CN112363066A - 一种可自动切换量程的电池测试方法及设备 - Google Patents

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    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
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Abstract

本发明公开了一种可自动切换量程的电池测试方法及设备,包括主机控制器电路和与主机控制器电路连接的多个从机控制器电路，所述主机控制器电路包括主机MCU最小系统，所述主机MCU最小系统布置有多个USART接口，所述MCU最小系统设有用于与PC机连接的RS422接口，所述从机控制器电路包括从机MCU最小系统、高速ADC采样电路、高速DAC参数设定电路、电池充放电控制电路和大功率双向开关电源。本发明结构简单，能够根据输出电流的变化自适应量程切换，自动增减通道做功数量，增加测试精准度。

Description

一种可自动切换量程的电池测试方法及设备
技术领域
本发明涉及电池测试技术领域，具体涉及一种可自动切换量程的多通道电池测试方法及设备。
背景技术
随着国家对新能源储能技术领域大力扶持，高密度大容量锂电池得以迅速发展，对电池测试要求越来越科学严谨，既要保证大电流精度同时要兼顾弱电流精度，要求更加精准的测量电池充放电容量。目前市场上采用设备分开的方式，就是大电流采用大功率设备测试，小电流采用小电流设备测试。如果要精准测量电池充放电容量，不仅需要大电流控制精度足够，在电池恒压限流阶段随着电流的逐渐减小，其小电流的精度必须得到保证，但实际情况由于小电流抖动加上外界干扰会超出控制精度，直接影响电池充放电容量的准确性。若采用大电流与小电流分开测试势必采用两种不同量程的设备，在中间衔接的地方人为操作和设备本身产生误差不可避免，测试时间大大延长。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种可自动切换量程的电池测方法及设备。
为了实现以上目的，本发明提供的一种可自动切换量程的电池测试方法,包括如下步骤：
1)用户通过PC机向主机MCU最小系统发出工步指令，主机MCU最小系统将工步指令下发给各个从机MCU最小系统并执行，此时设备通道全部打开，电流量程为所有通道的最大载流量之和；
2)在恒流阶段，主机MCU最小系统采集得到充电电流或放电电流I，并计算出电流I所需要的最少做功通道数，主机MCU最小系统控制各个从机MCU最小系统关闭多余的做功通道，此时电流量程即为剩余各个做功通道的最大载流量之和；
3)从机MCU最小系统同步按工步状态执行并实时采集电池端电压Vch和各自通道的充电或放电电流Ich，计算充电或放电容量Cch,其中ch为对应的通道号，各个从机MCU最小系统实时上传各自的实测数值并由主机MCU最小系统汇总计算平均电压V、总电流I和总容量C；
4)进入恒压限流阶段后，电流I逐渐减小，做功通道随着电流减小开始依次关闭，直至做功通道数为1，此时电流量程为1个做功通道的最大载流量；
5)电流降为设定截止条件，测试结束。
优选地，所述步骤1)中工步指令包括充电限制电压、放电截止电压和工步状态。
优选地，所述步骤2)中主机MCU最小系统计算最少做功通道数的方法包括：已知设备共有M个通道，每一个通道最大载流量为Imax，那么所有通道全并联后的最大载流量为M*Imax，如果I>M*Imax主机MCU最小系统不理会并上传错误状态指令，当0<I<M*Imax那么进行I/Imax取整运算再加1就是所需要的做功通道数N。
优选地，所述步骤2)和步骤4)中做功通道关闭的方法包括：对应从机MCU最小系统首先对准备退出做功的通道充放电电流DA值逐渐减小至0，直至彻底关断该通道。其中减小的电流均摊到其他做功的通道上。主机每完成一次量程切换后，按照当前量程的校准系数进行给定，保证设备在每一个量程中的控制精度。
本发明提供的一种可自动切换量程的电池测试设备,包括主机控制器电路和与主机控制器电路连接的多个从机控制器电路，所述主机控制器电路包括主机MCU最小系统，所述主机MCU最小系统布置有多个USART接口，每个所述从机控制器电路通过USART接口与主机控制器电路连接，所述主机MCU最小系统设有用于与PC机连接的RS422接口，所述从机控制器电路包括从机MCU最小系统、高速ADC采样电路、高速DAC参数设定电路、电池充放电控制电路和大功率双向开关电源，所述从机MCU最小系统通过USART接口与主机MCU最小系统连接，所述电池充放电控制电路的信号输出端通过高速ADC采样电路与从机MCU最小系统连接，所述电池充放电控制电路的控制信号输入端通过高速DAC参数设定电路与从机MCU最小系统连接，所述电池充放电控制电路与大功率双向开关电源连接，所述电池充放电控制电路设有用于与电池连接的电池输入接口，所述大功率双向开关电源用于与电网连接。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明结构简单，能够根据输出电流的变化自适应量程切换，自动增减通道做功数量，增加测试精准度。
附图说明
图1为本发明的结构框图；
图2为本发明主机控制器电路的结构示意图；
图3为本发明从机控制器电路的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述。
一种可自动切换量程的电池测试方法,包括如下步骤：
1)用户通过PC机向主机MCU最小系统发出工步指令，主机MCU最小系统将工步指令下发给各个从机MCU最小系统并执行，此时设备通道全部打开，电流量程为所有通道的最大载流量之和；
工步指令包括充电限制电压、放电截止电压和工步状态，工步状态包括充电、放电和停止；
2)在恒流阶段，主机MCU最小系统采集得到充电电流或放电电流I，并计算出电流I所需要的最少做功通道数，主机MCU最小系统控制各个从机MCU最小系统关闭多余的做功通道，此时电流量程即为剩余各个做功通道的最大载流量之和；
主机MCU最小系统计算最少做功通道数的方法包括：已知设备共有8个通道，每一个通道最大载流量为Imax，那么所有通道全并联后的最大载流量为8*Imax，如果I>8*Imax主机MCU最小系统不理会并上传错误状态指令，当0<I<8*Imax那么进行I/Imax取整运算再加1就是所需要的做功通道数N；
做功通道关闭的方法包括：对应从机MCU最小系统首先对准备退出做功的通道充放电电流DA值逐渐减小至0，直至彻底关断该通道。其中减小的电流均摊到其他做功的通道上。主机每完成一次量程切换后，按照当前量程的校准系数进行给定，保证设备在每一个量程中的控制精度；
3)从机MCU最小系统同步按工步状态执行并实时采集电池端电压Vch和各自通道的充电或放电电流Ich，计算充电或放电容量Cch,其中ch为对应的通道号；各个从机MCU最小系统实时上传各自的实测数值并由主机MCU最小系统汇总计算平均电压V、总电流I和总容量C；
4)进入恒压限流阶段后，电流I逐渐减小，做功通道随着电流减小开始依次关闭，直至做功通道数为1，此时电流量程为1个做功通道的最大载流量；
5)电流降为设定截止条件，测试结束。
一种可自动切换量程的电池测试设备，如图1所示,包括主机控制器电路和与主机控制器电路连接的8个从机控制器电路。
如图2所示，所述主机控制器电路包括主机MCU最小系统(用最少的元件组成的单片机可以工作的系统)，所述主机MCU最小系统布置有8个USART接口，每个所述从机控制器电路通过USART接口与主机控制器电路连接，所述主机MCU最小系统设有用于与PC机连接的RS422接口。
如图3所示，所述从机控制器电路包括从机MCU最小系统、高速ADC采样电路、高速DAC参数设定电路、电池充放电控制电路和大功率双向开关电源，所述从机MCU最小系统通过USART接口与主机MCU最小系统连接，所述电池充放电控制电路的信号输出端通过高速ADC采样电路与从机MCU最小系统连接，所述电池充放电控制电路的控制信号输入端通过高速DAC参数设定电路与从机MCU最小系统连接，从机MCU最小系统通过高速DAC参数设定电路将数字信号转化为模拟信号送给电池充放电控制电路的控制端，对充放电电流和充电限制电压进行控制，同时高速ADC采样电路将模拟信号转化为数字信号回传给从机MCU最小系统实现对充放电电流的实时监测，所述电池充放电控制电路与大功率双向开关电源连接，所述电池充放电控制电路和大功率双向开关电源对应一个通道，所述电池充放电控制电路设有用于与电池连接的电池输入接口，所述大功率双向开关电源用于与电网连接，当系统进行充电工步时能源流向是电网经大功率双向开关电源转换成低压大电流直流电到电池充放电控制电路再到电池，当系统进行放电工步时，能源流向为电池到电池充放电控制电路到大功率双向开关电源升压逆变成与电网同相位220V/50Hz的交流电。
其它未详细说明的部分均属于现有技术。

Claims (5)

1.一种可自动切换量程的电池测试方法,其特征在于：包括如下步骤：
1)用户通过PC机向主机MCU最小系统发出工步指令，主机MCU最小系统将工步指令下发给各个从机MCU最小系统并执行，此时设备通道全部打开，电流量程为所有通道的最大载流量之和；
2)在恒流阶段，主机MCU最小系统采集得到充电电流或放电电流I，并计算出电流I所需要的最少做功通道数，主机MCU最小系统控制各个从机MCU最小系统关闭多余的做功通道，此时电流量程即为剩余各个做功通道的最大载流量之和；
3)从机MCU最小系统同步按工步状态执行并实时采集电池端电压Vch和各自通道的充电或放电电流Ich，计算充电或放电容量Cch,其中ch为对应的通道号，各个从机MCU最小系统实时上传各自的实测数值并由主机MCU最小系统汇总计算平均电压V、总电流I和总容量C；
4)进入恒压限流阶段后，电流I逐渐减小，做功通道随着电流减小开始依次关闭，直至做功通道数为1，此时电流量程为1个做功通道的最大载流量；
5)电流降为设定截止条件，测试结束。
2.按照权利要求1所述的可自动切换量程的电池测试方法,其特征在于：所述步骤1)中工步指令包括充电限制电压、放电截止电压和工步状态。
3.按照权利要求1所述的可自动切换量程的电池测试方法,其特征在于：所述步骤2)中主机MCU最小系统计算最少做功通道数的方法包括：已知设备共有M个通道，每一个通道最大载流量为Imax，那么所有通道全并联后的最大载流量为M*Imax，如果I>M*Imax主机MCU最小系统不理会并上传错误状态指令，当0<I<M*Imax那么进行I/Imax取整运算再加1就是所需要的做功通道数N。
4.按照权利要求1所述的可自动切换量程的电池测试方法,其特征在于：所述步骤2)和步骤4)中做功通道关闭的方法包括：对应从机MCU最小系统首先对准备退出做功的通道充放电电流DA值逐渐减小至0，直至彻底关断该通道。其中减小的电流均摊到其他做功的通道上。主机每完成一次量程切换后，按照当前量程的校准系数进行给定，保证设备在每一个量程中的控制精度。
5.一种可自动切换量程的电池测试设备,其特征在于：包括主机控制器电路和与主机控制器电路连接的多个从机控制器电路，所述主机控制器电路包括主机MCU最小系统，所述主机MCU最小系统布置有多个USART接口，每个所述从机控制器电路通过USART接口与主机控制器电路连接，所述主机MCU最小系统设有用于与PC机连接的RS422接口，所述从机控制器电路包括从机MCU最小系统、高速ADC采样电路、高速DAC参数设定电路、电池充放电控制电路和大功率双向开关电源，所述从机MCU最小系统通过USART接口与主机MCU最小系统连接，所述电池充放电控制电路的信号输出端通过高速ADC采样电路与从机MCU最小系统连接，所述电池充放电控制电路的控制信号输入端通过高速DAC参数设定电路与从机MCU最小系统连接，所述电池充放电控制电路与大功率双向开关电源连接，所述电池充放电控制电路设有用于与电池连接的电池输入接口，所述大功率双向开关电源用于与电网连接。
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