外，通过放电负载140承载放电电流，放电过程不需要使用额外的负载，使用便利。

在一个实施例中，多通道电压采集器110为24路电压巡检单元。24路电压巡检单元采样通道多且精度高，对单体电芯的电压测量便利。可以理解，在其他实施例中，多通道电压采集器110也可以采用其他类型。

在一个实施例中，充放电控制电路130包括控制器、切换控制电路和充放电切换电路。控制器连接处理装置160和切换控制电路，充放电切换电路连接切换控制电路、电池包200的充放电端口、放电负载140和电源接口150。

其中，控制器接收处理装置160发送的放电指令或充电指令并发送信号至切换控制电路，切换控制电路控制充放电切换电路工作在放电模式或充电模式。放电模式下，电池包220输出的电流通过充放电切换电路流至放电负载140；充电模式下，电源接口150接入的电压输出至充放电切换电路、充放电切换电路输出电压至电池包200。通过采用控制器、切换控制电路和充放电切换电路，结构简单且充放电切换便利。

在一个实施例中，参考图2，控制器包括单片机U2、第一外围电路1311和第二外围电路1312，第一外围电路1311和第二外围电路1312连接单片机U2，单片机U2连接切换控制电路和处理装置160。本实施例中，单片机采用89C52芯片。具体地，第一外围电路1311通过REST端连接单片机U2的引脚9。

在一个实施例中，切换控制电路包括多个控制单元，控制单元包括三极管、控制继电器、二极管、第一电阻和第二电阻。三极管的控制端通过第一电阻连接控制器，三极管的输入端外接电源，三极管的输出端连接第二电阻一端、二极管的负极和控制继电器，第二电阻另一端和二极管的正极接地，控制继电器连接充放电切换电路。

通过采用三极管、控制继电器、二极管、第一电阻和第二电阻实现根据控制器的信号对充放电切换电路进行切换控制，结构简单且易于实现。

具体地，切换控制电路包括6个控制单元，各控制单元均连接控制器和充放电切换电路。参考图3，本实施例中，以其中一个控制单元1321为例，包括第一电阻R2、第二电阻R3、二极管D8、三极管Q1和控制继电器J1；控制继电器J1的线圈一端连接三极管Q1的输出端、另一端接地；控制继电器J1的静触点连接24V电源，其中一个动触点通过脚1连接充放电切换电路，另一个动触点可以悬空；第一电阻R2通过P00端连接控制器。第二个控制单元的控制继电器为J2，第三个控制单元的控制继电器为J3，第四个控制单元的控制继电器为J4，第五个控制单元的控制继电器为J5，第六个控制单元的控制继电器为J6。第二个控制单元至第六个控制单元分别通过P01端、P02端、P03端、P04端和P05端连接控制器，通过脚2、脚3、脚4、脚5和脚6连接充放电切换电路。

在一个实施例中，控制单元还包括LED，第二电阻通过LED接地。通过采用LED进行状态指示，使用便利性高。

在一个实施例中，充放电切换电路包括切换单元、放电单元和充电单元。切换单元连接电池包200的充放电端口，放电单元连接放电负载140，充电单元连接电源接口150，且切换单元、放电单元和充电单元均连接切换控制电路；切换控制电路控制切换单元接通放电单元或接通充电单元。切换单元接通放电单元时，充放电切换电路工作在放电模式，切换单元接通充电单元时，充放电切换电路工作在充电模式。

通过采用切换单元固定连接电池包200的充放电端口和切换控制电路，在切换控制电路的控制作用下接通放电单元或充电单元以分别实现放电、充电，切换便利。

具体地，切换单元连接切换控制电路中的第一个控制单元和第二个控制单元，放电单元连接切换控制电路中的第三个控制单元和第四个控制单元，充电单元连接切换控制电路中的第五个控制单元和第六个控制单元。通过采用多个控制单元分别控制切换单元、放电单元和充电单元，分开控制，便于切换。

在一个实施例中，切换单元、放电单元和充电单元均包括两个继电器，且各继电器均连接切换控制电路。参考图4，切换单元的两个继电器J7和J8连接电池包200的充放电端口，且切换单元的第一个继电器J7连接放电单元的第一个继电器J9和充电单元的第一个继电器J11；切换单元的第二个继电器J8连接放电单元的第二个继电器J10和充电单元的第二个继电器J12；放电单元的两个继电器分别连接放电负载140的两端，充电单元的两个继电器分别连接电源接口150。

本实施例中，切换控制电路控制放电单元接通或不接通放电负载140，从而使切换单元接通或不接通放电单元；切换控制电路控制充电单元接通或不接通电源接口150，从而使切换单元接通或不接通充电单元。

具体地，切换单元的两个继电器J7和J8分别连接充放电端口的总输入端和总输出端。参考图3和图4，切换单元的两个继电器J7和J8的线圈一端连接切换控制电路，另一端接地；本实施例中，继电器J7的线圈通过脚1连接包括继电器J1的第一个控制单元，继电器J8通过脚2连接包括继电器J2的第二个控制单元。继电器J7和J8的静触点分别通过B+端和B-端连接电池包200的总输入端和总输出端；继电器J7的一个动触点连接放电单元的继电器J9的静触点和充电单元的继电器J11的静触点；继电器J8的一个动触点连接放电单元的继电器J10的静触点和充电单元的继电器J12的静触点。放电单元的继电器J9的一个动触点通过Discharge+连接放电负载140一端，另一个动触点可以悬空；放电单元的继电器J10的一个动触点通过Discharge-连接放电负载140另一端，另一个动触点可以悬空；放电单元的继电器J9的线圈一端通过脚3连接包括继电器J3的第三个控制单元，另一端接地；放电单元的继电器J10通过脚4连接包括继电器J4的第四个控制单元，另一端接地。充电单元的继电器J11的一个动触点通过Charge+连接电源接口150的正极/负极，另一个动触点可以悬空；充电单元的继电器J12的一个动触点通过Charge-连接电源接口150的负极/正极，另一个动触点可以悬空。充电单元的继电器J11的线圈一端通过脚5连接包括继电器J5的第五个控制单元，另一端接地；充电单元的继电器J12的线圈一端通过脚6连接包括继电器J6的第六个控制单元，另一端接地。

在一个实施例中，充放电切换电路还包括熔断器，切换单元通过熔断器连接电池包200的充放电端口。通过增加熔断器，可提高电路的工作安全性。例如，参考图4，切换单元的第二个继电器J8通过熔断器FUSE2连接总输出端。

在一个实施例中，充放电控制电路130还包括电平转换器，控制器通过电平转换器连接处理装置160。处理装置160的信号电平和控制器的信号电平可能不一样，通过电平转换器进行电平转换，方便处理装置160和控制器通讯。

具体地，本实施例中，电平转换器采用MAX232芯片。参考图5，MAX232芯片通过RS232接口连接处理装置160，通过P30端和P31端分别连接图2中单片机的引脚10和引脚11。

在一个实施例中，电流采集器120包括数字万用表和第三电阻，充放电切换电路通过第三电阻连接电池包200的充放电端口，数字万用表连接第三电阻的两端且连接处理装置160。

通过采用第三电阻连接充放电端口，数字万用表连接第三电阻两端即可测量得到流经第三电阻的电流，从而得到电池包200的总电流，结构简单且测量方便。例如，数字万用表可以FLUKE 8845型号的数字万用表，精度高。本实施例中，第三电阻的阻值为10mΩ(毫欧)。

具体地，参考图4，切换单元的第二个继电器J8通过第三电阻R8连接电池包200的充放电端口。可以理解，在其他实施例中，也可以是切换单元的第一个继电器J7通过第三电阻连接电池包200的充放电端口。

为更好的说明充放电控制电路130的工作机理，结合图2、图3、图4和图5进行说明，处理装置160发送的充电指令和放电指令为电平信号；以高电平信号表示充电指令、低电平信号表示放电指令为例：

电平转换器接收处理装置160发送的高电平信号并转换发送转换后的电平信号至单片机U2，单片机U2发送电平信号至P00端、P01端、P02端、P03端、P04端和P05端，使控制继电器J1、控制继电器J2、控制继电器J3、控制继电器J4、控制继电器J5和控制继电器J6的状态分别为断开、断开、断开、断开、闭合、闭合；此时，继电器J7和继电器J8闭合、继电器J9和继电器J10断开、继电器J11和继电器J12闭合，即继电器J7和继电器J8的静触点各自连接A端的动触点，继电器J9和继电器J10不接通放电负载140，继电器J11和继电器J12接通电源接口150，从而电池包220、切换单元、充电单元、电源接口150依次接通，充放电切换电路工作在充电模式。

电平转换器接收处理装置160发送的低电平信号并转换发送转换后的电平信号至单片机U2，单片机U2发送电平信号至P00端、P01端、P02端、P03端、P04端和P05端，使控制继电器J1、控制继电器J2、控制继电器J3、控制继电器J4、控制继电器J5和控制继电器J6的状态分别为断开、断开、闭合、闭合、断开、断开；此时，继电器J7和继电器J8闭合、继电器J9和继电器J10闭合、继电器J11和继电器J12断开，即继电器J7和继电器J8的静触点各自连接A端的动触点，继电器J9和继电器J10接通放电负载140，继电器J11和继电器J12不接通电源接口150，从而电池包220、切换单元、放电单元、放电负载140依次接通，充放电切换电路工作在放电模式。

在一个实施例中，放电负载140为电阻。

在一个实施例中，处理装置160为上位机。上位机接收并存储接收的各单体电芯的电压和电池包的总电流。通过存储记录测试数据，便于用户查看。

在一个实施例中，参考图6，上述电池包充放电测试装置还包括多通道温度采集器170，多通道温度采集器170连接电池包200的多个单体电芯和处理装置160。具体地，多通道温度采集器170可以是连接电池包200的所有单体电芯，也可以是连接电池包200中的部分单体电芯，按照测量需要确定。

通过采用多通道温度采集器170测量多个单体电池的温度，可以较全面了解电池包200的温度分布情况，而且采用一个多通道温度采集器170即可，不用多个器件，结构简单。例如，多通道温度采集器170可以采用AT4516型号的温度采集器。

在一个实施例中，多通道电压采集器110、电流采集器120、充放电控制电路130和多通道温度采集器170均通过串口连接处理装置160，便于拆卸和组装。

在一个实施例中，继续参考图6，上述电池包充放电测试装置还包括连接电源接口150的电源模块180。电源模块180用于供电，使用便利性高。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电池包充放电测试装置，其特征在于，包括：

用于采集电池包各单体电芯的电压的多通道电压采集器；

用于采集所述电池包的总电流的电流采集器；

用于对所述电池包进行充电或放电的充放电控制电路；

用于承载放电电流的放电负载；

用于接入电压的电源接口；

用于接收各单体电芯的电压和所述总电流并控制所述充放电控制电路对所述电池包进行充电或放电的处理装置；

所述多通道电压采集器连接所述处理装置和所述电池包各个单体电芯的电压端，所述电流采集器连接所述处理装置和所述电池包的充放电端口，所述充放电控制电路连接所述处理装置、所述电池包的充放电端口、所述放电负载和所述电源接口。

2.根据权利要求1所述的电池包充放电测试装置，其特征在于，还包括多通道温度采集器，所述多通道温度采集器连接所述处理装置和所述电池包的多个单体电芯。

3.根据权利要求1所述的电池包充放电测试装置，其特征在于，所述充放电控制电路包括充放电切换电路、切换控制电路和控制器，所述控制器连接所述处理装置和所述切换控制电路，所述充放电切换电路连接所述切换控制电路、所述电池包的充放电端口、所述放电负载和所述电源接口。

4.根据权利要求3所述的电池包充放电测试装置，其特征在于，所述切换控制电路包括多个控制单元，所述控制单元包括三极管、控制继电器、二极管、第一电阻和第二电阻；

所述三极管的控制端通过所述第一电阻连接所述控制器，所述三极管的输入端外接电源，所述三极管的输出端连接所述第二电阻一端、所述二极管的负极和所述控制继电器，所述第二电阻另一端和所述二极管的正极接地，所述控制继电器连接所述充放电切换电路。

5.根据权利要求4所述的电池包充放电测试装置，其特征在于，所述控制单元还包括LED，所述第二电阻通过所述LED接地。

6.根据权利要求3所述的电池包充放电测试装置，其特征在于，所述充放电切换电路包括切换单元、放电单元和充电单元；

所述切换单元连接所述电池包的充放电端口，所述放电单元连接所述放电负载，所述充电单元连接所述电源接口，且所述切换单元、所述放电单元和所述充电单元均连接所述切换控制电路；所述切换控制电路控制所述切换单元接通所述放电单元或接通所述充电单元。

7.根据权利要求6所述的电池包充放电测试装置，其特征在于，所述切换单元、所述放电单元和所述充电单元均包括两个继电器，且各继电器均连接所述切换控制电路；

所述切换单元的两个继电器连接所述电池包的充放电端口，且所述切换单元的第一个继电器连接所述放电单元的第一个继电器和所述充电单元的第一个继电器，所述切换单元的第二个继电器连接所述放电单元的第二个继电器和所述充电单元的第二个继电器，所述放电单元的两个继电器分别连接所述放电负载的两端，所述充电单元的两个继电器分别连接所述电源接口。

8.根据权利要求3所述的电池包充放电测试装置，其特征在于，所述充放电控制电路还包括电平转换器，所述控制器通过所述电平转换器连接所述处理装置。

9.根据权利要求3所述的电池包充放电测试装置，其特征在于，所述电流采集器包括数字万用表和第三电阻，所述充放电切换电路通过所述第三电阻连接所述电池包的充放电端口，所述数字万用表连接所述第三电阻的两端且连接所述处理装置。

10.根据权利要求1所述的电池包充放电测试装置，其特征在于，还包括连接所述电源接口的电源模块。