CN109001637A - 单体电芯绝缘内阻快速测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种单体电芯绝缘内阻快速测试装置，采用双向AC/DC模块、双向DC/DC模块及储能滤波模块，将交流电变成直流电，经滤波后供给下一级的双向DC/DC模块，为电池提供充电电源；将电池的放电能量通过双向AC/DC模块逆变回馈到电网，实现电池测试过程中能量的双向流动及高品质的电能回馈；本系统采用全波电桥式电路，减小设备体积和重量，提升设备功率密度。
Description
技术领域
本发明涉及电阻测试技术领域，尤其涉及一种单体电芯绝缘内阻快速测试装置及方法。
背景技术
随着新能源汽车产业的快速发展，动力电池需求出现了爆发式增长态势，作为动力电池的验证测试装备的单体电芯测试设备已广泛应用于动力电池的生产制造、过程检测及出厂测试。
现有的电池内阻测试方法包括：
1.密度法：密度法主要通过测量蓄电池电解液密度来估算电池内阻，常用于开口式铅酸蓄电池的内阻测量，无法对密封的蓄电池内阻进行测量，因此适用范围极窄。
2.开路电压法：开路电压法是通过测量电池端电压来对电池内阻进行估算，由于一个容量已很小的电池，其在浮充状态下的端电压仍会表现正常，因此开路电压法的测量精度很差，甚至会得出错误结果。
3.直流放电法：直流放电法是对电池进行瞬间大电流放电，通过测量电池的瞬间电压降，并利用欧姆定律计算出电池内阻。这种方法在实践中得到了广泛应用，但也存在一些严重缺点，例如，其内阻检测只能在静态或脱机状态下进行，无法进行在线测量，而且大电流放电会对电池造成损害，从而影响电池的质量和寿命。
4.交流注入法：交流注入法是通过对电池注入一个恒定的交流电流信号，测量出电池两端的电压响应信号和两者间的相位差，利用阻抗公式确定电池内阻。该方法不需要对电池进行放电，因此不会对电池性能产生影响，且可实现电池内阻的在线检测，测量结果准确。交流注入法已越来越成为电池内阻测量的主流方法。
现有测试设备存在测试精度低，电流响应时间慢，配置不灵活等缺陷，不能适应用户不同测试需求的需要，因此提升测试精度，提高电流动态响应时间，灵活的配置方案，大数据分析及管理等技术是单体电芯测试设备在新能源领域大规模生产检测应用的发展趋势。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种测试精度高、电流动态响应快的单体电芯绝缘内阻快速测试装置及方法。
本发明的技术方案是这样实现的：一方面，本发明提供了一种单体电芯绝缘内阻快速测试装置，其包括CPU(1)、数据采集板(2)、电流传感器(3)和电压传感器(4)，还包括双向AC/DC模块(5)、双向DC/DC模块(6)、储能滤波模块(7)和两测试连接端子(8)，其中，双向AC/DC模块(5)外接民用交流电，双向AC/DC模块(5)、双向DC/DC模块(6)、储能滤波模块(7)、电流传感器(3)、两测试连接端子(8)、储能滤波模块(7)和DC/DC模块(6)依次电性连接形成电回路，电压传感器(4)与两测试连接端子(8)电性连接，电流传感器(3)和电压传感器(4)分别与数据采集板(2)信号连接，数据采集板(2)与CPU(1)信号连接。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述双向DC/DC模块(6)包括四个N型MOS管，四个N型MOS管两两串联于双向AC/DC模块(5)引出的火线和零线之间，N型MOS管两两串联连接点分别再引出火线和零线外接储能滤波模块(7)。
在以上技术方案的基础上，优选的，还包括温度传感器(9)，采集被测电芯表面温度，并与数据采集板(2)信号连接。
在以上技术方案的基础上，优选的，还包括驱动电路板(10)，与双向DC/DC模块(6)电性连接，与CPU(1)信号连接。
在以上技术方案的基础上，优选的，储能滤波模块(7)包括两电感器和一电容，两电感器串联设置于火线上，电容两极分别电连接两电感器串联连接点和零线。
在以上技术方案的基础上，优选的，还包括Nand-flash存储器(11)与SDRAM存储器(12)，分别信号连接CPU(1)。
第二方面，本发明提供了一种单体电芯绝缘内阻快速测试方法，包括以下步骤，
S1，采用本发明第一方面所述的单体电芯绝缘内阻快速测试装置，将被测电芯正负极分别与两测试连接端子(8)电性连接，双向AC/DC模块(5)外接民用交流电；
S2，通过双向AC/DC模块(5)将交流电变成直流电，经滤波后供给下一级的双向DC/DC模块(6)，为被测电芯提供充电电源；同时，将被测电芯的放电能量逆变回馈到外接民用交流电网；
S3，通过双向DC/DC模块(6)调节输出电压范围；
S4，通过储能滤波模块(7)滤除杂波，储存能量；
S5，通过电流传感器(3)测试通过被测电芯的电流并发送给数据采集板(2)，通过电压传感器(4)测试被测电芯两端的电压并发送给数据采集板(2)，通过温度传感器(9)采集被测电芯表面温度并发送给数据采集板(2)；
S6，数据采集板(2)将被测电芯的电流、电压和表面温度数据发送给CPU(1)；
S7，通过CPU(1)计算并输出被测电芯的内阻并输出。
本发明的单体电芯绝缘内阻快速测试装置及方法相对于现有技术具有以下
有益效果：
(1)采用双向AC/DC模块、双向DC/DC模块及储能滤波模块，将交流电变成直流电，经滤波后供给下一级的双向DC/DC模块，为电池提供充电电源；第二，将电池的放电能量通过双向AC/DC模块逆变回馈到电网，实现电池测试过程中能量的双向流动及高品质的电能回馈；
(2)本系统采用全波电桥式电路，减小设备体积和重量，提升设备功率密度。
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，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地介绍，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他的附图。
图1为本发明单体电芯绝缘内阻快速测试装置的电路连接关系示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明的单体电芯绝缘内阻快速测试装置，其包括CPU 1、数据采集板2、电流传感器3、电压传感器4、双向AC/DC模块5、双向DC/DC模块6、储能滤波模块7、两测试连接端子8、温度传感器9、驱动电路板10、Nand-flash存储器11与SDRAM存储器12。
双向AC/DC模块5外接民用交流电，一方面，将交流电变成直流电，经滤波后供给下一级的双向DC/DC模块6，为电池提供充电电源；第二方面，将电池的放电能量通过双向AC/DC模块5逆变回馈到电网。
双向DC/DC模块6，实现宽输出电压范围，为保障系统的稳定性。具体的，所述双向DC/DC模块6包括四个N型MOS管，四个N型MOS管两两串联于双向AC/DC模块5引出的火线和零线之间，N型MOS管两两串联连接点分别再引出火线和零线外接储能滤波模块7。
储能滤波模块7，滤除杂波，储存能量。具体的，储能滤波模块7包括两电感器和一电容，两电感器串联设置于火线上，电容两极分别电连接两电感器串联连接点和零线。
电流传感器3，测试通过被测电芯的电流，可采用现有技术。
电压传感器4，测试被测电芯两端的电压，可采用现有技术。
温度传感器9，采集被测电芯表面温度，防止电芯过热，影响测试精度。
数据采集板2，采集测试过程中的各项参数，与电流传感器3、电压传感器4和温度传感器9信号连接。
CPU 1，执行计算和控制，与数据采集板2信号连接。
具体的，双向AC/DC模块5、双向DC/DC模块6、储能滤波模块7、电流传感器3、两测试连接端子8、储能滤波模块7和DC/DC模块6依次电性连接形成电回路，电压传感器4与两测试连接端子8电性连接，电流传感器3和电压传感器4分别与数据采集板2信号连接，数据采集板2与CPU 1信号连接。
具体的，驱动电路板10，与双向DC/DC模块6电性连接，与CPU1信号连接。
还包括Nand-flash存储器11与SDRAM存储器12，分别信号连接CPU 1。数据显示过程中系统采用多级缓存，可快速打开显示数据高达千万条以上。
本发明的单体电芯绝缘内阻快速测试方法，包括以下步骤，
S1，采用本发明第一方面所述的单体电芯绝缘内阻快速测试装置，将被测电芯正负极分别与两测试连接端子8电性连接，双向AC/DC模块5外接民用交流电；
S2，通过双向AC/DC模块5将交流电变成直流电，经滤波后供给下一级的双向DC/DC模块6，为被测电芯提供充电电源；同时，将被测电芯的放电能量逆变回馈到外接民用交流电网；
S3，通过双向DC/DC模块6调节输出电压范围；
S4，通过储能滤波模块7滤除杂波，储存能量；
S5，通过电流传感器3测试通过被测电芯的电流并发送给数据采集板2，通过电压传感器4测试被测电芯两端的电压并发送给数据采集板2，通过温度传感器9采集被测电芯表面温度并发送给数据采集板2；
S6，数据采集板2将被测电芯的电流、电压和表面温度数据发送给CPU 1；
S7，通过CPU 1计算并输出被测电芯的内阻并输出。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种单体电芯绝缘内阻快速测试装置，其包括CPU(1)、数据采集板(2)、电流传感器(3)和电压传感器(4)，其特征在于：还包括双向AC/DC模块(5)、双向DC/DC模块(6)、储能滤波模块(7)和两测试连接端子(8)，其中，双向AC/DC模块(5)外接民用交流电，双向AC/DC模块(5)、双向DC/DC模块(6)、储能滤波模块(7)、电流传感器(3)、两测试连接端子(8)、储能滤波模块(7)和DC/DC模块(6)依次电性连接形成电回路，电压传感器(4)与两测试连接端子(8)电性连接，电流传感器(3)和电压传感器(4)分别与数据采集板(2)信号连接，数据采集板(2)与CPU(1)信号连接。
2.如权利要求1所述的单体电芯绝缘内阻快速测试装置，其特征在于：所述双向DC/DC模块(6)包括四个N型MOS管，四个N型MOS管两两串联于双向AC/DC模块(5)引出的火线和零线之间，N型MOS管两两串联连接点分别再引出火线和零线外接储能滤波模块(7)。
3.如权利要求1所述的单体电芯绝缘内阻快速测试装置，其特征在于：还包括温度传感器(9)，采集被测电芯表面温度，并与数据采集板(2)信号连接。
4.如权利要求1所述的单体电芯绝缘内阻快速测试装置，其特征在于：还包括驱动电路板(10)，与双向DC/DC模块(6)电性连接，与CPU(1)信号连接。
5.如权利要求1所述的单体电芯绝缘内阻快速测试装置，其特征在于：储能滤波模块(7)包括两电感器和一电容，两电感器串联设置于火线上，电容两极分别电连接两电感器串联连接点和零线。
6.如权利要求1所述的单体电芯绝缘内阻快速测试装置，其特征在于：还包括Nand-flash存储器(11)与SDRAM存储器(12)，分别信号连接CPU(1)。
7.一种单体电芯绝缘内阻快速测试方法，其特征在于：包括以下步骤，
S1，采用如权利要求1所述的单体电芯绝缘内阻快速测试装置，将被测电芯正负极分别与两测试连接端子(8)电性连接，双向AC/DC模块(5)外接民用交流电；
S2，通过双向AC/DC模块(5)将交流电变成直流电，经滤波后供给下一级的双向DC/DC模块(6)，为被测电芯提供充电电源；同时，将被测电芯的放电能量逆变回馈到外接民用交流电网；
S3，通过双向DC/DC模块(6)调节输出电压范围；
S4，通过储能滤波模块(7)滤除杂波，储存能量；
S5，通过电流传感器(3)测试通过被测电芯的电流并发送给数据采集板(2)，通过电压传感器(4)测试被测电芯两端的电压并发送给数据采集板(2)，通过温度传感器(9)采集被测电芯表面温度并发送给数据采集板(2)；
S6，数据采集板(2)将被测电芯的电流、电压和表面温度数据发送给CPU(1)；
S7，通过CPU(1)计算并输出被测电芯的内阻并输出。
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2018
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