CN205427159U - 一种动力电池劣化程度的测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及动力电池技术领域，提供了一种动力电池劣化程度的测试装置，包括：信号产生装置，信号产生装置用于产生周期性交变信号；信号转换装置，信号转换装置用于接收周期性交变信号，并将该周期性交变信号转换成电流信号，且将电流信号输入至电池模块的正负极；信号采集装置，信号采集装置用于获取电池模块的输出信号，并传递至信号处理装置；信号处理装置，信号处理装置用于根据周期性交变信号与信号采集装置传递的输出信号，计算出周期性交变信号与输出信号之间的关系。本实用新型提供了一种动力电池劣化程度的测试装置。

Description

一种动力电池劣化程度的测试装置

技术领域

本实用新型涉及动力电池领域，特别是涉及一种动力电池劣化程度的测试装置。

背景技术

目前，国内外新能源汽车发展迅速，动力电池的需求量越来越大，动力电池的性能要求越来越高。目前，在电动汽车、电动工具等领域动力电池的应用都是多个电池构成电池系统进行工作。电池系统由多个电池模块组成，电池模块又由多个电池单体组成。因此电池的一致性是描述动力电池性能的重要参数。另一方面，动力电池在使用一段时间后，性能都会发生劣化，因此劣化程度的测试和评估就显得非常重要了。

在电池的梯次利用评估过程中，动力电池一致性的好坏是决定组合电池性能的关键，在电池一致性测试的时候，常用的方法是按指定的容量范围进行分选，即选出的电池在容量上趋于一致，在组装电池时，再对电池的内阻、及自放电性能等进行测量和分选。另外的方法是首先采用按指定的容量范围进行分选，再采用充放电过程的曲线进行比较，选取偏差符合要求的电池确定为一组。以上两个方法的共同的缺点在于都需对动力电池进行长时间的充放电，浪费了大量的电能，测试时间长，设备占地面积大，工作效率低。电池充放电过程会产生大量的热，影响车间的工作环境，由于电池测试标准要求测试环境温度很严格，需要购置足够的空调进行降温，这样空调又浪费了大量的电能。

鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种可以节省电能的动力电池劣化程度的测试装置。

本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型还提供了一种动力电池劣化程度的测试装置，包括：

信号产生装置，信号产生装置用于产生周期性交变信号；

信号转换装置，信号转换装置用于接收周期性交变信号，并将该周期性交变信号转换成电流信号，且将电流信号输入至电池模块的正负极；

信号采集装置，信号采集装置用于获取电池模块的输出信号，并传递至信号处理装置；

信号处理装置，信号处理装置用于根据周期性交变信号与信号采集装置传递的输出信号，计算出周期性交变信号与输出信号之间的关系。

优选地，信号转换装置为功率放大器。

优选地，信号处理装置还包括输入输出模块和/或通讯接口。

优选地，信号产生装置为信号发生器，可由硬件或软件实现。

优选地，信号处理装置为数字信号处理器、单片机或数字计算机。

优选地，数字信号处理器为TMS320F2812DSP应用系统板或者欧姆龙可编程序控制器CP1H。

使用本实用新型提供了一种动力电池劣化程度的测试装置进行动力电池劣化程度的测试方法，具体的测试方法包括：

产生周期性交变信号；

将周期性交变信号转换成电流信号；

将电流信号输入电池模块的正负极；

获取电池模块的输出信号；

根据周期性交变信号与电池模块的输出信号，计算出周期性交变信号与电池模块的输出信号之间的关系。

优选地，周期性交变信号包括矩形波、三角波、正弦波、锯齿波、伪随机信号、梯形波中的一种或这些波形的任意组合。

优选地，电池模块包括铅酸电池、镉镍电池、镍氢电池、锂离子电池中的至少一种。

优选地，周期性交变信号与电池模块的输出信号之间的关系包括互相关函数、输出信号与输入信号的幅值比、输出信号与输入信号的相位差以及加、减、乘、除、微分、积分等运算。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型中，动力电池劣化程度的测试方法是获取周期性交变信号，并将周期性交变信号转换成电流信号，然后将电流信号输入电池模块的正负极。电池模块在周期性交变信号的激励下产生输出信号。获取电池模块输出信号并计算出其与周期性交变信号之间的关系，这种关系与电池模块的劣化程度之间具有一定的关系。因此本实用新型中的动力电池劣化程度的测试方法并不需要对电池模块进行长时间充放电，从而节省了电能。

【附图说明】

图1为本实用新型中一种动力电池劣化程度的测试装置的一个实施例的结构示意图；

图2为本实用新型一种动力电池劣化程度的测试方法的一个实施例的流程示意图。

【具体实施方式】

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型。

此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1:

本实用新型实施例1提供了一种动力电池劣化程度的测试装置。图1为本实用新型中一种动力电池劣化程度的测试装置的一个实施例的结构示意图，如图1所示，动力电池劣化程度的测试装置包括信号产生装置、信号转换装置、信号采集装置、信号处理装置。

信号产生装置用于产生周期性交变信号。具体地，本实施例中信号产生装置为信号发生器。信号发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备，可以通过硬件或者软件实现输出波形。在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时，以及测量元器件的特性与参数时，用作测试的信号源或激励源。优选地，信号发生器为DDS（DirectDigitalFrequencySyn-thesis，直接数字频率合成）任意波形双路信号发生器，同传统的直接频率合成、锁相环间接频率合成方法相比，DDS合成方法具有频率切换时间短、频率分辨率高、相变化连续、容易实现对输出信号的多种调制等优点。当然，容易理解的是，这里信号产生装置还可以是其他能够产生周期性交变信号的装置，并不限于本实施例中的信号发生器。

信号转换装置用于接收信号产生装置产生的周期性交变信号，并将该周期性交变信号转换成电流信号，且将该电流信号输入至电池模块的正负极。具体地，本实施例中，信号转换装置为功率放大器，例如698E功率放大器。功率放大器不仅能将周期性交变信号转换为电流信号，还具有放大功率的作用，是一种优选的方案。当然容易理解的是，在本实用新型其他实施方式中，其他具有信号转换功能的器件也是可以应用于本实用新型中的。

信号采集装置用于获取电池模块的输出信号。具体地，本实施例中信号采集装置采用AD7606数据采集模块，其具有16位精度200Hz采样频率，可以采集电池模块的电压信号并转换成数字信号输出。当然容易理解的是，在本实用新型其他实施方式中，其他具有信号采集功能的器件也是可以。

信号处理装置用于接收周期性交变信号与信号采集装置传递的输出信号，计算出周期性交变信号与输出信号之间的关系。具体地，本实施例中的信号处理装置为数字信号处理器。数字信号处理器由大规模或超大规模集成电路心片组成、用来完成某种信号处理任务的处理器。它是为适应高速实时信号处理任务的需要而逐渐发展起来的。随着集成电路技术和数字信号处理算法的发展，数字信号处理器的实现方法也在不断变化，处理功能不断提高和扩大。本实施例中，为了实现计算功能，数字信号处理器采用了TMS320F2812DSP应用系统板，TMS320F2812DSP应用系统板带有数模转换器与模数转换器，可以接收周期性交变信号与信号采集装置传递的输出信号，并计算二者之间的关系。除此之外，TMS320F2812DSP应用系统板还可以控制信号发生装置产生相应的周期性交变信号，因此是一种优选地的信号处理装置。此外，在实验中发现欧姆龙可编程序控制器CP1H也是一种优选的信号处理器，具有与TMS320F2812DSP应用系统板相同的功能。当然，在本实用新型其他实施方式中，具有信号处理功能的其他装置也是可以被应用于本实用新型中的，例如单片机或数字计算机。

本实施例中，优选地，动力电池劣化程度的测试装置还包括液晶显示器与键盘作为输入输出装置，以便于控制检测装置与查看处理结果，当然，在本实用新型其他实施方式中，输入输出装置还可以是其他具有输入输出功能的元件。另外，为了实现与上位机的通讯，动力电池劣化程度的测试装置还包括了通讯接口，如ENC28J6以太网接口模块。

使用本实用新型实现的动力电池劣化程度的测试方法如下。图2为本实用新型一种动力电池劣化程度的测试装置的测试方法的一个实施例的流程示意图，如图2所示，动力电池劣化程度的测试方法包括：

S11、产生周期性交变信号。

这里的周期性交变信号可以是矩形波、三角波、正弦波、锯齿波、矩形波、伪随机信号等，也可以是这些波形的任意组合。这些信号带来了后续步骤计算的简便。例如，本申请人发现周期性交变信号为3Hz、30Hz、300Hz的矩形波或者5Hz、50Hz、500Hz的三角波信号，都具有较好的效果。当然其他类型的周期性交变信号也可以应用于本实施例中。

S12、将周期性交变信号转换成电流信号。

周期性交变信号并不能直接加载在待测量的电池模块的正负极，而应该转换电流信号才能加载到电池模块的正负极。

S13、将电流信号输入电池模块的正负极。

在本实用新型中，这里的电池模块既可以是单个电池也可以两个以上电池组成的电池组。而这里的电池模块中的电池可以是任意基于化学电源技术的电池，在本实施例中，电池模块可以是铅酸电池、镉镍电池、镍氢电池、锂离子电池等电池中的任意一种。

S14、获取电池模块的输出信号。

电池作为一种电化学体系，当有不同的信号输入时，电池内部都会产生不同的电化学反应，从而输出不用的输出信号。不同特征的输出信号代表了电池的不同特性，因而其可以在很大程度上反映电池内部的多种特性参数，包括电池材料构成、电池健康状态等。因此以不同的信号电流对电池进行激励，可以得到不同的电池响应参数，达到测试电池性能的目的。

S15、根据周期性交变信号与电池模块的输出信号，计算出周期性交变信号与电池模块的输出信号之间的关系。

实际上，对于不同的电池模块，周期性交变信号与电池模块的输出信号之间的关系是不同的，相似的关系代表着电池模块具有相似的性能。周期性交变信号与电池模块的输出信号之间的关系可以是很多种，例如本申请人利用周期性交变信号与电池模块的输出信号的互相关函数、输出信号与输入信号的幅值比、输出信号与输入信号的相位差以及加、减、乘、除、微分、积分等运算来作为参数，来获取不用的电池模块的性能，例如劣化程度。而相似的周期性交变信号与电池模块的输出信号之间的关系表示电池模块具有相似的劣化程度，即二者具有较好的一致性，可以选为一组用作动力电池。

与现有技术中需要采用全充全放的方式测试电池模块性能的方法不同，本方法是基于电池模块数学模型的基本原理，对电池模块的数学模型进行参数辨识，选择周期性交变信号作为输入信号加于电池的正负电极，然后检测电池的输出信号。进一步对电池的输入信号和输出信号经过的计算和分析，最后得出电池的性能参数，达到测试电池劣化程度的目的。由于回避了传统的长时间对电池进行充放电的测试方法，本实用新型实施例的方法能够大量节省电能，并且具有测试时间短、测试效率高的优点。

另外，以不同的电流信号对电池模块进行激励，根据电池模块的响应参数，分析的方法可以采用自动控制领域的最小二乘法、相关分析法、梯度法等优化算法来确定电池的内部参数。达到测试电池模块性能的目的。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种动力电池劣化程度的测试装置，其特征在于，包括：

信号产生装置，所述信号产生装置用于产生周期性交变信号；

信号转换装置，所述信号转换装置用于接收所述周期性交变信号，并将该周期性交变信号转换成电流信号，且将所述电流信号输入至电池模块的正负极；

信号采集装置，所述信号采集装置用于获取电池模块的输出信号，并传递至信号处理装置；

信号处理装置，所述信号处理装置用于根据所述周期性交变信号与信号采集装置传递的输出信号，计算出所述周期性交变信号与输出信号之间的关系。

2.如权利要求1所述的动力电池劣化程度的测试装置，其特征在于：所述信号转换装置为功率放大器。

3.如权利要求1所述的动力电池劣化程度的测试装置，其特征在于：所述信号处理装置还包括输入输出模块和/或通讯接口。

4.如权利要求1所述的动力电池劣化程度的测试装置，其特征在于：所述信号产生装置为信号发生器，可由硬件或软件实现。

5.如权利要求1至4任一项所述的动力电池劣化程度的测试装置，其特征在于：所述信号处理装置为数字信号处理器、单片机或数字计算机。

6.如权利要求5所述的动力电池劣化程度的测试装置，其特征在于：所述数字信号处理器为TMS320F2812DSP应用系统板或者欧姆龙可编程序控制器CP1H。