CN105785169A - 一种电池系统预充电管理检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池系统预充电管理检测装置及其检测方法，该检测装置包括用于一条主线路，主线路上串设有负载控制模块和电流采集模块，负载控制模块用于通过调节模拟不同的负载；该检测装置还包括信息处理模块，信息处理模块采样连接电流采集模块，信息处理模块连接负载控制模块。在进行预充电检测时，根据主线路上两个时刻的电流的误差值与设定的电流变化阈值进行比较来判定该电池系统的预充电功能：当误差值大于电流变化阈值时，电池系统的预充电功能异常；否则，预充电功能正常。该检测装置在预充电检测时效率较高，不易出现错误，而且也无需高压带电操作，安全性较高。并且，该检测方法能够有效地对电池系统的预充电功能进行检测。

Description

一种电池系统预充电管理检测装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及一种电池系统预充电管理检测装置及其检测方法，属于电池系统预充电测试领域。

背景技术

能源危机和环境污染的与日俱增，使得低噪声、零排放的清洁型电动汽车成为发展的必然趋势。近年来，新能源电动汽车行业发展突飞猛进。随着电动汽车的动力性和能源利用率的不断提高，电池系统的电压越来越高，从几十伏逐渐上升为几百伏。电动汽车搭载电压平台如此高的电池系统，其安全性能不容忽视。

预充电管理是新能源汽车中必不可少的关键环节。电池系统与电机控制器接通时，会对电机控制器中的大电容进行充电。预充电管理的作用在于避免在回路接通瞬间产生大电流，导致回路中的接触器闭合时产生火花拉弧，或避免因回路电流过大导致电池系统或电机控制器中的元器件损坏。由此可见，预充电管理关乎整车的安全性，在电池系统与整车对接前必须保证预充电功能的正常、可靠。目前我们在进行电池系统的预充电管理时，主要通过仪表进行导通、电压测试等方式评测，比如将万用表接在电池系统的两端，通过观察得到一个数据，然后过一段时间之后再通过观察得到另一个数据，最后通过相应地运算，以及后续的比较进行预充电功能的判断。这种方式效率较低，易出错；此外，现有检测方法需要高压带电操作，安全性低。

发明内容

本发明的目的是提供一种电池系统预充电管理检测装置，用以解决现有的检测方式效率较低的问题。本发明同时提供一种电池系统预充电管理检测方法。

为实现上述目的，本发明的方案包括：一种电池系统预充电管理检测装置，包括用于连接电池系统的正负端口，所述正负端口之间连接有一条主线路，所述主线路上串设有负载控制模块和电流采集模块，所述负载控制模块用于通过调节模拟不同的负载；所述检测装置还包括信息处理模块，所述信息处理模块采样连接所述电流采集模块，所述信息处理模块连接所述负载控制模块。

所述负载控制模块为电阻负载模块，所述电阻控制模块包括控制器和电阻调节单元，所述电阻调节单元串接在所述主线路上，所述信息处理模块与所述控制器相连接，所述控制器控制连接所述电阻调节单元。

所述检测装置还包括信息输入模块，所述信息输入模块输出连接所述负载控制模块和所述信息处理模块。

所述主线路上还串设有电源开关。

所述检测装置还包括显示模块，所述信息处理模块连接所述显示模块。

所述检测装置还包括数据存储模块，所述信息处理模块连接所述数据存储模块。

所述主线路上还串设有电源指示灯。

一种专用于上述电池系统预充电管理检测装置的电池系统预充电管理检测方法，电流采集模块采集第一设定时刻和第二设定时刻时的所述主线路上的电流，得到这两个电流的误差值，并与设定的电流变化阈值进行比较来判定该电池系统的预充电功能：当误差值大于电流变化阈值时，电池系统的预充电功能异常；当误差值小于或者等于电流变化阈值时，电池系统的预充电功能正常。

本发明提供的电池系统预充电管理检测装置，将正负端口与电池系统的正负极对应连接之后，通过内部的电路进行自动检测和自动数据运算，然后输出预充电结论，所以，该装置在接到电池系统上时，无需多次观察以及多次记录数据，只需一次即可得到结果，所以，该检测装置在预充电检测时效率较高，在检测时不易出现错误，而且也无需高压带电操作，安全性较高。并且，本发明提供的检测方法是利用电流采集模块检测主线路上的电流值，当电流值变化到达一定程度时，表明此时电池系统的预充电功能有问题。所以，该检测方法能够有效地对电池系统的预充电功能进行检测，在保证了电池系统的预充电功能良好的基础上，能够有效避免后续的因回路电流过大导致电池系统或电机控制器中的元器件损坏的问题。

附图说明

图1是电池系统预充电管理检测装置的结构示意图；

图2是电池系统预充电管理检测装置与电池系统的连接示意图；

图3是电池系统预充电管理检测装置实例正面示意图一；

图4是电池系统预充电管理检测装置实例正面示意图二；

图5是电池系统预充电管理检测装置实例正面示意图三；

图6是电池系统预充电管理检测装置实例背面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

如图1所示，电池系统预充电管理检测装置包括两个连接装置，分别为该检测装置的正极接口和负极接口，这两个连接装置用来连接电池系统的正负极，如图2所示，通过这两个连接接口实现与电池系统的对接。

该检测装置包括一条主线路，该主线路连接于两个连接装置之间，在该主线路上串设有开关及状态指示模块、负载控制模块和电流采集模块(电流采集模块还可称为电流采集单元)。其中，负载控制模块通过内部调节来模拟不同的负载，负载可以是纯电阻负载，也可以是由电阻与电容串联或者并联构成的负载，或者电阻与电感串联或者并联构成的负载等等。这些负载均可以设置在该主线路中来对预充电进行检测。为了便于说明，本实施例中，负载以纯电阻负载为例，那么，负载控制模块就为电阻控制模块，也可称为电阻控制单元。

电阻控制模块能够通过调节改变自身的电阻值，继而通过调节自身的电阻值使主线路上的电阻值改变。在本实施例中，该电阻控制模块的电阻调节方式为自动调节方式，该电阻控制模块包括控制器和电阻调节单元，电阻调节单元串接在主线路上，控制器控制连接该电阻调节单元，控制器根据外部指令控制电阻调节单元进行电阻调节，使电阻调节单元的阻值发生变化。该电阻调节单元相当于一个变阻器或者可调电阻。当然，作为其他的实施例，该电阻控制模块还可以只是一个变阻器，通过人工调节其电阻值。

开关及状态指示模块包括串设在主线路上的电源开关和电源指示灯，电源开关能够控制检测装置主线路的通断，以此来控制该检测装置开启或者关断；并通过电源指示灯的亮/灭指示来表示检测装置的开启/关断状态，检测装置处于开启状态时，指示灯亮；处于断开状态时，指示灯灭。

该检测装置包括一个信息处理模块，信息处理模块采样连接该电流采集模块。电流采集模块利用霍尔原理或者欧姆定律，实时采集主线路通过的电流数值，并将采集到的电流值发送至信息处理模块。信息处理模块用于对采集到的电流值进行运算处理，该信息处理模块为现有的处理芯片，比如说：单片机，通过内部设置的软件程序来实现相应的功能。

另外，为了保证对历史处理数据进行存储，保证在以后能够实时调用，该检测装置还设置有一个数据存储模块，信息处理模块连接该数据存储模块，该信息处理模块与数据存储模块综合称为运算及存储模块。

如图1所示，该检测装置还包括一个信息输入模块，该信息输入模块输出连接电阻控制模块，以及运算及存储模块中的信息处理模块。如图3、4和5所示，该信息输入模块为一个数据输入装置，包括若干个数字按键，通过这些按键实现各种数据的输入。该信息输入装置用于录入待测电池系统编号、设定阻值，电阻控制模块对信息输入模块发送的设定阻值信息进行接收、译码，然后电阻控制模块内的控制器控制调节可调电阻的阻值，直至该可调电阻的阻值达到设定值，另外，控制器还将调节后得到的电阻值经译码后发送至运算及存储模块。

该信息输入模块还能够通过数字键盘输入电流变化倍率(ΔI)的设定范围。该信息输入模块可以按照先后顺序，第一次输入系统编号，第二次输入设定阻值，第三次输入ΔI设定范围。

另外，为了实时显示信息处理模块处理后的数据信息以及信息输入模块输入的数据信息，该检测装置还包括一个显示屏，该显示屏连接信息输入模块和数据处理模块。该显示屏显示的数据信息有：输入系统的编号、设定电阻值、电流变化倍率(ΔI)的设定范围等信息；测试结束后显示的测试结果信息；通过历史数据查询按钮，可显示的历史测试数据，包括：系统编号、实测阻值，ΔI实测值、测试结果(pass/fail)、测试结束时间等信息。

该检测装置的工作过程如下：

1、确定电池系统未上低压电，即电池系统内的接触器K1或者K2处于断开状态，电池系统无电压输出。

2、如图6所示为检测装置的正、负极接口，将检测装置的这两个接口分别与电池系统的正、负极接口对接。

3、开启检测装置的电源开关，状态指示灯正常指示，检测装置开始工作。

4、按照显示屏的提示信息，通过数字键盘依次录入待测系统编号、电阻设定值和ΔI设定范围；其中电阻设定值可以与电池系统内R的阻值相等，当然，电阻设定值还可以根据具体情况在电池系统内R的阻值上下浮动。在电阻设定值输入之后，电阻控制模块中的控制器控制电阻调节单元进行电阻的调节，以满足要求。

5、为电池系统供低压电，即闭合电池系统被的接触器K1和K2，实现电池系统的电压输出。

电流采集模块采集主线路上的电流，并得到第一设定时刻时的电流，经过一定时间后，得到第二设定时刻时的电流，电流采集模块将采集到的电流信号给信息处理模块，信息处理模块根据采集到的电流信号进行处理，计算这两个时刻对应电流的误差值(误差值为差值或者商值)，即电流变化率ΔI_实，ΔI_实即在设定的时间内计算出的实测电流的变化率，作为实测值，与事先输入的ΔI的设定范围，即ΔI_设，进行比较：当ΔI_实大于ΔI_设时，表明此时电池系统的输出的电流变化过大，电池系统预充电功能不合格，即预充电功能异常；当ΔI_实小于或者等于ΔI_设时，表明此时电池系统的输出的电流变化正常，预充电功能正常，没有问题。通过该检测策略实现预充电的检测，并给出测试结果。另外，该测试结果还在显示屏上进行显示，其中，显示pass则表示电池系统预充电管理正常，若显示fail则表示该电池系统预充电管理不合格。

由于该检测装置中的电流变化率选取的时间范围较短，那么，在开始检测大约5秒后即可通过显示屏观察测试结果。

另外，数据存储模块能够实时存储待测电池系统编号、实测阻值、ΔI实测值及测试结果；通过时钟单元解译时钟信号，存储相应的测试日期。该数据存储模块还具备数据导出接口，支持数据导出，方便数据的下载。

6、关闭检测装置的电源开关，断开检测装置与电池系统的连接。

上述提到，该检测装置同时具备历史数据查询与导出功能，该功能不需与电池系统连接，具体操作步骤如下：

1、开启检测装置的电源开关，状态指示灯正常指示；

2、摁下历史数据查询功能按钮，显示屏显示已测电池系统的测试信息，包括系统编号、实测阻值、测试结果、测试日期等；

3、通过数据导出接口，导出历史测试数据；

4、关闭检测装置。

上述实施例中，信息输入模块为数字按键，作为其他的实施例，信息输入模块还可以为平板电脑，这时就无需设置显示模块，利用该平板电脑即可实现显示的功能。

上述实施例中的检测装置包括信息输入模块，作为其他的实施例，检测装置中还可以不设置信息输入模块，在信息处理模块中实现对ΔI的设定范围进行了设置，并且该信息处理模块对电阻控制模块进行控制，实现调节可调电阻的阻值。而在预充电检测时：电流采集模块采集的电流信号给信息处理模块，信息处理模块根据采集到的电流信号进行处理，计算电流变化率ΔI_实，然后与ΔI_设进行比较：当ΔI_实大于ΔI_设时，表明此时电池系统的输出的电流变化过大，电池系统预充电功能不合格，即预充电功能异常；当ΔI_实小于或者等于ΔI_设时，表明此时电池系统的输出的电流变化正常，预充电功能正常，没有问题。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种电池系统预充电管理检测装置，其特征在于，包括用于连接电池系统的正负端口，所述正负端口之间连接有一条主线路，所述主线路上串设有负载控制模块和电流采集模块，所述负载控制模块用于通过调节模拟不同的负载；所述检测装置还包括信息处理模块，所述信息处理模块采样连接所述电流采集模块，所述信息处理模块连接所述负载控制模块。

2.根据权利要求1所述的电池系统预充电管理检测装置，其特征在于，所述负载控制模块为电阻负载模块，所述电阻控制模块包括控制器和电阻调节单元，所述电阻调节单元串接在所述主线路上，所述信息处理模块与所述控制器相连接，所述控制器控制连接所述电阻调节单元。

3.根据权利要求1所述的电池系统预充电管理检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括信息输入模块，所述信息输入模块输出连接所述负载控制模块和所述信息处理模块。

4.根据权利要求1所述的电池系统预充电管理检测装置，其特征在于，所述主线路上还串设有电源开关。

5.根据权利要求1所述的电池系统预充电管理检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括显示模块，所述信息处理模块连接所述显示模块。

6.根据权利要求1所述的电池系统预充电管理检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括数据存储模块，所述信息处理模块连接所述数据存储模块。

7.根据权利要求1所述的电池系统预充电管理检测装置，其特征在于，所述主线路上还串设有电源指示灯。

8.一种专用于权利要求1所述电池系统预充电管理检测装置的电池系统预充电管理检测方法，其特征在于，电流采集模块采集第一设定时刻和第二设定时刻时的所述主线路上的电流，得到这两个电流的误差值，并与设定的电流变化阈值进行比较来判定该电池系统的预充电功能：当误差值大于电流变化阈值时，电池系统的预充电功能异常；当误差值小于或者等于电流变化阈值时，电池系统的预充电功能正常。