CN102324759A - 一种电池组性能测试和维护设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种电池组性能测试和维护设备,以完成生产过程中电池组性能检测、使用过程中维护和故障检测,包括充电系统、放电系统、电池单体信息采集系统、电池均衡系统、主控制系统和电流传感器,充电系统分别与电池单体信息采集系统、主控制系统相连;放电系统分别与电池单体信息采集系统、主控制系统相连;电流传感器分别与充电系统、放电系统、主控制系统相连;充电系统、放电系统、电池单体信息采集系统、电池均衡系统、电流传感器均设置有用于与电池组连接的接口端子。本发明可以通过上位机控制整个检测的过程,功能完备,可以减少人工的干预,加快检测、生产和维护的速度,适合于电动汽车动力电池的大规模快速性能测试和维护。

Description

一种电池组性能测试和维护设备
技术领域
[0001] 本发明属于电动外汽车技术领域,特别涉及到一种电动汽车电池组性能测试和维护设备。
背景技术
[0002] 节约石油减排,减少温室气体排放和空气质量净化,是当今世界汽车工业面临的三大挑战。为应对挑战,世界各大汽车公司都在开展电动汽车的研制。电池为电动汽车的驱动电动机提供电能,电动机将电源的电能转化为机械能,通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。电动汽车本身不排放污染大气的有害气体,即使按所耗电量换算为发电厂的排放,除硫和微粒外,其它污染物也显著减少,由于电厂大多建于远离人口密集的城市,对人类伤害较少,而且电厂是固定不动的,集中的排放,清除各种有害排放物较容易,也已有了相关技术。由于电力可以从多种一次能源获得,如煤、核能、水力、风力、光、热等,解除人们对石油资源日见枯竭的担心。电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电, 使发电设备日夜都能充分利用,大大提高其经济效益。
[0003] 目前电动汽车的技术还不够完善,特别是关于电池生产方面,迫切需要一种电池组性能测试和维护设备,以完成生产过程中电池组性能检测、使用过程中维护和故障检测。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提出一种电池组性能测试和维护设备,以完成生产过程中电池组性能检测、使用过程中维护和故障检测。
[0005] 本发明的电池组性能测试和维护设备包括充电系统、放电系统、电池单体信息采集系统、电池均衡系统、主控制系统和电流传感器,关键在于所述充电系统分别与电池单体信息采集系统、主控制系统相连;所述放电系统分别与电池单体信息采集系统、主控制系统相连;所述电流传感器分别与充电系统、放电系统、主控制系统相连;所述充电系统、放电系统、电池单体信息采集系统、电池均衡系统、电流传感器均设置有用于与电池组连接的接口端子。
[0006] 具体来说,所述电池单体信息采集系统包括电池单体电压采集单元和电池单体温度采集单元。
[0007] 进一步地,所述主控制系统与一个上位机相连。
[0008] 进一步地,所述上位机连接有打印机。
[0009] 该电池组性能测试和维护设备能够在生产过程中对电池组的性能、使用过程中维护和故障检测。具体过程如下:充电系统和放电系统组合起来,完成电池组充放电的性能检测,通过主控制系统设置的不同充放电流,对电池组在不同的充放电电流下的充放电性能进行检测。在充放电性能测试过程中通过电池单体信息采集系统对电池组单体的电压和温度实时检测,了解电池组单体在不同充放电电流下,单体的一致性和单体的温度上升情况。
[0010] 由于单体电池制造过程中性能的分散性和电池使用过程中电池包内部环境的非均勻性等原因,随着使用时间的增加,单体电池之间的性能差异将逐渐拉大,若不采取措施将造成某些单体过放电和过充电,影响电池的使用寿命,本发明通过均衡系统定期对电池组进行维护以提高电池组的性能和使用寿命。
[0011] 主控系统控制和协调各个子系统的运行,通过与上位机进行通信,将各个系统模块检测的信息发送给上位机,通过上位机实时显示整个系统信息。操控者将各种执行命令通过上位机发送到主控系统,主控系统将各种指令分发到相应的执行结构,并协调和控制各个子系统的运行。上位机系统用于实时反映每个系统的状态,设定每个系统的执行指令, 记录和打印电池组的性能参数和维护信息。
[0012] 具体来说,所述充电系统包括逆变单元、充电保护电路及与逆变器连接的充电控制单元,所述充电系统的输入端依次通过第一整流单元及第一滤波单元与逆变单元的输入端相连,所述逆变单元的输出端依次通过第二整流单元、第二滤波单元、电流检测单元、电压检测单元、接触器与充电系统的输出端相连;所述充电控制单元的第一输入端通过比较电路与电流检测单元、主控制系统的充电电流设定端子相连,所述充电控制单元的第二输入端通过比较电路与电压检测单元、主控制系统的充电电压设定端子相连;所述充电保护电路分别与电流检测单元、电压检测单元、接触器相连。主控制系统通过设定充电电压和充电电流值,使充电系统输出相应的电压和电流。输出充电电压和电流的大小可以利用上位机设定,当输出电压和输出电流超过一定范围时,保护电路断开输出接触器。充电电压的设定根据电池组的不同的电压等级,可以通过设定不同的充电电流,测试不同充电电流下电池组的充电电压曲线,计算充入的电量和电池荷电状态。
[0013] 具体来说,所述放电系统包括BUCK变换器(即降压式变换电路)、放电保护电路及与BUCK变换器连接的放电控制单元,所述放电系统的输入端依次通过接触器、电流检测单元、电压检测单元与BUCK变换器的输入端相连,所述BUCK变换器的输出端与放电电阻相连;所述放电控制单元的第三输入端通过比较电路与电流检测单元、主控制系统的放电电流设定端子相连,所述放电保护电路分别与电流检测单元、电压检测单元、接触器相连。 BUCK电路输入输出电流均为基本平稳的直流电流,无脉动,输出纹波小,电压变化调整范围比较广,满足电动车行驶过程中电池组放电状态的模拟。放电系统放电电流通过上位机设定,当放电电流超过设定值和电池组电压低于设定值时,通过保护电路断开主回路接触器。 在车辆行驶时采集电池组放电性能,将记录的数据输入到上位机,上位机根据输入的放电参数,设定放电系统输出不同的放电电流,将车辆行驶过程中的状态在实验室进行模拟,更能准确的了解电池组的放电性能。
[0014] 具体来说,所述电池均衡系统包括有多组电池均衡单元,其中每组电池均衡单元均包括一个充放电切换模块,所述充放电切换模块的输出端连接有均衡电流检测模块和均衡电压检测模块。在电池组充放电时电池单体信息采集系统对对电池包内电池单体电压和温度实时采集,检测电池包单体的充放电性能、电池组的一致性和电池单体的温度特性。主控制系统根据电池单体电压采集系统的各单体电压值,判断电池组的一致性。对电池组一致性差的电池组,使用均衡系统进行维护,提高电池组的寿命和性能。
[0015] 本发明的电池组性能测试和维护设备可以通过上位机控制整个检测的过程,功能完备,可以减少人工的干预,加快检测、生产和维护的速度,适合于电动汽车动力电池的大规模快速性能测试和维护。附图说明
[0016] 图1是本发明的电池组性能测试和维护设备的原理示意图。
[0017] 图2是本发明的电池组性能测试和维护设备中充电系统的原理示意图。
[0018] 图3是本发明的电池组性能测试和维护设备中放电系统的原理示意图。
[0019] 图4是本发明的电池组性能测试和维护设备中电池均衡系统的原理示意图。
具体实施方式
[0020] 下面对照附图,通过对实施实例的描述,对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明。
[0021] 实施例1 :
如图1所示,本实施例的电池组性能测试和维护设备包括充电系统、放电系统、电池单体信息采集系统、电池均衡系统、主控制系统和电流传感器,充电系统通过CAN总线分别与电池单体信息采集系统、主控制系统相连;所述放电系统通过CAN总线分别与电池单体信息采集系统、主控制系统相连;所述电流传感器分别与充电系统、放电系统、主控制系统相连;所述充电系统、放电系统、电池单体信息采集系统、电池均衡系统、电流传感器均设置有接口端子,并通过接口端子与电池组连接。
[0022] 具体来说,所述电池单体信息采集系统包括电池单体电压采集单元和电池单体温度采集单元。
[0023] 主控制系统通过CAN总线与一个上位机相连,上位机连接有打印机。
[0024] 如图2所示,充电系统包括逆变单元、充电保护电路及与逆变器连接的充电控制单元,所述充电系统的输入端依次通过第一整流单元及第一滤波单元与逆变单元的输入端相连,所述逆变单元的输出端依次通过第二整流单元、第二滤波单元、电流检测单元、电压检测单元、接触器与充电系统的输出端相连;所述充电控制单元的第一输入端通过比较电路与电流检测单元、主控制系统的充电电流设定端子相连,所述充电控制单元的第二输入端通过比较电路与电压检测单元、主控制系统的充电电压设定端子相连;所述充电保护电路分别与电流检测单元、电压检测单元、接触器相连。
[0025] 如图3所示,放电系统包括BUCK变换器(即降压式变换电路)、放电保护电路及与 BUCK变换器连接的放电控制单元,所述放电系统的输入端依次通过接触器、电流检测单元、 电压检测单元与BUCK变换器的输入端相连,所述BUCK变换器的输出端与放电电阻相连;所述放电控制单元的第三输入端通过比较电路与电流检测单元、主控制系统的放电电流设定端子相连,所述放电保护电路分别与电流检测单元、电压检测单元、接触器相连。
[0026] 如图4所示,电池均衡系统包括有N组电池均衡单元,其中每组电池均衡单元均包括一个充放电切换模块,所述充放电切换模块的输出端连接有均衡电流检测模块和均衡电压检测模块。每组的电池均衡单元的输入端均通过隔离电路与电源连接,每组的电池均衡单元的输出端均与对应的电池单体连接。
[0027] 主控系统控制和协调各个子系统的运行,通过与上位机进行通信,将各个系统模块检测的信息发送给上位机,通过上位机实时显示整个系统信息。操控者将各种执行命令通过上位机发送到主控系统,主控系统将各种指令分发到相应的执行结构,并协调和控制各个子系统的运行。上位机系统用于实时反映每个系统的状态,设定每个系统的执行指令, 记录和打印电池组的性能参数和维护信息。
[0028] 该电池组性能测试和维护设备能够在生产过程中对电池组的性能、使用过程中维护和故障检测。具体工作过程如下:充电系统和放电系统组合起来,完成电池组充放电的性能检测,通过主控制系统设置的不同充放电流,对电池组在不同的充放电电流下的充放电性能进行检测。在充放电性能测试过程中通过电池单体信息采集系统对电池组单体的电压和温度实时检测,了解电池组单体在不同充放电电流下,单体的一致性和单体的温度上升情况,均衡系统定期对电池组进行维护以提高电池组的性能和使用寿命。

Claims (7)

1. 一种电池组性能测试和维护设备,包括充电系统、放电系统、电池单体信息采集系统、电池均衡系统、主控制系统和电流传感器,其特征在于所述充电系统分别与电池单体信息采集系统、主控制系统相连;所述放电系统分别与电池单体信息采集系统、主控制系统相连;所述电流传感器分别与充电系统、放电系统、主控制系统相连;所述充电系统、放电系统、电池单体信息采集系统、电池均衡系统、电流传感器均设置有用于与电池组连接的接口端子。
2.根据权利要求1所述的电池组性能测试和维护设备,其特征在于所述电池单体信息采集系统包括电池单体电压采集单元和电池单体温度采集单元。
3.根据权利要求2所述的电池组性能测试和维护设备,其特征在于所述主控制系统与一个上位机相连。
4.根据权利要求3所述的电池组性能测试和维护设备,其特征在于所述上位机连接有打印机。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的电池组性能测试和维护设备,其特征在于所述充电系统包括逆变单元、充电保护电路及与逆变器连接的充电控制单元,所述充电系统的输入端依次通过第一整流单元及第一滤波单元与逆变单元的输入端相连,所述逆变单元的输出端依次通过第二整流单元、第二滤波单元、电流检测单元、电压检测单元、接触器与充电系统的输出端相连;所述充电控制单元的第一输入端通过比较电路与电流检测单元、主控制系统的充电电流设定端子相连,所述充电控制单元的第二输入端通过比较电路与电压检测单元、主控制系统的充电电压设定端子相连;所述充电保护电路分别与电流检测单元、 电压检测单元、接触器相连。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的电池组性能测试和维护设备,其特征在于所述放电系统包括BUCK变换器、放电保护电路及与BUCK变换器连接的放电控制单元,所述放电系统的输入端依次通过接触器、电流检测单元、电压检测单元与BUCK变换器的输入端相连,所述BUCK变换器的输出端与放电电阻相连;所述放电控制单元的第三输入端通过比较电路与电流检测单元、主控制系统的放电电流设定端子相连,所述放电保护电路分别与电流检测单元、电压检测单元、接触器相连。
7.根据权利要求1或2或3或4所述的电池组性能测试和维护设备,其特征在于所述电池均衡系统包括有多组电池均衡单元,其中每组电池均衡单元均包括一个充放电切换模块,所述充放电切换模块的输出端连接有均衡电流检测模块和均衡电压检测模块。
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