CN109765498B - 一种电动汽车动力电池主动均衡实验系统及其实验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动汽车动力电池主动均衡实验系统，包括电子控制器和实验电池组；所述电子控制器与实验电池组控制连接；所述实验电池组包括若干相互串联的电池模组；所述电池模组包括若干相互并联的单体电池；所述实验电池组包括电池包防护装置；所述防护装置内设计了散热风路，可以及时将实验中产生的热量排出，确保了实验的平稳进行。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车电池系统领域，尤其涉及一种电动汽车动力电池主动均衡实验系统。
背景技术
电动汽车动力电池通常由若干模组串联而成，对各模组的均衡性要求较高。电池均衡就是利用电力电子技术，使各模组电压偏差保持在合理的范围内，以防止单个模组过充、过放的发生。电池均衡分为主动均衡、被动均衡两种，主动均衡通过能量转移、被动均衡则通过能量消耗来达到各模组的一致。为了保证电动汽车在使用过程中的安全稳定，有必要发明一种基于主动均衡原理，散热性能突出的电动汽车动力电池主动均衡实验系统。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于主动均衡原理，散热性能突出的电动汽车动力电池主动均衡实验系统。
技术方案：为实现上述目的，本发明的一种电动汽车动力电池主动均衡实验系统，包括电子控制器、充电电池、电源开关和若干相互串联的电池模组；所述电子控制器、充电电池、电源开关与电池模组串联设置；所述电池模组包括由若干相互并联的单体电池所构成的电池组；所述电池模组还包括电子开关、放电电阻、正极侧继电器和负极侧继电器；所述电子控制器与正极侧继电器、负极侧继电器控制连接；若干电池模组内的正极侧继电器、负极侧继电器之间相互电性连接。
进一步地，所述电池模组包括第一模组、第二模组和第三模组；所述电子控制器上电性连接设置有充电开关、第一模组放电开关、第二模组放电开关、第三模组放电开关和均衡开关；若干所述电池模组的串联电路上还设置有常开继电器；所述第一模组包括第一正极侧继电器、第一电子开关、第一放电电阻、第一电池组和第一负极侧继电器；所述第二模组包括第二正极侧继电器、第二电子开关、第二放电电阻、第二电池组和第二负极侧继电器；所述第三模组包括第三正极侧继电器、第三电子开关、第三放电电阻、第三电池组和第三负极侧继电器；所述电池模组内的正极侧继电器和负极侧继电器具体采用5端子继电器。
进一步地，还包括电池包防护装置；所述电池包防护装置包括相互电性连接的第一接线板和第二接线板；若干所述单体电池夹持设置在第一接线板、第二接线板之间；所述第一接线板背向单体电池的一侧贴合设置有第一导热板；所述第二接线板背向单体电池的一侧贴合设置有第二导热板；所述第一导热板沿自身长度方向的两端安装有第一面板和第二面板；所述第一面板上嵌设有第三接线板；所述第三接线板面向单体电池的一侧与第一接线板、第二接线板电性连接；所述第三接线板背向单体电池的一侧设置有接线孔。
进一步地，所述第一导热板背向第一接线板的一侧安装有通风板；所述通风板内部沿第一导热板的长度方向设置有流通孔；所述流通孔靠近第一面板的一端上对应设置有排风扇；所述第一面板上设置有第一通风口；所述第一通风口与排风扇位置对应；所述第二面板靠近第二接线板的一侧上设置有第二通风口；所述第一导热板、第二导热板之间连接安装有第一防护板和第二防护板；所述第一防护板沿第一导热板的长度方向的两端分别与第一面板和第二面板连接；所述第二防护板沿第一导热板的长度方向的两端分别与第一面板和第二面板连接。
进一步地，所述通风板内的流通孔相互间隔设置有多个，具体包括第一流通孔和第二流通孔；所述排风扇的进风口与第一流通孔对应配合；若干所述第二流通孔分布在第一流通孔的周围；所述第二流通孔与第一流通孔连通设置。
进一步地，所述第二面板上的第二通风口处设置有进气装置；所述进气装置底部设置有风孔；所述进气装置内设置有气体通道；所述风孔通过气体通道与第二通风口连通；所述进气装置侧面嵌设有滤板；所述滤板对应设置在气体通道的路径上；所述进气装置顶部设置有储物槽；所述储物槽顶部铰接设置有翻盖。
进一步地，所述第一防护板面向第一面板的一端内侧设置有第一嵌槽；所述第二防护板面向第一面板的一端内侧设置有第二嵌槽；所述第一面板面向第二面板的一侧上设置有第一传导片和第二传导片；所述第一传导片与第一嵌槽嵌套配合，且背向第一嵌槽的一侧设置有第一温度传感器；所述第二传导片与第二嵌槽嵌套配合，且背向第二嵌槽的一侧设置有第二温度传感器。
一种电动汽车动力电池主动均衡实验系统的实验方法：包括以下步骤，
步骤一，充电阶段；电源开关、充电开关闭合，电子控制器控制常开继电器的触点闭合，6个5端子继电器的1号与3号端子导通，利用充电电池给3个模组充电，各模组的电压值反馈给电子控制器，当某个模组的电压值达到最高限值时，电子控制器会自动使常开继电器的触点断开；使用电压表也对各模组电压进行监控，可根据需要手动断开实验电池充电开关，退出充电工况；
步骤二，放电阶段；电源开关闭合，第一模组放电开关、第二模组放电开关和第三模组放电开关的部分或全部闭合，电子控制器控制相应的模组电子开关导通、对应的模组电阻放电发热消耗模组电能，电压表对各模组电压进行监控，可根据需要手动断开相应模组放电开关，退出模组放电工况；当某个模组的电压值达到最低限值时，电子控制器也会自动断开相应的模组电子开关、使该模组退出放电工况；
步骤三，均衡阶段；电源开关、均衡开关闭合，电子控制器根据各模组电压值确定是否需要均衡，如需均衡，电子控制器控制常开继电器的触点闭合，同时，电子控制器控制第一正极侧继电器、第一负极侧继电器、第二正极侧继电器、第二负极侧继电器、第三正极侧继电器、第三负极侧继电器的第四端子和第五端子之间的线圈形成电流回路，6个5端子继电器的第二端子和第三端子导通，第一电池组、第二电池组、第三电池组相互并联进行均衡，直到达到目标值；如不需均衡，可先给某模组放电、再做均衡实验。
有益效果：本发明的一种电动汽车动力电池主动均衡实验系统，包括电子控制器和实验电池组；所述电子控制器与实验电池组控制连接；所述实验电池组包括若干相互串联的电池模组；所述电池模组包括若干相互并联的单体电池；所述实验电池组包括电池包防护装置；所述电池包防护装置内设计了散热风路，可以及时将实验中产生的热量排出，确保了实验的平稳进行。
附图说明
附图1为实验系统电路示意图；
附图2为防护装置整体结构示意图；
附图3为进气装置结构示意图。
实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
一种电动汽车动力电池主动均衡实验系统，如附图1所示，包括电子控制器1、充电电池2、电源开关3和若干相互串联的电池模组；所述电子控制器1、充电电池2、电源开关3与电池模组串联设置；所述电池模组包括由若干相互并联的单体电池201所构成的电池组；所述电池模组还包括电子开关、放电电阻、正极侧继电器和负极侧继电器；所述电子控制器1与正极侧继电器、负极侧继电器控制连接；若干电池模组内的正极侧继电器、负极侧继电器之间相互电性连接。
所述电池模组包括第一模组61、第二模组62和第三模组63；所述电子控制器1上电性连接设置有充电开关4、第一模组放电开关5、第二模组放电开关6、第三模组放电开关7和均衡开关8；若干所述电池模组的串联电路上还设置有常开继电器9；所述第一模组61包括第一正极侧继电器10、第一电子开关11、第一放电电阻12、第一电池组13和第一负极侧继电器14；所述第二模组62包括第二正极侧继电器15、第二电子开关16、第二放电电阻17、第二电池组18和第二负极侧继电器19；所述第三模组63包括第三正极侧继电器20、第三电子开关21、第三放电电阻22、第三电池组23和第三负极侧继电器24；所述电池模组内的正极侧继电器和负极侧继电器具体采用5端子继电器，其5个端口分别为第一端子1-a、第二端子1-b、第三端子1-c、第四端子1-d和第五端子1-e。
如附图2和附图3所示，还包括电池包防护装置99；所述电池包防护装置99包括相互电性连接的第一接线板22和第二接线板23；若干所述单体电池201夹持设置在第一接线板22、第二接线板23之间；第一接线板22和第二接线板23上均分布有蚀刻好的电路，两接线板之间也电性连接，从而可以将多个单体电池201连接到一起；当需要改变电池模组20的个数或所含单体电池201数量时，只需要更换接线板即可，这样就省去了大量的接线时间，显著提高了实验进行效率；所述第一接线板22背向单体电池201的一侧贴合设置有第一导热板24；所述第二接线板22背向单体电池201的一侧贴合设置有第二导热板25；所述第一导热板24沿自身长度方向的两端安装有第一面板26和第二面板27；所述第一面板26上嵌设有第三接线板265；所述第三接线板265面向单体电池201的一侧与第一接线板22、第二接线板23电性连接；所述第三接线板265背向单体电池201的一侧设置有接线孔；通过第三接线板265从而将电池与相应的电子控制器1、各类开关及电阻连接起来。
所述第一导热板25背向第一接线板22的一侧安装有通风板28；所述通风板28内部沿第一导热板24的长度方向设置有流通孔281；所述流通孔281靠近第一面板26的一端上对应设置有排风扇282；所述第一面板26上设置有第一通风口261；所述第一通风口261与排风扇282位置对应；所述第二面板27靠近第二接线板22的一侧上设置有第二通风口271；所述第一导热板24、第二导热板25之间连接安装有第一防护板29和第二防护板30；所述第一防护板29沿第一导热板24的长度方向的两端分别与第一面板26和第二面板27连接；所述第二防护板30沿第一导热板24的长度方向的两端分别与第一面板26和第二面板27连接；第一面板26、第二面板27、第一导热板24、第二导热板25、第一防护板29和第二防护板30共同围合成了一个封闭空间，靠近电池包防护装置99下端的第二通风口271内涌进冷空气，这些空气在电池包防护装置99内流动，最终从第一通风口261处被排风扇282抽送而出，这样就可以及时地将实验系统工作中产生的热量排出，保证实验平稳进行；同时，第一防护板29和第二防护板30与第一导热板24铰接相连，当需要对系统内部进行维护更换时，只需要将防护板掀起，即可完成操作，避免了传统像是结构大费周章拆装的过程。
所述通风板28内的流通孔281相互间隔设置有多个，具体包括第一流通孔284和第二流通孔283；所述排风扇282的进风口与第一流通孔284对应配合；若干所述第二流通孔283分布在第一流通孔284的周围；所述第二流通孔283与第一流通孔284连通设置；这样可以使排风口更集中化，提高排风扇282的利用效率。
所述第二面板27上的第二通风口271处设置有进气装置31；所述进气装置31底部设置有风孔；所述进气装置31内设置有气体通道；所述风孔通过气体通道与第二通风口271连通；所述进气装置31侧面嵌设有滤板312；所述滤板312对应设置在气体通道的路径上；通过滤板312可以有效将吸入空气中的悬浮絮状杂质和灰尘等拦截在外，保证实验系统内部的整洁，当需要清理滤板时，只需要将其抽出即可迅速完成更换操作；所述进气装置31顶部设置有储物槽；所述储物槽顶部铰接设置有翻盖314，可以放置一些螺丝刀等常用工具，使该实验系统具备收纳功能。
所述第一防护板29面向第一面板26的一端内侧设置有第一嵌槽291；所述第二防护板30面向第一面板26的一端内侧设置有第二嵌槽301；所述第一面板26面向第二面板27的一侧上设置有第一传导片262和第二传导片263；所述第一传导片262与第一嵌槽291嵌套配合，且背向第一嵌槽291的一侧设置有第一温度传感器；所述第二传导片263与第二嵌槽301嵌套配合，且背向第二嵌槽301的一侧设置有第二温度传感器；因为从空气流动路径来看，第一面板27附近靠远离第一通风口261的部分，其温度是较高的，通过监测此处的温度即可对实验系统的整体散热情况有一个把握。
一种电动汽车动力电池主动均衡实验系统的实验方法：包括以下步骤，
步骤一，充电阶段；电源开关3、充电开关4闭合，电子控制器1控制常开继电器9的触点闭合，6个5端子继电器的1号与3号端子导通，利用充电电池2给3个模组充电，各模组的电压值反馈给电子控制器1，当某个模组的电压值达到最高限值时，电子控制器1会自动使常开继电器9的触点断开；使用电压表也对各模组电压进行监控，可根据需要手动断开实验电池充电开关4，退出充电工况；
步骤二，放电阶段；电源开关3闭合，第一模组放电开关5、第二模组放电开关6和第三模组放电开关7的部分或全部闭合，电子控制器1控制相应的模组电子开关导通、对应的模组电阻放电发热消耗模组电能，电压表对各模组电压进行监控，可根据需要手动断开相应模组放电开关，退出模组放电工况；当某个模组的电压值达到最低限值时，电子控制器1也会自动断开相应的模组电子开关、使该模组退出放电工况；
步骤三，均衡阶段；电源开关3、均衡开关8闭合，电子控制器1根据各模组电压值确定是否需要均衡，如需均衡，电子控制器1控制常开继电器9的触点闭合，同时，电子控制器1控制第一正极侧继电器10、第一负极侧继电器14、第二正极侧继电器15、第二负极侧继电器19、第三正极侧继电器20、第三负极侧继电器24-a的第四端子1-d和第五端子1-e之间的线圈形成电流回路，6个5端子继电器的第二端子1-b和第三端子1-c导通，第一电池组13、第二电池组18、第三电池组23相互并联进行均衡，直到达到目标值；如不需均衡，可先给某模组放电、再做均衡实验。
以上所述仅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，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种电动汽车动力电池主动均衡实验系统，其特征在于：包括电子控制器（1）、充电电池（2）、电源开关（3）和若干相互串联的电池模组；所述电子控制器（1）、充电电池（2）、电源开关（3）与电池模组串联设置；所述电池模组包括由若干相互并联的单体电池（201）所构成的电池组；所述电池模组还包括电子开关、放电电阻、正极侧继电器和负极侧继电器；所述电子控制器（1）与正极侧继电器、负极侧继电器控制连接；若干电池模组内的正极侧继电器、负极侧继电器之间相互电性连接；
所述电池模组包括第一模组（61）、第二模组（62）和第三模组（63）；所述电子控制器（1）上电性连接设置有充电开关（4）、第一模组放电开关（5）、第二模组放电开关（6）、第三模组放电开关（7）和均衡开关（8）；若干所述电池模组的串联电路上还设置有常开继电器（9）；所述第一模组（61）包括第一正极侧继电器（10）、第一电子开关（11）、第一放电电阻（12）、第一电池组（13）和第一负极侧继电器（14）；所述第二模组（62）包括第二正极侧继电器（15）、第二电子开关（16）、第二放电电阻（17）、第二电池组（18）和第二负极侧继电器（19）；所述第三模组（63）包括第三正极侧继电器（20）、第三电子开关（21）、第三放电电阻（22）、第三电池组（23）和第三负极侧继电器（24）；所述电池模组内的正极侧继电器和负极侧继电器具体采用5端子继电器；
还包括电池包防护装置（99）；所述电池包防护装置（99）包括相互电性连接的第一接线板（22）和第二接线板（23）；若干所述单体电池（201）夹持设置在第一接线板（22）、第二接线板（23）之间；所述第一接线板（22）背向单体电池（201）的一侧贴合设置有第一导热板（24）；所述第二接线板（22）背向单体电池（201）的一侧贴合设置有第二导热板（25）；所述第一导热板（24）沿自身长度方向的两端安装有第一面板（26）和第二面板（27）；所述第一面板（26）上嵌设有第三接线板（265）；所述第三接线板（265）面向单体电池（201）的一侧与第一接线板（22）、第二接线板（23）电性连接；所述第三接线板（265）背向单体电池（201）的一侧设置有接线孔。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车动力电池主动均衡实验系统，其特征在于：所述第一导热板（25）背向第一接线板（22）的一侧安装有通风板（28）；所述通风板（28）内部沿第一导热板（24）的长度方向设置有流通孔（281）；所述流通孔（281）靠近第一面板（26）的一端上对应设置有排风扇（282）；所述第一面板（26）上设置有第一通风口（261）；所述第一通风口（261）与排风扇（282）位置对应；所述第二面板（27）靠近第二接线板（22）的一侧上设置有第二通风口（271）；所述第一导热板（24）、第二导热板（25）之间连接安装有第一防护板（29）和第二防护板（30）；所述第一防护板（29）沿第一导热板（24）的长度方向的两端分别与第一面板（26）和第二面板（27）连接；所述第二防护板（30）沿第一导热板（24）的长度方向的两端分别与第一面板（26）和第二面板（27）连接。
3.根据权利要求2所述的一种电动汽车动力电池主动均衡实验系统，其特征在于：所述通风板（28）内的流通孔（281）相互间隔设置有多个，具体包括第一流通孔（284）和第二流通孔（283）；所述排风扇（282）的进风口与第一流通孔（284）对应配合；若干所述第二流通孔（283）分布在第一流通孔（284）的周围；所述第二流通孔（283）与第一流通孔（284）连通设置。
4.根据权利要求2所述的一种电动汽车动力电池主动均衡实验系统，其特征在于：所述第二面板（27）上的第二通风口（271）处设置有进气装置（31）；所述进气装置（31）底部设置有风孔；所述进气装置（31）内设置有气体通道；所述风孔通过气体通道与第二通风口（271）连通；所述进气装置（31）侧面嵌设有滤板（312）；所述滤板（312）对应设置在气体通道的路径上；所述进气装置（31）顶部设置有储物槽；所述储物槽顶部铰接设置有翻盖（314）。
5.根据权利要求2所述的一种电动汽车动力电池主动均衡实验系统，其特征在于：所述第一防护板（29）面向第一面板（26）的一端内侧设置有第一嵌槽（291）；所述第二防护板（30）面向第一面板（26）的一端内侧设置有第二嵌槽（301）；所述第一面板（26）面向第二面板（27）的一侧上设置有第一传导片（262）和第二传导片（263）；所述第一传导片（262）与第一嵌槽（291）嵌套配合，且背向第一嵌槽（291）的一侧设置有第一温度传感器；所述第二传导片（263）与第二嵌槽（301）嵌套配合，且背向第二嵌槽（301）的一侧设置有第二温度传感器。
6.根据权利要求1所述的一种电动汽车动力电池主动均衡实验系统的实验方法：包括以下步骤，
步骤一，充电阶段；电源开关（3）、充电开关（4）闭合，电子控制器（1）控制常开继电器（9）的触点闭合，6个5端子继电器的1号与3号端子导通，利用充电电池（2）给3个模组充电，各模组的电压值反馈给电子控制器（1），当某个模组的电压值达到最高限值时，电子控制器（1）会自动使常开继电器（9）的触点断开；使用电压表也对各模组电压进行监控，可根据需要手动断开实验电池充电开关（4），退出充电工况；
步骤二，放电阶段；电源开关（3）闭合，第一模组放电开关（5）、第二模组放电开关（6）和第三模组放电开关（7）的部分或全部闭合，电子控制器（1）控制相应的模组电子开关导通、对应的模组电阻放电发热消耗模组电能，电压表对各模组电压进行监控，可根据需要手动断开相应模组放电开关，退出模组放电工况；当某个模组的电压值达到最低限值时，电子控制器（1）也会自动断开相应的模组电子开关、使该模组退出放电工况；
步骤三，均衡阶段；电源开关（3）、均衡开关（8）闭合，电子控制器（1）根据各模组电压值确定是否需要均衡，如需均衡，电子控制器（1）控制常开继电器（9）的触点闭合，同时，电子控制器（1）控制第一正极侧继电器（10）、第一负极侧继电器（14）、第二正极侧继电器（15）、第二负极侧继电器（19）、第三正极侧继电器（20）、第三负极侧继电器（24）的第四端子（1-d）和第五端子（1-e）之间的线圈形成电流回路，6个5端子继电器的第二端子（1-b）和第三端子（1-c）导通，第一电池组（13）、第二电池组（18）、第三电池组（23）相互并联进行均衡，直到达到目标值；如不需均衡，可先给某模组放电、再做均衡实验。
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