CN109298350B - 一种电池一致性检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池一致性检测装置，通过通讯算法模块对电池模组中的各个单体电池进行数据采集，同时控制2N刀三掷开关对电池模组中单体电池之间的连接关系进行调整，并计算出测试结果。此外，根据电池模组的设置进行负载分组，方便单体电池检测后快速分组进行串并联检测，提高了电池一致性的检测精度和检测效率，解决了由于检测方式复杂，测试的流程和持续时间长，现有的检测装置一般只能对单体电池的一致性进行检测，无法快速成组地验证电池组的一致性运行情况，导致的效率不高的技术问题。

Description

一种电池一致性检测装置

技术领域

本发明涉及电池检测技术领域，尤其涉及一种电池一致性检测装置。

背景技术

众所周知，电池组内各单体电池一致性的好坏直接关系到电池组的性能和寿命，如何保证电池组内各单体电池的一致性是保证电池组性能的关键。

目前，检测电池组内各单体电池的一致性的方式主要是根据单体电池的内阻、电压差以及容量差进行判定，或是观测电池充放电曲线的特征来进行判定，而解决单体电池成组后不一致的方法普遍为采用外加电路来管理和均衡电池组中各单体电池的充放电状态，以提高电池组的一致性。

现有的评价电池组中各单体电池的一致性的方式在实际的工程化应用中，由于检测方式复杂，测试的流程和持续时间长，一般只能对单体电池的一致性进行检测，无法快速成组地验证电池组的一致性运行情况，导致了效率不高的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种电池一致性检测装置，解决了由于检测方式复杂，测试的流程和持续时间长，现有的检测装置一般只能对单体电池的一致性进行检测，无法快速成组地验证电池组的一致性运行情况，导致的效率不高的技术问题。

本发明提供了一种电池一致性检测装置，包括：

电池模组、可调负载、通讯算法模块和电源模块；

电池模组中包括N+1个单体电池和一个第一2N刀三掷开关，N为大于等于0的整数；

第一2N刀三掷开关包括2N个第一静触点、2N个第一单电芯端、2N个第一串联端和2N个第一并联端；

当i为1至N的整数时，j为1至i的整数，第j个单体电池的正极与第2j-1个第一静触点连接，第j个单体电池的负极与第2j个第一静触点连接；

第2j-1个第一单电芯端连接至电源模块的第2j-1个第一正极以及可调负载的第一正极，第2j个第一单电芯端连接至电源模块的第2j个第一负极以及可调负载的第一负极；

第j个单体电池的负极与第j+1个单体电池的负极相连，并与电源模块的第二负极、通讯算法模块的第一控制端以及可调负载的第二负极连接；

第i+1个单体电池的正极与电源模块的第二正极以及可调负载的第二正极连接；

第2j-1个第一串联端与第2j个第一并联端连接后，连接至第j+1个单体电池的负极；

第2j-1个第一并联端连接至第j+1个单体电池的正极；

通讯算法模块用于通过控制2N刀三掷开关对电池模组的测试模式进行控制，并对电池模组的数据进行采样和分析，得到电池模组一致性的检测结果。

可选地，当i为0时，电池模组中包括一个单体电池；

单体电池的正极与电源模块的第一正极连接，单体电池的负极与电源模块的第一负极以及通讯算法模块的第一控制端连接。

可选地，电池模组中还包括N+1个电流互感器；

第N+1个电流互感器的第一端与第N+1个单体电池的正极连接；

第N+1个电流互感器的第二端与通讯算法模块的第一采集端连接。

可选地，电池模组中还包括N+1个温度传感器；

第N+1个温度互感器的第一端与第N+1个单体电池的正极连接；

第N+1个温度互感器的第二端与通讯算法模块的第二采集端连接。

可选地，电池模组中还包括N+1个电压互感器；

第N+1个电压互感器的第一侧的第一端与第N+1个单体电池的正极连接；

第N+1个电压互感器的第一侧的第二端与第N+1个单体电池的负极连接；

第N+1个电压互感器的第二楼侧的第一端与通讯算法模块的第三采集端连接；

第N+1个电压互感器的第二侧的第二端与通讯算法模块的第四采集端连接。

可选地，可调负载中包括N+1个负载和一个第二2N刀三掷开关，N为大于等于0的整数；

第二2N刀三掷开关包括2N个第二静触点、2N个第二单电芯端、2N个第二串联端和2N个第二并联端；

当i为1至N的整数时，j为1至i的整数，第j个负载的第一端与第2j-1个第二静触点连接，第j个负载的第二端与第2j个第二静触点连接；

第2j-1个第二单电芯端连接至电源模块的第2j-1个第一正极以及电池模组的第2j-1个第一单电芯端，第2j个第二单电芯端连接至电源模块的第2j个第一负极以及电池模组的第2j个第一单电芯端；

第j个负载的第二端与第j+1个负载的第二端相连，并与电源模块的第二负极、通讯算法模块的第二控制端以及电池模组中单体电池的负极连接；

第i+1个负载的第一端与电源模块的第二正极以及电池模组中第i+1个单体电池的正极连接；

第2j-1个第二串联端与第2j个第二并联端连接后，连接至第j+1个负载的第二端；

第2j-1个第二并联端连接至第j+1个负载的第一端。

可选地，当i为0时，可调负载中包括一个负载；

负载的第一端与电源模块的第一正极连接，负载的第二端与电源模块的第一负极以及通讯算法模块的第二控制端连接。

可选地，还包括HMI显示模块；

HMI显示模块的配电端与电源模块连接；

HMI显示模块与通讯算法模块通讯连接；

HMI显示模块用于显示通讯算法模块采集的电池模组的数据以及电池模组一致性的检测结果。

可选地，电源模块包括AC/DC电源和DC/DC电源；

AC/DC电源的输出端分别与DC/DC电源的输入端、通讯算法模块的配电端连接；

DC/DC电源的第2j-1个第一正极与第2j-1个第一单电芯端以及可调负载的第一正极连接；

DC/DC电源的第2j个第一负极与第2j个第一单电芯端以及可调负载的第一负极连接；

DC/DC电源的第二正极与第i+1个单体电池的正极以及可调负载的第二正极连接；

DC/DC电源的第二负极与第j个单体电池的负极、通讯算法模块的第一控制端以及可调负载的第二负极连接。

可选地，两个或两个以上电池模组之间通过连接底板进行连接。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明通过通讯算法模块对电池模组中的各个单体电池进行数据采集，同时控制2N刀三掷开关对电池模组中单体电池之间的连接关系进行调整，当2N刀三掷开关位于串联端时，电池模组中的所有单体电池串联后进行一致性测试，当2N刀三掷开关位于并联端时，电池模组中的所有单体电池并联后进行一致性测试，并计算出测试结果。此外，根据电池模组的设置进行负载分组，方便单体电池检测后快速分组进行串并联检测，提高了电池一致性的检测精度和检测效率，解决了由于检测方式复杂，测试的流程和持续时间长，现有的检测装置一般只能对单体电池的一致性进行检测，无法快速成组地验证电池组的一致性运行情况，导致的效率不高的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明提供的一种电池一致性检测装置的结构示意图；

图2为本发明提供的一种电池一致性检测装置的电气原理图；

图3为本发明提供的电池模组的电路原理图；

图4为本发明提供的可调负载的电路原理图；

其中，附图标记为：

1、电池模组；2、可调负载；3、通讯算法模块；4、HMI显示模块；5、电源模块；6、连接底板；7、外壳；8、电网；9、电源模块的第二正极；10、电源模块的第二负极；11、电源模块的第2j-1个第一正极；12、电源模块的第2j个第一负极；13、第i+1个单体电池的正极；14、单体电池的负极；15、第2j-1个第一单电芯端；16、第2j个第一单电芯端；17、可调负载的第二正极；18、可调负载的第二负极；19、可调负载的第一正极；20、可调负载的第一负极；51、DC/DC电源；52、AC/DC电源。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种电池一致性检测装置，解决了由于检测方式复杂，测试的流程和持续时间长，现有的检测装置一般只能对单体电池的一致性进行检测，无法快速成组地验证电池组的一致性运行情况，导致的效率不高的技术问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图3，本发明提供了一种电池一致性检测装置，包括：

电池模组1、可调负载2、通讯算法模块3和电源模块5；

电池模组1中包括N+1个单体电池和一个第一2N刀三掷开关，N为大于等于0的整数；

第一2N刀三掷开关包括2N个第一静触点、2N个第一单电芯端、2N个第一串联端和2N个第一并联端；

当i为1至N的整数时，j为1至i的整数，第j个单体电池的正极与第2j-1个第一静触点连接，第j个单体电池的负极14与第2j个第一静触点连接；

第2j-1个第一单电芯端15连接至电源模块5的第2j-1个第一正极11以及可调负载2的第一正极19，第2j个第一单电芯端16连接至电源模块5的第2j个第一负极12以及可调负载2的第一负极20；

第j个单体电池的负极14与第j+1个单体电池的负极14相连，并与电源模块5的第二负极10、通讯算法模块3的第一控制端以及可调负载2的第二负极18连接；

第i+1个单体电池的正极13与电源模块5的第二正极9以及可调负载2的第二正极17连接；

第2j-1个第一串联端与第2j个第一并联端连接后，连接至第j+1个单体电池的负极14；

第2j-1个第一并联端连接至第j+1个单体电池的正极；

通讯算法模块3用于通过控制2N刀三掷开关对电池模组1的测试模式进行控制，并对电池模组1的数据进行采样和分析，得到电池模组1一致性的检测结果；

需要说明的是，电池模组1和可调负载2通过2N刀三掷开关选择电池模组1中的单体电池的单芯、串联或并联的工作模式，来实现电池模组1的灵活充放电；

通讯算法模块3是负责电池模组1和可调负载2的采样与逻辑判断，并与电池模组1和可调负载2进行模式控制，通过算法计算，获得相应的数值，从而得到电池模组1的电池一致性的结果。

本发明实施例通过通讯算法模块3对电池模组1中的各个单体电池进行数据采集，同时控制2N刀三掷开关对电池模组1中单体电池之间的连接关系进行调整，当2N刀三掷开关位于串联端时，电池模组1中的所有单体电池串联后进行一致性测试，当2N刀三掷开关位于并联端时，电池模组1中的所有单体电池并联后进行一致性测试，并由通讯算法模块3给出测试结果。此外，根据电池模组1的设置进行负载分组，方便单体电池检测后快速分组进行串并联检测，提高了电池一致性的检测精度和检测效率，解决了由于检测方式复杂，测试的流程和持续时间长，现有的检测装置一般只能对单体电池的一致性进行检测，无法快速成组地验证电池组的一致性运行情况，导致的效率不高的技术问题。

进一步地，当i为0时，电池模组1中包括一个单体电池；

单体电池的正极与电源模块5的第一正极连接，单体电池的负极与电源模块5的第一负极以及通讯算法模块3的第一控制端连接；

需要说明的是，i为0时，即代表电池模组1中只有一个单体电池，即电池模组1的一致性检测只存在单体检测的模式，没有开关的存在。

进一步地，电池模组1中还包括N+1个电流互感器；

第N+1个电流互感器的第一端与第N+1个单体电池的正极连接；

第N+1个电流互感器的第二端与通讯算法模块3的第一采集端连接；

需要说明的是，通讯算法模块3通过设置于电池模组1的单体电池的正极的电流互感进行电流采集。

进一步地，电池模组1中还包括N+1个温度传感器；

第N+1个温度互感器的第一端与第N+1个单体电池的正极连接；

第N+1个温度互感器的第二端与通讯算法模块3的第二采集端连接；

需要说明的是，通讯算法模块3通过设置于电池模组1的单体电池的正极的温度传感器进行温度采集。

进一步地，电池模组1中还包括N+1个电压互感器；

第N+1个电压互感器的第一侧的第一端与第N+1个单体电池的正极连接；

第N+1个电压互感器的第一侧的第二端与第N+1个单体电池的负极连接；

第N+1个电压互感器的第二楼侧的第一端与通讯算法模块3的第三采集端连接；

第N+1个电压互感器的第二侧的第二端与通讯算法模块3的第四采集端连接；

需要说明的是，通讯算法模块3通过设置于电池模组1的单体电池的正负极两端的电压互感器进行电压的采集。

进一步地，可调负载2中包括N+1个负载和一个第二2N刀三掷开关，N为大于等于0的整数；

第二2N刀三掷开关包括2N个第二静触点、2N个第二单电芯端、2N个第二串联端和2N个第二并联端；

当i为1至N的整数时，j为1至i的整数，第j个负载的第一端与第2j-1个第二静触点连接，第j个负载的第二端与第2j个第二静触点连接；

第2j-1个第二单电芯端连接至电源模块5的第2j-1个第一正极11以及电池模组1的第2j-1个第一单电芯端15，第2j个第二单电芯端连接至电源模块5的第2j个第一负极12以及电池模组1的第2j个第一单电芯端16；

第j个负载的第二端与第j+1个负载的第二端相连，并与电源模块5的第二负极10、通讯算法模块3的第二控制端以及电池模组1中单体电池的负极连接；

第i+1个负载的第一端与电源模块5的第二正极9以及电池模组1中第i+1个单体电池的正极13连接；

第2j-1个第二串联端与第2j个第二并联端连接后，连接至第j+1个负载的第二端；

第2j-1个第二并联端连接至第j+1个负载的第一端；

需要说明的是，将可调负载2的结构设置为与电源模组1的结构相同，是为了提高电池模组1与可调负载2的对应精度，避免调整不准确的情况出现。

进一步地，当i为0时，可调负载2中包括一个负载；

负载的第一端与电源模块5的第一正极连接，负载的第二端与电源模块5的第一负极以及通讯算法模块3的第二控制端连接。

进一步地，还包括HMI显示模块4；

HMI显示模块4的配电端与电源模块5连接；

HMI显示模块4与通讯算法模块3通讯连接；

HMI显示模块4用于显示通讯算法模块3采集的电池模组1的数据以及电池模组1一致性的检测结果；

需要说明的是，HMI显示模块4能够显示电池的采样电压、电流、充放电状态以及电池内阻、采样点温度等；电池的分选标准可以通过外部导入，也可以在显示模块的内存中选择。

进一步地，电源模块5包括AC/DC电源52和DC/DC电源51；

AC/DC电源52的输出端分别与DC/DC电源51的输入端、通讯算法模块3的配电端连接；

DC/DC电源51的第2j-1个第一正极11与第2j-1个第一单电芯端15以及可调负载2的第一正极19连接；

DC/DC电源51的第2j个第一负极12与第2j个第一单电芯端16以及可调负载2的第一负极20连接；

DC/DC电源51的第二正极与第i+1个单体电池的正极13以及可调负载2的第二正极17连接；

DC/DC电源51的第二负极与第j个单体电池的负极14、通讯算法模块3的第一控制端以及可调负载2的第二负极18连接；

需要说明的是，电网8通过AC/DC电源52给电池模组1充电并提供工作电源，当电网8缺电时，通过电池模组1提供电能的DC/DC电源51向装置提供工作电源。

进一步地，两个或两个以上电池模组1之间通过连接底板6进行连接。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种电池一致性检测装置，其特征在于，包括：

电池模组、可调负载、通讯算法模块和电源模块；

电池模组中包括N+1个单体电池和一个第一2N刀三掷开关，N为大于等于0的整数；

第一2N刀三掷开关包括2N个第一静触点、2N个第一单电芯端、2N个第一串联端和2N个第一并联端；

当i为1至N的整数时，j为1至i的整数，第j个单体电池的正极与第2j-1个第一静触点连接，第j个单体电池的负极与第2j个第一静触点连接；

第2j-1个第一单电芯端连接至电源模块的第2j-1个第一正极以及可调负载的第一正极，第2j个第一单电芯端连接至电源模块的第2j个第一负极以及可调负载的第一负极；

第j个单体电池的负极与第j+1个单体电池的负极相连，并与电源模块的第二负极、通讯算法模块的第一控制端以及可调负载的第二负极连接；

第i+1个单体电池的正极与电源模块的第二正极以及可调负载的第二正极连接；

第2j-1个第一串联端与第2j个第一并联端连接后，连接至第j+1个单体电池的负极；

第2j-1个第一并联端连接至第j+1个单体电池的正极；

通讯算法模块用于通过控制2N刀三掷开关对电池模组的测试模式进行控制，并对电池模组的数据进行采样和分析，得到电池模组一致性的检测结果；

可调负载中包括N+1个负载和一个第二2N刀三掷开关，N为大于等于0的整数；

第二2N刀三掷开关包括2N个第二静触点、2N个第二单电芯端、2N个第二串联端和2N个第二并联端；

当i为1至N的整数时，j为1至i的整数，第j个负载的第一端与第2j-1个第二静触点连接，第j个负载的第二端与第2j个第二静触点连接；

第2j-1个第二单电芯端连接至电源模块的第2j-1个第一正极以及电池模组的第2j-1个第一单电芯端，第2j个第二单电芯端连接至电源模块的第2j个第一负极以及电池模组的第2j个第一单电芯端；

第j个负载的第二端与第j+1个负载的第二端相连，并与电源模块的第二负极、通讯算法模块的第二控制端以及电池模组中单体电池的负极连接；

第i+1个负载的第一端与电源模块的第二正极以及电池模组中第i+1个单体电池的正极连接；

第2j-1个第二串联端与第2j个第二并联端连接后，连接至第j+1个负载的第二端；

第2j-1个第二并联端连接至第j+1个负载的第一端。

2.根据权利要求1所述的电池一致性检测装置，其特征在于，当i为0时，电池模组中包括一个单体电池；

单体电池的正极与电源模块的第一正极连接，单体电池的负极与电源模块的第一负极以及通讯算法模块的第一控制端连接。

3.根据权利要求1或2所述的电池一致性检测装置，其特征在于，电池模组中还包括N+1个电流互感器；

第N+1个电流互感器的第一端与第N+1个单体电池的正极连接；

第N+1个电流互感器的第二端与通讯算法模块的第一采集端连接。

4.根据权利要求1或2所述的电池一致性检测装置，其特征在于，电池模组中还包括N+1个温度传感器；

第N+1个温度互感器的第一端与第N+1个单体电池的正极连接；

第N+1个温度互感器的第二端与通讯算法模块的第二采集端连接。

5.根据权利要求1或2所述的电池一致性检测装置，其特征在于，电池模组中还包括N+1个电压互感器；

第N+1个电压互感器的第一侧的第一端与第N+1个单体电池的正极连接；

第N+1个电压互感器的第一侧的第二端与第N+1个单体电池的负极连接；

第N+1个电压互感器的第二楼侧的第一端与通讯算法模块的第三采集端连接；

第N+1个电压互感器的第二侧的第二端与通讯算法模块的第四采集端连接。

6.根据权利要求2所述的电池一致性检测装置，其特征在于，当i为0时，可调负载中包括一个负载；

负载的第一端与电源模块的第一正极连接，负载的第二端与电源模块的第一负极以及通讯算法模块的第二控制端连接。

7.根据权利要求1所述的电池一致性检测装置，其特征在于，还包括HMI显示模块；

HMI显示模块的配电端与电源模块连接；

HMI显示模块与通讯算法模块通讯连接；

HMI显示模块用于显示通讯算法模块采集的电池模组的数据以及电池模组一致性的检测结果。

8.根据权利要求1或2所述的电池一致性检测装置，其特征在于，电源模块包括AC/DC电源和DC/DC电源；

AC/DC电源的输出端分别与DC/DC电源的输入端、通讯算法模块的配电端连接；

DC/DC电源的第2j-1个第一正极与第2j-1个第一单电芯端以及可调负载的第一正极连接；

DC/DC电源的第2j个第一负极与第2j个第一单电芯端以及可调负载的第一负极连接；

DC/DC电源的第二正极与第i+1个单体电池的正极以及可调负载的第二正极连接；

DC/DC电源的第二负极与第j个单体电池的负极、通讯算法模块的第一控制端以及可调负载的第二负极连接。

9.根据权利要求1所述的电池一致性检测装置，其特征在于，两个或两个以上电池模组之间通过连接底板进行连接。

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