專利名稱：電池特征自動檢測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種自動檢測儀，特別是一種電池特征自動檢測儀。
能源危機是世界各國面臨的一個大問題。要開發(fā)出高能量，低成本，無污染的新型電源是發(fā)展新能源的一個趨勢 目前，先進國家都在竟相研制新型可重復充電的二次電池。為對電池特征參數(shù)進行研究分析，國內(nèi)外先后研制出各種電池特征參數(shù)測試儀，例如日本松下公司自制電池特性檢測儀(自用不銷售，資料未公開)、美國莫比亞斯公司生產(chǎn)的八路電池性能檢測儀，而我國哈爾濱科技大學生產(chǎn)的大型多路電池性能檢測儀與本實用新型較為接近。該大型多路電池性能檢測儀其結(jié)構(gòu)包括電源、模擬開關(guān)A/D轉(zhuǎn)換器、單片機、數(shù)據(jù)采集控制、充放電回路、計算機等，該檢測儀可用于工廠檢測電池特征參數(shù)，但該檢測儀不足在于檢測數(shù)據(jù)結(jié)果不直觀、精度較低，難于適用對電池性能研究。
本實用新型的發(fā)明目的在于提供一種能夠使檢測數(shù)據(jù)結(jié)果直觀、精度較高，且適用于對電池性能進行研究的電池特征自動檢測儀。
本實用新型的技術(shù)方案是由下列措施實現(xiàn)的它包括有被測電池組的支架、多路模擬開關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)采集控制I/O端口、控制電路、計算機、打印機。其特征在于它還包括有充放電路。它們的連接關(guān)系是電池組輸出兩路，一路輸出依次給多路模擬開關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)采集控制I/O端口、計算機、打印機，另一路輸出依次給充放電回路、控制電路、數(shù)據(jù)采集控制I/D端口，其中電池組另一路輸出給充放電回路，具體連接關(guān)系是充電回路包括運算放大器、三極管、電阻，其連接關(guān)系集電極接被測電池負極，電地正極接正電源，基極接電阻R5、R5另一端接地，基極接電阻R6，R6另一端接運算放大器輸出端，運算放大器負輸入端接電阻R7，R7另一端接地，運算放大器正輸入端接可變電阻中心抽頭，可變電阻另一端接地，可變電阻另一端(CT)接充電電流調(diào)整端(該調(diào)整端在面板上)運算放大器負輸入端接三極管發(fā)射極。與現(xiàn)有技術(shù)區(qū)別在于用一個充電電流調(diào)整端(CT)，可實現(xiàn)對32路充電電路同時電流調(diào)整功能。這是利用運放的輸入電阻高的原理來實現(xiàn)的。放電回路包括兩個運算放大器、VCOMS場效應管，電阻、電容，其連接關(guān)系VCOMS場效應管的柵極接R10的一端，R10另一端接地，源極接R15的一端，R15的一端接地，漏極接電池的正端，電池的負端接地。R9的一端接柵極，R9的另一端接運算放大器A的輸出端，運算放大器A的輸出端接電容C1和R8的一端，R8和C1的另一端接運算放大器A的負輸入端，同時又接R4的一端，運算放大器A的正輸入端接R3和R2的一端，R3的另一端接地，R2的一端接放電電流調(diào)整端FT在面板上，運算放大器B的輸出端一頭接R4，一頭接R12的一端，R12的另一端接可調(diào)電阻W1的一端，可調(diào)電阻W1的中心抽頭和另一端相連接運放B的負輸入端，同時負輸入端接R14的一端，R14的另一端接可調(diào)電阻W2的中心抽頭，W2的一端接地，另一端接電阻R17的一端，R17的另一端接+12V電源，運放B的正輸入端接C4和R11的一端，C4的另一端接地，R11的另一端接場效應管的源極，其區(qū)別于已有技術(shù)在于用IRFZ30，反饋電阻R15，這樣電路可在1-1.5伏條件下工作，而其他管子難于在1-1.5伏條件下工作，其測試原理及過程如下首先啟動計算機進入“電池檢測”程序，根據(jù)計算機屏幕內(nèi)容提示填寫參數(shù)項，并且把檢測儀上的電流值調(diào)整到與計算機屏幕上的參數(shù)相同。調(diào)整好后就可進入“容量測試”程序。這個測試過程有三大內(nèi)容一是恒流充電過程，在此過程中，計算機每隔1秒鐘要檢測32路(或更多路)電池的端電壓 端電壓檢測過程如下由計算機發(fā)出選通信號，把多路模擬開關(guān)(CD4067)、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC0804)的控制輸入端和多路開關(guān)路選信號同時選中，使得某路的端電壓，經(jīng)過多路模擬開關(guān)、信號放大器加到A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端，經(jīng)過一定時間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，計算機通過數(shù)據(jù)采集控制I/O端口，把端電壓數(shù)據(jù)讀入內(nèi)存。當檢測到某路的端電壓高于所設(shè)定的上限電壓值時，計算機就發(fā)出指令，通過數(shù)據(jù)采集控制I/O端口，使該路電池停止充電。當充電時間到達所設(shè)定的充電時間時，計算機又發(fā)出指令，使所有的電池都停止充電。二是充電后擱置過程，擱置時間可通過計算機任意設(shè)定。三是放電過程。檢測儀根據(jù)在計算機上設(shè)定的參數(shù)進行放電過程，在此過程中，計算機也是每隔1秒鐘檢測電池的端電壓，檢測過程與充電情況相同，當所檢測的電池的端電壓低于設(shè)定的電壓時，計算機通過數(shù)據(jù)采集控制I/O端口發(fā)出指令，使該路的電池停止放電，當放電時間到達放電終止時間時，計算機又發(fā)出指令，讓所有未停止放電的電池結(jié)束放電過程。另外，在充放電過程中，各要檢測一次每一路電池的充電或放電電流。根據(jù)放電電流和放電時間，就可計算出該電池的容量C＝IT。根據(jù)電流和端電壓可得出電池內(nèi)阻，V-＝E-IR內(nèi)，其中V-工作電壓，E-開路電壓，I-工作電流，R內(nèi)-電池內(nèi)阻。
本實用新型有如下有益效果(1)本設(shè)備較現(xiàn)有的設(shè)備具有精度高考慮到電池在放電過程中，由于電池兩端電壓是不斷降低的，又要求放電回路中的電流保持恒定，為此，設(shè)計一個動態(tài)負載電路。該電路中運放A是用來驅(qū)動VCOMS場效應管M1決定著電池送出的負載電流，R15上的壓降與負載電流有關(guān)，這一壓降加于運放B，運放B的輸出又反饋給運放A，于是，若R15上的壓降有變化，則反饋至運放A的反相輸入端，使此壓降維持不變，從而保持負載電流也保持不變，該電路用了VCOMS場效應管作為動態(tài)負載，是由于單個電池電壓一般在0.5V-1.6V之間，而若用雙極型功率器件在這樣小的電壓下，無法工作。另外，在采集數(shù)據(jù)時，是每隔1秒鐘檢測一次電池的端電壓。多路模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)CD4067的開啟時間是20μs，A/D轉(zhuǎn)換片ADC0804的轉(zhuǎn)換時間是100μs，同時在軟件設(shè)計中，考慮到數(shù)據(jù)的可靠轉(zhuǎn)換，把采集數(shù)據(jù)的時間作了延時，使得對32路電池的端電壓采集一次只需10ms，這樣，所得到的數(shù)據(jù)完全可以反應電池電壓變化情況。(2)檢測數(shù)據(jù)結(jié)果直觀由于檢測儀是與微機聯(lián)用，我們可通過軟件編程方法，把數(shù)據(jù)按一定要求繪成充放電曲線，從曲線上可直觀反應出電池容量情況，同時數(shù)據(jù)可直接在屏幕上顯示(或通過打印機打印)可準確得到每一時間的數(shù)據(jù)和每個電池的檢測參數(shù)(3)可用于對電池性能研究的特點每天檢測的數(shù)據(jù)都能保存，這就對研究不同電池的特征提供準確數(shù)據(jù)，對改進電池性能，提供可靠依據(jù)。


圖1是電池特征自動檢測儀原理方框圖圖2是充電電路圖圖3是放電電路圖圖4是電池特征自動檢測儀結(jié)構(gòu)示意圖現(xiàn)結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明，本實用新型是一種電池特征自動檢測儀，它包括用黃銅制成的被測電池組支架(1)、通用的CD4067多路模擬開關(guān)(2)，通用的OP-07信號放大器(3)、通用的ADC0804A/D轉(zhuǎn)換器(4)、通用計算機內(nèi)部的并行口作為數(shù)據(jù)采集控制I/O端口(5)、通用的386計算機(6)、通用的LQ1600K打印機(7)，選用通用的集成電路自行設(shè)計的控制電路(9)，其特征在于它還包括充放電回路；它們連接關(guān)系是被測電池組支架(1)上的被測電池組輸出兩路，一路依次輸出給多路模擬開關(guān)(2)、信號放大器(3)、數(shù)據(jù)采集控制I/O端口(5)、計算機(6)、打印機(7)；另一路輸出依次給充放電回路(8)、控制電路(9)、效據(jù)采集控制I/O端口(5)，其中被測電池組另一路輸出給充放電回路(8)，具體連接關(guān)系是；充電回路包括通用的LM324運算放大器、BG241三極管、電阻，其具體連接關(guān)系是BG241三極管集電極接被測電池負極，電池正極接正電源，基極接電阻R5一端，R5另一端接地，基極還接電阻R6一端，R6另一端接LM324運算放大器輸出端，運算放大器負輸入端接電阻R7一端，R7另一端接地，運算放大器正輸入端接通用可變電阻中心抽頭，可變電阻另一端接地，可變電阻另一端接充電電流調(diào)整端，調(diào)整端在面板上，運算放大器負輸入端還接BG241三極管發(fā)射極；放電回路包括兩個運算放大器均采用LM324，通用的IRFZ30場效應管通用的電阻和電容，其具體連接關(guān)系是場效應管的柵極接R10的一端，R10的另一端接地，源極接R15的一端，R15的另一端接地，漏極接被測電池組的正端，電池組的負端接地，電阻R9的一端接柵極，R9的另一端接運算放大器A的輸出端，運算放大器A的輸出端接電容C1和R8的一端，R8和C1的另一端接運算放大器A的負輸入端，同時又接R4的一端，運算放大器A的正輸端接R3和R2的一端，R3的另一端接地，R2的另一端接放電電流調(diào)整端FT，置于面板上，運算放大器B的輸出端一頭接R4，另一頭接R12的一端，R12的另一端接可調(diào)電阻W1的一端，可調(diào)電阻W1的中心抽頭和另一端相連接運算放大器B的負輸入端，同時負輸入端接R14的一端，R14的另一端接可調(diào)電阻W2的中心抽頭，W2的一端接地，另一端接電阻R17的一端，R17的另一端接+12V電源，運算放大器的正輸入端接C4和R11的一端，C4的另一端接地，R11的另一端接場效應的源極，至此一種電池特征自動檢測儀制成。
權(quán)利要求1.一種電池特征自動檢測儀，它包括有被測電池組支架〔1〕、多路模擬開關(guān)〔2〕、信號放大器〔3〕、A/D轉(zhuǎn)換器〔4〕、數(shù)據(jù)采集控制I/O端口〔5〕、計算機〔6〕、打印機〔7〕、控制電路〔9〕、電源，其特征在于它還包括與已有技術(shù)不相同的充放電回路〔8〕；它們的連接關(guān)系是被測電池組支架(1)上的被測的電池組輸出兩路，一路依次輸出給多路模擬開關(guān)〔2〕、信號放大器〔3〕、A/D轉(zhuǎn)換器〔4〕、數(shù)據(jù)采集控制I/O端口〔5〕、計算機〔6〕、打印機〔7〕；另一路輸出依次給充放電回路〔8〕、控制電路〔9〕、數(shù)據(jù)采集控制I/O端口〔5〕，其中被測電池組另一路輸出給充放電回路〔8〕，具體連接關(guān)系是充電回路包括運算放大器、晶體三極管、電阻，具體連接關(guān)系是晶體三極管集電極接被測電池負極，電池正極接正電源，基極接電阻R5一端，R5另一端接地，基極還接電阻R6一端，R6另一端接運算放大器輸出端，運算放大器負輸入端接電阻R7一端，R7另一端接地，運算放大器正輸入端接可變電阻中心抽頭一端，可變電阻另一端接地，可變電阻另一端接充電電流調(diào)整端，調(diào)整端在面板上，運算放大器負輸入端還接晶體三極管發(fā)射極；放電回路包括兩個運算放大器、VCOMS場效應管、電阻、電容，其具體連接關(guān)系是VCOMS場效應管的柵極接R10的一端，R10的另一端接地，源極接R15的一端，R15的另一端接地，漏極接被測電池組的正端，電池組的負端接地，電阻R9的一端接柵極，R9的另一端接運算放大器A的輸出端，運算放大器A的輸出端接電容C1的R8的一端，R8和C1的另一端接運算放大器A的負輸入端，同時又接R4的一端，運算放大器A的正輸入端接R3和R2的一端，R3的另一端接地，R2的另一端接放電電流調(diào)整端FT，F(xiàn)T在面板上，運算放大器B的輸出端一頭接R4，一頭接R12的一端，R12的另一端接可調(diào)電阻W1的一端，可調(diào)電阻W1的中心抽頭和另一端相連接運算放大器B的負輸入端，同時負輸入端接R14的一端，R14的另一端接可調(diào)電阻W2的中心抽頭，W2的一端接地，另一端接電阻R17一端，R17的另一端接正12V電源，運放的正輸入端接C4和R11的一端，C4的另一端接地，R11的另一端接場效應管的源極。
專利摘要本實用新型公開了一種自動電池特征自動檢測儀，它包括模擬開關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)采集控制I/O端口、計算機等，它還包括與已有技術(shù)不同的充放電回路。它解決了已有技術(shù)檢測結(jié)果不直觀、精度不高、難于適用于對電池性能的研究，它可應用于對電池組特征參數(shù)的測試。
文檔編號G01R31/36GK2264376SQ9623145
公開日1997年10月8日 申請日期1996年3月19日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月19日
發(fā)明者孫斐, 唐振民, 樊新民, 張喜成 申請人:南京理工大學