一种新能源汽车电池检测电子负载的制作方法

本实用新型涉及动力电池检测技术领域，具体的涉及一种新能源汽车电池检测电子负载。

背景技术：

燃料电池是一种高效、低噪音和少污染的洁净能源。在能源问题层出不穷的今天，燃料电池由于自身的优点已经成为全球能源研究的热点，其在固定电站，汽车及消费类电子中已经开始应用。在过去的几十年里质子交换膜燃料电池(PEMFC)技术已经有了很大的进展，其具有在室温下快速启动、排水方便、使用寿命长以及比功率、比能量高等突出特点，特别适合为电动汽车、便携设备等提供动力。除了其内部电极性能和电池制造工艺外，监控系统也是影响质子交换膜燃料电池系统性能的一个重要因素。在质子交换膜燃料电池系统运行时，监控系统能够根据电池的实际运行状态、负载的要求等随时调节燃料的流量、电机的转速以及风扇的开和关，以保证燃料电池能够高效的运行。

在燃料电池系统在开发以及正常运行的过程中另一个重要的检测装置是电子负载。电子负载基本原理是模拟燃料电池将要为之供电的负载或者常见负载来检测质子交换膜燃料电池单体电池系统在对应不同负载的情况下的输出电压和电流以及功率。这对于在开发过程中燃料电池系统的实际输出功率范围的测定是非常重要并且有效的。

但是商用电子负载的价格都比较昂贵，并且由于质子交换膜燃料电池系统对于电子负载的要求有所区别，自主研发电子负载可以更贴切地满足质子交换膜燃料电池系统的需要，同时可以节约成本，方便使用。

依托云南省科技厅基础研究青年项目：混合动力汽车锂电池参数与寿命关联模型构建，项目编号：2018FD050。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述问题，本实用新型提供了一种新能源汽车电池检测电子负载，实现对新能源汽车燃料电池的单体电压检测，其结构设计合理、检测误差小、方便使用，造价成本相对低廉，适合推广应用。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型是通过以下技术方案实现：

一种新能源汽车电池检测电子负载，包括壳体、底座和盖体，壳体上端为盖体，壳体内上侧安装隔板，隔板上侧安装显示屏和接线座，下侧密封腔内为电子负载电路，壳体下端为底座，壳体前侧左端安装电源接口，壳体左侧安装提拉把手；

所述电子负载电路为直流电子负载，包括交流/交流变压器模块、1.5V整流模块、电流放大模块、电流传感器模块、阻性负载模块、12V整流模块、电压放大器模块、电位器模块和与显示屏连接的显示模块。

优选的，所述交流/交流变压器模块为环形交流/交流变压器，输入端与壳体的电源接口连接，输出端分别有两个1.5V交流输出与1.5V整流模块连接和一个12V交流输出与12V整流模块连接；

所述1.5V整流模块为两个二极管和一个1F电解电容构成的一个半桥全波整流电路；

所述12V整流模块为一个交流/直流文雅环节和一个直流/直流稳压环节构成。

优选的，所述电流放大模块为三个达灵顿晶体管构成，电压放大器模块为两个运算放大器构成；电流传感器模块为一个20A的电流传感器和一个100A的电流传感器。

优选的，所述阻性负载模块为六组电阻，每组电阻为两个0.1欧姆的标准电阻构成0.05欧姆的标准电阻；所述电位器模块为两个电位器；

优选的，所述显示模块与显示屏连接，显示屏包括一个电压表和两个电流表。

优选的，所述盖体上安装有锁芯与壳体上安装的锁槽可实现锁定。

本实用新型新能源汽车电池检测电子负载的工作原理：将测试线与被测电池的输出端连接，交流/交流变压器(AC/AC)模块通过电源接口接入220V交流电，输出端一个是12V交流输出，与12V整流模块连接，输出为12V直流和5V直流，分别作为电子负载内部控制电路的电子元器件的驱动以及显示屏的电源；另一个是1.5V整流模块的输入，其输出的1.5V直流，抬高电子负载的偏置电压，同时1.5V直流输出与外部接入的质子交换膜燃料电池单体电池电压(1V以下)串联，共同驱动电子负载中的主电路，主电路中电流放大模块的两组达灵顿晶体管的基极由电压放大模央的两个运算放大器的输出驱动,而两个运算放大器的正向输入端分别由电位器模块的两个电位器的输出电压驱动，两组达灵顿晶体管的发射级分别接两组阻性负载(0.05欧姆和0.01欧姆),同时这两个端子分别接电压放大模块的两个运算放大器的反相输入端作为反馈输入，也就是将两组阻性负载的两端电压作为运算放大器的负反馈输入；阻性负载的另一端分别接20A和100A的电流传感器模块，用来测量电位器不同位置时流过两组阻性负载的电流，两个电流传感器的两端分别接显示屏上的两个电流表。

本实用新型的有益效果是：新能源汽车电池检测电子负载结构上包括壳体和盖体，壳体和盖体可通过锁芯和锁槽盖合，显示屏置于壳体内，不容易损坏，壳体前侧左端安装电源接口便于连接交流电，壳体左侧安装提拉把手方便电子负载的移动和使用；交流/交流变压器模块为环形交流/交流变压器的结构区别与普通变压器，接缝小、漏磁小、效率高，占用较小的空间，使得整个电子负载小巧方便，输出端一个是12V交流输出，与12V整流模块连接，为电子负载内部控制电路的电子元器件的驱动以及显示屏的电源；另一个是1.5V整流模块的输入，其输出的1.5V直流，抬高电子负载的偏置电压，使得电子负载能测量更低的电压输入，最终达到0V电压输入也可测量，有效提高测量的精确度；同时1.5V驱动电路中的电流放大模块、点位器模块和阻性负载模块并与电流传感器模块连接，可测量电位器模块不同位置时流过阻性负载模块的电流并通过在显示屏上显示，实现对新能源汽车燃料电池的单体电压检测；其结构设计合理、检测误差小、方便使用，造价成本相对低廉，适合推广应用。

当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所述新能源汽车电池检测电子负载的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述新能源汽车电池检测电子负载的电路原理图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-壳体，2-底座，3-盖体，4-显示屏，5-提拉把手，6-电源接口，7-锁芯，8-锁槽，9-接线座。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

如图1-2所示，一种新能源汽车电池检测电子负载，包括壳体1、底座2和盖体3，壳体1上端为盖体3，壳体1内上侧安装隔板，隔板上侧安装显示屏4，下侧密封腔内为电子负载电路，壳体1下端为底座2，壳体1前侧左端安装电源接口6和接线座9，壳体1左侧安装提拉把手5；

所述电子负载电路为直流电子负载，包括交流/交流变压器模块、1.5V整流模块、电流放大模块、电流传感器模块、阻性负载模块、12V整流模块、电压放大器模块、电位器模块和与显示屏4连接的显示模块；

盖体3上安装有锁芯7与壳体1上安装的锁槽8可实现锁定；

操作时，打开盖体3将显示屏4和接线座9显露出来，将电源接口6连接220V电源，接线座9连接测试线与燃料电池的输出端连接，即接线座9的测试线与图2中右侧的“+”“-”接头连接，接线座9上“-”接线的测试线作为接地线；

交流/交流变压器模块为环形交流/交流变压器，输入端与壳体的电源接口连接，输出端分别有两个1.5V交流输出与1.5V整流模块连接和一个12V交流输出与12V整流模块连接；1.5V整流模块为两个二极管和一个1F电解电容构成的一个半桥全波整流电路；12V整流模块为一个交流/直流文雅环节和一个直流/直流稳压环节构成；

电路原理图参照图2所示，交流/交流变压器模块为环形交流/交流变压器的结构区别与普通变压器，接缝小、漏磁小、效率高，占用较小的空间，使得整个电子负载小巧方便；交流/交流变压器(AC/AC)模块通过电源接口接入220V交流电，输出端一个是12V交流输出，与12V整流模块连接，输出为12V直流和5V直流，分别作为电子负载内部控制电路的电子元器件的驱动以及显示屏4的电源；另一个是1.5V整流模块的输入，其输出的1.5V直流，抬高电子负载的偏置电压，使得电子负载能测量更低的电压输入，最终达到0V电压输入也可测量，有效提高测量的精确度；同时1.5V直流输出与外部接入的质子交换膜燃料电池单体电池电压(1V以下)串联，共同驱动电子负载中的主电路；电流放大模块为三个达灵顿晶体管构成，电压放大器模块为两个运算放大器构成，电流传感器模块为一个20A的电流传感器和一个100A的电流传感器；

电流放大模块中的达灵顿晶体管分为两组，一组为一个额定电流为30A的达灵顿晶体管，基极接电压放大器模块的一个输出，发射级接一-组阻性负载；另一组为两个额定电流为50A的达灵顿晶体管并联组成，基极并联后接电压放大器模块的另一个输出，发射级并联接五组并联电阻负载；三个达灵顿晶体管的集电极并联后接整流模块整流输出的正极；

阻性负载模块由六组电阻构成，每组电阻由两个0.1欧姆的标准电阻并联构成0.05欧姆的标准电阻。这六组电阻中，一组电阻用于连接20A的电流传感器和一个达灵顿晶体管的发射级，另外五组电阻并联用于连接100A的电流传感器和两个并联；其中阻性负载上端也就是与对应达灵顿晶体管发射级连接的端子同时接电压放大器模块中运算放大器的反相输入端，由于阻性负载模块的另一端通过电流传感器之后就接地了，也就是将阻性负载两端的电压接入了运算放大器的反相输入端，形成电压负反馈。这样就形成了由电位器、运算放大器、达灵顿晶体管、阻性负载构成的闭环电压负反馈。其中电位器的电压输出作为运算放大器的正向输入是整个闭环的给定输入，而阻性负载的对地电压作为运算放大器的反相输入是整个闭环的负反馈输入。通过闭环自动调节达灵顿晶体管的输入电压，也就实现了自动调节流过阻性负载的电流，形成恒流源，保证了流过阻性负载的电流恒定，最终达到定电流模式的电子负载的设计目的；

电位器模块由两个电位器构成。+12V电源由12V整流模块的交流/直流稳压环节(AC/DC)的12V直流输出提供。

在本文所描述的电子负载的设计中采用电位器的目的是，通过调节电位器的输出，继而调整前文所提到的闭环电压反馈环节中运算放大器的给定输入，从而达到调节流过阻性负载的电流的目的。电位器的输出是电位器滑块到电源地的电压。两个电位器的输出分别接两组电压放大器的正向输入端,两个电位器的滑块旋钮分别位于显示面板上对应的两个电流显示仪表的下方，一个电位器通过调节电压放大器模块的正向输入来调节额定电流30A的达灵顿晶体管的基极输入，其滑块旋钮位于量程为20A的电流表的下方；另一个电位器通过调节电压放大器模央的正向输入来调节另一组两个达灵顿晶体管的基极输入，其滑块旋钮位于两场为100A的电流表的下方

阻性负载的另一端分别接20A和100A的电流传感器模块，用来测量电位器不同位置时流过两组阻性负载的电流，两个电流传感器的两端分别接显示屏4上的两个电流表显示。

新能源汽车电池检测电子负载结构上包括壳体1和盖体3，壳体1和盖体3可通过锁芯7和锁槽8盖合，显示屏4置于壳体1内，不容易损坏，壳体1前侧左端安装电源接口6便于连接交流电，壳体1左侧安装提拉把手5方便电子负载的移动和使用；交流/交流变压器模块为环形交流/交流变压器的结构区别与普通变压器，接缝小、漏磁小、效率高，占用较小的空间，使得整个电子负载小巧方便，输出端一个是12V交流输出，与12V整流模块连接，为电子负载内部控制电路的电子元器件的驱动以及显示屏的电源；另一个是1.5V整流模块的输入，其输出的1.5V直流，抬高电子负载的偏置电压，使得电子负载能测量更低的电压输入，最终达到0V电压输入也可测量，有效提高测量的精确度；同时1.5V驱动电路中的电流放大模块、点位器模块和阻性负载模块并与电流传感器模块连接，可测量电位器模块不同位置时流过阻性负载模块的电流并通过在显示屏上显示，实现对新能源汽车燃料电池的单体电压检测；其结构设计合理、检测误差小、方便使用，造价成本相对低廉，适合推广应用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。