一种手持式动力电池PACK测试仪及其控制方法与流程

本发明涉及电池PACK技术领域，特别涉及一种手持式动力电池PACK测试仪及其控制方法。

背景技术：

电池PACK指的是对多节电池封装、包装、装配的意思，而在使用过程中，需要检验PACK内电池的走线顺序是否正确、电池的电压是否一致、电池内阻是否正常以及电池电流的是否一致，以保证装配好的电池可以投入使用。

目前，对PACK内电池的走线顺序进行检测主要是采用人工使用万用表逐个测量电池的电压差来确定走线顺序是否正确、逐个测量多节电池的的电压来确定电池的一致性、逐个测量多节电池的内阻来确定每节电池的内阻是否正正常。

但是现行的这种人工使用万用表逐个测量的方法具有较为明显的缺陷：一是，这种测试方法，人力成本高，效率低且容易出错，而且人工操作使电池检验的覆盖面有限。二是，在PACK内电池的线束出现接触不良或者线束电阻一场等情况时，现行的测试方法无法检验出来，可靠性比较低，降低了装车良率。

技术实现要素：

本发明的目的在于一种手持式动力电池PACK测试仪及其控制方法，以解决现有的电池PACK线束检验方法效率低的问题。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：第一方面，提供一种手持式动力电池PACK测试仪，该测试仪包括：电池PACK插接件、开关阵列、电池检验电路、主控芯片以及显示器；

主控芯片的输入端通过另一路SPI接口与电池检验电路的输出端连接，电池检验电路的输入端与开关阵列的输出端连接；

主控芯片的输入端通过电池检验电路与开关阵列的输出端连接；

电池PACK通过PACK插接件与开关阵列的输入端连接。

第二方面，提供一种对上述手持式动力电池PACK测试仪的控制方法，该方法包括：

主控芯片输出选通信号控制开关阵列进行切换以依次选通电池PACK内的各节电池；

电池PACK内各节电池经开关阵列输出的模拟电压信号经电池检验电路后输出至主控芯片；

主控芯片对电池检验电路输入的电压信号进行处理，得到电池PACK内各节电池的线序信息、电压信息并通过显示器进行显示。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：本发明通过主控芯片控制开关阵列进行切换，来依次选通电池PACK内各节电池，进而逐个测量电池PACK内各节电池的线序信息、电压信息，并将电池的线序信息、电压信息等通过显示器进行显示，以便于用户识别出电池PACK内的线序、电池电压信息是否正确。与传统的人工采用万用表对电池PACK内的各节电池逐个测量的方法相比，提高了电池PACK的检验效率、检验的准确性以及检验的覆盖面，同时大大的降低了人力成本。

附图说明

图1是本发明一实施例中提供的一种手持式动力电池PACK测试仪的结构示意图；

图2是本发明一实施例中手持式动力电池PACK测试仪与电池PACK的连接示意图；

图3是本发明一实施例中对电池PACK内的各节电池进行放电的电路简化示意图；

图4是本发明一实施例中提供的一种手持式动力电池PACK测试仪的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合图1至图4所示，对本发明做进一步详细叙述。

如图1、图2所示，本实施例公开了一种手持式动力电池PACK测试仪，包括：电池PACK插接件10、开关阵列20、电池检验电路30、主控芯片40以及显示器50；

主控芯片40的输出端分别通过一路SPI接口与显示器50连接、通过连接线与开关阵列20连接；

主控芯片40的输入端通过另一路SPI接口与电池检验电路30的输出端连接，电池检验电路30的输入端与开关阵列20的输出端连接；

电池PACK通过PACK插接件10与开关阵列20的输入端连接。

具体地，本实施例中的显示器50采用128×128分辨率的2.4寸LED显示屏，该显示屏单页可显示128个字符或64个中文，而且功耗低，尺寸小，便于携带。其中显示屏和主控芯片40采用SPI通信方式。

具体地，本实施例中的主控芯片40采用FreeScale的DZ60，该芯片可提供手持式动力电池PACK测试仪所需要的两路SPI接口。其中，一路SPI接口用于驱动显示屏，另一路SPI接口用于连接电池检验电路30。

具体地，以具有12节电池的电池PACK系统为例，说明本实施例中的手持式动力电池PACK测试仪采集电池PACK系统内各节电池电压的过程：

电池PACK系统内12节电池经过开关阵列20切换的具体过程为：开关阵列20使用的是TLP227光耦MOS管，主控芯片40控制光耦的开关依次切换12节电池中的其中一节进入后经过光耦MOS管切换后的信号OP_BV-，OP_BV+送入电池检验电路30。

需要说明的是，本实施例中的电池检验电路30主要的作用是检测电池PACK系统内各节电池的电压信息。因此，本实施例不限制电池检验电路30的具体结构形式，只要能实现检测电池的电压信息即可。

进一步地，如图2所示，本实施例公开电池检验电路30的一种具体的结构形式：电池检验电路30包括模数转换器ADC31和运算放大器OP32；

开关阵列20的信号输出端通过OP32与ADC31的输入端连接；

ADC31的信号输出端与所述主控芯片40的另一路SPI接口连接。

具体地，前述的经光耦MOS管切换后的信号OP_BV-，OP_BV+送入U3B进行差分衰减，电平转移，然后经U3A做缓冲后送入ADC31.

具体地，在本实施例中，ADC31为芯片ADS8317，分辨率为16bit，采样频率为250khz，外部基准为REF5025A即2.5v基准芯片、8ppm度温飘。主控芯片40在读取ADC31的电压数据后，便可独立计算出电池PACK系统内的每节电池的电压。

进一步地，主控芯片40的输出端还通过各开关分别与负载组60中的各负载连接，以通过各开关的闭合/断开控制负载组60中的各负载分别对应接入电池PACK中的各节电池。

具体地，本实施例采用直流放电内阻测量法对电池PACK内的线束电阻进行测量。通过各开关的闭合/断开，可控制负载组60中的各负载分别对应接入电池PACK中的各节电池，以构成放电电路。在各开关中的某个开关闭合时，那么该开关所连接的负载便于电池PACK中对应的某节电池连接，此时，主控芯片40可测量得到接入负载时的电池的电压；在该开关断开时，主控芯片40可重新测量得到该电池的电压。主控芯片40根据这两次测量得到的电压即可计算出线束的电阻，因为线束电阻会影响到电压采集的精度以及均衡电流的大小，因此，本实施例测量线束的电阻值具有很重要的实际意义。

具体地，直流放电内阻测量法的简化示意图如图3所示，RX包含线束阻抗和接插件接触阻抗，通常线束使用20AWG，其阻抗为33毫欧/m，接插件接触电阻为50毫欧，那么RX通常为3m×33+50×2=200毫欧。开关闭合前后，后端电压差为0.03V左右，通常设定检测阈值为0.1V，超过0.1V则认为线束内阻异常。具体地，在后端电压差超过0.1V时，则判断线序出现虚接或者线束端子没有压紧，在后端电压差小于0.1V时，可判断线束接入良好。进一步的增加了电池PACK测试的准确性和可靠性。

进一步地，本实施例中的手持式动力电池PACK测试仪还包括直流电压转换器DC/DC70；

DC/DC70的的输入端通过连接线与主控芯片40连接；

DC/DC70的第一输入/输出端与电池PACK系统连接、第二输入/输出端与电池PACK中的各节电池连接。

具体地，在电池PACK内的某节电池的电压跟其他节电池的电压不一致时，显示器50会提示用户进行均衡，在进行均衡时，主控芯片40控制DC/DC70将该节电池均衡至与其他节电池电压相同。解决了目前电动汽车行业、储能行业以及售后环节中电池组装、维修困难等问题。

进一步地，本实施例中的手持式动力电池PACK测试仪还包括通过主控芯片40分别与开关阵列20、电池检验电路30以及显示器50连接的电源电路80。

具体地，本实施例中的电源电路80通过外接电源给测试仪内部的锂聚合物电池充电，以使得内部的锂聚合物电池开始工作为测试仪内的其他器件供电。其中，电源电路80采用DC5V输入经过其内部的充电芯片TP5000给测试仪内部的可充电锂聚合物电池充电。本实施例使用0.1ohm设定为1A充电，锂聚合物电池经过升压转换为+5V后给各电路及显示屏供电。通过内置电池，可以较为方便的为测试仪供电，且便于用户携带到现场进行工作。

如图4所示，本实施例公开了一种对上述手持式动力电池PACK测试仪的控制方法，该方法包括如下步骤S1至S3：

S1、主控芯片40输出选通信号控制开关阵列20进行切换以依次选通电池PACK内的各节电池；

S2、电池PACK内各节电池经开关阵列20输出的模拟电压信号经电池检验电路30后输出至主控芯片40；

S3、主控芯片40对电池检验电路30输入的电压信号进行处理，得到电池PACK内各节电池的线序信息、电压信息并通过显示器50进行显示。

具体地，用户可通过显示器50显示的电池PACK内的电压信息判断各节电池的电压是否一致，以及线序是否正确。同时，本实施例中也可以通过主控芯片40对各节电池的电压信息你的一致性进行判断以及对电池PACK内线序的正确性进行判断，并通过显示器50直接显示出判断结果，以提示用户进行维修。

进一步地，步骤S2具体包括如下步骤：

电池PACK内各节电池经开关阵列20输出的模拟电压信号经运算放大器32衰减后输出至模数转换器ADC31；

ADC31将衰减后得到的模拟电压信号转化为数字电压信号，并将数字电压信号输出至主控芯片40。

进一步地，该控制方法还包括如下步骤：

主控芯片40输出负载选通信号控制各开关的闭合/断开以将负载组60的各负载对应的接入/脱离电池PACK中的各节电池；

主控芯片40分别采集电池PACK内各节电池接入/脱离负载时的电压信息并计算出各节电池接入/脱离负载时的电压差；

主控芯片40根据各节电池接入/脱离负载时的电压差，计算线束电阻信息并通过显示器50进行显示。

进一步地，该控制方法还包括如下步骤：

在电池PACK内各节电池的电压信息不一致时，主控芯片40对一致性差的电池进行均衡处理。

进一步地，对一致性差的电池进行均衡处理，具体包括：

在一致性差的电池的电压高于其他节电池的电压时，主控芯片40控制DC/DC70通过第二输入端接收一致性差的电池输入的电压；

DC/DC70对高于其他节电池的一致性差的电池的电压进行放大后，通过第一输出端输出至电池PACK系统以对一致性差的电池进行放电；

在一致性差的电池的电压低于其他节电池的电压时，主控芯片40控制DC/DC70的第一输入端接收电池PACK系统的电压；

DC/DC70对电池PACK系统的电压进行处理后，通过第二输出端输出至一致性差的电池以对一致性差的电池进行充电。

需要说明的是，本实施例中的均衡电路采用双向主动均衡，使能量可以从整个电池PACK系统转移到电池PACK系统的某一节电池，对低压的电池进行充电，也可以将其中一节电池的能量转移到整个电池PACK系统，以对高电压的电池进行放电。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。