对批量电池进行快速老化的装置及电池老化特性测试方法

摘要

本发明涉及一种对批量电池进行快速老化的装置及电池老化特性测试方法，该装置包括由单独适配器独立供电的CPU以及与该CPU连接的LCD显示电路、按键电路、DEBUG串口/USB调试电路、LED指示电路以及由MP2615芯片构成的12路充放电电路；所述的12路充放电电路每四路由一个9V适配器供电，且该12路充放电电路的输出端均连接有水泥电阻负载放电。本发明能实现一块主板可以带动12块电池同时进行老化，并且12个均属于独立运行，相互之间并不影响任何操作，大大提高生产效率。

说明书

本案是以申请号为201510057772.3，申请日为2015年2月4日，名称为《一种电池老化测试仪及测试方法》的专利申请为母案的分案申请。

技术领域

本发明涉及电池检测技术领域，特别是一种对批量电池进行快速老化的装置及电池老化特性测试方法，可以用于快速老化电池以及筛选不良电池的工装。

背景技术

随着数码产品如手机、笔记本电脑等产品的广泛使用，锂离子电池以优异的性能在这类产品中得到广泛应用，并在逐步向其他产品应用领域发展，锂离子电池已经成为了主流。市场上充斥的许多种类的电池，因电池厂商资质不同，生产的电池质量也是良莠不齐。所以迫切需要一种设备检测电池是否合格。目前市场上的电池老化设备是针对于一些大型电池工厂使用，每台电池老化设备体积庞大且价格昂贵，对操作人员的专业需求高，操作人员的上手时间需要比较长，直接影响了生产效率。因此本发明的电池老化测试仪及测试方法可对这些缺点进行改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种对批量电池进行快速老化的装置及电池老化特性测试方法，能实现一块主板可以带动12块电池同时进行老化，并且12个均属于独立运行，相互之间并不影响任何操作，大大提高生产效率。

本发明采用以下方案实现：一种对批量电池进行快速老化的装置，其特征在于：包括CPU、LCD显示电路、按键电路、DEBUG串口/USB调试电路、LED指示电路以及由MP2615芯片构成的12路充放电电路，所述CPU由单独适配器独立供电，所述LCD显示电路、按键电路、DEBUG串口/USB调试电路、LED指示电路以及12路充放电电路分别与所述CPU连接；所述的12路充放电电路每四路由一个9V适配器供电，且该12路充放电电路的输出端均连接有水泥电阻负载放电。

在本发明一实施例中，所述的CPU还连接有预留充电电路，所述的12路充电电路的充电电流为均0.5A，所述预留充电电路的充电电流为1A。

在本发明一实施例中，所述充放电电路的充电电路包括一MP2615芯片，所述MP2615芯片的EN端与所述的CPU连接，所述MP2615芯片的SW输出端依次连接电感L1、电阻R1后分别与所述充放电电路的放电电路的输入端和待测电池的正极连接。BST输入端接收SW输出端依次经电阻R15、电容C5的信号，进行调节输出波形。CSP和BATT端分别连接电阻R1两端，检测电池电压。

在本发明一实施例中，所述的放电电路包括一MOS管和一三极管，所述的MOS管的栅极经电阻R10分别与源极和所述放电电路的输入端连接；所述的三极管的集电极与所述栅极连接；所述三极管的发射极接地，基极分别与电阻R11的一端、电阻R12的一端连接；所述电阻R11的另一端分别与电容C10一端以及所述CPU连接；所述电阻R12的另一端、电容C10的另一端均接地；所述MOS管的漏极与一二极管D6的负极连接并作为放电端；所述二极管D6的正极接地。

在本发明一实施例中，所述的充放电电路作为副板独立于所述CPU设置。

在本发明一实施例中，所述待测电池是放置于所述副板的电池盒内；所述电池盒包括设置于一副板上的电池放置槽，所述电池放置槽的一内壁设置有电极触头，所述电池放置槽的下侧壁上设置有电池弹性固定件，所述副板上且位于电池放置槽上方的区域设置有指示灯以及引线插槽。

在本发明一实施例中，所述的电池放置槽底部开设有散热通孔。

本发明的另一目的是提供一种采用上述的对批量电池进行快速老化的装置进行电池老化特性测试的方法，其特征在于：包括充电测试和放电测试，所述充电电路EN引脚电平的高低控制充电和放电，当EN引脚处于高电平时，所述MP2615芯片停止对电池充电，同时所述MOS管打开，电池开始恒阻放电；当EN引脚处于低电平时，所述MP2615芯片开始对电池充电，同时所述MOS关闭，电池停止放电；所述充电测试包括以下判断方式：

1)当电池充电超时，所述MP2615芯片的CHGOK引脚处于高电平，红灯常亮，判断不合格；

2)当充电温度超过硬件设定温度，所述MP2615芯片的CHGOK引脚处于高电平，红灯常亮，判断不合格；

所述放电测试包括以下判断方式：

1)放电时间结束时，主板上的AD采样模块的电压值与设定的阈值电压进行对比，如果低于该阈值电压，红灯常亮，判断不合格。

在本发明一实施例中，还包括以下判断方式：

1)当电池接入，导致接触不良时，充电芯片的CHGOK引脚电平就会拉高，从而判定接触不良，蜂鸣器会发出警告，提示有电池接触不良，电池将无法充电；

2)接入电池后，如果CHGOK的引脚为高电平时，红灯常亮，开启充电使能，老化失败，告警模块蜂鸣器响起，记录错误信息；

3)接入电池后，CHGOK为低电平时，开启充电使能，进入充电流程，绿灯灭，红灯以较低的频率闪烁，定时检测CHGOK信号，判断是否充满，CHGOK处于高电平，如果电池电压值低于8.3V，则判定为不合格，红灯常亮，开启充电使能，老化失败，告警模块蜂鸣器响起，记录错误信息；

4)当CHGOK处于高电平，电池电压值大于8.3V时，关闭充电使能，进入大功率放电流程；红灯以较高频率闪烁，放电到规定时间，检测电池电压值是否大于放电阀值；放电时间未满规定时间，判定为容量不足，电池不合格，红灯常亮，开启充电使能，老化失败，告警模块蜂鸣器响起，记录错误信息；

5)当放电时间满足阀值时，开启充电使能，重新将电池充满，红灯以较低频率闪烁，定时检测CHGOK信号，判断是否充满，CHGOK处于高电平，如果电池电压值高于8.3V，这判定为合格，老化通过，绿灯常亮，灭掉红灯。

本发明电路结构简单，通过专用芯片，能实现12块电池同时老化测试，且相互之间不构成影响，克服了现有电池检测时间长、设备复杂等问题，具有较好的实用价值。

附图说明

图1是本发明硬件原理示意图。

图2是本发明充电局部电路示意图。

图3是本发明放电局部电路示意图。

图4是本发明测试流程示意图。

图5是本发明副板结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

如图1所示，本实施例提供一种对批量电池进行快速老化的装置，其特征在于：包括CPU、LCD显示电路、按键电路、DEBUG串口/USB调试电路、LED指示电路以及由MP2615芯片构成的12路充放电电路，所述CPU由单独适配器独立供电，所述LCD显示电路、按键电路、DEBUG串口/USB调试电路、LED指示电路以及12路充放电电路分别与所述CPU连接；所述的12路充放电电路每四路由一个9V适配器供电，且该12路充放电电路的输出端均连接有水泥电阻负载放电。在本发明一实施例中，所述的CPU还连接有预留充电电路，所述的12路充电电路的充电电流为均0.5A，所述预留充电电路的充电电流为1A。

请参见图2，在本发明一实施例中，所述的充放电电路的充电电路包括一MP2615芯片，所述MP2615芯片的EN端与所述的CPU连接，所述MP2615芯片的SW输出端依次连接电感L1、电阻R1后分别与所述充放电电路的放电电路的输入端和待测电池的正极连接。BST输入端接收SW输出端依次经电阻R15、电容C5的信号，进行调节输出波形。CSP和BATT端分别连接电阻R1两端，检测电池电压。图中，LiTemp端用于连接到电池的温度数据输出端，TP1端作为待测电池的正极连接端。

请参见图3，在本发明一实施例中，所述的放电电路包括一MOS管和一三极管，所述的MOS管的栅极经电阻R10分别与源极和所述放电电路的输入端连接；所述的三极管的集电极与所述栅极连接；所述三极管的发射极接地，基极分别与电阻R11的一端、电阻R12的一端连接；所述电阻R11的另一端分别与电容C10一端以及所述CPU连接；所述电阻R12的另一端、电容C10的另一端均接地；所述MOS管的漏极与一二极管D6的负极连接并作为放电端；所述二极管D6的正极接地。

值得一提的是，本发明所述的充放电电路作为副板独立于所述CPU设置。请参见图5，所述待测电池是放置于所述副板1的电池盒内；所述电池盒包括设置于一副板上的电池放置槽2，所述电池放置槽的一内壁设置有电极触头3，所述电池放置槽的下侧壁上设置有电池弹性固定件，所述副板上且位于电池放置槽上方的区域设置有指示灯以及引线插槽。本实施例中，该弹性固定件包括一固定杆5，所述固定杆5内设置有复位弹性杆4；所述指示灯包括红灯10和绿灯11，所述引线插槽包括两个五芯插槽和一个十芯插槽，该两芯插槽作为用来测试其他类型的电池接入端；该十芯插槽用于副板与主板之间的数据通讯以及供电连接。在本发明一实施例中，所述的电池放置槽底部开设有散热通孔6。

本发明一实施例中，提供一种采用上述的对批量电池进行快速老化的装置进行电池老化特性测试的方法，其特征在于：包括充电测试和放电测试，所述充电电路EN引脚电平的高低控制充电和放电，当EN引脚处于高电平时，所述MP2615芯片停止对电池充电，同时所述MOS管打开，电池开始恒阻放电；当EN引脚处于低电平时，所述MP2615芯片开始对电池充电，同时所述MOS关闭，电池停止放电；所述充电测试包括以下判断方式：

1)当电池充电超时，所述MP2615芯片的CHGOK引脚处于高电平，红灯常亮，判断不合格；

2)当充电温度超过硬件设定温度，所述MP2615芯片的CHGOK引脚处于高电平，红灯常亮，判断不合格；

所述放电测试包括以下判断方式：

1)放电时间结束时，主板上的AD采样模块的电压值与设定的阈值电压进行对比，如果低于该阈值电压，红灯常亮，判断不合格。

本发明原理是利用充电专用芯片对锂电池进行充电，结合电池电压检测并把充电状态位作为识别故障的标志位，通过CPU控制专用芯片的EN端以及放电MOS对锂电池进行放电和性能检测，并把检测结果通过LED显示出来。

灯的状态说明：

表1

本发明判断流程如图4所示，将电池直接放进电池座中，即可开始整个流程(硬件和软件)，全过程可以无人值守。

(1)当电池插入，导致接触不良时，充电芯片的CHGOK引脚电平就会拉高，从而判定接触不良，蜂鸣器会发出警告，提示有电池接触不良，电池将无法充电。

(2)插入电池后，如果CHGOK的引脚为高电平(CPU内部上拉，芯片内部为高阻态状态)时，红灯常亮，开启充电使能，老化失败，告警模块蜂鸣器响起，记录错误信息。

(3)插入电池后，CHGOK为低电平(CPU内部上拉，芯片内部为开漏状态)时，开启充电使能，进入充电流程，绿灯灭，红灯以较低的频率闪烁，定时检测CHGOK信号，判断是否充满，CHGOK处于高电平，但是电池电压值低于8.3V，则判定为不合格，红灯常亮，开启充电使能，老化失败，告警模块蜂鸣器响起，记录错误信息。

(4)当CHGOK处于高电平，电池电压值大于8.3V时，关闭充电使能，进入大功率放电流程。红灯以较高频率闪烁，放电到规定时间(目前双节电池为1600秒)，检测电池电压值是否大于放电阀值(7.14V)。放电时间未满1600秒，判定为容量不足，电池不合格，红灯常亮，开启充电使能，老化失败，告警模块蜂鸣器响起，记录错误信息。

(5)本发明特有的放电技术，依靠于电池自身的放电特性。每个电池的放电从满充到满放，记录下电压值与对应的时间，每个电池都有自己的特性曲线，本发明是根据特性曲线来确定1600秒的放电时间，不同电池放电时间需要做相应的更改，按照放电曲线确定一个放电值，是符合电池最基本的特征。

(6)当放电时间满足阀值(1600秒)时，开启充电使能，重新将电池充满，红灯以较低频率闪烁，定时检测CHGOK信号，判断是否充满，CHGOK处于高电平，但是电压值高于8.3V，这判定为合格，老化通过，绿灯常亮，灭掉红灯。

(7)如果在充电过程中，超过6小时(硬件设计如图1中C6和C7的电容，调节硬件充电超时时间)，仍未充满，CHGOK处于高电平，电池电压值小于8.3V，则判定为不合格，红灯常亮，开启充电使能，老化失败，告警模块蜂鸣器响起，记录错误信息。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。