CN107450024A - 电池充放电测试仪纹波吸收装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池充放电测试仪纹波吸收装置和方法，包括并联的单次频率纹波吸收电路和二阶高通纹波吸收支路，所述单次频率纹波吸收电路为LC串联谐振电路，所述二阶高通纹波吸收支路为RLC串联谐振电路，本发明利用LC谐振点阻抗等效为0的原理，实现针对电池充放电测试仪特定频率和频率段的纹波吸收功能。本装置安装在充放电测试设备直流侧端口处，设备内置、外置皆可。本发明结构简单，性能稳定，使用寿命较长，可有效降低直流纹波含量。安装本装置的充放电设备可在电池测试过程中，能有效降低纹波过大对电池性能的影响，改进电池的使用寿命，提高容量等测试参数的准确率，对电池测试行业具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及蓄电池测试设备，尤其涉及电池充放电测试仪纹波吸收装置。
背景技术
近几年电动车行业蓬勃发展，对动力电池的性能和寿命要求不断提高。蓄电池作为电动车的重要组成部分，对电动车的性能起着关键作用。充放电测试仪主要用来对电池进行充放电测试，检测电池性能。一般测试仪都具备编制下发测试工艺，对被测试对象实施充放电工艺，过程数据显示，历史数据记录的功能。
申请号为CN201120338828.X的中国专利公开了一种蓄电池充放电测试仪，包括数字控制单元和受其控制的蓄电池充放电电路，蓄电池充放电电路包括依次连接的DC/DC变换电路、DC/AC变换电路和并网开关，DC/DC变换电路包括一条或多条相互独立的直流通道，至少一条直流通道为其上设有直流斩波电路的斩波直流通道，直流通道的输入端设有蓄电池接线端子，输出端设有用于形成其输出端电压的直流母线电容，直流通道的输入端与并网开关的电源连接端之间连接有一条或多条设有软启开关的软启支路，所述一条或多条软启支路中至少有一条设有软启电阻。该专利启动电流小，散热设计较为容易，并网冲击电流小，可广泛用于蓄电池的充放电过程。
但是，充放电测试仪一般均由电力电子器件组成，直流侧不可避免包含开关纹波及交流电网映射过来的特征纹波。传统的直流侧LC滤波可降低大部分的开关纹波，但直流侧仍存在不可忽视的电流纹波含量。直流电流纹波是由于直流稳定电流上叠加的电流波动而造成的一种现象，因为直流电流一般是由交流电源经整流稳压，直流斩波控制等环节而形成的，这就不可避免地在直流稳定量中多少带有一些交流成份，这种叠加在直流稳定量上的交流分量就称之为纹波。纹波的成分较为复杂，它的形态一般为频率高于工频的类似正弦波的谐波，对于不同的场合，对纹波的要求各不一样。
若充放电测试仪直流纹波较大，测试过程会影响电池本身寿命及电动汽车电池管理系统BMS对一些电池参数的计算，比如SOC等；另外，纹波还会增加附加损耗，降低设备的利用率，干扰测量结果，降低信号的传输质量。
发明内容
为解决上述问题，降低电池充放电测试仪直流侧的纹波，本发明提供了一种电池充放电测试仪纹波吸收装置，能够对含量较高的特定频率的纹波进行吸收。本发明的装置电阻、电感、电容等无源器件组成，能够降低或滤除直流纹波中不同频率段的纹波含量。
本发明的装置包括单次频率纹波吸收电路和二阶高通纹波吸收支路，所述单次频率纹波吸收电路和二阶高通纹波吸收支路并联，
所述单次频率纹波吸收电路包括串联的第一电感L1和第一电容C1，所述单次频率纹波吸收电路的谐振频率为电池充放电测试仪直流侧的含有纹波的特征频率；
所述二阶高通纹波吸收支路包括第二电感L2、第二电容C2和电阻R，所述第二电感L2和第二电容C2串联，所述电阻R和第二电感L2并联，所述二阶高通纹波吸收电路的谐振频率为电池充放电测试仪直流侧的含有纹波的高通谐振频率；
所述单次频率纹波吸收电路的两端分别用于连接电池充放电测试仪的直流侧端口。
进一步地，所述单次频率纹波吸收电路的等效阻抗Z1为：
所述单次频率纹波吸收电路的谐振频率f1为：
其中，谐振频率f1为电池充放电测试仪直流侧的纹波含量最大的频率。
进一步地，所述单次频率纹波吸收电路还包括若干个并联的谐振支路，每个谐振支路都包括串联的电感和电容，每个谐振支路的谐振频率为电池充放电测试仪直流侧的纹波的一种频率。
进一步地，所述谐振支路的数目为两个，分别为第一谐振支路和第二谐振支路，所述第一谐振支路包括串联的第三电感L3和第三电容C3，所述第二谐振支路包括串联的第四电感L4和第四电容C4，所述第一谐振支路的谐振频率f3为电池充放电测试仪直流侧纹波含量第二大的频率，所述第二谐振支路的谐振频率f4为电池充放电测试仪直流侧纹波含量第三大的频率。
进一步地，所述二阶高通纹波吸收支路中，二阶高通纹波吸收的截止频率f2为：
且所述二阶高通纹波吸收支路中的取值范围为0.2-2。
本发明还提供了一种电池充放电测试仪纹波吸收方法，包括
S1、测量电池充放电测试仪的直流侧的纹波；
S2、分析测量得到的纹波的含量和对应的频率；
S3、根据分析结果，获取纹波含量最大的特征频率和高通谐振频率；
S4、配置电池充放电测试仪纹波吸收装置，所述装置包括单次频率纹波吸收电路和二阶高通纹波吸收支路，所述单次频率纹波吸收电路和二阶高通纹波吸收支路并联，
所述单次频率纹波吸收电路包括串联的第一电感L1和第一电容C1，所述单次频率纹波吸收电路的谐振频率为所述特征频率；
所述二阶高通纹波吸收支路包括第二电感L2、第二电容C2和电阻R，所述第二电感L2和第二电容C2串联，所述电阻R和第二电感L2并联，所述二阶高通纹波吸收电路的谐振频率为所述高通谐振频率；
S5、将所述单次频率纹波吸收电路的两端分别连接电池充放电测试仪的直流侧端口。
进一步地，步骤S4中的所述单次频率纹波吸收电路的等效阻抗Z1为：
所述单次频率纹波吸收电路的谐振频率f1为：
其中，谐振频率f1为电池充放电测试仪直流侧的纹波含量最大的频率。
进一步地，步骤S4中的所述单次频率纹波吸收电路还包括若干个并联的谐振支路，每个谐振支路都包括串联的电感和电容，每个谐振支路的谐振频率为电池充放电测试仪直流侧的纹波的一种频率。
进一步地，步骤S3还包括获取纹波含量较大的两个频率；步骤S4中的所述谐振支路的数目为两个，分别为第一谐振支路和第二谐振支路，所述第一谐振支路包括串联的第三电感L3和第三电容C3，所述第二谐振支路包括串联的第四电感L4和第四电容C4，所述第一谐振支路的谐振频率f3为电池充放电测试仪直流侧纹波含量第二大的频率，所述第二谐振支路的谐振频率f4为电池充放电测试仪直流侧纹波含量第三大的频率。
进一步地，所述二阶高通纹波吸收支路中，截止频率f2为：
二阶高通纹波吸收支路中的取值范围为0.2-2。
本发明提出一种电池充放电测试仪纹波吸收装置及方法。由RLC无源器件组成，利用LC谐振点阻抗等效为0的原理，实现针对特定频率和频率段实现纹波吸收功能。本装置安装在充放电测试设备直流侧端口处，设备内置、外置皆可。本发明结构简单，性能稳定，使用寿命较长，可有效降低直流纹波含量。
安装本装置的充放电设备可在电池测试过程中，能有效降低纹波过大对电池性能的影响，改进电池的使用寿命，提高容量等测试参数的准确率，对电池测试行业具有重要意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1是本发明的电池充放电测试仪纹波吸收装置的原理图；
图2是本发明的电池充放电测试仪的系统连线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
请参见图1，本发明实施例提供了一种电池充放电测试仪纹波吸收装置，包括单次频率纹波吸收电路和二阶高通纹波吸收支路，所述单次频率纹波吸收电路和二阶高通纹波吸收支路并联，
所述单次频率纹波吸收电路包括串联的第一电感L1和第一电容C1，所述单次频率纹波吸收电路的谐振频率为电池充放电测试仪直流侧的含有纹波的特征频率；
所述二阶高通纹波吸收支路包括第二电感L2、第二电容C2和电阻R，所述第二电感L2和第二电容C2串联，所述电阻R和第二电感L2并联，所述二阶高通纹波吸收电路的谐振频率为电池充放电测试仪直流侧的含有纹波的高通谐振频率；其中，高通谐振频率是指直流侧的含有纹波的高阶频率分量。
所述单次频率纹波吸收电路的两端分别用于连接电池充放电测试仪的直流侧端口。
本装置仅由无源器件电阻、电容和电感组成。分为两种纹波吸收支路：
1、单次频率纹波吸收电路：
测量得到电池充放电测试仪直流侧的纹波含量最大的三个频率分别为第一特征频率、第二频率和第三频率。当然，本领域技术人员应当了解，直流侧的其他纹波的频率均可采用本发明的单次频率纹波吸收电路进行吸收。
L1、C1，L3、C3，L4、C4组成的单次频率纹波吸收电路；
以L1，C1支路为例，等效阻抗为：
f1为L1，C1支路的谐振频率，同时，谐振频率f1为电池充放电测试仪直流侧的纹波含量最大的频率。
谐振点阻抗Z1等效为0，该频率纹波电流均流向L1、C1支路，达到滤除特定频率点纹波的效果。
串联的第三电感L3和第三电容C3组成第一谐振支路，串联的第四电感L4和第四电容C4组成第二谐振支路，所述第一谐振支路的谐振频率f3为电池充放电测试仪直流侧纹波含量第二大频率，所述第二谐振支路的谐振频率f4为电池充放电测试仪直流侧纹波含量第三大频率。
本领域技术人员应该了解，本实施例给出了三个谐振支路，但在具体的应用场景中，可以设置多个谐振支路，每个谐振支路都能够吸收一种频率的谐振频率。
2、二阶高通纹波吸收支路：
R、L2、C2组成二阶高通纹波吸收支路，可吸收和降低高于谐振频率的纹波含量。
所述二阶高通纹波吸收支路中，截止频率f2为：
的取值范围为0.2-2。
且所述二阶高通纹波吸收支路中的取值范围为0.2-2。本发明的发明人经过分析和测算，当的取值范围为0.2-2时，能够有效地吸收和降低高频纹波含量，使电路的滤波效果更好。
具体实施过程如下：
充放电测试设备或电池充放电测试仪运行过程中，通过示波器或电能质量分析仪等仪器测量直流侧电流纹波，分析各次纹波含量和对应的频率；找出纹波含量最大的三个频率点及确定高通谐振频率点；配置单次纹波吸收电路和二阶高通纹波吸收电路，安置到蓄电池充放电测试仪直流侧如图2所示。蓄电池充放电测试仪已确定的三种频率点的纹波及高频纹波均被本发明的装置吸收。
本发明提出一种应用于充放电测试设备的直流纹波吸收装置和方法，由RLC无源器件组成，利用LC谐振点阻抗等效为0的原理，实现针对特定频率和频率段实现纹波吸收功能。本装置安装在充放电测试设备直流侧端口处，设备内置、外置皆可，器件种类较少，性能稳定，使用寿命较长，并可有效降低直流纹波含量。
近几年电动车行业蓬勃发展，对动力电池的性能和寿命要求不断提高。安装本装置的充放电设备可在电池测试过程中，降低纹波过大对电池性能的影响，改进电池的使用寿命，提高容量等测试参数的准确率。因此，本发明在电池测试行业具有重要意义。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.电池充放电测试仪纹波吸收装置，其特征在于，包括单次频率纹波吸收电路和二阶高通纹波吸收支路，所述单次频率纹波吸收电路和二阶高通纹波吸收支路并联，
所述单次频率纹波吸收电路包括串联的第一电感L1和第一电容C1，所述单次频率纹波吸收电路的谐振频率为电池充放电测试仪直流侧的含有纹波的特征频率；
所述二阶高通纹波吸收支路包括第二电感L2、第二电容C2和电阻R，所述第二电感L2和第二电容C2串联，所述电阻R和第二电感L2并联，所述二阶高通纹波吸收电路的谐振频率为电池充放电测试仪直流侧的含有纹波的高通谐振频率；
所述单次频率纹波吸收电路的两端分别用于连接电池充放电测试仪的直流侧端口。
2.根据权利要求1所述的电池充放电测试仪纹波吸收装置，其特征在于，所述单次频率纹波吸收电路的等效阻抗Z1为：
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<mi>Z</mi>
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所述单次频率纹波吸收电路的谐振频率f1为：
<mrow>
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</msub>
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<mn>1</mn>
</msub>
</mrow>
</msqrt>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
其中，谐振频率f1为电池充放电测试仪直流侧的纹波含量最大的频率。
3.根据权利要求1或2所述的电池充放电测试仪纹波吸收装置，其特征在于，所述单次频率纹波吸收电路还包括若干个并联的谐振支路，每个谐振支路都包括串联的电感和电容，每个谐振支路的谐振频率为电池充放电测试仪直流侧的纹波的一种频率。
4.根据权利要求3所述的电池充放电测试仪纹波吸收装置，其特征在于，所述谐振支路的数目为两个，分别为第一谐振支路和第二谐振支路，所述第一谐振支路包括串联的第三电感L3和第三电容C3，所述第二谐振支路包括串联的第四电感L4和第四电容C4，所述第一谐振支路的谐振频率f3为电池充放电测试仪直流侧纹波含量第二大的频率，所述第二谐振支路的谐振频率f4为电池充放电测试仪直流侧纹波含量第三大的频率。
5.根据权利要求1、2或4所述的电池充放电测试仪纹波吸收装置，其特征在于，所述二阶高通纹波吸收支路中，谐振频率f2为：
<mrow>
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<mi>f</mi>
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<mn>2</mn>
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</mrow>
</mfrac>
</mrow>
且所述二阶高通纹波吸收支路中的取值范围为0.2-2。
6.电池充放电测试仪纹波吸收方法，其特征在于，包括
S1、测量电池充放电测试仪的直流侧的纹波；
S2、分析测量得到的纹波的含量和对应的频率；
S3、根据分析结果，获取纹波含量最大的特征频率和高通谐振频率；
S4、配置电池充放电测试仪纹波吸收装置，所述装置包括单次频率纹波吸收电路和二阶高通纹波吸收支路，所述单次频率纹波吸收电路和二阶高通纹波吸收支路并联，
所述单次频率纹波吸收电路包括串联的第一电感L1和第一电容C1，所述单次频率纹波吸收电路的谐振频率为所述特征频率；
所述二阶高通纹波吸收支路包括第二电感L2、第二电容C2和电阻R，所述第二电感L2和第二电容C2串联，所述电阻R和第二电感L2并联，所述二阶高通纹波吸收电路的谐振频率为所述高通谐振频率；
S5、将所述单次频率纹波吸收电路的两端分别连接电池充放电测试仪的直流侧端口。
7.根据权利要求6所述的电池充放电测试仪纹波吸收方法，其特征在于，步骤S4中的所述单次频率纹波吸收电路的等效阻抗Z1为：
<mrow>
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<mi>Z</mi>
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所述单次频率纹波吸收电路的谐振频率f1为：
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<mi>f</mi>
<mn>1</mn>
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<mo>=</mo>
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</msqrt>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
其中，谐振频率f1为电池充放电测试仪直流侧的纹波含量最大的频率。
8.根据权利要求6或7所述的电池充放电测试仪纹波吸收方法，其特征在于，步骤S4中的所述单次频率纹波吸收电路还包括若干个并联的谐振支路，每个谐振支路都包括串联的电感和电容，每个谐振支路的谐振频率为电池充放电测试仪直流侧的纹波的一种频率。
9.根据权利要求8所述的电池充放电测试仪纹波吸收方法，其特征在于，步骤S3还包括获取纹波含量较大的两个频率；步骤S4中的所述谐振支路的数目为两个，分别为第一谐振支路和第二谐振支路，所述第一谐振支路包括串联的第三电感L3和第三电容C3，所述第二谐振支路包括串联的第四电感L4和第四电容C4，所述第一谐振支路的谐振频率f3为电池充放电测试仪直流侧纹波含量第二大的频率，所述第二谐振支路的谐振频率f4为电池充放电测试仪直流侧纹波含量第三大的频率。
10.根据权利要求6、7或9所述的电池充放电测试仪纹波吸收方法，其特征在于，所述二阶高通纹波吸收支路中，谐振频率f2为：
<mrow>
<msub>
<mi>f</mi>
<mn>2</mn>
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<mn>2</mn>
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且所述二阶高通纹波吸收支路中的取值范围为0.2-2。
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| AT523095A1 (de) * | 2019-11-08 | 2021-05-15 | Avl List Gmbh | Einkoppelvorrichtung zum Einkoppeln eines Rippelstromes, Testsystem, sowie Einkoppelverfahren |
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| CN202383263U (zh) * | 2011-12-14 | 2012-08-15 | 云南电网公司临沧供电局 | 一种直流系统蓄电池性能的在线监测装置 |
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- 2016-06-01 CN CN201610384274.4A patent/CN107450024A/zh active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20171208 |