一種電池特性參數測試裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種電池特性參數測試裝置，包括電池模塊、特性數據采集模塊、特性數據處理模塊、電池保護模塊、充放電模塊。特性數據采集模塊至少包括數據采集卡、溫度傳感器、電流傳感器；充放電模塊至少包括數控電源、數控直流負載儀。通過溫度傳感器、電流傳感器采集電池單體電壓和溫度、電池組總電壓和總電流等并將通過數據采集卡傳到上位機進行處理、保存和顯示。上位機通過數據采集卡下發的控制指令，通過控制數控電源、數控直流負載儀實現對電池充放電模式的控制，并且可根據用戶設定的放電電流譜來控制數控直流負載儀產生所設定的放電電流。本發明可完成電池不同充放電模式控制，并在充放電過程中實現電池特性參數的采集、保存和處理。
【專利說明】
一種電池特性參數測試裝置
技術領域
[0001]本發明屬于電動汽車動力電池測試領域，特別涉及電池特性參數測試裝置。
【背景技術】
[0002]電動汽車以其無尾氣排放，噪聲低，熱排放少，等諸多優點得到各國政府和很多汽車企業的關注，紛紛將新能源電動車的發展作為未來汽車的主要發展方向并投入研究，其中動力電池是電動汽車研究中重要部分。
[0003]充電電池作為電動汽車動力主要來源是限制電動汽車發展的最主要因素。電池是否能滿足電動汽車在各種實際運行情況下(如爬坡、加速、制動、快速充電等)的使用要求，如何優化電感、電容等電路參數以減小電池直流側電流諧波、電池長時間運行溫升等情況尚不清楚，因此對動力電池的測試必不可少。
[0004]現有技術中電池測試設備如:專利CN 101334452 B中通常以單片機為核心，配以的控制開關，模擬電路，實現電池性能參數測定。這種方法存在的問題是集成程度較低，穩定性得不到保證；其次，受單片機系統的資源所限，單片機主頻低，單片機檢測系統的數據存儲有限，存儲的數據速度較慢，對于電池組而言，測試時每塊電池都需要安裝一片單片機采集系統，不僅測試不方便，裝置復雜程度增加，且測試時間和成本較高，對于充放電電路而言，不能實現不同工況下電池充放電。
【發明內容】
[0005]本發明旨在提供一種裝置簡單且能控制電池實現不同充放電工作狀態，并在電池不同的充放電工作工況下進行電池特性參數采集、保存與處理的電池特性參數測試裝置。
[0006]本發明的技術方案概述如下:
[0007]—種電池特性參數測試裝置，該裝置至少包括電池模塊、特性數據采集模塊、特性數據處理模塊、充放電模塊、電池保護模塊；所述的特性數據采集模塊至少包括數據采集卡
1、溫度傳感器2、電流傳感器3 ;所述的充放電模塊至少包括數控電源4、數控直流負載儀5 ；所述的特性數據處理模塊至少包括上位機6 ;所述的電池保護模塊至少包括均衡電路7 ;所述的電池模塊包括N顆電池8，其中N為自然數，可依據應用需要來確定N值；N顆電池通過串聯、并聯或串并混聯成一套電池組；所述的特性數據采集模塊采集電池單體電壓、電池單體溫度、電池組總電壓、電池組總電流，并將數據傳入數據采集卡1，數據采集卡I通過通信總線與上位機6通信；上位機6對數據進行保存與處理；上位機6通過數據采集卡I發送SCPI指令通過指令與數控電源4、數控直流負載儀5通信實現電池充放電模式控制，同時也能發送指令至均衡電路7，實現電池電量均衡和保護；所述上位機不局限于計算機、單片機、DSP (digital signal processor,數字信號處理器)等。
[0008]所述的一種電池特性參數測試裝置中上位機6控制數控電源4和數控直流負載儀5，實現對電池進行充放電控制。
[0009]所述的一種電池特性參數測試裝置中上位機6通過特性數據采集模塊采集、保存電池實時數據，并實時顯示電池的電流曲線、電壓曲線、溫度曲線，上述曲線反映電池充電特性、放電特性、溫度特性。
[0010]所述的一種電池特性參數測試裝置中充放電模塊，充電模式至少包括恒流充電、恒壓充電、脈沖充電。
[0011]所述的一種電池特性參數測試裝置中電池放電模式至少包括:恒流放電、恒電阻放電、恒功率放電和用戶設定的放電電流譜模式；所述的用戶設定的放電電流譜模式是根據用戶在上位機6所設定的放電電流譜來控制數控直流負載儀5產生設定的放電的電流，模擬工況，檢測電池在用戶設定工況下的特性參數。
[0012]所述的一種電池特性參數測試裝置中均衡電路7，可對電池電量進行均衡和保護，防止電池壽命下降或電池損壞。
[0013]本發明具有以下優點:
[0014](I)本發明采用數據采集卡I采集電池單體電壓、電池單體溫度、電池組總電壓、電池組總電流，避免每個電池都安裝一個單片機來采集數據，簡化裝置且能由程序自動完成數據采集與記錄，降低采集過程中干擾和誤差，提高數據的可靠性，為用戶對電池特性參數做進一步分析處理提供基礎。
[0015](2)本發明采用充放電模塊，通過上位機6發送SCPI指令實時控制數控電源4與數控直流負載儀5進而實現電池充放電狀態的控制，根據設定的放電電流譜進行放電，能夠模擬電池的各種運行工況，如上位機6根據用戶設定的放電電流譜模擬新能源汽車中動力電池不同工況下的放電等。
【附圖說明】
[0016]附圖1 一種電池特性參數測試裝置結構圖。
[0017]附圖2用戶設定的一種放電電流譜。
[0018]附圖1中:1_數據采集卡、2-溫度傳感器、3-電流傳感器、4-數控電源、5-數控直流負載儀、6-上位機、7-均衡電路、8-電池。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對本發明做進一步說明。
[0020]本發明一種電池特性參數測試裝置，結構如附圖1所示，該電池特性參數測試裝置至少包括電池模塊、特性數據采集模塊、特性數據處理模塊、充放電模塊、電池保護模塊；所述的特性數據采集模塊至少包括數據采集卡1、溫度傳感器2、電流傳感器3 ;所述的充放電模塊至少包括數控電源4、數控直流負載儀5 ;所述的特性數據處理模塊至少包括上位機6 ;所述的電池保護模塊至少包括均衡電路7 ;所述的電池模塊包括N顆電池8，其中N為自然數，可依據應用需要來確定N值。
[0021]本發明中所述的特性數據采集模塊采集電池單體電壓、電池單體溫度、電池組總電壓、電池組總電流，并將數據傳入數據采集卡I，數據采集卡I通過通信總線與上位機6通信；上位機6對數據進行處理；上位機6通過數據采集卡I發送SCPI指令通過指令與數控電源4、數控直流負載儀5通信實現電池充放電模式控制，同時也能發送指令至均衡電路7，實現電池電量均衡和保護。
[0022]本發明中所述的充放電模塊至少包括數控電源4、數控直流負載儀5 ;所述的數控電源4、數控直流負載儀5，應為可編程數控儀器，例如使用艾德克斯IT6500數控電源，艾德克斯IT8800直流電子負載儀，支持SCPI標準指令集；數控電源4正極與電池正極連接，負極與電池負極連接，數控直流負載儀5正極與電池正極連接，負極與電池負極連接。上位機6發送SCPI指令控制數控電源4工作模式對電池按一定的充電規律充電。上位機6發送SCPI指令控制數控直流負載儀5工作模式對電池按一定的放電規律放電，如附圖2所示為某一種工況下的放電電流譜，讓電池按照該放電電流譜放電，來模擬電池在某種工況下的放電狀態。上位機6發出設定的放電電流譜指令來控制數控直流負載儀5按照設定的電流譜放電。所以上位機6通過對數控電源4和數控直流負載儀5控制實現電池工作在不同充放電模式。
[0023]設定電池充放電模式后，特性數據采集模塊可對電池特性參數進行采集。本發明的特性數據采集模塊至少包括數據采集卡1、溫度傳感器2、電流傳感器3 ;數據采集卡I可使用基于PM、PC1、PCI Express、PCMCIA、ISA、Compact Flash等不同總線的數據采集卡。例如采用阿爾泰USB5935數據采集卡，該數據采集卡具有16路模擬輸入端口，6個數字輸入輸出端口，模擬輸入端口以差分的方式與每顆電池8的正極和負極相連采集電池單體8的電壓信號，模擬輸入端口和特性數據采集模塊中溫度傳感器2相連讀取電池當前溫度值，模擬輸入端口和電流傳感器3相連讀取電池充放電電流。模擬輸入端口還可以測量電池總電壓，電池總電壓通過串聯電阻分壓滿足采集卡量程后接入端口。數據采集卡I與上位機6通過安裝USB5935數據采集卡驅動程序后通過USB總線連接；溫度傳感器2用例如LM35型號的溫度傳感器，將其緊貼放置于電池單體表面，LM35溫度傳感器2將電池單體表面溫度轉換成線性關系的電壓值輸出。電流傳感器3可使用例如ACS712型號的電流傳感器，電池模塊充放電時電流通過電流傳感器，在電流傳感器3輸出端將輸出相應的電壓值，電壓值與電流程線性關系從而可以計算出電流值；所以通過數據采集卡I就可測量得到電池單體電壓、電池單體溫度、環境溫度、電池組總電壓，電池組總電流。同時本發明中所述的特性數據處理模塊至少包括上位機6 ;上位機可使用計算機、單片機、DSP等。上位機6根據采集的電池單體電壓、電池單體溫度、電池組總電壓、電池組總電流等參數計算出電池SOC (stateof charge,荷電狀態)，電池SOH(state of health,健康狀態)，并實時顯示電池的電流曲線、電壓曲線、溫度曲線，上述曲線反映電池充電特性、放電特性、溫度特性。
[0024]本發明所述的電池保護模塊可對電池電量進行均衡和保護，電池保護模塊至少包括均衡電路7，均衡模塊可由繼電器串聯功率電阻后并聯在電池8正負兩端組成。由數據采集卡I將電池實時電壓通過USB總線傳入上位機6，與程序中設定的電池充電上限電壓值比較，當充電電壓超過上限值，上位機6發出指令給數據采集卡控制相應電池保護模塊的繼電器接通，使均衡電阻消耗多余電量。
[0025]本發明中所述的電池模塊包括N顆電池8，其中N為自然數，可依據應用需要來確定N值；N顆電池8通過串聯或并聯或串并混聯成一套電池組。
[0026]在此說明書中，應當指出，以上實施例僅是本發明較有代表性的例子。顯然本發明不局
[0027]在此說明書中，應當指出，以上實施例僅是本發明較有代表性的例子。顯然本發明不局限于上述具體實施例，還可以做出各種修改、變換和變形。因此，說明書和附圖應該被認為是說明性的而非限制性的。凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均應認為屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種電池特性參數測試裝置，其特征在于:該裝置包括電池模塊、特性數據采集模塊、特性數據處理模塊、充放電模塊、電池保護模塊； 所述的特性數據采集模塊至少包括數據采集卡(I)、溫度傳感器(2)、電流傳感器(3)； 所述的充放電模塊至少包括數控電源(4)、數控直流負載儀(5)； 所述的特性數據處理模塊至少包括上位機(6)； 所述的電池保護模塊至少包括均衡電路(7)； 所述的電池模塊包括N顆電池(8)，其中N為大于或者等于I的整數； 所述的特性數據采集模塊采集電池單體電壓、電池單體溫度、電池組總電壓、電池組總電流，并將特性數據傳入數據采集卡(I)，數據采集卡(I)通過通信總線與上位機(6)通信；上位機(6)對特性數據進行處理；上位機(6)通過數據采集卡(I)發送SCPI指令通過指令與數控電源(4)、數控直流負載儀(5)通信實現電池充放電模式控制，同時也能發送指令至均衡電路(7)，實現電池電量均衡和保護。2.根據權利要求1所述的電池特性參數測試裝置，其特征在于:所述的上位機(6)控制數控電源(4)和數控直流負載儀(5)，實現對電池進行充放電控制。3.根據權利要求1所述的電池特性參數測試裝置，其特征在于:所述的上位機(6)通過特性數據采集模塊采集、保存電池實時特性數據，并實時顯示電池的電流曲線、電壓曲線、溫度曲線，上述曲線反應電池充電特性、放電特性、溫度特性。4.根據權利要求1所述的電池特性參數測試裝置，其特征在于:所述的充放電模塊中電池充電模式至少包括恒流充電、恒壓充電、脈沖充電。5.根據權利要求1所述的電池特性參數測試裝置，其特征在于:所述的充放電模塊中的電池放電模式至少包括:恒流放電、恒電阻放電、恒功率放電和用戶設定放電電流譜模式；所述的用戶設定放電電流譜模式是根據用戶在上位機(6)所設定的放電電流譜來控制數控直流負載儀(5)產生設定的放電的電流，模擬工況，檢測電池在用戶設定工況下的特性參數。
【文檔編號】G01R31/36GK105891716SQ201410767442
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年12月15日
【發明人】潘海鴻, 林偉龍, 李君子, 李海波, 田彬彬, 陳琳, 黃炳瓊
【申請人】廣西大學