CN105891716A - 一种电池特性参数测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池特性参数测试装置，包括电池模块、特性数据采集模块、特性数据处理模块、电池保护模块、充放电模块。特性数据采集模块至少包括数据采集卡、温度传感器、电流传感器；充放电模块至少包括数控电源、数控直流负载仪。通过温度传感器、电流传感器采集电池单体电压和温度、电池组总电压和总电流等并将通过数据采集卡传到上位机进行处理、保存和显示。上位机通过数据采集卡下发的控制指令，通过控制数控电源、数控直流负载仪实现对电池充放电模式的控制，并且可根据用户设定的放电电流谱来控制数控直流负载仪产生所设定的放电电流。本发明可完成电池不同充放电模式控制，并在充放电过程中实现电池特性参数的采集、保存和处理。

Description

一种电池特性参数测试装置

技术领域

本发明属于电动汽车动力电池测试领域，特别涉及电池特性参数测试装置。

背景技术

电动汽车以其无尾气排放，噪声低，热排放少，等诸多优点得到各国政府和很多汽车企业的关注，纷纷将新能源电动车的发展作为未来汽车的主要发展方向并投入研究，其中动力电池是电动汽车研究中重要部分。

充电电池作为电动汽车动力主要来源是限制电动汽车发展的最主要因素。电池是否能满足电动汽车在各种实际运行情况下(如爬坡、加速、制动、快速充电等)的使用要求，如何优化电感、电容等电路参数以减小电池直流侧电流谐波、电池长时间运行温升等情况尚不清楚，因此对动力电池的测试必不可少。

现有技术中电池测试设备如：专利CN 101334452 B中通常以单片机为核心，配以的控制开关，模拟电路，实现电池性能参数测定。这种方法存在的问题是集成程度较低，稳定性得不到保证；其次，受单片机系统的资源所限，单片机主频低，单片机检测系统的数据存储有限，存储的数据速度较慢，对于电池组而言，测试时每块电池都需要安装一片单片机采集系统，不仅测试不方便，装置复杂程度增加，且测试时间和成本较高，对于充放电电路而言，不能实现不同工况下电池充放电。

发明内容

本发明旨在提供一种装置简单且能控制电池实现不同充放电工作状态，并在电池不同的充放电工作工况下进行电池特性参数采集、保存与处理的电池特性参数测试装置。

本发明的技术方案概述如下：

一种电池特性参数测试装置，该装置至少包括电池模块、特性数据采集模块、特性数据处理模块、充放电模块、电池保护模块；所述的特性数据采集模块至少包括数据采集卡1、温度传感器2、电流传感器3；所述的充放电模块至少包括数控电源4、数控直流负载仪5；所述的特性数据处理模块至少包括上位机6；所述的电池保护模块至少包括均衡电路7；所述的电池模块包括N颗电池8，其中N为自然数，可依据应用需要来确定N值；N颗电池通过串联、并联或串并混联成一套电池组；所述的特性数据采集模块采集电池单体电压、电池单体温度、电池组总电压、电池组总电流，并将数据传入数据采集卡1，数据采集卡1通过通信总线与上位机6通信；上位机6对数据进行保存与处理；上位机6通过数据采集卡1发送SCPI指令通过指令与数控电源4、数控直流负载仪5通信实现电池充放电模式控制，同时也能发送指令至均衡电路7，实现电池电量均衡和保护；所述上位机不局限于计算机、单片机、DSP(digital signal processor，数字信号处理器)等。

所述的一种电池特性参数测试装置中上位机6控制数控电源4和数控直流负载仪5，实现对电池进行充放电控制。

所述的一种电池特性参数测试装置中上位机6通过特性数据采集模块采集、保存电池实时数据，并实时显示电池的电流曲线、电压曲线、温度曲线，上述曲线反映电池充电特性、放电特性、温度特性。

所述的一种电池特性参数测试装置中充放电模块，充电模式至少包括恒流充电、恒压充电、脉冲充电。

所述的一种电池特性参数测试装置中电池放电模式至少包括：恒流放电、恒电阻放电、恒功率放电和用户设定的放电电流谱模式；所述的用户设定的放电电流谱模式是根据用户在上位机6所设定的放电电流谱来控制数控直流负载仪5产生设定的放电的电流，模拟工况，检测电池在用户设定工况下的特性参数。

所述的一种电池特性参数测试装置中均衡电路7，可对电池电量进行均衡和保护，防止电池寿命下降或电池损坏。

本发明具有以下优点：

(1)本发明采用数据采集卡1采集电池单体电压、电池单体温度、电池组总电压、电池组总电流，避免每个电池都安装一个单片机来采集数据，简化装置且能由程序自动完成数据采集与记录，降低采集过程中干扰和误差，提高数据的可靠性，为用户对电池特性参数做进一步分析处理提供基础。

(2)本发明采用充放电模块，通过上位机6发送SCPI指令实时控制数控电源4与数控直流负载仪5进而实现电池充放电状态的控制，根据设定的放电电流谱进行放电，能够模拟电池的各种运行工况，如上位机6根据用户设定的放电电流谱模拟新能源汽车中动力电池不同工况下的放电等。

附图说明

附图1一种电池特性参数测试装置结构图。

附图2用户设定的一种放电电流谱。

附图1中：1-数据采集卡、2-温度传感器、3-电流传感器、4-数控电源、5-数控直流负载仪、6-上位机、7-均衡电路、8-电池。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

本发明一种电池特性参数测试装置，结构如附图1所示，该电池特性参数测试装置至少包括电池模块、特性数据采集模块、特性数据处理模块、充放电模块、电池保护模块；所述的特性数据采集模块至少包括数据采集卡1、温度传感器2、电流传感器3；所述的充放电模块至少包括数控电源4、数控直流负载仪5；所述的特性数据处理模块至少包括上位机6；所述的电池保护模块至少包括均衡电路7；所述的电池模块包括N颗电池8，其中N为自然数，可依据应用需要来确定N值。

本发明中所述的特性数据采集模块采集电池单体电压、电池单体温度、电池组总电压、电池组总电流，并将数据传入数据采集卡1，数据采集卡1通过通信总线与上位机6通信；上位机6对数据进行处理；上位机6通过数据采集卡1发送SCPI指令通过指令与数控电源4、数控直流负载仪5通信实现电池充放电模式控制，同时也能发送指令至均衡电路7，实现电池电量均衡和保护。

本发明中所述的充放电模块至少包括数控电源4、数控直流负载仪5；所述的数控电源4、数控直流负载仪5，应为可编程数控仪器，例如使用艾德克斯IT6500数控电源，艾德克斯IT8800直流电子负载仪，支持SCPI标准指令集；数控电源4正极与电池正极连接，负极与电池负极连接，数控直流负载仪5正极与电池正极连接，负极与电池负极连接。上位机6发送SCPI指令控制数控电源4工作模式对电池按一定的充电规律充电。上位机6发送SCPI指令控制数控直流负载仪5工作模式对电池按一定的放电规律放电，如附图2所示为某一种工况下的放电电流谱，让电池按照该放电电流谱放电，来模拟电池在某种工况下的放电状态。上位机6发出设定的放电电流谱指令来控制数控直流负载仪5按照设定的电流谱放电。所以上位机6通过对数控电源4和数控直流负载仪5控制实现电池工作在不同充放电模式。

设定电池充放电模式后，特性数据采集模块可对电池特性参数进行采集。本发明的特性数据采集模块至少包括数据采集卡1、温度传感器2、电流传感器3；数据采集卡1可使用基于PXI、PCI、PCI Express、PCMCIA、ISA、Compact Flash等不同总线的数据采集卡。例如采用阿尔泰USB5935数据采集卡，该数据采集卡具有16路模拟输入端口，6个数字输入输出端口，模拟输入端口以差分的方式与每颗电池8的正极和负极相连采集电池单体8的电压信号，模拟输入端口和特性数据采集模块中温度传感器2相连读取电池当前温度值，模拟输入端口和电流传感器3相连读取电池充放电电流。模拟输入端口还可以测量电池总电压，电池总电压通过串联电阻分压满足采集卡量程后接入端口。数据采集卡1与上位机6通过安装USB5935数据采集卡驱动程序后通过USB总线连接；温度传感器2用例如LM35型号的温度传感器，将其紧贴放置于电池单体表面，LM35温度传感器2将电池单体表面温度转换成线性关系的电压值输出。电流传感器3可使用例如ACS712型号的电流传感器，电池模块充放电时电流通过电流传感器，在电流传感器3输出端将输出相应的电压值，电压值与电流程线性关系从而可以计算出电流值；所以通过数据采集卡1就可测量得到电池单体电压、电池单体温度、环境温度、电池组总电压，电池组总电流。同时本发明中所述的特性数据处理模块至少包括上位机6；上位机可使用计算机、单片机、DSP等。上位机6根据采集的电池单体电压、电池单体温度、电池组总电压、电池组总电流等参数计算出电池SOC(state of charge，荷电状态)，电池SOH(state of health，健康状态)，并实时显示电池的电流曲线、电压曲线、温度曲线，上述曲线反映电池充电特性、放电特性、温度特性。

本发明所述的电池保护模块可对电池电量进行均衡和保护，电池保护模块至少包括均衡电路7，均衡模块可由继电器串联功率电阻后并联在电池8正负两端组成。由数据采集卡1将电池实时电压通过USB总线传入上位机6，与程序中设定的电池充电上限电压值比较，当充电电压超过上限值，上位机6发出指令给数据采集卡控制相应电池保护模块的继电器接通，使均衡电阻消耗多余电量。

本发明中所述的电池模块包括N颗电池8，其中N为自然数，可依据应用需要来确定N值；N颗电池8通过串联或并联或串并混联成一套电池组。

在此说明书中，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然本发明不局

在此说明书中，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然本发明不局限于上述具体实施例，还可以做出各种修改、变换和变形。因此，说明书和附图应该被认为是说明性的而非限制性的。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种电池特性参数测试装置，其特征在于：该装置包括电池模块、特性数据采集模块、特性数据处理模块、充放电模块、电池保护模块；

所述的特性数据采集模块至少包括数据采集卡(1)、温度传感器(2)、电流传感器(3)；

所述的充放电模块至少包括数控电源(4)、数控直流负载仪(5)；

所述的特性数据处理模块至少包括上位机(6)；

所述的电池保护模块至少包括均衡电路(7)；

所述的电池模块包括N颗电池(8)，其中N为大于或者等于1的整数；

所述的特性数据采集模块采集电池单体电压、电池单体温度、电池组总电压、电池组总电流，并将特性数据传入数据采集卡(1)，数据采集卡(1)通过通信总线与上位机(6)通信；上位机(6)对特性数据进行处理；上位机(6)通过数据采集卡(1)发送SCPI指令通过指令与数控电源(4)、数控直流负载仪(5)通信实现电池充放电模式控制，同时也能发送指令至均衡电路(7)，实现电池电量均衡和保护。

2.根据权利要求1所述的电池特性参数测试装置，其特征在于：所述的上位机(6)控制数控电源(4)和数控直流负载仪(5)，实现对电池进行充放电控制。

3.根据权利要求1所述的电池特性参数测试装置，其特征在于：所述的上位机(6)通过特性数据采集模块采集、保存电池实时特性数据，并实时显示电池的电流曲线、电压曲线、温度曲线，上述曲线反应电池充电特性、放电特性、温度特性。

4.根据权利要求1所述的电池特性参数测试装置，其特征在于：所述的充放电模块中电池充电模式至少包括恒流充电、恒压充电、脉冲充电。

5.根据权利要求1所述的电池特性参数测试装置，其特征在于：所述的充放电模块中的电池放电模式至少包括：恒流放电、恒电阻放电、恒功率放电和用户设定放电电流谱模式；所述的用户设定放电电流谱模式是根据用户在上位机(6)所设定的放电电流谱来控制数控直流负载仪(5)产生设定的放电的电流，模拟工况，检测电池在用户设定工况下的特性参数。