一种动力电池放电装置的制作方法

本实用新型涉及电池技术领域，特别是指一种动力电池放电装置。

背景技术：

随着国家大力发展新能源车辆技术，市场上的新能源车辆保有量不断增长，其中铅酸蓄电池和锂离子电池占有较大比重。此部分车辆在售后使用中，难免因环境或事故因素，导致车载动力电池损坏无法继续使用，需要进行回收报废处理。由于动力电池本身为危险化学品，又储有能量，因而在处理过程中需要特别注意工作安全保护。针对需要报废且仍储有电能的电池模组，需要先行放电，达到安全标准后，才可以运输报废。

技术实现要素：

本实用新型提出一种动力电池放电装置，解决了现有技术中放电设备不能够对多种类型的电池进行放电的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种动力电池放电装置，包括负载电路和控制电路；

所述负载电路包括若干个放电电阻，所述负载电路的两端分别电连接至放电电池的正极和负极，

所述放电电池串联有启动开关，所述放电电池与负载电路之间电连接有用于控制负载电路接入的第一继电器的常开触点；

所述控制电路包括第一电压比较器、第二电压比较器和降压模块，所述放电电池两端并联有第一分压电阻和第二分压电阻，所述第一分压电阻的一端输出检测电压至第一电压比较器的正输入端；

所述降压模块的两输入端分别与所述放电电池的正极和负极电连接，所述降压模块的输出端并联有预放电延时支路和预放电时间调节支路，以及至少一条参考电压支路；

所述预放电延时支路包括串联设置的第一限流电阻和蓄能电容，所述第一限流电阻的一端与所述降压模块的输出端电连接，所述蓄能电容的一端接地，另一端电连接至所述第二电压比较器的正输入端；

所述预放电时间调节支路包括串联设置的第二限流电阻和第一可调电阻，所述第二限流电阻的一端与所述降压模块的输出端电连接，所述第一可调电阻的调节端接地，另一端电连接至所述第二电压比较器的负输入端；所述第二电压比较器的输出端电连接至第一电子开关，所述第一电子开关与第一继电器的线圈电连接，在第二电压比较器输出高电位时，所述第一继电器的线圈得电，第一继电器的常开触点闭合接通负载电路与放电电池；

所述参考电压支路包括多向选择开关和至少一个第二可调电阻，所述多向选择开关包括多组触点，每组触点均电连接有一个用于调节参考电压值的第二可调电阻，所述第二可调电阻电连接在所述降压模块的输出端和多向选择开关的触点之间，所述参考电压支路电连接至所述第一电压比较器的负输入端，所述第一电压比较器的输出端电连接有第二电子开关，所述第二电子开关与第二继电器的线圈电连接，所述第二继电器的常开触点与启动开关并联。

作为优选的技术方案，所述负载电路是由若干个放电电阻串并联形成的放电电阻阵列。

作为优选的技术方案，所述放电电阻是ptc恒温发热片。

作为优选的技术方案，所述第一分压电阻与第二分压电阻的阻值之比为1/9。

作为优选的技术方案，所述降压模块的输出端还串联有一个急停开关。

作为优选的技术方案，所述第二可调电阻的数量为三个，三个第二可调电阻的阻值分别对应三个不同的参考电压值。

作为优选的技术方案，所述多向选择开关为单刀三掷开关。

作为优选的技术方案，所述第一电子开关和第二电子开关均为场效应管。

作为优选的技术方案，所述启动开关为控制按键或断路器。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型中通过放电电池本身作用供电电源，不需要其他设备供电，节省能源且减少了供电装置的配置。

本实用新型通过设置多条参考电压支路，通过设置不同的参考电压，可以对多种类型不同电压等级的电池放电，实现了放电设备的通用性。

通过设置预放电延时支路，在启动后经延时后接入负载电路进行放电，避免了启动开关启动和放电同时进行，造成了经过启动开关的瞬时电流过大而导致放电装置损坏以及对操作人员的人身安全造成威胁，本实用新型的安全性和可靠性较高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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性的前提下，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的电路原理图。

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，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1所示，一种动力电池放电装置，包括负载电路和控制电路。

负载电路包括若干个放电电阻，负载电路的两端通过两个接线端子分别电与放电电池b1的正极和负极，在进行放电时通过两个接线端子接入放电电池，放电完成后，将放电电池拆下。

负载电路是由若干个ptc恒温发热片并联形成的放电电阻阵列，如图1中所示出的r1至r40，考虑到实际装置体积、放电安全性和放电速率等多个方面的因素，负载电路选择额定300w，24v的ptc恒温发热片，采用5串8并的连接方式形成放电电阻阵列。使刚开始放电时供电电压远远高于额定电压，以保证装置的安全性。

对于供电电源始终小于负载电路额定电压，造成放电电流减小放电速度减慢的情况，可根据需要增加2条并联支路。本申请中放电电阻阵列中，ptc恒温发热片的数量以及串并联连接方式可根据实际情况进行适当的调整。

放电电池b1与启动开关sw1和限流电阻r41串联，放电电池b1与负载电路之间电连接有用于控制负载电路接入的第一继电器km1的常开触点。

控制电路包括第一电压比较器、第二电压比较器和降压模块，第一电压比较器、第二电压比较器采用运放芯片lm393，运放芯片lm393的两个运放分别用作第一电压比较器和第二电压比较器，第一电压比较器的输出端、负输入端和正输入端分别为运放芯片lm393引脚1、引脚2和引脚3。

第二电压比较器的输出端、负输入端和正输入端分别为运放芯片lm393引脚7、引脚6和引脚5。

放电电池b1两端并联有第一分压电阻r43和第二分压电阻r42，第一分压电阻r42的一端输出检测电压至第一电压比较器的正输入端即lm393引脚；

降压模块的输入72-144v，输出12v，降压模块的两输入端分别与放电电池b1的正极和负极电连接，降压模块的输出端通过急停开关sw2并联有预放电延时支路和预放电时间调节支路，以及三条参考电压支路。

预放电延时支路包括串联设置的限流电阻r44和蓄能电容c1，限流电阻r44的一端与降压模块的输出端电连接，蓄能电容c1的一端接地，另一端电连接至第二电压比较器的正输入端即运放芯片lm393引脚5。

预放电时间调节支路包括串联设置的限流电阻r45和第一可调电阻pr1，限流电阻r45的一端与降压模块的输出端电连接，第一可调电阻pr1的调节端接地，另一端电连接至第二电压比较器的负输入端即运放芯片lm393引脚6；第二电压比较器的输出端即运放芯片lm393引脚7电连接至场效应管q1的栅极，场效应管q1的源极和漏极之间电连接有第一继电器km1的线圈，在第二电压比较器输出高电位时，第一继电器km1的线圈得电，第一继电器km1的常开触点闭合接通负载电路与放电电池b1。

参考电压支路包括单刀三掷开关u7和三个可调电阻pr2、pr3、pr4，单刀三掷开关u7具有3组触点，三组触点分别与可调电阻pr2、pr3、pr4连接，用于调节参考电压值，可调电阻pr2、pr3、pr4分别对应三个不同的参考电压值。

可调电阻pr2、pr3、pr4分别通过电阻r48、r49、r50电连接在降压模块的输出端和单刀三掷开关u7的触点之间，参考电压支路电连接至第一电压比较器的负输入端即运放芯片lm393引脚2，第一电压比较器的输出端，即运放芯片lm393引脚1电连接至场效应管q2的栅极，场效应管q2的源极和漏极之间电连接有第二继电器km2的线圈，第二继电器km2的常开触点与启动开关sw1并联。

优选的，第一分压电阻r43与第二分压电阻r42的阻值之比为1/9，使输入第一电压比较器的电压为放电电池b1电压的1/10，用作电压检测。

本实用新型中，启动开关为控制按键或断路器，参考电压支路的数量不局限于三条，可根据需要设置。

本实用新型的工作原理如下：

第一步：确认待放电电池模组类型，通过选择开关也就是单刀三掷开关u7三路选通开关进行选择。每一路的放电停止电压的参考值需使用前预设，可根据电压表显示的电压值x10来进行设定(如未配有电压显示设备可通过测量电压比较器2脚的电压值x10来获取放电装置的停止放电电压)。注意：如未能正确设定或选择，则装置无法自动停止放电。

第二步：设定预放电时间，相应电压表显示的电压值越大(可调电阻阻值越大)表示预放电时间越长(预设电压为2.5v时，预放电时间大约为600ms，如不需调整可跳过这步)。

第三步：接通急停开关sw3将控制电路导通。

第四步：摁下启动开关sw1启动装置开始预放电。

停止放电：

1)正常情况下，在电池模组放电到设定电压后，装置会自动断电停止放电。

2)如果需要紧急停止放电，将急停开关sw3，电路将立刻断电。

预放电过程：为了实现在装置启动放电的瞬间，电路中的电流被限制在按键开关安全的范围内设计了一个预放电延时电路，通过rc电路的电容c1充电时间来进行延时。

如想使预放电时间缩短，只需将可调电阻pr1的阻值调小以降低第一电压比较器的参考电压，当调为0ohm时，预放电功能被关闭；相应地，如需延长预放电时间，只需将可调电阻电阻调大。

启动开关sw1按下，放电电池b1接入电路，放电装置启动，电池电压通过第一分压电阻r43与第二分压电阻r42进行分压，通过第一分压电阻r43得到电池的1/10电压输入第一电压比较器，通过降压模块输出基准电压通过预放电延时支路输入第二电压比较器。

当电容c1的电压被充电到大于第二电压比较器的参考电压值时，第二电压比较器输出高电平，场效应管q1导通，继电器km2的触点吸合，负载电路被接入供电电路中，电路开始以大电流开始放电。

放电过程：将分压得到的电池的1/10电压输入第一电压比较器的正输入端，参考电压支路的参考电压接到负输入端，放电电池b1放电到10％soc之前，由于电池电压大于参考电压，第一电压比较器输出高电位，场效应管q2导通，第二继电器km2的触点接通，放电开始；当放电电池模组持续放电到电压小于设定好的参考电压(10％soc)时，第一电压比较器输出低电位，场效应管q2断开，继电器km2失电其触点断开，负载电路与电池断开，放电停止。

实用新型中，放电装置的输入电压范围为72v-144v，可用于给放电结束后电池模组电压仍然大于72v的电池进行放电，主要适用于各种电动汽车、电动摩托车等的电池进行放电。当输入的电池模组电压为96v时，额定的放电功率为9.6kw，放电电流为100a。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。