CN110907841B - 动力电池性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动汽车性能检测技术领域，尤其涉及一种动力电池性能测试装置。所述装置包括：主控模块，用于向充放电模拟模块发送预设功率信号及向温度调节模块发送预设温度信号；充放电模拟模块，用于接收预设功率信号，并根据预设功率信号调整电池的输出功率；温度调节模块，用于接收预设温度信号，并根据预设温度信号调整电池的工作温度；电池测试模块，用于获取电池在输出功率及工作温度下的工作状态信息，并将工作状态信息反馈到主控模块。实现了对动力电池检测中实际工况的还原，使得动力电池性能检测结果更准确更有效。

Description

动力电池性能测试装置

技术领域

本发明涉及电动汽车性能检测技术领域，尤其涉及一种动力电池性能测试装置。

背景技术

目前，静态电池检测系统可以通过灵活的编程，对电池性能测试所需的动作进行设定，可以进行长时间的进行电池性能测试，包括SOC(state of charge荷电状态)估计等，并自动记录实验数据，但是静态系统缺乏对电池运行状况的动态仿真，实现功能有限。

动态电池检测系统安装在电动汽车上，可以在电池的实际运行中对电池状态进行监测，其实现功能包括SOC估计、均衡充电、故障报警以及通讯等，都是针对电动汽车运行的需要，因而所采集数据能够反映汽车运行中的实际电池运行状况，其缺点是由于电动汽车运行依靠人工，因此在对电池性能测试提出量化要求时，很难精确控制电池测试所需的动作。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种动力电池性能测试装置，旨在实现动态静态相互结合的动力电池性能检测。

为实现上述目的，本发明提供了一种动力电池性能测试装置，所述装置包括：充放电模拟模块、温度调节模块、电池测试模块及主控模块，其中；

所述主控模块，用于向所述充放电模拟模块发送预设功率信号及向所述温度调节模块发送预设温度信号；

所述充放电模拟模块，用于接收所述预设功率信号，并根据所述预设功率信号调整所述电池的输出功率；

所述温度调节模块，用于接收所述预设温度信号，并根据所述预设温度信号调整所述电池的工作温度；

所述电池测试模块，用于获取所述电池在所述输出功率及所述工作温度下的工作状态信息，并将所述工作状态信息反馈到所述主控模块。

优选地，预设温度包含预设环境温度及预设工作温度。

优选地，所述温度调节模块包括第一温度单元和第二温度单元，其中；

所述第一温度调节单元，用于接收所述预设温度信号，并从所述预设温度信号中提取预设环境温度，根据所述预设环境温度调节所述电池所处环境的温度；

所述第二温度调节单元，用于接收所述预设温度信号，并从所述预设温度信号中提取预设工作温度，根据所述预设工作温度调节所述电池的温度。

优选地，所述第一温度调节单元的供电端为所述动力电池性能检测装置的供电端，所述第二温度调节单元的供电端为所述电池的输出端。

优选地，所述预设功率包含预设充电功率及预设工作功率。

优选地，所述充放电模拟模块包括充电模拟单元和放电模拟单元，其中；

所述充电模拟单元，用于接收所述预设功率信号，并从所述预设功率信号中提取预设充电功率，根据所述预设充电功率为所述电池充电；

所述放电模拟单元，用于接收所述预设功率信号，并从所述预设功率信号中提取预设工作功率，根据所述预设工作功率控制所述电池的输出功率。

优选地，所述主控模块包括控制单元、数据存储单元和数据分析单元，其中；

所述控制单元，用于生成所述预设功率信号和所述预设温度信号，并分别发送给所述充放电模拟模块和所述温度调节模块；

所述数据存储单元，用于接收所述电池测试模块发送的工作状态信息，并记录；

所述数据分析单元，用于根据所述工作状态信息获取所述电池的当前电量、当前工作温度、剩余电量及耗电速度。

优选地，所述数据存储单元还用于记录所述当前电量、所述当前工作温度、所述剩余电量及所述耗电速度。

优选地，所述装置还包括数据输出模块，所述数据输出模块用于接收所述主控模块发送的所述数据存储单元存储的数据，并展示给用户。

优选地，所述数据输出模块包括提示单元，所述提示单元用于在所述当前工作温度超出预设温度区间时接收所述主控模块发送的温度报警指令，向用户发送温度报警信号；所述提示单元还用于在所述当前剩余电量超出预设电量区间时接收所述主控模块发送的电量报警指令，向用户发送电量报警信号。

本发明公开了一种动力电池性能测试装置，通过设置充放电模拟模块、温度调节模块、电池测试模块及主控模块，所述主控模块，用于向所述充放电模拟模块发送预设功率信号及向所述温度调节模块发送预设温度信号；所述充放电模拟模块，用于接收所述预设功率信号，并根据所述预设功率信号调整所述电池的输出功率；所述温度调节模块，用于接收所述预设温度信号，并根据所述预设温度信号调整所述电池的工作温度；所述电池测试模块，用于获取所述电池在所述输出功率及所述工作温度下的工作状态信息，并将所述工作状态信息反馈到所述主控模块。实现了获取不同工况下电池的性能信息，实现各种动力电池性能测试实验，收集相关电池信息，为电池性能评估提供相应的依据。

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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明动力电池性能测试装置第一实施例的结构示意图；

图2为本发明动力电池性能测试装置第二实施例的结构示意图；

图3为本发明动力电池性能测试装置第三实施例的结构示意图。

附图标号说明：

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

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的一部分实施例，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作出创造性劳动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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

参考图1，图1为本发明动力电池性能测试装置第一实施例的结构示意图；本发明提供了一种动力电池性能测试装置，所述装置包括：充放电模拟模块100、温度调节模块200、电池测试模块300及主控模块400，其中；

需要说明的是，本装置用于模拟不同的工况，使电池在所述工况下工作，以采集电池在各种工况下的工作数据，根据所述工作数据可以获取电池的使用寿命、耐久度、不同工况下的最大可充电电流、不同工况下的最大可放电电流、动力电池故障及故障原因等信息，对电池的性能进行全面的检测。所述检测结果可进一步用于动力电池的研发，对故障电池做出早期预测，防止因单体电池损坏而未能及时发现造成的整组电池寿命降低。

所述主控模块400，用于向所述充放电模拟模块100发送预设功率信号及向所述温度调节模块200发送预设温度信号；

需要说明的是，所述预设功率信号用于控制所述充放电模拟模块100对所述电池600施加负载，或用于控制所述充放电模块100对所述电池600充电。所述预设温度信号，用于控制所述温度调节模块200模拟预设的环境温度或为所述电池升温降温。

所述充放电模拟模块100，用于接收所述预设功率信号，并根据所述预设功率信号调整所述电池600的输出功率；

易于理解的是，根据所述预设功率信号模拟所述电池真实工况下的负载量，即调制所述电池的输出功率，使所述电池进行放电输出。电池在不同的工况下具有不同的放电功率，本发明实施例为模拟电池的真实工况，所述充放电模拟单元可以为整车或电力负载，优选地可选用电力负载作为放电模拟单元，便于性能测试对所述输出功率进行操控。

所述温度调节模块200，用于接收所述预设温度信号，并根据所述预设温度信号调整所述电池600的工作温度；

易于理解的是，车辆在运行状态下，不仅受到外界环境温度的影响，自身还会发热。所述温度调节模块200，一方面对环境温度进行模拟，一方面对车辆运行温度进行模拟。

在具体实施中，例如：模拟冬天寒冷环境中，整车进行雪地中低速前进的工况；当前工况为低速前进，且寒冷环境中，车辆的电池600会受到外界温度影响，难以达到最佳工作温度；充放电模拟模块100为所述电池模拟低输出功率，控制所述电池输出低功率，所述温度调节模块200一方面模拟环境温度为零下寒冷温度，使所述电池的外界环境温度达到预设环境温度，一方面模拟整车运行中的自发热过程，对所述电池进行辅热。所述温度调节模块200用于还原所述电池在不同工况下的温度，具体预设温度在测试过程中可根据用户的需求进行调整，本发明实施例不对此加以限制。

所述电池测试模块300，用于获取所述电池600在所述输出功率及所述工作温度下的工作状态信息，并将所述工作状态信息反馈到所述主控模块400。

易于理解的是，基于上述模拟工况，所述电池检测模块300用于检测所述电池600在上述工况中的耗电量、电芯温度、单体电池电压等电池工作状态信息，将所述工作状态信息发送至所述主控模块400。所述主控模块400中存储有预设工况，根据预设工况生成了预设信号控制温度调节模块200和充放电模拟模块100对工况进行模拟；所述主控模块400接收到所述工作状态信息后，将所述工作状态信息和对应的工况一同存储，方便用户的调用。

需要说明的是，所述电池检测模块300用于实时采集电动汽车蓄电池组中的每块电池的电压和温度、充放电电流以及电池总电压。由于电池组中的每块电池在使用中的性能和状态不一致，因而对每块电池的电压、电流和温度数据都要进行监测。优选地可以采用分块式结构，使用一个微控制器并结合相应电路采集一组电池的数据，然后通过数据总线将相应数据传输到主控模块400上。

易于理解的是，所述工作状态信息和所述工况对应存储，可根据电池600在测试中的实际工作状态信息对所述工况进行适应性地调节，以保证主控模块400中录入的工况信息的准确有效性，使得测试中更贴近电池的真实运行状态。

本发明实施例，通过上述装置真实模拟电池在整车工况下的功率输出及环境温度、工作温度，并对所述电池的工作信息进行检测，获取不同工况下电池的性能信息，实现各种动力电池性能测试实验，收集相关电池信息，为电池性能评估提供相应的依据。

基于本发明第一实施例提出本发明第二实施例，参考图2，图2为本发明动力电池性能测试装置第二实施例的结构示意图；

预设功率包含预设充电功率及预设工作功率。

所述充放电模拟模块100包括充电模拟单元101和放电模拟单元101，其中；

所述充电模拟单元101，用于接收所述预设功率信号，并从所述预设功率信号中提取预设充电功率，根据所述预设充电功率为所述电池600充电；

需要说明的是，在所述主控模块400根据充电工况发出控制信号时，断开所述电池600与放电模拟单元102的通路，开通所述充电模拟单元101与所述电池600之间的通路，所述充电模拟单元101根据预设功率为所述电池600供电。

易于理解的是，充电也存在着充电电压过低、充电电压适合及充电电压过高的情况，所述充电模拟单元101模拟不同电压、功率下的充电工况，以便所述电池检测模块300能采集到更全面的电池工作状态信息。根据充电中包含故障情况的工况对应的工作状态信息，可以获取到电池600在故障工况中的性能信息，根据所述性能信息可对电池实际运行中的故障进行防患。

所述放电模拟单元102，用于接收所述预设功率信号，并从所述预设功率信号中提取预设工作功率，根据所述预设工作功率控制所述电池600的输出功率。

易于理解的是，放电模拟单元102可以为负载电机、整车或其他可作为模拟整车负载的设备，本发明实施例不对此加以限制，凡是负载所需的功率灵活可控的都能作为本发明中的放电模拟单元102。

预设温度包含预设环境温度及预设工作温度。

所述温度调节模块200包括第一温度单元201和第二温度单元202，其中；

所述第一温度调节单元201，用于接收所述预设温度信号，并从所述预设温度信号中提取预设环境温度，根据所述预设环境温度调节所述电池600所处环境的温度；

所述第二温度调节单元202，用于接收所述预设温度信号，并从所述预设温度信号中提取预设工作温度，根据所述预设工作温度调节所述电池600的温度。

所述第一温度调节单元201的供电端为所述动力电池性能检测装置的供电端，所述第二温度调节单元202的供电端为所述电池600输出端。

易于理解的是，所述第一温度调节单元201模拟环境温度，由动力电池性能检测装置的供电端负载供电，所述第二温度调节单元202模拟工作温度，即，所述第二温度调节单元202模拟的是整车中的温度调节设备进行的温度调节，为保证模拟的还原性，所述第二温度调节单元202的供电端为所述电池600，所述第二温度调节单元202也可看做为所述电池600的负载。

易于理解的是，所述第二温度调节单元202由于模拟的是所述电池600关联的温度调节设备，所述第二温度调节单元202也对应地设置在所述电池600附近，所述第二温度调节单元202通过通讯接收所述预设温度信号，而不是与所述第一温度调节单元201一样直接连接在所述动力电池性能检测装置内部。但所述第二温度调节单元202作为所述动力电池性能检测装置的功能单元，同样包含在所述动力电池检测装置范围内。

需要说明的是，如铅酸电池、锂离子电池和镍氢电池的最佳工作温度为25～40℃。所述第二温度调节单元202在电池600的测试工况为正常工况的情况下，为根据所述电池的类型，实时将所述电池600的工作温度控制在最佳工作温度，在故障工况下，则根据所需的故障类型进行温度调节。

需要说明的是，所述第一、第二温度调节单元可为使用气体或液体作为温度交换载体的温度调节这种。本实施例中以液体为温度交换载体的温度调节设备为例进行说明，例如：所述第一温度调节单元201为环境仓，所述环境仓模拟寒冬的环境温度，当前环境温度为零下3摄氏度，在所述温度环境下，不适于所述电池600的工作，所述第二温度调节单元202为液体为温度交换载体的温度调节设备，所述第二温度调节单元202为循环水路；在寒冷工况下，所述第二温度调节单元202为所述电池600进行热交换，使所述电池600的电芯温度上升到适于工作的温度；此时所述放电模拟单元101模拟输出功率为整车加速前进时的所需功率，则所述功率为持续上升状态，控制所述电池600进行持续性大功率输出，所述电池检测模块300采集相应的电池工作状态信息。

本发明实施例通过上述装置，测试电池在不同的温度下不同的工作性能。温度的变化会使电池的电池电量、开路电压、内阻和可用能量发生变化，也会会影响到电池的使用寿命。温度的差异也是引起电池均衡问题的原因之一，对电池温度进行检测可以保障电池的充放电的安全。既模拟环境温度又模拟工作温度，极大程度还原真实工况，使得电池性能测试更加精准。

基于本发明第二实施例提出本发明第三实施例，参考图3，图3为本发明动力电池性能测试装置第三实施例的结构示意图。

所述主控模块包括控制单元401、数据存储单元402和数据分析单元403，其中；

所述控制单元401，用于生成所述预设功率信号和所述预设温度信号，并分别发送给所述充放电模拟模块100和所述温度调节模块200；

所述数据存储单元402，用于接收所述电池测试模块300发送的工作状态信息，并记录；

所述数据分析单元403，用于根据所述工作状态信息获取所述电池的当前电量、当前工作温度、剩余电量及耗电速度。

需要说明的是，所述数据存储单元402中存储整车的各种工况，便于所述控制单元401进行调用，并控制对应的功能模块对整车工况进行模拟，所述数据分析单元通过获取所述电池检测模块300发送的电池工作状态信息而分析获得电池的电池电量、单节电池电压、电池总电压、电池温度以及电流等信息。

易于理解的是，所述主控模块可以为工控机、计算机等设备，可以行使作为模拟动力电池实际运行情况的设备都可以作为本发明实施例中的主控模块。电动汽车在不同路况下运行需要电池提供不同的动力，也就是不同输出功率，流过电池的电流相应变化，可以通过控制可控源来控制电流的大小变化，实现实际工况模拟。同时利用编程可以量化充放电过程，实现例如电池循环寿命，不同充放电率等性能测试实验。

需要说明的是，所述数据分析单元403可以用于分析获取动力电池组的SOC(Stateof Change，荷电状态)；从而随时显示混合电池还剩余多少能量或储能电池的荷电状态，所述数据分析单元403分析获取SOC的方式可为：模糊逻辑算法模型、自适应神经模糊推断模型、安时法等。

所述数据存储单元402还用于记录所述当前电量、所述当前工作温度、所述剩余电量及所述耗电速度。

所述装置还包括数据输出模块500，所述数据输出模块500用于接收所述主控模块400发送的所述数据存储单元402存储的数据，并展示给用户。

所述数据输出模块500包括提示单元501，所述提示单元501用于在所述当前工作温度超出预设温度区间时接收所述主控模块400发送的温度报警指令，向用户发送温度报警信号；

所述提示单元501还用于在所述当前剩余电量超出预设电量区间时接收所述主控模块400发送的电量报警指令，向用户发送电量报警信号。当蓄电池电量过低需要充电时，及时报警，以防止电池过放电而损害电池的使用寿命。当电池组的温度过高，非正常工作时，及时报警，以保证蓄电池正常工作。

易于理解的是，所述数据输出模块500可包含具有显示或语音功能的电子设备，本实施例以电脑为例进行说明，例如：可以使用电脑获取所述电池的工作状态信息和对应的工况，电池电压、电流、温度等数据除了进行显示之外，还可以进行保存生成相应的报表，以便数据分析调用。可以利用虚拟仪器技术Lab VIEW(Laboratory Virtual InstrumentEngineering Workbench图形化编程语言)编程，实现电脑上的数据显示，由于Lab VIEW支持多线程技术，可以方便的编写不同的功能模块，包括各种数据曲线显示，各只电池数据储存及报表打印。

本实施例装置，通过上述设置使得动力电池性能检测实现了测试动力电池在不同充放电率和不同温度下的运行状况，实现各种动力电池性能测试实验，收集相关电池信息，为电池性能评估提供相应的依据，使实验结果明确可见，使实验数据更加准确，所述实验数据可作为动力电池的进一步研发的基础，提升动力电池性能、效果。

应当理解的是，以上仅为举例说明，对本发明的技术方案并不构成任何限定，在具体应用中，本领域的技术人员可以根据需要进行设置，本发明对此不做限制。

需要说明的是，以上所描述的工作流程仅仅是示意性的，并不对本发明的保护范围构成限定，在实际应用中，本领域的技术人员可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部来实现本实施例方案的目的，此处不做限制。

此外，需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。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(如只读存储器(Read Only Memory，ROM)/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，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的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种动力电池性能测试装置，其特征在于，所述装置包括：充放电模拟模块、温度调节模块、电池测试模块及主控模块，其中；

所述主控模块，用于向所述充放电模拟模块发送预设功率信号及向所述温度调节模块发送预设温度信号；

所述充放电模拟模块，用于接收所述预设功率信号，并根据所述预设功率信号调整所述电池的输出功率；

所述温度调节模块，用于接收所述预设温度信号，并根据所述预设温度信号调整所述电池的工作温度，一方面对环境温度进行模拟，一方面对车辆运行温度进行模拟；

所述电池测试模块，用于获取所述电池在所述输出功率及所述工作温度下的工作状态信息，并将所述工作状态信息反馈到所述主控模块；

其中，预设温度包含预设环境温度及预设工作温度；

所述温度调节模块包括第一温度单元和第二温度单元；

所述第一温度单元，用于接收所述预设温度信号，并从所述预设温度信号中提取预设环境温度，根据所述预设环境温度调节所述电池所处环境的温度；

所述第二温度单元，用于接收所述预设温度信号，并从所述预设温度信号中提取预设工作温度，根据所述预设工作温度调节所述电池的温度；

所述第一温度单元的供电端为所述动力电池性能检测装置的供电端，所述第二温度单元的供电端为所述电池的输出端；

所述预设功率包含预设充电功率及预设工作功率；

所述充放电模拟模块包括充电模拟单元和放电模拟单元，其中；

所述充电模拟单元，用于接收所述预设功率信号，并从所述预设功率信号中提取预设充电功率，根据所述预设充电功率为所述电池充电；

所述放电模拟单元，用于接收所述预设功率信号，并从所述预设功率信号中提取预设工作功率，根据所述预设工作功率控制所述电池的输出功率。

2.如权利要求1所述的动力电池性能测试装置，其特征在于，所述主控模块包括控制单元、数据存储单元和数据分析单元，其中；

所述控制单元，用于生成所述预设功率信号和所述预设温度信号，并分别发送给所述充放电模拟模块和所述温度调节模块；

所述数据存储单元，用于接收所述电池测试模块发送的工作状态信息，并记录；

所述数据分析单元，用于根据所述工作状态信息获取所述电池的当前电量、当前工作温度、剩余电量及耗电速度。

3.如权利要求2所述的动力电池性能测试装置，其特征在于，所述数据存储单元还用于记录所述当前电量、所述当前工作温度、所述剩余电量及所述耗电速度。

4.如权利要求3所述的动力电池性能测试装置，其特征在于，所述装置还包括数据输出模块，所述数据输出模块用于接收所述主控模块发送的所述数据存储单元存储的数据，并展示给用户。

5.如权利要求4所述的动力电池性能测试装置，其特征在于，所述数据输出模块包括提示单元，所述提示单元用于在所述当前工作温度超出预设温度区间时接收所述主控模块发送的温度报警指令，向用户发送温度报警信号；所述提示单元还用于在所述剩余电量超出预设电量区间时接收所述主控模块发送的电量报警指令，向用户发送电量报警信号。

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