专利名称：锂离子电池充放电测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种锂离子电池充放电测试装置，特别适用于锂离子电池充放电及测试的控制，属于电子控制技术领域。
背景技术：
锂离子电池是一种新型可再充电电池，它具有单体工作电压高、体积小、重量轻、能量密度高、循环寿命长(高达1200次)、可在两小时内快速充足电以及允许放电温度范围宽(-20 +60°C)等优点。此外，锂离子电池还有自放电电流小，无记忆效应和无环境污染等优点，它的综台性能优于铅酸、镍镉、镍氢和金属锂电池，因而是目前性能最好的电池，可广泛应用于便携式电子设备、移动通信手机及无线电台等。锂离子电池的主要缺点是不允许过充电和过放电。为了防止锂离子电池过充电和过放电，单体电池或电池组都必须加装充、放电及过流保护电路，并且需要专用的充放电设备来对锂离子电池实施最安全和最佳地充放电以延长其使用寿命。
发明内容本实用新型的目的是克服现有技术的串联充放电所引起单体性能不一致而降低锂离子电池性能和使用寿命等问题，提供一种并联充放电的锂离子电池充放电测试装置，实现锂电池的安全、均衡、可靠、经济地充分电；在充放电时，能对每块单体锂离子电池的充放电进行监视、测试，建立充放电测试装置与PC机的数据通道，实时显示每块单体锂离子电池的充放电，在线修正电流电压精度，具备数据采集/分析、存储、通讯、掉电保护不丢失数据及电池配组功能。本实用新型的技术方案是一种锂离子电池充放电测试装置，它包括箱体和箱体内安装的多个充放电测试单元，还有一个公共的电源转接板和一个公共的用于接收上位机测试软件下载的命令和上传每个充放电通道数据的具有I号单片机的通讯板及串行通讯总线接口 ；每个充放电测试单元包括一个主回路板，用于对单体锂离子电池进行充放电和采集电压、电流信号；—个散热器，用于对主回路板上的充放电开关器件进行散热；一个控制板，用于以2号单片机作为核心控制器，按照上位机测试软件的设置要求实现包括对单体锂离子电池通道进行充放电过程控制、保护、数据采集、存储和对外通讯；一个充放电接口，用于通过电缆连接单体锂离子电池的正负极；还有一个用于提供充放电电源的电源模块和一个用于指示充放电及故障报警的充放电指示灯；每个充放电测试单元的电源模块和主回路板及散热器安装在主回路板支架上；每个控制板安装在控制板支架上；主回路板支架、控制板支架和通讯板支架安装在导轨11上。[0012]在上述技术方案基础上进一步的技术方案是所述的锂离子电池充放电测试装置，其箱体包括前面板和后面板及外壳；前面板安装有电源开关、电源指示灯、充放电接口及充放电指示灯，后面板安装有串行通讯总线接口、风扇、电源插座、保险及接地装置；外壳两侧面有散热通风孔，用于形成后部风扇抽风，两侧进风对箱体内的主回路板及散热器进行散热。所述的锂离子电池充放电测试装置，其充放电测试单元有8个。所述的锂离子电池充放电测试装置，其充放电测试单元有3个。所述的锂离子电池充放电测试装置，其充放电测试单元有12个。所述的锂离子电池充放电测试装置，其通讯板有I块I号单片机，用于实现CAN总线与串行通讯总线接口的转换；串行通讯总线接口有两个，其中第一串行通讯总线接口与通讯板连接，用于接收上位机测试软件的控制指令和上传数据，第二串行通讯总线接口与第一串行通讯总线接口并联，用于锂离子电池充放电测试装置进行扩展。 所述的锂离子电池充放电测试装置，其电源转接板包括接线端子和印制板本体，用于将电源插座进来的电源分配并转接到电源开关、电源指示灯、电源模块、通讯板、风扇。所述的锂离子电池充放电测试装置，其风扇有3个，并联连接在电源转接板上，当电源开关合上时，三个风扇抽风，使风从外壳两侧进来对箱体内的主回路板及散热器进行有效散热。所述的锂离子电池充放电测试装置，其电源插座接入外部交流电源，保险用于保护电源回路，接地装置接入电源，用于保护整个装置，电源指示灯在电源开关合上时点亮用来指示电源。本实用新型的原理是用户通过上位机按恒流充电、恒流放电、恒压充电、静置、循环共5种工况进行相应组合设置工作步骤，对每块锂离子单体电池进行充放电控制并对充放电进行监视。另外还允许用户定义每个通道的过电压、过电流等参数值，支持充放电过程中的外界强制介入控制，在线修正电流电压精度，具备数据采集/分析、存储、通讯、掉电保护不丢失数据及电池配组功能。锂离子电池充放电测试装置除了对锂离子电池在充放电过程中提供过流、过压、欠压故障报警外，还可通过在硬件上的参数调节来对电池的过压、过流、欠压进行保护自动切换每路电池充电回路的主开关。本实用新型突出的特点和显著的技术效果是I、具有模块化、通用化、标准化的安全可靠的电气结构设计，且结构紧凑、通风散热好、安装简单，便于更换易于维护等技术效果。2、具有实时数据采集和处理，能对锂离子单体电池的充放电电压、电流量进行实时采集，数据采集速度快、精度高、抗干扰能力强。3、根据电池的充放电特性与维护要求，能控制锂离子电池充放电测试装置的充放电过程，实现智能充放电。4、采用并联充放电的锂离子电池充放电测试装置，避免了串联充放电引起单体性能不一致降低锂离子电池性能的问题，延长锂离子电池的连续运行能力和使用寿命。
图I为本实用新型的锂离子电池充放电测试装置正视图；[0028]图2为本实用新型的锂离子电池充放电测试装置侧视图；图3为本实用新型的锂离子电池充放电测试装置俯视图；图4为本实用新型的锂离子电池充放电测试装置后视图；图5为本实用新型的锂离子电池充放电测试装置原理框图；图中各附图标记对应的构件名称为箱体I ;前面板I. I ;后面板I. 2 ;外壳I. 3 ;充放电测试单元A，电源开关2 ;充放电接口 3 ;充放电指示灯4 ;电源指示灯5 ;串行通讯总线接口 6 ;风扇7 ;电源插座8 ;接地装置9 ;保险10 ;导轨11 ;主回路板支架12 ;电源模块13 ；主回路板14 ;散热器15 ;控制板支架16 ;控制板17 ;通讯板支架18 ;通讯板支架16’ ；电源转接板19 ;单体锂离子电池20。如图3、5所示的实施例中，充放电测试单元A有8个，相应构件有8套充放电测试单元Al A8 ;充放电接口 3. I 3. 8 ;充放电指示灯4. I 4. 8 ;主回路板支架12. I 12. 8 ；电源模块13. I 13. 8 ;主回路板14. I 14. 8 ;散热器15. I 15. 8 ;控制板支架16. I 16. 8 ;控制板17. I 17. 8 ;单体锂离子电池20. I 20. 8 ;另外第I串行通讯总线接口 6. I ;第二串行通讯总线接口 6. 2 ;风扇7. 1,7. 2,7. 3 ;图3中附图标记对应的导轨的标记导轨 11. 1、11. 2,11. 3。
具体实施方式
结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明如下实施施例I :以下说明是从本实用新型的基本实施例为基础，同时结合图5所示充放电测试单元A有8个的较优实施例一并说明。如图I一5所示，一种锂离子电池充放电测试装置，它具有箱体I和箱体I内安装的多个充放电测试单元A，还有一个公共的电源转接板19和一个公共的用于接收上位机测试软件下载的命令和上传每个充放电通道数据的具有I号单片机的通讯板18及串行通讯总线接口 6 ;每个充放电测试单元A包括一个主回路板14，用于对单体锂离子电池20进行充放电和采集电压、电流信号；一个散热器15，用于对主回路板14上的充放电开关器件进行散热；一个控制板17，用于以2号单片机作为核心控制器，按照上位机测试软件的设置要求实现包括对单体锂离子电池20通道进行充放电过程控制、保护、数据采集、存储和对外通讯；一个充放电接口 3，用于通过电缆连接单体锂离子电池20的正负极；还有一个用于提供充放电电源的电源模块13和一个用于指示充放电及故障报警的充放电指示灯4 ;每个充放电测试单元A的电源模块13和主回路板14及散热器15安装在主回路板支架12上；每个控制板17安装在控制板支架16上；主回路板支架12、控制板支架16和通讯板支架16’安装在导轨11上。即如图3所示，主回路板支架12安装在I号导轨11. I和2号导轨11. 2上，控制板支架16和通讯板支架16’安装在2号导轨11. 2和3号导轨11. 3上。电源转接板19安装在箱体I的底部。由于本实施例充放电测试单元A有8个,如图3、5所示，相应构件有8套充放电测试单元A标记号为Al A8 ;充放电接口 3标记号为3. I 3. 8 ;充放电指示灯4标记号为4. I 4. 8 ;主回路板支架12标记号为12. I 12. 8 ;电源模块13标记号为13. I 13. 8 ;主回路板14标记号为14. I 14. 8 ;散热器15标记号为15. I 15. 8 ;控制板支架16标记号为16. I 16. 8 ;控制板17标记号为17. I 17. 8 ;单体锂离子电池20标记号为20. I 20. 8。另外串行通讯总线接口 6有两个，标记号分别为6. I和6. 2 ;三个风扇7的标记号为7. 1,7. 2,7. 3。所述的箱体I包括前面板I. I和后面板I. 2及外壳I. 3 ;前面板I. I安装有电源开关2、电源指示灯5、充放电接口 3及充放电指示灯4，后面板I. 2安装有串行通讯总线接口 6、风扇7、电源插座8、保险10及接地装置9 ;外壳I. 3两侧面有散热通风孔，用于形成后部风扇7抽风，两侧进风对箱体I内的主回路板14及散热器15进行散热。所述的通讯板18有I块I号单片机，用于实现CAN总线与串行通讯总线接口 6的转换；串行通讯总线接口 6有两个，其中第一串行通讯总线接口 6. I与通讯板18连接，用于接收上位机测试软件的控制指令和上传数据，第二串行通讯总线接口 6. 2与第一串行通讯总线接口 6. I并联，用于锂离子电池充放电测试装置进行扩展。所述的电源转接板19包括接线端子和印制板本体，用于将电源插座8进来的电源分配并转接到电源开关2、电源指示灯5、电源模块13、通讯板18、风扇7。 所述的风扇7有3个，并联连接在电源转接板19上，当电源开关2合上时，三个风扇7抽风，使风从外壳I. 3两侧进来对箱体I内的主回路板14及散热器15进行有效散热。所述的电源插座8接入外部交流电源，保险10用于保护电源回路，接地装置9接入电源，用于保护整个装置，电源指示灯5在电源开关2合上时点亮用来指示电源。所述的通讯板18由一块I号单片机实现CAN总线与串行通讯总线接口 6的转换；串行通讯总线接口 6. I用于接收上 位机测试软件的控制指令和上传数据，串行通讯总线接口 6. 2用于锂离子电池充放电测试装置进行扩展。所述的电源插座8火线串入保险10、电源开关2并和零线接到电源转接板19上，地线连到接地装置9上，通过电源开关2的合/分来控制锂离子电池充放电测试装置的运行/停机。实施施例2 :与上述实施例I不同的是，所述的充放电测试单元A有3个，相应的构件也是3件配套。实施施例3 :与上述实施例I不同的是，所述的充放电测试单元A有12个，相应的构件也是12件配套。本实用新型的权利要求保护范围不限于上述实施例。
权利要求1.一种锂离子电池充放电测试装置，其特征在于，它包括箱体(I)和箱体(I)内安装的多个充放电测试单元(A)，还有一个公共的电源转接板(19)和一个公共的用于接收命令和上传每个充放电通道数据的具有I号单片机的通讯板(18)及串行通讯总线接口(6);每个充放电测试单元(A)包括 一个主回路板(14 )，用于对单体锂离子电池(20 )进行充放电和采集电压、电流信号； 一个散热器(15)，用于对主回路板(14)上的充放电开关器件进行散热； 一个控制板(17)，用于以2号单片机作为核心控制器，实现包括对单体锂离子电池(20)通道进行充放电过程控制、保护、数据采集、存储和对外通讯； 一个充放电接口( 3 )，用于通过电缆连接单体锂离子电池(20 )的正负极； 还有一个用于提供充放电电源的电源模块(13)和一个用于指示充放电及故障报警的充放电指示灯(4); 每个充放电测试单元(A)的电源模块(13)和主回路板(14)及散热器(15)安装在主回路板支架(12)上；每个控制板(17)安装在控制板支架(16)上；主回路板支架(12)、控制板支架(16)和通讯板支架(16’)安装在导轨(11)上。
2.如权利要求I所述的锂离子电池充放电测试装置，其特征在于，所述箱体(I)包括前面板(I. I)和后面板(1.2)及外壳(1.3);前面板(I. I)安装有电源开关(2)、电源指示灯(5 )、充放电接口( 3 )及充放电指示灯(4)，后面板(1. 2 )安装有串行通讯总线接口( 6 )、风扇(7)、电源插座(8)、保险(10)及接地装置(9);外壳(I. 3)两侧面有散热通风孔，用于形成后部风扇(7 )抽风，两侧进风对箱体(I)内的主回路板(14)及散热器(15 )进行散热。
3.如权利要求I所述的锂离子电池充放电测试装置，其特征在于，充放电测试单元(A)有8个。
4.如权利要求I所述的锂离子电池充放电测试装置，其特征在于，充放电测试单元(A)有3个。
5.如权利要求I所述的锂离子电池充放电测试装置，其特征在于，充放电测试单元(A)有12个。
6.如权利要求I所述的锂离子电池充放电测试装置，其特征在于，通讯板(18)有I块I号单片机，用于实现CAN总线与串行通讯总线接口(6)的转换；串行通讯总线接口(6)有两个，其中第一串行通讯总线接口(6. I)与通讯板(18)连接，用于接收控制指令和上传数据，第二串行通讯总线接口(6. 2)与第一串行通讯总线接口(6. I)并联，用于锂离子电池充放电测试装置进行扩展。
7.如权利要求I所述的锂离子电池充放电测试装置，其特征在于，电源转接板(19)包括接线端子和印制板本体，用于将电源插座(8)进来的电源分配并转接到电源开关(2)、电源指示灯(5 )、电源模块(13)、通讯板(18 )、风扇(7 )。
8.如权利要求2所述的锂离子电池充放电测试装置，其特征在于，风扇(7)有3个，并联连接在电源转接板(19)上，当电源开关(2)合上时，三个风扇(7)抽风，使风从外壳(I. 3)两侧进来对箱体(I)内的主回路板(14)及散热器(15)进行有效散热。
9.如权利要求I所述的锂离子电池充放电测试装置，其特征在于，电源插座(8)接入外部交流电源，保险(10)用于保护电源回路，接地装置(9)接入电源，用于保护整个装置，电源指示灯(5)在电源开关(2)合上时点亮用来指示电源。
专利摘要本实用新型涉及一种锂离子电池充放电测试装置，包括箱体和箱体内安装的多个充放电测试单元，还有电源转接板和通讯板及串行通讯总线接口；每个充放电测试单元包括主回路板，散热器，控制板，一个充放电接口，还有电源模块。每个充放电测试单元的电源模块和主回路板及散热器安装在主回路板支架上；每个控制板安装在控制板支架上；主回路板支架、控制板支架和通讯板支架安装在导轨上。本实用新型优点是1、避免降低锂离子电池性能，延长电池的连续运行能力和使用寿命；2、实时数据采集和处理，采集速度快、精度高、抗干扰能力强；3、实现智能充放电；4、结构紧凑、通风散热好、安装简单，便于更换、易于维护。
文档编号G01R31/36GK202614911SQ20122005225
公开日2012年12月19日 申请日期2012年2月17日 优先权日2012年2月17日
发明者陶勇, 陈方亮, 蒋炜, 杨俊飞, 章勤 申请人:中国船舶重工集团公司第七一二研究所