一种锂电池充放电电路的检测装置和方法与流程

本发明涉及一种锂电池充放电电路的检测装置和方法。

背景技术：

在研发过程中，一般都要对充放电电池的充放电电路好坏进行检测，看有没有达到设计的目的，生产过程中生产时，有没有少焊元器件、或者电路短路、断路等情况，均要进行测试，产品在出厂之前，一般会检测充放电池的整机功耗，即放电电流的大小，以便保证产品出厂时的产品电气性能的一致性；

但是，一般放电电流检测，也要搭建一个复杂的电路来检测，这使得很多测试工装或者设备，都没有具备这个电流检测电路功能。为了安全起见，电池在出厂时，电量不能太满，否则，会因为这种那种原因，使电池损坏，或者造成电池过放等问题。

技术实现要素：

本发明主要是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种锂电池充放电电路的检测装置和方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种锂电池充放电电路的检测装置，可使用锂电池充放电电路检测方法对锂电池充放电电路的功能进行检测。该装置包括供电单元、可调稳压电源、可调驱动单元、电压取样单元、电流检测单元、被测单元、锂电池、开关控制单元、电子负载、充放电切换单元、mcu单元、按键输入单元；所述按键输入单元的信号输出端与mcu单元的bc6引脚相连，所述可调驱动单元的信号输入端与mcu单元的bc1引脚相连，所述电压取样单元的信号输出端与mcu单元的bc2引脚相连，所述电流检测单元的信号输出端与mcu单元的bc5引脚相连，所述充放电切换单元的信号输入端与mcu单元的bc3引脚相连，所述锂电池的信号输出端与mcu单元的bc7引脚相连，所述开关控制单元的信号输入端与mcu单元的bc7引脚相连，所述开关控制单元的信号输入端还与电子负载的信号输出端相连，所述开关控制单元的信号输入端和锂电池信号输出端相连，所述充放电切换单元的信号输入输出端分别与锂电池、被测单元、电流检测单元相连，所述可调驱动单元的信号输出端与可调稳压电源的信号输入端相连，所述供电单元的信号输出端与可调稳压电源的信号输入端相连，所述可调稳压电源信号的输出端分别与电压取样单元的信号输入端和电流检测单元的信号输入端相连。

所述供电单元、可调稳压电源、可调驱动单元、电压取样单元、mcu单元组成调压电路；

所述mcu单元用于主要完成算法、控制、电压电流检测，bc1引脚可连续输出pwm脉冲；

所述可调驱动单元进行a/d数模转换，将pwm脉冲转换成dc直流电压，输出到可调稳压电源；

所述电压取样单元用于对可调稳压电源输出的电压进行取样；

所述充放电切换单元用于对锂电池充电、放电的切换；

所述锂电池为出厂所配置的锂电池；

所述开关控制单元用于控制锂电池和电子负载连接和断开。

一种锂电池充放电电路的检测方法，其特征在于，包括电池充电电路功能检测、电池出厂检测和整机静态功耗检测；所述电池充电电路功能检测包括涓压充电功能检测、恒流充电功能检测、恒压充电功能检测、自动停止充电检测；所述电池出厂检测方法包括电池容量检测和电池内阻检测；所述整机功耗检测包括电池的放电电流检测。

所述涓压充电功能检测包括以下几个步骤：

sa1：当检测到测量按钮按下时，通过充放电切换单元模拟电源将锂电池和电流检测单元相连；

sa2：mcu单元输出一个pwm脉冲，pwm脉冲的占空比为m20，给到可调驱动单元，再通过电压取样单元，读取到可调稳压电源输出的电压，判断电压是否为2.0v，如果是2.0v，则pwm的占空比，一直保持m20输出；

sa3：通过充放电切换单元，将电流检测单元和电压取样单元相连；

sa4：每隔时间周期t，读取电压取样单元的电压vbc2和电流检测单元的电流abc5，判别vbc2是否大于2.0v、abc5是否大于0a；

sa5：vbc2、abc5均有周期性变化，充电电路的涓压充电功能合格。

所述恒流充电功能检测包括以下几个步骤：

sb1:通过充放电切换单元将锂电池和电流检测单元相连；

sb2:mcu单元输出一个pwm脉冲,pwm脉冲的占空比为m30，给到可调驱动单元，再通过电压取样单元，读取到可调稳压电源输出的电压，判断电压是否为3.6v,如果是3.6v,则pwm的占空比，一直保持m30输出；

sb3:通过充放电切换单元，将电流检测单元和电压取样单元相连；

sb4:延时10毫秒，待电压稳定之后，读取电流检测单元的电流ai,同样的方法，将输出电压调到3.3v,读取电流检测单元的电流aii,判断ai与aii是否相等；

sb5:ai与aii相等，充电电路的恒流充电功能合格。

所述恒压充电功能检测包括以下几个步骤：

sc1:通过充放电切换单元将锂电池和电流检测单元相连；

sc2:mcu单元输出一个pwm脉冲,pwm脉冲的占空比为m40，给到可调驱动单元，再通过电压取样单元，读取到可调稳压电源输出的电压，判断电压是否为4.0v,如果是4.0v,则pwm的占空比，一直保持m40输出；

sc3:通过充放电切换单元，将电流检测单元和电压取样单元相连；

sc4:延时10毫秒，待电压稳定之后，读取电压取样单元的电压vi,同样的方法，输出电压调到4.1v,然后读取电压取样单元的电压vii,判断vi与vii是否相等；

sc5:vi与vii相等，充电电路的恒压充电功合格。

所述自动停止充电检测包括以下几个步骤：

sd1:当检测到测量按钮按下时，通过充放电切换单元将锂电池和电流检测单元相连；

sd2:mcu单元输出一个pwm脉冲,pwm脉冲的占空比为m40，给到可调驱动单元，再通过电压取样单元，读取到可调稳压电源输出的电压，判断电压是否为4.2v,如果是4.2v,则pwm的占空比，一直保持m40输出；

sd3:能通过充放电切换单元，将电流检测单元和电压取样单元相连；

sd4:每隔时间周期t，读取电压取样单元的电压vbc2和电流检测单元的电流abc5，判别vbc2是否等于4.2v、abc5是否等于0a；

sd5:vbc2等于4.2v且abc5等于0a，充电电路的自动停止充电功能合格。

所述电池容量检测包括以下几个步骤：

se1:通过充放电切换单元将锂电池和电流检测单元相连，同时，通过开关控制单元断开电子负载与锂电池的连接；

se2:：mcu单元读取锂电池的电压vbc7；

se3:判断vbc7是否为3.6v；

se4:vbc7是3.6v,锂电池容量符合出厂要求。

所述电池内阻检测包括以下几个步骤：

sf1:通过充放电切换单元将锂电池和电流检测单元相连，同时，通过开关控制单元断开电子负载与锂电池的连接，mcu单元读取锂电池的电压，假设此时的电压为v1；

sf2:通过开关控制单元连接电子负载与锂电池,延时10毫秒，mcu单元再次读取锂电池的电压，假设此时的电压为v2；

sf3:得出带上电子负载的压降v3＝v1-v2；

sf4:最将v3和设置的参照值进行比较，如果v3的值不超过参照值，则内阻符合出厂要求。

所述电池的放电电流检测包括以下几个步骤：

sg1:充放电切换单元将锂电池和电流检测单元相连，同时，通过开关控制单元断开电子负载与锂电池的连接，延时10毫秒，mcu单元读取锂电池的电压，假设此时的电压为v空；

sg2:mcu单元控制开关控制单元，连接电子负载与锂电池，延时10毫秒，mcu单元再次读取锂电池的电压，假设此时的电压为v载1；

sg3:线路电流的计算公式为i线＝v载1/r51,r51为d12电子负载值，电池内阻r为r内＝(v空-v载1)/(v载1/r51)；

sg4:通过充放电切换单元将锂电池和电流检测单元相连，同时，通过开关控制单元断开电子负载与锂电池的连接，延时10毫秒，mcu单元读取锂电池的电压，假设此时的电压为v载2；

sg5:利用串并联电路原理，可得放电电流为

与现有发明相比，本发明的有益成果为：

本装置可以实现对锂电池充放电电路的涓压充电功能检测、恒流充电功能检测、恒压充电功能检测、自动停止充电检测、电池容量检测、电池内阻检测、放电电流检测。一套装置就能完成对锂电池充放电电路的全部检测的流程，使用起来方便；对电池的漏焊、焊错、连焊、虚焊等不良情况能及时进行检测，并能够检测出锂电池内阻的大小。

附图说明

图1为一种锂电池充放电电路的检测装置框图；

其中，a1-供电单元；b10-可调稳压电源；b11-可调驱动单元；b12-电压取样单元；g10-mcu单元；c10-电流检测单元；c11-充放电切换单元；f10-被测单元；d10-锂电池；d11-开关控制单元；d12-电子负载；e10-按键输入单元。

图2为涓压充电检测方法流程图。

图3为恒流充电检测方法流程图。

图4为恒压充电检测方法流程图。

图5为自动停止充电检测方法流程图。

图6为锂电池出厂容量检测方法流程图。

图7为锂电池内阻检测方法流程图。

图8为锂电池放电电流检测方法流程图。

图9为锂电池检测原理等效电路流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

实施例如下：为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰明白，以下结合附图及实施例，对于本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种锂电池充放电电路的检测装置，可实现一种锂电池充放电电路的检测方法，该装置由供电单元、可调稳压电源、可调驱动单元、电压取样单元、电流检测单元、被测单元、锂电池、开关控制单元、电子负载、充放电切换单元、mcu单元、按键输入单元组成；所述按键输入单元的信号输出端与mcu单元的bc6引脚相连，所述可调驱动单元的信号输入端与mcu单元的bc1引脚相连，所述电压取样单元的信号输出端与mcu单元的bc2引脚相连，所述电流检测单元的信号输出端与mcu单元的bc5引脚相连，所述充放电切换单元的信号输入端与mcu单元的bc3引脚相连，所述锂电池的信号输出端与mcu单元的bc7引脚相连，所述开关控制单元的信号输入端与mcu单元的bc7引脚相连，所述开关控制单元的信号输入端还与电子负载的信号输出端相连，所述开关控制单元的信号输入端和锂电池信号输出端相连，所述充放电切换单元的信号输入输出端分别与锂电池、被测单元、电流检测单元相连，所述可调驱动单元的信号输出端与可调稳压电源的信号输入端相连，所述供电单元的信号输出端与可调稳压电源的信号输入端相连，所述可调稳压电源信号的输出端分别与电压取样单元的信号输入端和电流检测单元的信号输入端相连。

所述mcu单元用于主要完成算法、控制、电压电流检测，bc1引脚可连续输出pwm脉冲；

所述可调驱动单元进行a/d数模转换，将pwm脉冲转换成dc直流电压，输出到可调稳压电源；

所述电压取样单元用于对可调稳压电源输出的电压进行取样；

所述充放电切换单元用于对锂电池充电、放电的切换；

所述锂电池为出厂所配置的锂电池；

所述开关控制单元用于控制锂电池和电子负载连接和断开。

一种锂电池充放电电路的检测方法，其特征在于，包括电池充电电路功能检测、电池出厂检测和整机功耗检测；所述电池充电电路功能检测包括涓压充电功能检测、恒流充电功能检测、恒压充电功能检测、自动停止充电检测；所述电池出厂检测方法包括电池容量检测和电池内阻检测；所述整机功耗检测包括电池的放电电流检测。

对于涓压充电功能检测，如图2所示，本实施例以2.6v为参考电压，采用间隔充电原理，也就是说，当有充电时，即有充电电流，在实施例中只要有充电电流，电流值一定大于0,一般是大于100ma,电池在没有充电情况下，则没有充电电流，那么充电电流就为0；因为是涓压充电，所以检测周期，应和充电电路涓压充电周期相同。所述涓压充电功能检测包括以下几个步骤：

sa1：当检测到测量按钮按下时，通过充放电切换单元将锂电池和电流检测单元相连；

sa2：mcu单元输出一个pwm脉冲，pwm脉冲的占空比为m20，给到可调驱动单元，再通过电压取样单元，读取到可调稳压电源输出的电压，判断电压是否为2.6v，如果是2.6v，则pwm的占空比，一直保持m20输出；

sa3：通过充放电切换单元，将电流检测单元和电压取样单元相连；

sa4：每隔时间周期t，读取电压取样单元的电压vbc2和电流检测单元的电流abc5，判别vbc2是否大于2.6v、abc5是否大于0a；

sa5：vbc2、abc5均有周期性变化，如果经过n7个周期后，都能够保证电流检测单元的电流abc5大于0，则充电电路的涓压充电功能合格；否则充电电路的涓压充电功能不合格。

对于恒流充电功能检测，如图3所示，本实施例以3.3v和3.6v为参考电压，利用锂电池在恒流充电过程中不同电压值条件下，充电电流不变的原理。所述恒流充电功能检测包括以下几个步骤：

sb1:通过充放电切换单元将锂电池和电流检测单元相连；

sb2:mcu单元输出一个pwm脉冲,pwm脉冲的占空比为m30，给到可调驱动单元，再通过电压取样单元，读取到可调稳压电源输出的电压，判断电压是否为3.6v,如果是3.6v,则pwm的占空比，一直保持m30输出；

sb3:通过充放电切换单元，将电流检测单元和电压取样单元相连；

sb4:延时10毫秒，待电压稳定之后，读取电流检测单元的电流a36,同样的方法，将输出电压调到3.3v,读取电流检测单元的电流a33,判断a36与a33是否相等；

sb5:a36与a33相等，充电电路的恒流充电功能合格；如果a36与a33不相等，充电电路的恒流充电功能则不合格。

对于恒压充电功能检测，如图4所示，本实施例以4.05v和4.15v为参考电压，利用锂电池在恒压充电过程中不同电压值条件下，充电电压不变的原理。所述恒压充电功能检测包括以下几个步骤：

sc1:通过充放电切换单元将锂电池和电流检测单元相连；

sc2:mcu单元输出一个pwm脉冲,pwm脉冲的占空比为m40，给到可调驱动单元，再通过电压取样单元，读取到可调稳压电源输出的电压，判断电压是否为4.05v,如果是4.05v,则pwm的占空比，一直保持m40输出；

sc3:通过充放电切换单元，将电流检测单元和电压取样单元相连；

sc4:延时10毫秒，待电压稳定之后，读取电压取样单元的电压v405,同样的方法，输出电压调到4.15v,然后读取电压取样单元的电压v415,判断v405与v415是否相等；

sc5:v405与v415相等，充电电路的恒压充电功能合格；如果v405与v415不相等，充电电路的恒压充电功能则不合格。

对于自动停止充电检测，如图5所示，本实施例以4.2v为参考电压，利用锂电池在自动充电停止过程中不同电压值条件下，充电电流都为零的原理。所述自动停止充电检测包括以下几个步骤：

sd1:当检测到测量按钮按下时，通过充放电切换单元将锂电池和电流检测单元相连；

sd2:mcu单元输出一个pwm脉冲,pwm脉冲的占空比为m40，给到可调驱动单元，再通过电压取样单元，读取到可调稳压电源输出的电压，判断电压是否为4.2v,如果是4.2v,则pwm的占空比，一直保持m40输出；

sd3:通过充放电切换单元，将电流检测单元和电压取样单元相连；

sd4:每隔时间周期t，读取电压取样单元(b12)的电压vbc2和电流检测单元的电流a42，判别vbc2是否等于4.2v、a42是否等于0a；

sd5:vbc2等于4.2v且a42等于0a，充电电路的自动停止充电功能合格；否则，不合格。

对于电池容量的检测，如图6所示，本实施例以3.6v为出厂标定参考电压，利用一般条件下，不合格的电池，内阻偏大，带上负载后，压降大的特点，对电池容量进行检测。所述电池容量检测包括以下几个步骤：

se1:通过充放电切换单元将锂电池和电流检测单元相连，同时，通过开关控制单元断开电子负载与锂电池的连接；

se2:：mcu单元读取锂电池的电压vbc7；

se3:判断vbc7是否为3.6v；

se4:vbc7是3.6v,锂电池容量符合出厂要求；vbc7不是3.6v,锂电池容量不符合出厂要求。

对于电池内阻的检测，如图7所示，利用一般条件下，不合格的电池，内阻偏大，带上负载后，压降大的特点，对电池内阻进行检测。所述电池内阻检测包括以下几个步骤：

sf1:通过充放电切换单元将锂电池和电流检测单元相连，同时，通过开关控制单元断开电子负载与锂电池的连接，mcu单元读取锂电池的电压，假设此时的电压为v空；

sf2:通过开关控制单元连接电子负载与锂电池,延时10毫秒，mcu单元再次读取锂电池的电压，假设此时的电压为v载；

sf3:得出带上电子负载的压降为v空-v载；

sf4:最将v空-v载和设置的标定值vr进行比较，如果v空-v载的值小于标定值vr，则内阻符合出厂要求；否则，内阻不符合出厂要求。

对于电池的放电电流检测，检测方法流程图如图8所示。原理为并联电路电压相等，串联电路，电流相等，同时，电压：v＝i*r；电流：i＝v/r；电阻：r＝v/i；原理图如图9所示。所述电池的放电电流检测包括以下几个步骤：

sg1:充放电切换单元将锂电池和电流检测单元相连，同时，通过开关控制单元断开电子负载与锂电池的连接，延时10毫秒，mcu单元读取锂电池的电压，假设此时的电压为v空；

sg2:mcu单元控制开关控制单元，连接电子负载与锂电池，延时10毫秒，mcu单元再次读取锂电池的电压，假设此时的电压为v载1；

sg3:线路电流的计算公式为i线＝v载1/r51,r51为d12电子负载值，电池内阻r为r内＝(v空-v载1)/(v载1/r51)；

sg4:通过充放电切换单元将锂电池和电流检测单元相连，同时，通过开关控制单元断开电子负载与锂电池的连接，延时10毫秒，mcu单元读取锂电池的电压，假设此时的电压为v载2；

sg5:利用串并联电路原理，可得放电电流为

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应当以权利要求的保护范围为准。