CN204256138U - 电池均衡模块成组自动检测系统 - Google Patents

Abstract

一种电池均衡模块成组自动检测系统，包括：PC机、自动测试主控板、至少一台直流可编程电源和放置均衡模块成组板的测试台，所述测试台中连接有多个均衡模块，所述自动测试主控板分别与PC机、至少一台直流可编程电源、放置均衡模块成组板的测试台电学连接，且所述自动测试主控板控制用于连接测试台的各条控制连线的导通和关断，通过测试控制连线上的电压和电流的变化情况分别判断每一个均衡模块是否通过测试，从而检测成组板上的各个均衡模块在不同状态下的性能是否合格。利用本系统对于电压和电流等数据的测量精度和效率方面相比传统人工测试提高了数倍，有利于提高产品的出厂质量。

Description

电池均衡模块成组自动检测系统

技术领域

本实用新型涉及电池检测领域，特别涉及一种电池均衡模块成组自动检测系统。

背景技术

随着国家对治理环境污染的重视，发展清洁能源电动汽车成为社会潮流，当前制约电动汽车发展的最大因素就是整车电源的锂电池组的寿命，而单体锂电池之间存在着很大的差异，一般使用串联的方式进行包装，充放电的过程都是整包进行的，这就导致如果不对单体之间的这种差异进行处理，整包电池的寿命将大大缩短。电池均衡技术正是为了改善这一问题而产生。电池均衡模块是这一技术的基本单元，整包电池组需要一定数量的电池均衡模块组成一个完整的整车电源系统进行均衡充放电，现阶段的均衡模块主要具备的功能是增加电池组整体充电容量，改善单体电池充放电平衡，提高电池组寿命。

由于动力电池主动均衡技术刚起步，相应的检测设备比较匮乏，特别是均衡模块成组相关检测技术和具体测试内容，测试规范等没有一个标准，传统的模块测试方法主要通过人工手动测试，并且每个模块都会涉及一些运算，难免会出现纰漏，测试不规范，测试项目也不完备，很有可能测试的产品中混有不合格产品，若这样的产品应用在电池上，很有可能会造成一些未知的后果，严重的会导致单体电池被拉偏，从而影响整箱电池的寿命。同时，传统人工测试不仅需要花费大量的时间和人力成本，而且难以统计模块最终的测试结果，对于产品的升级和发展亦有所不利。因此，必须完善均衡模块成组后的自动检测系统，从而让均衡模块成组在电池箱内发挥更好的作用。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是提供一种电池均衡模块成组自动检测系统，对于电压和电流等数据的测量精度和效率方面相比传统人工测试提高了数倍，有利于提高产品的出厂质量。

为解决上述问题，本实用新型实施例提供了一种电池均衡模块成组自动检测系统，包括：PC机、自动测试主控板、至少一台直流可编程电源和放置均衡模块成组板的测试台，所述测试台中连接有多个均衡模块，所述自动测试主控板分别与PC机、至少一台直流可编程电源、放置均衡模块成组板的测试台电学连接，且所述自动测试主控板控制用于连接测试台的各条控制连线的导通和关断，通过测试控制连线上的电压和电流的变化情况分别判断每一个均衡模块是否通过测试，从而检测成组板上的各个均衡模块在不同状态下的性能是否合格。

可选的，所述自动测试主控板包括MCU、电流检测模块、电压检测模块和参数测试切换模块，所述MCU分别与所述电流检测模块、电压检测模块、参数测试切换模块相连接，且所述MCU与PC机和直流可编程电源相连，通过PC机控制电流检测模块、电压检测模块、参数测试切换模块进行测试。

可选的，包括第一直流可编程电源和第二直流可编程电源。

可选的，第一直流可编程电源和第二直流可编程电源串联，且第二直流可编程电源的一端接地，所述第一直流可编程电源的两端都连接有一个电流检测模块和一个电流采样电阻，且所述电流检测模块和电流采样电阻并联连接，所述电流检测模块、电流采样电阻的另一端通过多个隔离开关分别与均衡模块成组板中不同的电池端口相连接，MCU通过参数测试切换模块控制电流检测模块对应的隔离开关的状态，利用第一直流可编程电源和第二直流可编程电源在均衡模块成组板中形成模拟电池供电，利用所述模拟电池获取均衡模块相应的电流信息。

可选的，所述电压检测模块的一端与均衡模块成组板的BIAS电压端相连，所述电压检测模块的另外两端通过多个隔离开关分别与均衡模块成组板中不同的电池端口相连接，MCU通过控制对应的隔离开关的状态，利用第一直流可编程电源和第二直流可编程电源在均衡模块成组板中形成模拟电池供电，利用所述模拟电池获取均衡模块相应的电压信息。

可选的，所述第二直流可编程电源连接的接地端通过多个隔离开关分别与均衡模块成组板中不同的电池端口相连接。

可选的，还包括工作电源，所述工作电源为自动测试主控板的MCU、电流检测模块和电压检测模块供电。

可选的，所述均衡模块成组板包括若干个均衡模块和若干个串联的电池端口，利用直流可编程电源和自动测试主控板中的隔离开关在不同的电池端口之间形成模拟电池供电，利用所述模拟电池实现均衡模块的各种参数测试。

可选的，所述均衡模块上的测试端与各个电池端口相连，所述均衡模块的使能端通过隔离开关与电池端口相连，所述均衡模块的BIAS端通过隔离电压与电压检测模块相连。

可选的，所述自动测试主控板通过RS485总线转接为TTL接到每个直流可编程电源的串口端。

与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：

本自动测试系统利用PC机、自动测试主控板进行自动测试，操作简便，对于电压和电流等数据的测量精度方面相比传统人工测试提高了数倍，更加准确的测量了模块的相关数据，提高产品的出厂质量，满足客户的需要，从而最终在延长电池组寿命和改善单体之间充放电均衡发挥作用。且本电池均衡模块成组自动检测系统利用直流可编程电源形成模拟电池，可以模拟电池的各种不同状态，且可模拟多个电池进行供电高精度电压、电流检测，实现均衡模块各种参数测试，完成整套检测的检测时间大大缩短。

附图说明

图1是本实用新型实施例的电池均衡模块成组自动检测系统的模块结构示意图；

图2是本实用新型实施例的自动测试主控板的电路结构示意图；

图3是本实用新型实施例的均衡模块成组板的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，通过具体实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述。

请参考图1，为本实用新型实施例的一种电池均衡模块成组自动检测系统的模块结构示意图，包括：PC机10、自动测试主控板20、两台直流可编程电源(包括第一直流可编程电源41和第二直流可编程电源42)和放置均衡模块成组板30的测试台。

所述PC机10为安装有自动测试上位机软件的计算机，所述PC机10与自动测试主控板20的MCU21相连接，利用所述PC机10可以控制整个电池均衡模块成组自动检测系统的检测过程，并显示检测过程和检测结果。

在其他实施例中，对电池均衡模块成组自动检测系统的控制还可以利用自动测试主控板20上的硬件控制开关完成。

在本实施例中，所述电池均衡模块成组自动检测系统包括第一直流可编程电源41、第二直流可编程电源42，在其他实施例中，所述电池均衡模块成组自动检测系统包括至少一个直流可编程电源，自动测试主控板通过RS485总线转接为TTL接到每个直流可编程电源的DB9串口端，通信协议按照各个事先设置的不同的地址进行区别，由此形成对各个设备的独立控制。

在本实施例中，所述自动测试主控板20分别与PC机10、第一直流可编程电源41、第二直流可编程电源42和均衡模块成组板30电学连接，通过控制直流可编程电源，利用至少一个直流可编程电源和选择性地控制隔离开关可以模拟多个电池节点的供电，且可以模拟电池的充电、放电、高压、欠压等不同使用状态，实现均衡模块各种高精度电压、电流检测，使得完成整套检测的检测时间大大缩短。

请参考图2，为本实用新型实施例的自动测试主控板的电路结构示意图，所述自动测试主控板20具体包括：MCU21、电流检测模块22、电压检测模块23和参数测试切换模块24，所述MCU21分别与所述电流检测模块22、电压检测模块23、参数测试切换模块24相连接，且所述MCU21与PC机10和直流可编程电源相连，通过PC机10控制电流检测模块22、电压检测模块23、参数测试切换模块24进行测试。

在本实施例中，所述第一直流可编程电源41(即图2中的E2)和第二直流可编程电源42(即图2中的E3)串联，且第二直流可编程电源42的一端接地，所述第一直流可编程电源41的两端都连接有一个电流检测模块和一个电流采样电阻，且所述电流检测模块和对应的电流采样电阻并联连接，所述电流检测模块、电流采样电阻的另一端通过多个隔离开关(K1～K10)分别与均衡模块成组板中不同的电池端口相连接，所述第二直流可编程电源42连接的接地端PGND通过多个隔离开关(K11～K14)分别与均衡模块成组板中不同的电池端口相连接，通过选择合适的隔离开关，且MCU21通过控制电流检测模块对应的隔离开关K15～K16的状态，利用所述第一直流可编程电源41和第二直流可编程电源42在均衡模块成组板中形成模拟电池供电，利用所述模拟电池获取均衡模块相应的电流信息，所述电流信息包括Ivp、Ivm等。

同时，所述电压检测模块23的一端与均衡模块成组板的BIAS电压端相连，所述电压检测模块23的另外两端通过多个隔离开关分别与均衡模块成组板中不同的电池端口相连接，MCU通过控制对应的隔离开关的状态，在利用第一直流可编程电源和第二直流可编程电源在均衡模块成组板中形成模拟电池供电后，利用所述模拟电池获取均衡模块相应的电压信息，所述电压信息包括Vp1、Vm1、Vb、Vp2、Vm2等。

在本实施例中，自动测试主控板20还包括工作电源E1，所述工作电源连接一个电压转换模块，为自动测试主控板的MCU、电流检测模块和电压检测模块供电。

请参考图2和3，所述测试台用于放置均衡模块成组板30，且所述均衡模块成组板30可以放置多个均衡模块，所述均衡模块成组板30包括若干个均衡模块(见图中的UA1、UA2、UA3、UB1、UB2、UC1)和若干个串联的电池端口(BAT0、BAT1、BAT2、BAT3、BAT4、BAT5、BAT6、BAT7、BAT8)，所述电池端口位于图3中串联的模拟电池的两端，所述均衡模块上的测试端(包括VP-I端、VM-I端和GND端)与各个电池端口相连，所述均衡模块的使能端(EN端)通过隔离开关与电池端口相连，所述均衡模块的BIAS端通过隔离电压与电压检测模块相连。所述隔离电压即为MCU21控制的参数测试切换模块24，用于控制形成不同状态的模拟电池，并利用所述模拟电池对不同的均衡模块进行测试。

由于在现有的电池均衡测试上，使用常规电池进行检测，不能在短时间内模拟电池的不同状态，只能通过长时间的使用才能得到相应的测试状态，这就导致均衡模块测试需要花费的时间太长，不利于均衡模块较快的测试和长期的发展。而在本实施例中，所述电源为直流可编程电源，可以通过编程模拟电池不同状态下的均衡情况，且通过对自动测试主控板的控制，利用至少一个直流可编程电源可以模拟多个电池节点的供电，且可以模拟电池的不同使用状态，实现均衡模块各种高精度电压、电流检测，使得完成整套检测的检测时间大大缩短。

在本实施例中，均衡模块成组板30上有6个均衡模块分别为UA1、UA2、UA3、UB1、UB2、UC1，成组板测试时，通过自动测试主控板20中的MCU控制图2中所有的隔离开关的导通和关断的状态来对模块逐一进行测试。例如测试UA1模块时，首先MCU控制直流可编程电源，打开且设置直流可编程电源的一个电压，调节图2中的隔离开关K15、K16、K4、K10、K11及K27～K34为导通，其余均为关断状态，测试均衡模块能量上传能力时关断K15，导通K18开关测量Bias的电压记为Vb，导通K24测量VP-I的电压记为Vp1，再关断K24导通K25测量VM-I的电压记为Vm1，关断K25，导通导通K17，测量R1和R2两端电流大小分别记为Ivp和Ivm，然后导通K26测量模块使能，再测量VP-I和VM-I的电压变化情况，测量值记为Vp2和Vm2，通过测量得到的Vp1、Vm1、Vb、Ivp、Ivm、Vp2、Vm2值，进行处理后判断模块能量上传工作是否正常，导通K15关断K16按照上面的步骤测量模块能力下传工作是否正常，最后将测量的数据发送到上位机上进行显示和处理。以此类推，逐一对每个模块进行测试，直到测试完成。

在本实用新型的电池均衡模块成组自动检测系统中，自动测试主控板通过与安装有自动检测系统上位机的PC机连接，获取开始检测的命令和上报检测数据，上位机可对数据进行处理、显示、保存等工作。自动测试系统主控板可以控制隔离开关的导通、关断的状态和至少一个直流可编程电源的输入输出电压或电流的大小，利用至少一个直流可编程电源模拟多个电池节点的供电，且可以模拟电池的不同使用状态，主控板通过电压检测模块和电流检测模块采集的数据获得不同状态下均衡模块的工作情况是否正常。

本实用新型还提供了一种采用上述电池均衡模块成组自动检测系统的检测方法，自动测试主控板系统上电后首先进行了系统初始化，其中包含看门狗初始化、时钟初始化、SCI1初始化、SCI2初始化、SPI初始化、IIC初始化等。每个通信模块的初始化都要按照协定的波特率进行初始化，电压采样模块在使用前需要单独进行初始化。初始化完成后打开系统中断，进入程序主循环。为了避免电源或负载断电后上电，而测试板在仍然正常使用的情况下、也需要重新上电才可以控制电源或负载工作，所以每测试一次都需要设置电源和负载为远程控制模式，并且处于关闭的状态。设置完电源和负载之后，下位机等待开始命令，其中开始命令有两种，一种是来自上位机的命令，一种是硬件按钮。当发生其中之一，都表示测试人员需要进行模块的测试。当已收到开始命令，下位机首先通过隔离开关和继电器调整其导通或者关断的状态为测试模块1的状态，测试模块1的BIAS等参数测试完成后发送测试数据到上位机，再重新设置隔离开关和继电器的导通或者关断状态进行模块2的测试，依次循环直到均衡模块成组测试完成并且上报数据，最后发送数据通知上位机测试已结束，程序进入等待下一次测试的状态。以此规则分别对模块的偏置电压、短路、负载调整率、效率和静态功耗等进行测试等。

通过测试BIAS电压可得到当前均衡模块基本工作是否正常，确定正常工作后进行偏置电压的测试，以此来判断模块开始均衡工作的电压偏差是否合格，短路测试可以得到均衡模块的短路保护能力是否正常，负载调整率和效率的测试可以了解模块均衡的能力，静态功耗测试让测试人员知道均衡模块的静态功耗是否符合规定值。只有当所有的测试值均达到设定的范围，模块才能被定义为合格的产品。

本实用新型虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种电池均衡模块成组自动检测系统，其特征在于，包括：PC机、自动测试主控板、至少一台直流可编程电源和放置均衡模块成组板的测试台，所述测试台中连接有多个均衡模块，所述自动测试主控板分别与PC机、至少一台直流可编程电源、放置均衡模块成组板的测试台电学连接，且所述自动测试主控板控制用于连接测试台的各条控制连线的导通和关断，通过测试控制连线上的电压和电流的变化情况分别判断每一个均衡模块是否通过测试，从而检测成组板上的各个均衡模块在不同状态下的性能是否合格。

2.如权利要求1所述的电池均衡模块成组自动检测系统，其特征在于，所述自动测试主控板包括MCU、电流检测模块、电压检测模块和参数测试切换模块，所述MCU分别与所述电流检测模块、电压检测模块、参数测试切换模块相连接，且所述MCU与PC机和直流可编程电源相连，通过PC机控制电流检测模块、电压检测模块、参数测试切换模块进行测试。

3.如权利要求2所述的电池均衡模块成组自动检测系统，其特征在于，包括第一直流可编程电源和第二直流可编程电源。

4.如权利要求3所述的电池均衡模块成组自动检测系统，其特征在于，第一直流可编程电源和第二直流可编程电源串联，且第二直流可编程电源的一端接地，所述第一直流可编程电源的两端都连接有一个电流检测模块和一个电流采样电阻，且所述电流检测模块和电流采样电阻并联连接，所述电流检测模块、电流采样电阻的另一端通过多个隔离开关分别与均衡模块成组板中不同的电池端口相连接，MCU通过参数测试切换模块控制电流检测模块对应的隔离开关的状态，利用第一直流可编程电源和第二直流可编程电源在均衡模块成组板中形成模拟电池供电，利用所述模拟电池获取均衡模块相应的电流信息。

5.如权利要求4所述的电池均衡模块成组自动检测系统，其特征在于，所述电压检测模块的一端与均衡模块成组板的BIAS电压端相连，所述电压检测模块的另外两端通过多个隔离开关分别与均衡模块成组板中不同的电池端口相连接，MCU通过控制对应的隔离开关的状态，利用第一直流可编程电源和第二直流可编程电源在均衡模块成组板中形成模拟电池供电，利用所述模拟电池获取均衡模块相应的电压信息。

6.如权利要求4所述的电池均衡模块成组自动检测系统，其特征在于，所述第二直流可编程电源连接的接地端通过多个隔离开关分别与均衡模块成组板中不同的电池端口相连接。

7.如权利要求2所述的电池均衡模块成组自动检测系统，其特征在于，还包括工作电源，所述工作电源为自动测试主控板的MCU、电流检测模块和电压检测模块供电。

8.如权利要求1所述的电池均衡模块成组自动检测系统，其特征在于，所述均衡模块成组板包括若干个均衡模块和若干个串联的电池端口，利用直流可编程电源和自动测试主控板中的隔离开关在不同的电池端口之间形成模拟电池供电，利用所述模拟电池实现均衡模块的各种参数测试。

9.如权利要求8所述的电池均衡模块成组自动检测系统，其特征在于，所述均衡模块上的测试端与各个电池端口相连，所述均衡模块的使能端通过隔离开关与电池端口相连，所述均衡模块的BIAS端通过隔离电压与电压检测模块相连。

10.如权利要求1所述的电池均衡模块成组自动检测系统，其特征在于，所述自动测试主控板通过RS485总线转接为TTL接到每个直流可编程电源的串口端。