CN103760496B - 一种电动汽车动力电池组充放电能力测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动汽车动力电池组充放电能力测试装置及方法，该测试装置包括整车动力电池组，还包括三相母线电源、高压单元、采集单元、运算控制单元和显示单元，所述三相母线电源通过高压单元与整车动力电池组连接，所述整车动力电池组与采集单元连接，所述采集单元的输出端与运算控制单元的输入端连接，所述运算控制单元的输出端分别与显示单元和高压单元的输入端连接，所述高压单元的输出端与显示单元的输入端连接。本发明还提供一种电动汽车动力电池组充放电能力测试方法。本发明采用能量转移的方式，能够实现无损耗放电测试，且测试过程可控，能够实现对整车动力电池组的综合性能测试。

Description

一种电动汽车动力电池组充放电能力测试装置及方法

技术领域

本发明涉及电动汽车电池技术领域，具体是一种电动汽车动力电池组充放电能力测试装置及方法。

背景技术

电动汽车动力电池作为电动汽车的关键部件之一，是电动汽车的能量源，其充放电性能的优劣直接影响到电动汽车的综合性能。在选用动力电池时，整车厂要对动力电池的充放电性能进行测试，并对动力电池的充放电电流、各项电压参数、放电倍率、充放电温升、SOC、内阻、额定容量、功率密度、能量密度等进行评估。由于条件的局限性，只能对动力电池单体或单个电池PARK的充放电性能进行测试，并且放电方式是将电能转化成热能，增加了测试成本，造成能源的浪费。由于动力电池的单体差异性，其测试结果并不完备，特别是在纯电动汽车上，由于电池数量庞大，电池PARK多达十几个，无法进行综合性能测试，更不能反映出动力电池性能的真实情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无损耗能量转移的电动汽车动力电池组充放电能力测试装置及方法，对整车动力电池组进行综合性能测试。

本发明的技术方案为：

一种电动汽车动力电池组充放电能力测试装置，包括整车动力电池组，还包括三相母线电源、高压单元、采集单元、运算控制单元和显示单元，所述三相母线电源通过高压单元与整车动力电池组连接，所述整车动力电池组与采集单元连接，所述采集单元的输出端与运算控制单元的输入端连接，所述运算控制单元的输出端分别与显示单元和高压单元的输入端连接，所述高压单元的输出端与显示单元的输入端连接。

所述的电动汽车动力电池组充放电能力测试装置，所述高压单元包括高压交流控制柜、整流逆变柜、模拟柜和高压直流控制柜，所述三相母线电源依次通过高压交流控制柜、整流逆变柜、模拟柜和高压直流控制柜与整车动力电池组连接，形成整车动力电池组的充放电回路；所述运算控制单元的输出端分别与高压交流控制柜、整流逆变柜、模拟柜和高压直流控制柜的输入端连接，所述高压交流控制柜的输出端与显示单元的输入端连接。

所述的电动汽车动力电池组充放电能力测试装置，所述采集单元包括传感器组和信号采样板，所述传感器组包括电压传感器、电流传感器和温度传感器；所述传感器组与整车动力电池组连接，所述传感器组的输出端通过信号采样板与运算控制单元的输入端连接。

所述的电动汽车动力电池组充放电能力测试装置，所述运算控制单元包括运算控制板、接口控制板和控制计算机，所述运算控制板的输出端与显示单元的输入端连接，所述运算控制板的输出端通过接口控制板与控制计算机的输入端连接，所述控制计算机的输出端通过接口控制板和运算控制板与高压单元的输入端连接。

所述的电动汽车动力电池组充放电能力测试装置，所述显示单元选用LCD显示屏。

所述的电动汽车动力电池组充放电能力测试装置，所述高压交流控制柜包括第一控制线路、第一滤波器和隔离变压器，所述整流逆变柜包括变频器和中间线路，所述模拟柜包括执行器和模拟器，所述高压直流控制柜包括第二滤波器和第二控制线路；所述第一控制线路、第一滤波器、隔离变压器、变频器、中间线路、执行器、模拟器、第二滤波器和第二控制线路依次连接。

一种电动汽车动力电池组充放电能力测试方法，包括以下步骤：

（1）充电测试时，将电网输出的三相交流电通过高压单元转换成高压直流电并加载到整车动力电池组上；

（2）放电测试时，将整车动力电池组释放的高压直流电通过高压单元转换成三相交流电并反馈回电网；

（3）充电或放电测试时，采集单元将采集的整车动力电池组的相关信息发送给运算控制单元进行运算，运算控制单元一方面将运算得到的整车动力电池组的充电或放电的相关参数发送给显示单元进行实时显示，另一方面对其进行分析处理，生成相应的控制指令，对高压单元的工作状态进行实时控制。

所述的电动汽车动力电池组充放电能力测试方法，所述步骤（1）具体为：充电测试时，将电网输出的三相交流电输入高压交流控制柜，经滤波、隔离处理后再输入整流逆变柜；整流逆变柜在充电测试时用作整流柜，将三相交流电转换成高压直流电，并将该高压直流电输入模拟柜；模拟柜在充电测试时用作充电机，通过控制计算机对模拟柜的输出进行调节；将模拟柜输出的高压直流电输入高压直流控制柜，经滤波处理后加载到整车动力电池组上；

所述步骤（2）具体为：放电测试时，将整车动力电池组释放的高压直流电输入高压直流控制柜，经滤波处理后再输入模拟柜；模拟柜在放电测试时用作放电负载，模拟柜接收整车动力电池组的放电电流，并将其输入整流逆变柜；整流逆变柜在放电测试时用作逆变柜，将高压直流电转换成三相交流电，并将该三相交流电输入高压交流控制柜，经隔离、滤波处理后反馈回电网；

所述步骤（3）具体为：充电或放电测试时，传感器组将采集的整车动力电池组的相关信息通过信号采样板发送给运算控制板进行运算，运算控制板一方面将运算得到的整车动力电池组的充电或放电的相关参数发送给显示单元进行实时显示，另一方面将其通过接口控制板发送给控制计算机进行监测、记录、分析，生成相应的控制指令；控制计算机将所述相应的控制指令通过接口控制板和运算控制板发送给高压交流控制柜、整流逆变柜、模拟柜和高压直流控制柜，对其工作状态进行实时控制。

所述的电动汽车动力电池组充放电能力测试方法，所述步骤（3）中，所述整车动力电池组的充电或放电的相关参数包括充电或放电电流、充电或放电电压、充电或放电温升、放电倍率、SOC、内阻、额定容量、功率密度、能量密度。

由上述技术方案可知，本发明采用能量转移的方式，通过高压单元，在充电测试时，将电网输出的三相交流电转换成直流电加载到整车动力电池组上，在放电测试时，将整车动力电池组释放的直流电转换成三相交流电反馈回电网，实现无损耗能量转移；通过采集单元，对充放电回路的相关信息进行实时采集；通过运算控制单元，对各项被测参数进行运算并对高压单元进行实时控制；通过显示单元，对各项被测参数进行实时显示，充放电测试的过程可控，能够实现对整车动力电池组的充放电电流、充放电电压、充放电温升、放电倍率、SOC、内阻、额定容量、功率密度、能量密度等进行综合测试和评价。

附图说明

图1是本发明具体实施例的结构示意图；

图2是本发明具体实施例的高压单元原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明。

如图1所示，一种电动汽车动力电池组充放电能力测试装置，包括三相母线电源1、高压单元、整车动力电池组6、采集单元、运算控制单元和显示单元12。其中，高压单元包括高压交流控制柜2、整流逆变柜3、模拟柜4和高压直流控制柜5，整流逆变柜3在充电测试时用作整流柜，在放电测试时用作逆变柜，模拟柜4是一个双向电流控制系统，在充电测试时作为充电机向整车动力电池组6供电，在放电测试时作为放电负载将放电电流转移到电网侧；整车动力电池组6由多个电池单体串联而成；采集单元包括传感器组7和信号采样板8，传感器组7包括电压传感器、电流传感器和温度传感器，对整车动力电池组6的电压、电流、温度等相关信息进行实时采集；运算控制单元包括运算控制板9、接口控制板10和控制计算机11；显示单元12采用LCD显示屏，对测试过程中的各项被测参数进行实时显示。

三相母线电源1依次通过高压交流控制柜2、整流逆变柜3、模拟柜4和高压直流控制柜5与整车动力电池组6连接，整车动力电池组6与传感器组7连接，传感器组7的输出端通过信号采样板8与运算控制板9的输入端连接，运算控制板9的输出端与显示单元12的输入端连接，运算控制板9的输出端通过接口控制板10与控制计算机11的输入端连接，控制计算机11的输出端通过接口控制板10和运算控制板9分别与高压交流控制柜2、整流逆变柜3、模拟柜4、高压直流控制柜5的输入端连接，高压交流控制柜2的输出端与显示单元12的输入端连接。

如图2所示，高压交流控制柜2包括第一控制线路21、第一滤波器22和隔离变压器23，整流逆变柜3包括变频器31和中间线路32，模拟柜4包括执行器41和模拟器42，高压直流控制柜5包括第二滤波器51和第二控制线路52，三相母线电源1依次通过第一控制线路21、第一滤波器22、隔离变压器23、变频器31、中间线路32、执行器41、模拟器42、第二滤波器51和第二控制线路52与整车动力电池组6连接，形成整车动力电池组6的充放电回路。

一种电动汽车动力电池组充放电能力测试方法，包括以下步骤：

S1、电动汽车工作所需要的高压由整车动力电池组6提供，整车动力电池组6是由很多个电池PARK串联而成，当对整车动力电池组6进行充电能力测试时，三相母线电源1将三相交流电通过第一控制线路21输入第一滤波器22进行滤波处理后再输入隔离变压器23进行隔离处理，隔离后的三相交流系统是一个不接地系统，保证了人身和设备的安全；隔离后的三相交流电输入变频器31，变频器31在充电时刻相当于整流器，将三相交流电转换成高压直流电；该高压直流电经中间线路32输入执行器41，执行器41受控制计算机11发出的控制信号控制，用于接通或断开充放电回路，在充电回路接通的情况下，该高压直流电经执行器41输出，送入到模拟器42，在充电时刻，模拟器42相当于充电机，通过外部设置可以调节其输出电压和输出电流；将模拟器42输出的高压直流电输入第二滤波器51进行滤波处理后，通过第二控制线路52加载到整车动力电池组6上，实现充电能力测试过程；

S2、当对整车动力电池组6进行放电能力测试时，其过程是逆向的，将整车动力电池组6释放的高压直流电经第二控制线路52输入第二滤波器51进行滤波处理后再输入模拟器42，模拟器42在放电时刻相当于放电负载，接收整车动力电池组6的放电电流，该放电电流经执行器41、中间线路32输入变频器31，变频器31在放电时刻相当于逆变器，将高压直流电转换成三相交流电，该三相交流电输入隔离变压器23进行隔离处理后再输入第一滤波器22进行滤波处理，然后通过第一控制线路21反馈回电网，实现无损耗放电能力测试过程；

S3、当对整车动力电池组6进行充电或放电能力测试时，传感器组7将采集的整车动力电池组的电压、电流、温度等信息通过信号采样板8及整车CAN网络送入到运算控制板9，通过运算控制板9上的处理器进行在线运算、滤波、积分等，得到整车动力电池组6的充电或放电的相关参数，包括整车动力电池组的充放电电流、充放电电压、充放电温升、放电倍率、SOC、内阻、额定容量、功率密度、能量密度等；运算控制板9一方面将运算结果通过接口控制板10送入到控制计算机11进行监测、记录、分析，另一方面将运算结果送入到显示单元12进行实时显示；控制计算机11对接收到的整车动力电池组6的充电或放电的相关参数进行分析处理，生成相应的控制指令，并通过接口控制板10和运算控制板9将控制指令传送到高压交流控制柜2、整流逆变柜3、模拟柜4和高压直流控制柜5，对其工作状态进行实时控制，如接通、断开、调节、脉动控制等；显示单元12相当于运算控制板9的人机界面，通过显示单元12可实现相关参数的显示、设置、标定等，显示单元12还用于显示高压单元的当前工作状态（接通、断开）、工作电流、工作电压等。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (2)

1.一种电动汽车动力电池组充放电能力测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）充电测试时，将电网输出的三相交流电通过高压单元转换成高压直流电并加载到整车动力电池组上；

（2）放电测试时，将整车动力电池组释放的高压直流电通过高压单元转换成三相交流电并反馈回电网；

（3）充电或放电测试时，采集单元将采集的整车动力电池组的相关信息发送给运算控制单元进行运算，运算控制单元一方面将运算得到的整车动力电池组的充电或放电的相关参数发送给显示单元进行实时显示，另一方面对其进行分析处理，生成相应的控制指令，对高压单元的工作状态进行实时控制；

所述步骤（1）具体为：充电测试时，将电网输出的三相交流电输入高压交流控制柜，经滤波、隔离处理后再输入整流逆变柜；整流逆变柜在充电测试时用作整流柜，将三相交流电转换成高压直流电，并将该高压直流电输入模拟柜；模拟柜在充电测试时用作充电机，通过控制计算机对模拟柜的输出进行调节；将模拟柜输出的高压直流电输入高压直流控制柜，经滤波处理后加载到整车动力电池组上；

所述步骤（2）具体为：放电测试时，将整车动力电池组释放的高压直流电输入高压直流控制柜，经滤波处理后再输入模拟柜；模拟柜在放电测试时用作放电负载，模拟柜接收整车动力电池组的放电电流，并将其输入整流逆变柜；整流逆变柜在放电测试时用作逆变柜，将高压直流电转换成三相交流电，并将该三相交流电输入高压交流控制柜，经隔离、滤波处理后反馈回电网；

所述步骤（3）具体为：充电或放电测试时，传感器组将采集的整车动力电池组的相关信息通过信号采样板发送给运算控制板进行运算，运算控制板一方面将运算得到的整车动力电池组的充电或放电的相关参数发送给显示单元进行实时显示，另一方面将其通过接口控制板发送给控制计算机进行监测、记录、分析，生成相应的控制指令；控制计算机将所述相应的控制指令通过接口控制板和运算控制板发送给高压交流控制柜、整流逆变柜、模拟柜和高压直流控制柜，对其工作状态进行实时控制。

2.根据权利要求1所述的电动汽车动力电池组充放电能力测试方法，其特征在于：所述步骤（3）中，所述整车动力电池组的充电或放电的相关参数包括充电或放电电流、充电或放电电压、充电或放电温升、放电倍率、SOC、内阻、额定容量、功率密度、能量密度。