专利名称：电池针刺测试控制电路及测试工装的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种锂电池的测试装置，尤其涉及锂电池的可靠性保障试验装置。
背景技术：
灯具照明在现代社会里面随处可见，有很大一部分灯具是拿在手上的移动照明，使用二次性电池，特别是锂电池，这就要求特别考虑电池的可靠性，其中针刺测试就是其中一项最要的可靠性保障试验，标准QBT2502规定:使用直径为2.5mm_5.0mm的钢钉在电池中央部位沿与电池极面垂直方向以20mm/秒-40mm/秒的速度穿透电池。在此室温环境下放入保护装置内，保持6小时以上，在此期间观察电池有无爆炸着火等现象；类似的规定在MT221里面也有。这种试验的目的在于观察电池在受到刺穿后，会不会爆炸和引发火灾，因此，在由测试人员人工地实施试验过程时，一方面确实存在安全隐患，另一方面也会给测试人员带来较大的心理压力。为了解决测试过程给测试人员可能带来的安全问题，现在已经出现有专门用于实现针刺测试的自动化设备，比如:中国专利ZL201020232705.3公开了一种电池挤压针刺试验机，是在箱体内设有储液箱、泵体，箱体内还设测试箱，测试箱有测试台，测试台上设有测试座，测试台的两侧设有夹具，测试台的上端设有挤压、针刺装置，挤压、针刺装置由设在箱体顶端的液压缸控制，测试箱的一侧设有抽风装置，测试台上设有测试座，测试箱上设有密封门，箱体上还设有与密封门配合的测试开关，测试箱的一侧还设有过线孔、高压气体入口，箱体通过电线与控制器连接；又比如:中国专利ZL201120025837.3公开了一种用于软包装锂离子电池绝缘的测试装置，其由电源控制箱、与该电源控制箱连接的气动控制测试夹具组成。所述电源控制箱内装有电压调节控制电路、电流调节控制电路、测试控制电路以及与该测试控制电路连接的判断报警器，并由交流电控制。所述气动控制测试夹具由底座、顶座、隔离该底座与顶座的支撑构件、覆设在底座上表面的正极耳压条及正极耳压条侧边的铝塑膜刺穿压针、安装在顶座上表面的汽缸、该汽缸内穿透并延伸出顶座的活塞杆、该活塞杆连接的负极耳压条组成。所述正极耳压条、负极耳压条、铝塑膜刺穿压针与电源控制箱测试控制电路分别构成正极耳与负极耳、负极耳与铝塑膜之间的两个组合回路。现有的这些测试设备，采用液压或者气压驱动针刺动作，整体结构复杂，成本比较高。可见，实有必要进一步改进。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术存在的不足，提出一种电池针刺测试控制电路及测试工装，能够以较简单的结构和较低的成本解决测试过程给测试人员可能带来的安全问题。本发明针对上述技术问题而提出的技术方案包括，提出一种电池针刺测试控制电路，包括:针刺支路，其包括交流电机、受交流电机控制的测试用针、用以检测测试用针是否已经刺入待测电池的第一位置检测开关以及用以检测测试用针是否已经远离待测电池的第二位置检测开关；第一交流控制继电器，其包括触发线圈和两路常开开关，用以控制交流电机正转；第二交流控制继电器，其包括触发线圈和两路常开开关，用以控制交流电机反转；第一直流控制继电器，其包括触发线圈和两路常闭开关，该两路常闭开关串设在该第一交流控制继电器的两路常开开关与交流电机的两路电源输入之间；第二直流控制继电器，其包括触发线圈和两路常闭开关，该两路常闭开关串设在该第二交流控制继电器的两路常开开关与交流电机的两路电源输入之间；第一受控开关，其受控于该第一位置检测开关而用以控制该第一直流控制继电器的触发线圈得电进入工作状态；第二受控开关，其受控于该第二位置检测开关而用以控制该第二直流控制继电器的触发线圈得电进入工作状态；以及双刀双掷开关，用以控制该第一交流控制继电器的触发线圈或第二交流控制继电器的触发线圈得电进入工作状态；其中，当该双刀双掷开关被掷向一方时，可控制交流电机正转令测试用针下行到低位后停止；当该双刀双掷开关掷向另一方时，可控制交流电机反转令测试用针上行回到高位。还包括:工作状态指示电路，其能够在测试结束时给出提示信号。该工作状态指示电路包括双设定时间继电器及与该双设定时间继电器相连的电声转换器件，该双设定时间继电器可设定两个延时时间，其中第一延时用以设定测试用针保持在低位的时间，第二延时用以设定给出提示信号的时间，该电声转换器件受控于该第二延时。该第一直流控制继电器还包括两路常开开关，用以控制该双设定时间继电器是否得电进入工作状态。该第一位置检测开关和/或第二位置检测开关是磁检测开关。该第一位置检测开关和/或第二位置检测开关包括干簧管。还包括磁铁，设置在该测试用针旁，用以触发该第一位置检测开关和/或第二位置检测开关。该第一受控开关和/或第二受控开关为晶体管或MOS管。还包括直流电源，用以供给该第一直流控制继电器、第二直流控制继电器、第一位置检测开关、第二位置检测开关、第一受控开关以及第二受控开关。本发明针对上述技术问题而提出的技术方案还包括，提出一种电池针刺测试工装，包括测试用针、用以驱动该测试用针动作的交流电机以及用以控制该交流电机的如上所述的电池针刺测试控制电路。与现有技术相比，本发明的电池针刺测试控制电路及测试工装，通过针刺支路、几个继电器、两个位置检测、两个受控开关以及双刀双掷开关实现测试操作，能够以非常简单的结构和非常低的成本解决测试过程给测试人员可能带来的安全问题。
图1为本发明的电池针刺测试控制电路实施例的电原理示意。
具体实施例方式以下结合附图，对本发明予以进一步地详尽阐述。参见图1，本发明的电池针刺测试控制电路实施例大致包括:针刺支路，其包括交流电机M、受交流电机M控制的测试用针、用以检测测试用针是否已经刺入待测电池的第一位置检测开关Al以及用以检测测试用针是否已经远离待测电池的第二位置检测开关A2 ；第一交流控制继电器J1，其包括一触发线圈和两路常开开关，用以控制交流电机正转;第二交流控制继电器J2，其包括一触发线圈和两路常开开关，用以控制交流电机反转；第一直流控制继电器J3，其包括一触发线圈和两路常闭开关，该两路常闭开关J3-1串设在该第一交流控制继电器Jl的两路常开开关与交流电机M的两路电源输入之间；第二直流控制继电器J4，其包括一触发线圈和两路常闭开关，该两路常闭开关J4-1串设在该第二交流控制继电器J2的两路常开开关与交流电机M的两路电源输入之间；第一受控开关Q1，其受控于该第一位置检测开关Al而用以控制该第一直流控制继电器J3的触发线圈得电进入工作状态；第二受控开关Q2，其受控于该第二位置检测开关A2而用以控制该第二直流控制继电器J4的触发线圈得电进入工作状态；以及双刀双掷开关SWl，用以控制该第一交流控制继电器的触发线圈或第二交流控制继电器的触发线圈得电进入工作状态；其中，当该双刀双掷开关SWl被掷向一方使该第一交流控制继电器Jl的触发线圈得电进入工作状态时，交流电机M正转可以带动测试用针下行，直到第一位置检测开关Al检测到测试用针下行到位，通过该第一受控开关Ql使该第一直流控制继电器J3的触发线圈得电进入工作状态而使两路常闭开关断开，交流电机M失电，测试用针保持在低位；等到测试结束时后，可将该双刀双掷开关SWl掷向另一方使该第二交流控制继电器J2的触发线圈得电进入工作状态时，交流电机M反转可以带动测试用针上行，直到第二位置检测开关A2检测到测试用针上行到位，通过该第二受控开关Q2使该第二直流控制继电器J4的触发线圈得电进入工作状态而使其两路常闭开关断开，交流电机M失电，测试用针保持在高位。进一步地，本发明可设置工作状态指示电路，其能够在测试结束时给出提示信号，以及时提醒/通知测试人员。该工作状态指示电路可以由双设定时间继电器HMER1和喇叭/蜂鸣器SPl构成，该双设定时间继电器可以选用DH48S-S，其可设定两个延时时间，其中第一延时用以设定测试用针保持在低位的时间，第二延时用以设定给出提示信号的时间，该喇叭受控于第二延时。为了使该能够自动进入工作状态，可以使该第一直流控制继电器J3还包括两路常开开关J3-2，用以控制该双设定时间继电器是否得电进入工作状态。当然，采用光信号提示，或者，光声结合的信号提示方式也是可以的。在本发明的实施例中，该第一位置检测开关Al和/或第二位置检测开关A2可以选用磁检测开关，并在测试用针旁设置磁铁MAGl，用以触发该第一位置检测开关Al和/或第二位置检测开关A2。优选地，该第一位置检测开关Al和/或第二位置检测开关A2可以选用干簧管。当然，在其他的实施例中，采用光检测开关也是可以的，无论是直射式还是反射式。该第一受控开关Ql和/或第二受控开关Q2可以选用晶体管、MOS管或者其他任何形式的、能够驱动第一直流控制继电器J3、第二直流控制继电器J4的触发线圈的三端器件。需要说明的是，上述的双刀双掷开关SW1，既可以是由人工操作的机构，也可以是与其功能相当的自控机构，比如:通过一诸如微处理器之类的电路和若干受控开关来替代实现。类似地，上述的双设定时间继电器，也可以通过一诸如微处理器之类的电路和若干受控开关来替代实现。以下，结合本发明的电池针刺测试控制电路及测试工装的实际应用过程，进行更详细的说明。在做测试之前，在高位，也就是起始位，固定好第一位置检测开关Al，在低位，也就是测试位，固定好第二位置检测开关A2，高位与低位二者之间即为测试用钢针针刺最大的行程距离；设置参数:设置双设定时间继电器HMER1的Tl和T2的时间，时间的大小要根据交流电机M转动的快慢来定，设置Tl为测试所需要的时间；T2为报警的时间(根据需要设置时间长短)，管脚I和管脚3连接，单次动作；前期准备工作做好后:开始通上电源，电压达到双刀双掷开关SW1，但双刀双掷开关SWl在中间的位置，电源到达此处，也到达了第一直流控制继电器J3的常开触点J3，同时电压经Tl变压器变压，然后经过桥堆BI整流，电容Cl进行滤波，经过三端稳压电路Ul (7812)输出稳定的12V直流电压，再经电容C2滤波，电流到第一直流控制继电器J3和第二直流控制继电器J4的触发线圈，由于栅级没有电压，MOS管Ql、Q2不导通，第一直流控制继电器J3的常闭触点J3-1、常开触点J3-2，第二直流控制继电器J4的常闭触点J4-1不动作，同时12V直流电压送达DH48S-S延时继电器的8脚，也送达了第一位置检测开关Al和第二位置检测开关Α2。开始做测试，将双刀双掷开关SWl打到右边，此时分三种情况。1、正常情况下:如果钢针在最高的位置，第二位置检测开关Α2是吸合的，第二直流控制继电器J4的触发线圈导通，第二直流控制继电器J4的常闭触点J4-1断开，此时双刀双掷开关SWl打到右边，第一交流控制继电器Jl的触发线圈通电，第一交流控制继电器Jl的常开触点吸合，电压达到第一直流控制继电器J3的常闭触点J3-1，交流电机M正转，钢针向下运行，运行到一定距离时开始针刺电池，刺穿电池后，再向下运行一定距离，磁铁MAGl被第一位置检测开关Al感测到，第一位置检测开关Al吸合，MOS管Ql导通，第一直流控制继电器J3的触发线圈得电，第一直流控制继电器J3的常闭触点J3-1断开，致使交流电机M失电、停止转动；同时，第一直流控制继电器J3的常开触点J3-2吸合，延时继电器HMERl得电，其第一延时Tl开始计时，当到达时间后，其5脚断开，其6脚导通，其第二延时Τ2开始计时，同时蜂鸣器SPl发出报警声音，当第二延时Τ2时间到后，其6脚断开，其5脚导通，回到开始的状态，单次动作完成，同时报警声音停止。电池针刺试验测试完成；此时还要将测试过的电池取出来，将双刀双掷开关SWl打到左边，此时第二交流控制继电器J2的触发线圈得电，第二交流控制继电器J2的常闭触点闭合，交流电机M反转，钢针上升，当磁铁MAGl离开第一位置检测开关Al时，第一位置检测开关Al断开，第一直流控制继电器J3的触发线圈失电，第一直流控制继电器J3的常闭触点J3-1闭合，常开触点J3-2断开；此时交流电机M接上的电压(经由线L、N)会流到第一直流控制继电器J3的常开触点J3-2，但电流流不过去，不会造成短路；当钢针和磁铁MAGl上升到高位，也就是第二位置检测开关Α2所在位置时，第二位置检测开关Α2吸合，MOS管Q2导通，第二直流控制继电器J4的触发线圈得电，第二直流控制继电器J4的常闭触点J4-1断开，交流电机M停止转动。2、当钢针在低位的时候，由于第一位置检测开关Al吸合，Ql导通、第一直流控制继电器J3的触发线圈得电，常闭触点J3-1断开，常开触点J3-2闭合，此时延时继电器TIMERl工作，但不影响测试，所以交流电机M不转动，阻止了钢针继续向下运动的情况。3、当钢针在高位与低位之间时，第一位置检测开关Al和第二位置检测开关Α2都不吸合，无论双刀双掷开关SWl是打到左边或者右边，都能运行，打到一边，而另一边的常开触点会自动断开，不会造成短路。将双刀双掷开关SWl打到左边，可以使钢针由低位返回到高位，相应的控制过程类似于上述的使钢针由高位运行到低位的过程，在此不再赘述。如此，经过上述的将双刀双掷开关SWl打到右边，测试完毕再打到左边，可以完成一次测试过程。需要进行多次测试时，只需在更换了待测试电池之后，重新将双刀双掷开关SWl打到右边，测试完毕再打到左边，如此循环往复即可。与现有技术相比，本发明的电池针刺测试控制电路，自动进行针刺，自动计时报警电路，测试人员不用亲自进行涉及到危险的操作，也不用近距离做测验，只要通过远处的双刀双掷开关SWI控制就可以做测试；并且，本发明的控制电路具有简单、可靠等优点。上述内容，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。
权利要求
1.一种电池针刺测试控制电路，其特征在于，包括: 针刺支路，其包括交流电机、受交流电机控制的测试用针、用以检测测试用针是否已经刺入待测电池的第一位置检测开关以及用以检测测试用针是否已经远离待测电池的第二位置检测开关； 第一交流控制继电器，其包括触发线圈和两路常开开关，用以控制交流电机正转； 第二交流控制继电器，其包括触发线圈和两路常开开关，用以控制交流电机反转；第一直流控制继电器，其包括触发线圈和两路常闭开关，该两路常闭开关串联在该第一交流控制继电器的两路常开开关与交流电机的两路电源输入之间； 第二直流控制继电器，其包括触发线圈和两路常闭开关，该两路常闭开关串联在该第二交流控制继电器的两路常开开关与交流电机的两路电源输入之间； 第一受控开关，其受控于该第一位置检测开关而用以控制该第一直流控制继电器的触发线圈得电进入工作状态； 第二受控开关，其受控于该第二位置检测开关而用以控制该第二直流控制继电器的触发线圈得电进入工作状态；以及 双刀双掷开关，用以控制该第一交流控制继电器的触发线圈或第二交流控制继电器的触发线圈得电进入工作状态； 其中，当该双刀双掷开关被掷向一方时，可控制交流电机正转令测试用针下行到低位后停止；当该双刀双掷开关掷向另一方时，可控制交流电机反转令测试用针上行回到高位。
2.依据权利要求1所述的电池针刺测试控制电路，其特征在于，还包括:工作状态指示电路，其能够在测试结束时给出提示信号。
3.依据权利要求2所述的电池针刺测试控制电路，其特征在于，该工作状态指示电路包括双设定时间继电器及与该双设定时间继电器相连的电声转换器件，该双设定时间继电器可设定两个延时时间，其中第一延时用以设定测试用针保持在低位的时间，第二延时用以设定给出提示信号的时间，该电声转换器件受控于该第二延时。
4.依据权利要求3所述的电池针刺测试控制电路，其特征在于，该第一直流控制继电器还包括两路常开开关，用以控制该双设定时间继电器是否得电进入工作状态。
5.依据权利要求1所述的电池针刺测试控制电路，其特征在于，该第一位置检测开关和/或第二位置检测开关是磁检测开关。
6.依据权利要求5所述的电池针刺测试控制电路，其特征在于，该第一位置检测开关和/或第二位置检测开关包括干簧管。
7.依据权利要求5所述的电池针刺测试控制电路，其特征在于，还包括磁铁，设置在该测试用针旁，用以触发该第一位置检测开关和/或第二位置检测开关。
8.依据权利要求1所述的电池针刺测试控制电路，其特征在于，该第一受控开关和/或第二受控开关为晶体管或MOS管。
9.依据权利要求1所述的电池针刺测试控制电路，其特征在于，还包括直流电源，用以供给该第一直流控制继电器、第二直流控制继电器、第一位置检测开关、第二位置检测开关、第一受控开关以及第二受控开关。
10.一种电池针刺测试工装，其特征在于，包括如权利要求1至9任一所述的电池针刺测试控制电路。
全文摘要
一种电池针刺测试控制电路及测试工装，包括针刺支路，其包括交流电机、受交流电机控制的测试用针、用以检测测试用针是否已经刺入待测电池的第一位置检测开关以及用以检测测试用针是否已经远离待测电池的第二位置检测开关；两个交流控制继电器；两个直流控制继电器；两个受控开关；以及双刀双掷开关；当该双刀双掷开关被掷向一方时，可控制交流电机正转令测试用针下行到低位后停止；等到测试结束后，将该双刀双掷开关掷向另一方可控制交流电机反转令测试用针上行回到高位。本发明能够以非常简单的结构和非常低的成本解决测试过程给测试人员可能带来的安全问题。
文档编号G01R31/36GK103163462SQ20111041244
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月12日 优先权日2011年12月12日
发明者周明杰, 赵永川 申请人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司