專利名稱：電池安全性能綜合測試儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電池安全性能綜合測試儀，可廣泛用于電池產品的 檢測，屬于檢測裝置技術領域。
背景技術：
鋰離子電池作為可靠的能源己經廣泛應用于小型電源驅動設備，性能良 好的電池，除了應具有一定的性能外，如電化學性能、倍率特性、循環性、 溫度特性等，還應當保證在使用及擱置期間對人、儀器裝備沒有傷害。
從其原理上講，鋰電池、鋅錳電池、堿性鋅錳電池、蓄電池都是利用電 池內正、負極材料在電化學性能上的電位差，通過電解質發生化學反應，并 對外提供能量。 一旦電池不能在設計狀態下正常釋放電能，導致能量的聚積 或異常釋放，就會導致電池的自燃或爆炸。
在己有技術中，中國電子科技集團公司第十八研究所申請了一項名稱為 "一種鋰離子電池安全試驗裝置"的實用新型技術專利，專利號為
"CN200420056417. 1"。
該實用新型屬于一種鋰離子電池安全試驗裝置，包括油壓機、固定在油 壓機上的夾具裝置、多通道采樣器和計算機，所述夾具裝置包括與油壓機活 塞連接的連接件、裝置底板，連接件和裝置底板通過支撐滑桿連接在一起， 其特點是所述連接件側面安裝有一個位移傳感器，所述裝置底板中心部位 鑲嵌兩個壓力傳感器。本實用新型可方便地調節和控制壓力；方便更換不同 的夾具，實現了不同標準試驗通用性，可通用于各種標準的鋰離子電池安全 試驗。"
又如廣州市宏圓科技開發有限公司開發生產了 "CH9906-1672-2A"系列 鋰離子電池化成與分容自動檢測裝置。
該套裝置具有以下主要性能特點"恒流充電到恒壓充電過程平滑轉換，
無電壓、電流沖擊，不傷電池。其優點在于恒流充電時，恒壓控制給終處 于工作狀態，避免了電池接觸不好而產生的電壓失控現象，提高了安全性； 每點都有一個獨立的恒流、恒壓源和獨立的充放回路，互不干擾，有過流、過壓、欠壓保護，安全可靠；夾具外型美觀，耐腐蝕性強，使用方便；夾具 最大高度為80mm，且無級可調；正負極極性可調換，同時適用于鋼殼電池及 鋁殼電池；恒流大小、恒壓大小由單片機控制，使用更方便，恒壓精度高； 對突然停電或掉電現象，提供了數據保持功能。恢復來電后，能自動從斷點 處恢復工作；配套的測控軟件提供了豐富的數據處理和監控功能并提供免費 的軟件升級服務。"
該公司開發生產的BTS2006系列檢測設備則可用于鋰電、聚合物、鎳氫、 鎳鎘等二次單體電池或組合電池的綜合性能測試。
該系列檢測設備具有以下主要性能特點"單點獨立控制，最大可達 10000次循環不間斷的持續測試能力，為用戶檢驗電池的真實壽命性能提供 有力支持，功能豐富操作簡捷，除常規的單只電池的分析功能以及壽命衰減 分析功能，系統還提供多只電池同時比較分析的功能，能夠對過充、過放、 過壓、過流、欠壓以及欠流等不穩定現象進行有效安全的監控，有力保障設 備、電池以及人員的安全。"
從上述的國內外研究的成果可以看出，鋰離子蓄電池存在著"熱穩定安 全性、電穩定安全性"等方面的問題，得到了大量的關注和研究。
在檢測設備的開發研制上多注重于對不同種類、形狀的鋰離子電池的通 用性和對不同檢測標準的適應性。同時，還注意了功能的豐富、操作的簡便。 但是對如何在安全檢測項目檢測過程中，實現對設備、電池以及人員的安全 的保護卻沒有報道和研究。
發明內容
本實用新型的目的在于克服上述不足之處，從而提供一種電池安全性能 綜合測試儀，將各種堿性蓄電池、原電池涉及電氣安全性能的檢測項目通過 較為簡便的方式集中在一套設備之中，減少了測試過程中人為操作因素所導 致的測試結果的差異，提高了測試的準確性、可靠性和安全防護性能，操作 方便快捷、數據直觀準確。
本實用新型的主要解決方案是這樣實現的
本實用新型主要包括箱體、臺面、防護罩、底座，箱體固定在底座上， 采用在箱體固定在底座上，在箱體上方設有臺面，臺面上方設置防護罩；特 征是電池夾具及防爆網框架分別固定在臺面上，在防爆網框架上設有防爆網，電池夾具上裝有試樣(電池)，在箱體內設有檢測電路；檢測電路由充電電路、 短路電路、放電電路、實測電路、標稱電路、過放保護電路等組成；檢測電 路通過導線與電池安全性能測試控制臺連接；充電輸出端通過導線與充電電 路輸入端聯接，充電電路輸出端通過導線分別與短路電路、放電電路輸入端 及電池安全性能測試控制臺聯接；短路電路輸出端通過導線分別與實測電路 輸入端及標稱電路輸入端聯接；放電電路輸出端通過導線與過放保護電路聯 接；過放輸出端通過導線與強制放電電路聯接，以上測試為電池安全性能測 試提供平臺。
所述的充電電路是測試被測電池在非正常工作狀態下異常充電情況。 所述的短路電路是測試被測電池在非正常工作狀態下異常短路情況。 所述的放電電路是測試被測電池在非正常工作狀態下異常放電情況。 所述的實測電路是對被測電池短路電流的實際測量；
所述的標稱電路是測試被測電池正、負極，采用可變電阻與被測電池串 聯在閉合回路中；
所述的過放保護電路是在過度放電的情況下，電解液因分解而導致電池 特性劣化，并造成充電次數的降低；可以避免過度放電現象產生，實現電池 保護功能；
所述的過放是將被測電池容量放掉后，電池再繼續放電； 所述的強制放電路是以串聯的方式將一個外部電源與電池兩極端反連進 行強制放電。
所述的充電電路是采用被測電池的正極與穩壓電源的正極相聯接，被測 電池的負極與分流器聯接，交流接觸器通過通線與分流器聯接，在被測電池 的兩端并聯一個電壓表，電流表聯接分流器，被測電池的負極與穩壓電源的 負極相聯接，由交流接觸器接通回路，被測電池開始充電。
所述的過放是采用被測電池的正負兩端與可調電阻相聯接，可調電阻與 分流器聯接，在被測電池的兩端并聯一個電壓表，電流表聯接分流器，由交 流接觸器接通回路，被測電池開始放電。
所述的過放保護電路是采用電池的正負兩端與定值電阻相聯接，可調電 阻與分流器聯接，在被測電池的兩端并聯一個電壓表，電流表聯接分流器， 由交流接觸器接通回路，被測電池開始放電。
所述的強制放電電路是采用被測電池的正極與穩壓電源的負極相聯，被 測電池的負極與可調電阻相聯接，可調電阻的另一端與穩壓電源的正極相聯 接，可調電阻與分流器聯接，在被測電池的兩端并聯一個電壓表，電流表聯 接分流器，使用的電阻為可變的電子負載，由交流接觸器接通回路，被測電 池開始強制放電。
所述的標稱短路是采用被測電池的正負兩端與可調電阻相聯接，使用的 電阻為可調電阻，可調電阻與分流器聯接，在被測電池的兩端并聯一個電壓 表，電流表聯接分流器，由交流接觸器接通回路，被測電池開始放電。
所述的實測短路是采用被測電池的正負兩端直接用導線相聯，交流接觸 器與分流器聯接，在被測電池的兩端并聯一個電壓表，電流表聯接分流器， 由交流接觸器接通回路，被測電池開始放電。
本實用新型與已有技術相比具有以下優點
本實用新型結構簡單、緊湊，合理；由于采用了檢測工位與操作控制的 物理空間隔離方式，保證了檢測人員在操作和觀察過程中的人身安全。由于 在檢測工位外部加裝了安全防護網，防止電池在試驗過程中由于爆炸和燃燒 對檢測人員和周邊設施的傷害。由于在檢測工位采取了防火和絕緣措施，有 利于防止意外短路和事故后二次傷害的發生。
由于采用了自鎖式急停裝置，便于檢測人員在試驗中發生突發事件時的 及時處置。可以通過選擇不同檔位、工裝治具，適用于對鎳體系蓄電池、鋰 體系蓄電池和各種化學體系的原電池的檢測。驗證結果表明本實用新型功 能和各項技術指標均符合使用要求。功能齊全、測試范圍廣泛，可以自由調 節電壓、電流、電阻和試驗回路，操作方便、快捷、數據直觀準確，在安全 防護性能、可靠性、實用性等方面具有領先地位。
圖1為本實用新型外形結構示意圖。
圖2為本實用新型控制檢測電路方框原理圖。
圖3為本實用新型充電電路原理圖。
圖4為本實用新型過放電路原理圖。
圖5為本實用新型過放保護電路原理圖。
圖6為本實用新型強制放電電路原理圖。
圖7為本實用新型標稱短路電路原理圖。
圖8為本實用新型實測短路電路原理圖。
具體實施方式
下面本實用新型將結合附圖中的實施例作進一步描述
本實用新型主要由防護罩1、防爆網框架2、防爆網3、電池夾具4、試 樣(電池)5、箱體6、臺面7、大量程電流表8、小量程電流表9、電壓表 10、小功率電阻ll、大功率電阻12及底座13等組成。
本實用新型采用在箱體6固定在底座13上，在箱體6上方設有臺面7， 臺面7上方設置防護罩1;電池夾具4及防爆網框架2分別固定在臺面7上， 在防爆網框架2上設有防爆網3，電池夾具4上裝有試樣(電池)5。在箱體 6正面上分別設置有大量程電流表8、小量程電流表9、電壓表IO、小功率電 阻11及大功率電阻12。在箱體6內設有檢測電路。檢測電路由充電電路、 短路電路、放電電路、實測電路、標稱電路、過放保護電路等組成。檢測電 路通過導線與電池安全性能測試控制臺連接。充電輸出端通過導線與充電電 路輸入端聯接，充電電路輸出端通過導線分別與短路電路、放電電路輸入端 及電池安全性能測試控制臺聯接；短路電路輸出端通過導線分別與實測電路 輸入端及標稱電路輸入端聯接；放電電路輸出端通過導線與過放保護電路聯 接；過放輸出端通過導線與強制放電電路聯接，以上測試為電池安全性能測 提供平臺。所述的充電電路是測試被測電池在非正常工作狀態下異常充電情 況。所述的短路電路是測試被測電池在非正常工作狀態下異常短路情況。 所述的放電電路是測試被測電池在非正常工作狀態下異常放電情況。所述的 實測電路是對被測電池短路電流的實際測量；
所述的標稱電路是測試被測電池正、負極，采用電阻值0 10Q的可變 電阻與被測電池串聯在閉合回路中；所述的過放保護電路是在過度放電的情 況下，電解液因分解而導致電池特性劣化，并造成充電次數的降低；可以避 免過度放電現象產生，實現電池保護功能；所述的過放是將電池容量放掉后， 電池再繼續放電；所述的強制放電路是以串聯的方式將一個外部電源與電池 兩極端反連進行強制放電。
如圖3所示，所述的充電電路是采用被測電池的正極與穩壓電源的正極 相聯接，被測電池的負極與分流器20A聯接，交流接觸器KM7通過通線與分
流器20A聯接，在被測電池的兩端并聯一個電壓表A，電流表A聯接分流器 20A，被測電池的負極與穩壓電源的負極相聯接，由交流接觸器KM7接通回路， 被測電池開始充電。
如圖4所示，所述的過放是采用被測電池的正負兩端與可調電阻(0 10 Q50W)相聯接，可調電阻R (0 10Q50W)與分流器20A聯接，在被測電池 的兩端并聯一個電壓表A，電流表A聯接分流器20A，由交流接觸器KM4接通 回路，被測電池開始放電。
如圖5所示，所述的過放保護電路是采用電池的正負兩端與可調電阻 (8.2Q50W)相聯接，定值電阻R (8.2Q50W)與分流器20A聯接，在被測 電池的兩端并聯一個電壓表A，電流表A聯接分流器20A，由交流接觸器接通 KM6接通回路，被測電池開始放電。'
如圖6所示，所述的強制放電電路是采用被測電池的正極與穩壓電源的 負極相聯，被測電池的負極與可調電阻R (0-10Q50W)相聯接，可調電阻R (0-10Q50W)的另一端與穩壓電源的正極相聯接，可調電阻R (0-10Q50W) 與分流器20A聯接，在被測電池的兩端并聯一個電壓表A，電流表A聯接分 流器20A，使用的電阻為可變的電子負載，由交流接觸器KM5接通回路，被 測電池開始強制放電。
如圖7所示，所述的標稱短路是采用被測電池的正負兩端與可調電阻相 聯接，使用的電阻為可調電阻R (0. 1 9. 9Q 300W)，可調電阻R (0. 1 9.9 Q 300W)與分流器100A聯接，在被測電池的兩端并聯一個電壓表A，電流表 A聯接分流器100A，由交流接觸器KM1接通回路，被測電池開始放電。
如圖8所示，所述的實測短路是采用被測電池的正負兩端直接用導線相 聯，交流接觸器KM2與分流器IOOA聯接，在被測電池的兩端并聯一個電壓表 A，電流表A聯接分流器IOOA，由交流接觸器KM2接通回路，被測電池開始 放電。
為了直觀的顯示被測電池的狀態，均在被測電池的兩端并聯一個電壓表， 在標稱短路和短路中串接一個大量程的電流表(0 100A)，在其它回路里串 接一個小量程的電流表。
本實用新型的工作原理及工作過程
本實用新型通過充電，放電，短路回路模擬標準規定的電池在各種異常情況下的非正常工作狀態，以檢測電池的安全性能。
本實用新型易于操作，易于觀察試驗進程和結果，易于參照相關標準對 該設備進行檢定。
具體的技術指標如下
1. 完成標準要求的短路和短路保護(在室溫和高溫下)、過充和過充保 護、過放保護、強制放電、非正常充電、高倍率充電、低倍率持續充電等安 全項目的測試要求；
2. 能夠記錄檢測過程中，標準要求的相關數據及被測錘電池的變化，以 便對鋰電池的在測試過程中發生燃燒、爆炸的原因和后果進行更加深入的研 究；
3. 檢測設備能夠按照試驗標準的要求對相關試驗參數進行調整，以增加 檢測智能化程度；
4. 檢測設備要求實現系列化，以便能針對不同規格、類型的鋰電池和檢 測的特殊要求，方便的生產合適各種要求的檢測設備；
5. 檢測設備在檢測過程中發生燃燒、爆炸的情況下，能防止對人身造成 傷害，同時便捷的終止試驗，防止進一步損害的發生。
6. 通過對鋰離子蓄電池在過充、過放、過壓、過流、欠壓、欠流等極端 情況下的表現的檢測和分析，是鋰離子蓄電池檢測標準制定的出發點和落腳 點。如何能在一套設備中實現檢測項目的集中化、檢測對象的通用化、檢測 操作的簡便化、檢測步驟的標準化是本實用新型所要重點解決的另一個主要 問題。
權利要求1、一種電池安全性能綜合測試儀，包括防護罩(1)、箱體(6)、臺面(7)、底座(13)，箱體(6)固定在底座(13)上，在箱體(6)上方設有臺面(7)，臺面(7)上方設置防護罩(1)；其特征是電池夾具(4)及防爆網框架(2)分別固定在臺面(7)上，在防爆網框架(2)上設有防爆網(3)，電池夾具(4)上裝有試樣(5)，在箱體(6)內設有檢測電路；檢測電路由充電電路、短路電路、放電電路、實測電路、標稱電路、過放保護電路組成；充電輸出端通過導線與充電電路輸入端聯接，充電電路輸出端通過導線分別與短路電路、放電電路輸入端及電池安全性能測試控制臺聯接；短路電路輸出端通過導線分別與實測電路輸入端及標稱電路輸入端聯接；放電電路輸出端通過導線與過放保護電路聯接；過放輸出端通過導線與強制放電電路聯接；所述的充電電路是測試電池在非正常工作狀態下異常充電情況；所述的短路電路是測試電池在非正常工作狀態下異常短路情況；所述的放電電路是測試電池在非正常工作狀態下異常放電情況；所述的實測電路是對電池短路電流的實際測量；所述的標稱電路是測試電池正、負極；所述的過放保護電路是在過度放電的情況下，可以避免過度放電現象產生，實現電池保護功能；所述的過放是將電池容量放掉后，電池再繼續放電；所述的強制放電路是以串聯的方式將一個外部電源與電池兩極端反連進行強制放電。
2、 根據權利要求1所述的電池安全性能綜合測試儀，其特征在于所述的 充電電路是采用被測電池的正極與穩壓電源的正極相聯接，被測電池的負極 與分流器聯接，交流接觸器通過通線與分流器聯接，在被測電池的兩端并聯 一個電壓表，電流表聯接分流器，被測電池的負極與穩壓電源的負極相聯接， 由交流接觸器接通回路，被測電池開始充電。
3、 根據權利要求1所述的電池安全性能綜合測試儀，其特征在于所述的 過放是采用被測電池的正負兩端與可調電阻相聯接，可調電阻與分流器聯接， 在被測電池的兩端并聯一個電壓表，電流表聯接分流器，由交流接觸器接通 回路，被測電池開始放電。
4、 根據權利要求1所述的電池安全性能綜合測試儀，其特征在于所述的 過放保護電路是采用電池的正負兩端與定值電阻相聯接，可調電阻與分流器 聯接，在被測電池的兩端并聯一個電壓表，電流表聯接分流器，由交流接觸 器接通回路，被測電池開始放電。
5、 根據權利要求1所述的電池安全性能綜合測試儀，其特征在于所述的 強制放電電路是采用被測電池的正極與穩壓電源的負極相聯，被測電池的負 極與可調電阻相聯接，可調電阻的另一端與穩壓電源的正極相聯接，可調電 阻與分流器聯接，在被測電池的兩端并聯一個電壓表，電流表聯接分流器， 使用的電阻為可變的電子負載，由交流接觸器接通回路，被測電池開始強制 放電。
6、 根據權利要求1所述的電池安全性能綜合測試儀，其特征在于所述的 標稱短路是采用被測電池的正負兩端與可調電阻相聯接，使用的電阻為可調 電阻，可調電阻與分流器聯接，在被測電池的兩端并聯一個電壓表，電流表 聯接分流器，由交流接觸器接通回路，被測電池開始放電。
7、 根據權利要求1所述的電池安全性能綜合測試儀，其特征在于所述的 實測短路是采用被測電池的正負兩端直接用導線相聯，交流接觸器與分流器 聯接，在被測電池的兩端并聯一個電壓表，電流表聯接分流器，由交流接觸 器接通回路，被測電池開始放電。
8、 根據權利要求1所述的電池安全性能綜合測試儀，其特征在于所述的 在箱體(6)正面上分別設置有大量程電流表(8)、小量程電流表(9)、電壓 表(10)、小功率電阻(11)及大功率電阻(12)。
專利摘要本實用新型涉及一種電池安全性能綜合測試儀，屬于檢測裝置技術領域。特征是電池夾具及防爆網框架分別固定在臺面上，在防爆網框架上設有防爆網，電池夾具上裝有試樣電池，在箱體內設有檢測電路；檢測電路中充電輸出端通過導線與充電電路輸入端聯接，充電電路輸出端通過導線分別與短路電路、放電電路輸入端及電池安全性能測試控制臺聯接；短路電路輸出端通過導線分別與實測電路輸入端及標稱電路輸入端聯接；放電電路輸出端通過導線與過放保護電路聯接；過放輸出端通過導線與強制放電電路聯接。本實用新型能減少測試過程中人為操作因素所導致的測試結果的差異；能提高測試的準確性、可靠性和安全防護性能；操作方便快捷、數據直觀準確。
文檔編號G01R31/36GK201181325SQ20082003294
公開日2009年1月14日 申請日期2008年3月14日 優先權日2008年3月14日
發明者艽 吳, 楊 宋, 楊柯嘉, 范英姿, 耀 陳, 韻 顧 申請人:無錫市南亞試驗設備有限公司;中華人民共和國吳江出入境檢驗檢疫局