本實(shí)用新型涉及老化測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種恒壓恒流充電老化測(cè)試系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

鋰電池、蓄電池在許多用電設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用，而針對(duì)鋰電池，蓄電池等負(fù)載的老化測(cè)試，現(xiàn)有技術(shù)卻缺乏靈活性和效率，可操作性不強(qiáng)，比如現(xiàn)有技術(shù)對(duì)鋰電池的充電老化測(cè)試，基本采用充電器進(jìn)行對(duì)電池的充電，這樣無法檢測(cè)和實(shí)時(shí)監(jiān)控記錄電池的充電電壓和充電電流的變化，無法自動(dòng)檢測(cè)和判斷電池是否不良；同時(shí)如果將在測(cè)試的鋰電池更換為另一款額定充電電壓不同的電池，往往需要更換另一款充電器來與新電池匹配，十分不方便且要大大增加購買充電器的成本和更換充電器的人工成本。針對(duì)電池老化測(cè)試領(lǐng)域的這些缺點(diǎn)，非常有必要設(shè)計(jì)一種適用范圍廣、自動(dòng)化程度高、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)全面的恒壓恒流充電老化測(cè)試系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種恒壓恒流充電老化測(cè)試系統(tǒng)，能夠隨時(shí)根據(jù)需要改變充電電壓和\或充電電流，可通用于具有不同的額定充電電壓或額定充電電流的產(chǎn)品，針對(duì)不同的充電產(chǎn)品，不需更換不同型號(hào)的充電器，減少設(shè)備成本并且方便實(shí)用，自動(dòng)化程度高，數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)全面。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

一種恒壓恒流充電老化測(cè)試系統(tǒng)，包括供電系統(tǒng)、上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、充電供電系統(tǒng)及產(chǎn)品接口模塊，

所述供電系統(tǒng)，用于為上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)提供AC工作電源；

上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，用于設(shè)定不同的充電電壓；

PLC控制系統(tǒng)，用于接收上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出的充電電壓命令并將該充電電壓命令發(fā)送給充電供電系統(tǒng)；

充電供電系統(tǒng)的輸出端連接至產(chǎn)品接口模塊的輸入端，產(chǎn)品接口模塊的輸出端連接至充電負(fù)載，充電供電系統(tǒng)為充電負(fù)載提供設(shè)定的充電電壓。

其中，該老化測(cè)試系統(tǒng)還包括恒壓恒流充電控制模塊和恒壓DC電源模塊，

一方面，所述恒壓恒流充電控制模塊通過RS232轉(zhuǎn)RS485通信模塊與上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)建立通信連接；另一方面，恒壓恒流充電控制模塊與產(chǎn)品接口模塊相連，恒壓恒流充電控制模塊為充電負(fù)載提供恒壓恒流的充電。

所述恒壓DC電源模塊的輸入端連接至供電系統(tǒng)的輸出端，恒壓DC電源模塊的輸出端連接至恒壓恒流充電控制模塊的輸入端，恒壓DC電源模塊用于為恒壓恒流充電控制模塊提供DC工作電源。

其中，所述恒壓恒流充電控制模塊包括微控芯片單元、充電電流采集單元、充電電壓采集單元和恒壓恒流控制MOS管單元，

微控芯片單元是型號(hào)為STM8S003F3的芯片，STM8S003F3的芯片的PC4腳和PC3腳分別連接至上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；PD2腳連接至充電電流采集單元，完成電流采集；UART1_—RX腳連接至充電電壓采集單元，完成充電電壓采集；PC6腳連接至恒壓恒流控制MOS管單元的輸入端。

充電電流采集單元包括電阻R101、電阻R102、放大器U101和放大器U102；

充電電壓采集單元包括電阻R2、電阻R3；

恒壓恒流控制MOS管單元包括R109，C108和R110，C109以及R111，C110、運(yùn)放U103A、電阻R113、電阻R115、電阻R116、MOS管Q101；

一方面：STM8S003F3芯片的PC6腳連接至電阻R109的一端，電阻R109的另一端連接至并聯(lián)的電阻R110和電容C108的一端，電阻R110的另一端連接至并聯(lián)的電阻R111和電容C109的一端，電阻R111的另一端連接至電容C1110的一端及運(yùn)放U103A同相輸入端，電容C108、C109、C110的另一端接地，另一方面：充電電流信號(hào)經(jīng)過電阻R113后連接至運(yùn)放U103A的反相輸入端，運(yùn)放U103A的輸出端經(jīng)過串聯(lián)的電阻R115、電阻R116后連接至MOS管Q101的柵極；

MOS管Q101的源極一方面連接至電阻R102后與放大器U101的輸入端的3引腳連接，另一方面經(jīng)過串聯(lián)的取樣電阻R126、電阻R127后連接至電阻R101后與放大器U101的輸入端的2引腳連接，放大器U101的輸出腳6腳連接至放大器U102的輸入端3腳，放大器U102的輸出腳6腳連接至STM8S003F3的芯片的PD2腳；

充電電壓的正極經(jīng)過電阻R2后一方面連接至STM8S003F3芯片的UART1_—RX引腳，另一方面經(jīng)過電阻R3后接地。

其中，所述恒壓恒流充電控制模塊還包括負(fù)載電壓采集單元，負(fù)載電壓采集單元包括電阻R120、電阻R129、運(yùn)放U103B；其中充電負(fù)載的正極經(jīng)過電阻R120連接至運(yùn)放U103B的輸入端5腳，充電負(fù)載的負(fù)極經(jīng)過電阻R119連接至運(yùn)放U103B的輸入端6腳，運(yùn)放U103B的輸出端7腳連接至STM8S003F3芯片的UART1_—TX引腳。

其中，所述產(chǎn)品接口模塊設(shè)置有USB接口、DC母座接口和\或音響夾。

本實(shí)用新型的有益效果：

本實(shí)用新型的提供了一種恒壓恒流充電老化測(cè)試系統(tǒng)，能夠隨時(shí)根據(jù)需要改變充電電壓和\或充電電流，可通用于具有不同的額定充電電壓或額定充電電流的產(chǎn)品，針對(duì)不同的充電產(chǎn)品，不需更換不同型號(hào)的充電器，減少設(shè)備及人工成本并且方便實(shí)用。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型一種恒壓恒流充電老化測(cè)試系統(tǒng)的原理框圖。

圖2是本實(shí)用新型一種恒壓恒流充電老化測(cè)試系統(tǒng)的微控芯片的引腳圖。

圖3是本實(shí)用新型一種恒壓恒流充電老化測(cè)試系統(tǒng)的充電電流采集單元的電路圖。

圖4是本實(shí)用新型一種恒壓恒流充電老化測(cè)試系統(tǒng)的充電電壓采集單元的電路圖。

圖5是本實(shí)用新型一種恒壓恒流充電老化測(cè)試系統(tǒng)的恒壓恒流控制MOS管單元的電路圖。

圖6是本實(shí)用新型一種恒壓恒流充電老化測(cè)試系統(tǒng)的負(fù)載電壓采集單元的電路圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明。

如圖1所示，一種恒壓恒流充電老化測(cè)試系統(tǒng)，包括供電系統(tǒng)、上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、充電供電系統(tǒng)及產(chǎn)品接口模塊，

所述供電系統(tǒng)，用于為上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)提供AC工作電源；

上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，用于設(shè)定不同的充電電壓；

PLC控制系統(tǒng)，用于接收上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出的充電電壓命令并將該充電電壓命令發(fā)送給充電供電系統(tǒng)；

充電供電系統(tǒng)的輸出端連接至產(chǎn)品接口模塊的輸入端，產(chǎn)品接口模塊的輸出端連接至充電負(fù)載，充電供電系統(tǒng)為充電負(fù)載提供設(shè)定的充電電壓。

用戶在上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)置好充電電壓，與上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)連接的PLC控制系統(tǒng)將電壓轉(zhuǎn)化為設(shè)定的充電電壓傳輸給充電供電系統(tǒng)，并由充電供電系統(tǒng)為充電負(fù)載提供設(shè)定的充電電壓，用戶可以在上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)定需要的充電電壓，由此實(shí)現(xiàn)充電電壓的實(shí)時(shí)變化，方便對(duì)不同的負(fù)載進(jìn)行充電。

其中，該老化測(cè)試系統(tǒng)還包括恒壓恒流充電控制模塊和恒壓DC電源模塊，

一方面，所述恒壓恒流充電控制模塊通過RS232轉(zhuǎn)RS485通信模塊與上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)建立通信連接；另一方面，恒壓恒流充電控制模塊與產(chǎn)品接口模塊相連，恒壓恒流充電控制模塊為充電負(fù)載提供恒壓恒流的充電。

所述恒壓DC電源模塊的輸入端連接至供電系統(tǒng)的輸出端，恒壓DC電源模塊的輸出端連接至恒壓恒流充電控制模塊的輸入端，恒壓DC電源模塊用于為恒壓恒流充電控制模塊提供DC工作電源。

其中，如圖2-圖6所示，恒壓恒流充電控制模塊包括微控芯片單元、充電電流采集單元、充電電壓采集單元和恒壓恒流控制MOS管單元。微控芯片單元主要用于與上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的通信，完成電壓數(shù)據(jù)的采集，電流數(shù)據(jù)的采集，以及恒壓恒流控制信號(hào)的調(diào)節(jié)和輸出等功能。本實(shí)用新型的一種恒壓恒流充電老化測(cè)試系統(tǒng)，能在上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中顯示負(fù)載充電時(shí)的充電電壓、充電電流等信息，以便用戶對(duì)負(fù)載的充電數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和記錄，為用戶提供分析的數(shù)據(jù)依據(jù)。

其中，如圖2所示微控芯片單元是型號(hào)為STM8S003F3的芯片，STM8S003F3的芯片的PC4腳和PC3腳分別連接至上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；PD2腳連接至充電電流采集單元，完成電流采集；UART1_—RX腳連接至充電電壓采集單元，完成充電電壓采集；PC6腳連接至恒壓恒流控制MOS管單元的輸入端。

如圖3所示，充電電流采集單元包括電阻R101、電阻R102、放大器U101和放大器U102；

如圖4所示，充電電壓采集單元包括電阻R2、電阻R3；

如圖5所示，恒壓恒流控制MOS管單元包括R109，C108和R110，C109以及R111，C110、運(yùn)放U103A、電阻R113、電阻R115、電阻R116、MOS管Q101；

一方面：STM8S003F3芯片的PC6腳連接至電阻R109的一端，電阻R109的另一端連接至并聯(lián)的電阻R110和電容C108的一端，電阻R110的另一端連接至并聯(lián)的電阻R111和電容C109的一端，電阻R111的另一端連接至電容C1110的一端及運(yùn)放U103A同相輸入端，電容C108、C109、C110的另一端接地，另一方面：充電電流信號(hào)經(jīng)過電阻R113后連接至運(yùn)放U103A的反相輸入端，運(yùn)放U103A的輸出端經(jīng)過串聯(lián)的電阻R115、電阻R116后連接至MOS管Q101的柵極。工作原理：STM8S003F3芯片發(fā)出的電壓信號(hào)經(jīng)過由R109，C108和R110，C109以及R111，C110構(gòu)成的整流濾波電路之后，形成平滑穩(wěn)定的直流電壓控制信號(hào)，然后接入運(yùn)放U103A的同相輸入端3腳；充電電流信號(hào)I0-A則接入反相輸入端2腳，電流信號(hào)I0-A通過比較之后決定運(yùn)放U103A輸出端1腳的信號(hào)的大小，U103A輸出端1腳的輸出信號(hào)在接入MOS管Q101的柵極即1腳用于控制MOS管的導(dǎo)通率，進(jìn)而控制流經(jīng)該MOS管的電流大小，實(shí)現(xiàn)充電電流大小的調(diào)節(jié)，最終形成恒流信號(hào)。

MOS管Q101的源極一方面連接至電阻R102后與放大器U101的輸入端的3引腳連接，另一方面經(jīng)過串聯(lián)的取樣電阻R126、電阻R127后連接至電阻R101后與放大器U101的輸入端的2引腳連接，放大器U101的輸出腳6腳連接至放大器U102的輸入端3腳，放大器U102的輸出腳6腳連接至STM8S003F3芯片的PD2腳。工作原理：充電電流流經(jīng)附圖5中R126所示的20mR的取樣電阻時(shí)，將在R126上產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)電流，該信號(hào)電流分別經(jīng)過附圖3中的R102和R101接入放大器U101的輸入端2腳和3腳，經(jīng)輸出腳6腳輸出后進(jìn)入放大器U102的輸入端2腳和3腳，經(jīng)過運(yùn)放U102的信號(hào)放大之后由U102的輸出腳6腳接入STM8S003F3芯片的PD2腳進(jìn)行充電電流的數(shù)據(jù)采集。

如圖4所示，充電電壓的正極經(jīng)過電阻R2后一方面連接至STM8S003F3芯片的UART1—RX引腳，另一方面經(jīng)過電阻R3后接地。充電電壓正極即VIN+,負(fù)極即GND，通過電阻R2和R3構(gòu)成的分壓電路衰減后再接入STM8S003F3芯片的UART1-RX腳進(jìn)行充電電壓的數(shù)據(jù)采集。

恒壓恒流充電控制模塊還包括負(fù)載電壓采集單元，如圖6所示，負(fù)載電壓采集單元包括電阻R120、電阻R129、運(yùn)放U103B；其中充電負(fù)載的正極經(jīng)過電阻R120連接至運(yùn)放U103B的輸入端5腳，充電負(fù)載的負(fù)極經(jīng)過電阻R119連接至運(yùn)放U103B的輸入端6腳，運(yùn)放U103B的輸出端7腳連接至STM8S003F3芯片的UART1—TX引腳。被測(cè)試負(fù)載的電壓經(jīng)過衰減后從U103B的輸出端7腳輸出然后接入微控制芯片的V-CH1腳進(jìn)行電壓信號(hào)的數(shù)據(jù)采集。本實(shí)用新型的一種恒壓恒流充電老化測(cè)試系統(tǒng)，能在上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中顯示負(fù)載的電壓信息，以便用戶對(duì)負(fù)載的電壓信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控和分析。

其中，所述產(chǎn)品接口模塊設(shè)置有USB接口、DC母座接口和\或音響夾等常用連接接口，方便客戶將鋰電池等負(fù)載產(chǎn)品連接到該老化測(cè)試系統(tǒng)。

各模塊的工作原理：微控芯片實(shí)時(shí)的采集充電電壓，負(fù)載電壓和充電電流三個(gè)參數(shù)。被測(cè)試的負(fù)載產(chǎn)品接入產(chǎn)品接口之后，當(dāng)微控芯片收到上位監(jiān)控系統(tǒng)通過串口通信引腳PC4和PC3發(fā)出的控制命令后，將根據(jù)具體命令進(jìn)行相應(yīng)的操作。當(dāng)微控芯片收到恒流充電命令和恒流充電設(shè)定的恒流電流值（比如1A電流）后，開始控制恒流信號(hào)從0V開始慢慢增加，隨著控制信號(hào)的加大，MOS管Q101開始逐漸導(dǎo)通，此時(shí)，流經(jīng)MOS管的電流將逐漸增大，直到電流的大小達(dá)到用戶設(shè)置的電流大?。ū热?A）之后，恒流控制信號(hào)將保持穩(wěn)定不再變化，這樣流經(jīng)MOS管的電流也將保持穩(wěn)定不再變化。由于負(fù)載與MOS管Q101之間是串聯(lián)的關(guān)系，由于串聯(lián)電路中電流處處相等，因此流經(jīng)負(fù)載的充電電流與流經(jīng)MOS管Q101的電流也是相等的，由此實(shí)現(xiàn)了負(fù)載的恒流充電功能。隨著充電的進(jìn)行，負(fù)載內(nèi)的電量將會(huì)越來越高，當(dāng)負(fù)載臨近快充滿電的時(shí)候，充電電流將會(huì)逐漸減小，這個(gè)時(shí)候微控芯片檢測(cè)到電流變小且小于設(shè)定電流值（比如1A ），于是微控制芯片繼續(xù)加大恒流控制信號(hào)，使MOS管的導(dǎo)通率進(jìn)一步加大，此時(shí)充電電流又會(huì)加大直到恒定到設(shè)定電流值1A，實(shí)現(xiàn)維持恒流充電的效果。當(dāng)恒流控制信號(hào)達(dá)到最大，MOS管完全導(dǎo)通之后，充電電流一旦減小將不能再通過調(diào)節(jié)恒流控制信號(hào)加大，電流將會(huì)一直減小下去，恒流充電過程結(jié)束。

當(dāng)微控芯片收到恒壓充電控制命令的時(shí)候，將執(zhí)行恒壓充電調(diào)節(jié)。由于充電電壓是恒定不變的，比如用戶選擇了老化測(cè)試系統(tǒng)提供的4.2V充電電壓,用戶設(shè)定的電池恒壓充電電壓假設(shè)是4V，由于被測(cè)負(fù)載與MOS管Q101之間構(gòu)成串聯(lián)電路，則MOS管管Q101與負(fù)載之間形成一個(gè)串聯(lián)分壓的功能電路，可通過控制恒壓控制信號(hào)的大小，來調(diào)節(jié)MOS管Q101的導(dǎo)通電阻，導(dǎo)通電阻越大則分壓越多，導(dǎo)通電阻越小，則分壓也越小，只要調(diào)節(jié)恒壓控制信號(hào)使MOS管Q101達(dá)到一個(gè)合適的導(dǎo)通電阻值，使MOS管Q101剛好分壓0.2V，則負(fù)載兩端的充電電壓就剛好恒定到4.2V-0.2V = 4V，如此則實(shí)現(xiàn)了用戶設(shè)定的4V的恒壓充電功能。

由于恒壓充電的時(shí)候，對(duì)于一個(gè)預(yù)先未充電或者電量很低的負(fù)載，可能在恒壓充電的初始階段，出現(xiàn)過大的充電電流，可能燒壞負(fù)載產(chǎn)品。針對(duì)這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)置了恒壓限流充電功能，在恒壓充電的同時(shí)，判斷充電電流有沒有超過用戶設(shè)置的最大允許充電電流，如果超過設(shè)置的最大允許的充電電流，則恒壓恒流充電控制模塊會(huì)自動(dòng)將電流限制在最大允許的充電電流，這樣就有效避免了過大的充電電流對(duì)產(chǎn)品的損壞。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。