CN102565711A - 电池组电压状态的测试方法 - Google Patents
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Abstract
一种电池组电压状态的测试方法，涉及电池测试技术。该方法包括以下步骤：准备数据处理装置、电池组电压状态测试装置；电池组电压状态测试装置在电池组静止、充电、放电三种状态下分别读取电池组中每个单节电池在各状态下的电压值，并将读取的电压值数据传送至数据处理装置；数据处理装置将各种状态下的数据归类，作下述两种处理：一致性和幅值测试；数据处理装置将对应的判定结果的指令发给电池组电压状态测试装置，电池组电压状态测试装置则发送相应的操作指令给声光显示单元，声光显示单元发出声音和显示信息显示此节电池电压是否合格，同时数据处理装置显示界面也会显示合格或者不合格信息。本发明可以在电池组使用过程中很容易的判断出电池组电压的平衡度是否合格，即可挑选出电池组中不合格的单节电池并更换，这样就可以降低因更换整个电池组而带来的成本问题。
Description
技术领域
本发明涉及电池测试技术。
背景技术
在电池测试领域，对电池的测试主要集中在环境异常时电池承受力的检测和电化学方面性能的检测。而目前电化学方面性能的检测主要是围绕一些较为常见的、易于发现的功能和性能问题的检测。例如：电池组的充电过程、电池组的放电过程、电池组的过度充电、电池组的过度放电、外部短路、低压保护、电池组内阻等方面的测试。而在充放电过程中电池组中单节电池电压的一致性是否能够达到标准，并没有受到重视。通常，电池组经过一段时间的使用，由于电池芯内部活性物质的消耗，使电池组的整体容量逐渐降低，内阻逐渐增大或者单节电池电压不能达到要求，进而不能满足正常的功能使用。但如果重新更换使用中的电池组，就会造成生产工序的繁琐和成本上的极大损失。通常这种不良的情况可能只是由电池组中的一个或者两个单节电池不良引起的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种针对电池组或者电池组中单节电池电压的电池组电压状态的测试方法。
本发明的目的可以这样实现，设计一种电池组电压状态的测试方法，包括以下步骤；
A、准备数据处理装置、电池组电压状态测试装置，电池组电压状态测试装置包括充放电机CDS、声光显示单元、通讯单元模组GGS、继电器接点单元、多温度电压采集模块MTVS；
B、电池组电压状态测试装置在电池组静止、充电、放电三种状态下分别读取电池组中每个单节电池在各状态下的电压值，并将读取的电压值数据传送至数据处理装置；
C、数据处理装置将各种状态下的数据归类，作下述两种处理：
其中C1：数据处理装置将同一状态下每个电压值数据以从大到小的顺序或逆序排列，找出最大电压值和最小电压值，记录其差值；将该差值与对应的参考数值对比，若此差值小于等于对应的参考数据，则判定电池组在该状态下一致性达标；反之，则判定该状态下一致性不达标；
C2：数据处理装置将同一状态下每个电压值数据与对应的电压最大参考值和最小参考值进行比较，若电压值在最大参考值与最小参考值的区间范围内，则判定电池组在该状态下幅值达标；反之，则判定该状态下幅值不达标；
D、数据处理装置将对应的判定结果的指令发给电池组电压状态测试装置，电池组电压状态测试装置则发送相应的操作指令给声光显示单元，声光显示单元发出声音和显示信息显示此节电池电压是否合格，同时数据处理装置显示界面也会显示合格或者不合格信息。
本发明可以在电池组使用过程中很容易的判断出电池组电压的平衡度是否合格，即可挑选出电池组中不合格的单节电池并更换，这样就可以降低因更换整个电池组而带来的成本问题。
附图说明
图1是本发明较佳实施例的静止状态一致性测试流程图；
图2是本发明较佳实施例的充放电状态一致性测试流程图；
图3是本发明较佳实施例的静止状态幅值测试流程图；
图4是本发明较佳实施例的充放电状态幅值测试流程图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的描述。
一种电池组电压状态的测试方法，包括以下步骤：
A、准备数据处理装置、电池组电压状态测试装置，电池组电压状态测试装置包括充放电机CDS、声光显示单元、通讯单元模组GGS、继电器接点单元、多温度电压采集模块MTVS；
充放电机CDS：能完成电池组充电和放电功能，测试电池组的充放电功能是否正常，并能读取电池组在充放电状态下的基本信息，如：充电电压和放电电等；
通讯单元模组GGS：负责充放电机与被测电池组之间的数据通信工作，与电池组的数据通讯接口相连接，具有SMBUS接口、I2C接口、SPI接口、CAN总线接口，通过这些接口可以与不同的电池组数据通信接口连接，读取电池包管理单元里的数据，并将数据传回，供数据处理装置分析处理；
继电器接点单元：通过接收数据处理装置的控制指令，每个继电器接点有序的动作，配合电池组的功能控制开关接点，测试电池组的相关开关功能；
多温度电压采集单元MTVS：可以读取电池组的单个电池电压和多个位置的温度；
声光显示单元：用来显示电池组综合测试装置测试电池组的工作状态信息；
B、电池组电压状态测试装置在电池组静止、充电、放电三种状态下分别读取电池组中每个单节电池在各状态下的电压值，并将读取的电压值数据传送至数据处理装置；
C、数据处理装置将各种状态下的数据归类，作下述两种处理：
其中C1：数据处理装置将同一状态下每个电压值数据以从大到小的顺序或逆序排列，找出最大电压值和最小电压值，记录其差值；将该数值与对应的参考数值对比，若此差值小于等于对应的参考数据，则判定电池组在该状态下一致性达标；反之，则判定该状态下一致性不达标；
C2：数据处理装置将同一状态下每个电压值数据与对应的电压最大参考值和最小参考值进行比较，若电压值在最大参考值与最小参考值的区间范围内，则判定电池组在该状态下幅值达标；反之，则判定该状态下幅值不达标；
D、数据处理装置将对应的判定结果的指令发给电池组电压状态测试装置，电池组电压状态测试装置则发送相应的操作指令给声光显示单元，声光显示单元发出声音和显示信息显示此节电池电压是否合格，同时数据处理装置显示界面也会显示合格或者不合格信息。
电池组电压状态测试装置包括充放电机CDS、声光显示单元、通讯单元模组GGS、继电器接点单元、多温度电压采集模块MTVS，上述部件安装在一个机箱机柜中。具有该功能的设备有深圳市瑞能实业有限公司的电池组综合测试装置(CTS-60V/50A-GGS)、HTK公司型号为HT60V-40A的设备等等。
数据处理装置通常采用计算机，计算机与电池组电压状态测试装置连接，电池组电压状态测试装置再与电池组相连，即组成了电池组电压状态性能测试***平台，即可实现对电池组电压性能的测试。
电池组电压状态测试装置相关部件性能及作用如下：
充放电机CDS，能完成电池组充电和放电功能，测试电池组的充放电功能是否正常，并能读取电池组在充放电状态下的基本信息，如：充电电压和放电电压、充电电流和放电电流、容量等；
通讯单元模组GGS，负责充放电机CDS与被测电池组之间的数据通信工作，与电池组的数据通讯接口相连接，具有SMBUS接口、I2C接口、SPI接口、CAN总线接口，通过这些接口可以与不同的电池组数据通信接口连接，读取电池包管理单元(例如BMS单元)里的数据，并将数据传回，供计算机分析处理；
继电器接点阵列单元，通过接收计算机的控制指令每个继电器接点有序的动作，配合电池组的功能控制开关接点，测试电池组的相关开关功能；
多温度电压采集单元MTVS，可以读取电池组的单个电池电压和多个位置的温度；
声光显示单元，用来显示电池组电压状态测试装置测试电池组的工作状态信息。
计算机和电池组电压状态测试装置之间是遵照RS232、RS485、CAN总线或LAN总线协议连接的。
电池组电压状态测试装置和电池组之间的通讯是遵照控制器局域网络总线CAN、高速同步串行总线SPI、***管理总SMBUS或两线式串行总线I2C协议进行的。
电池组电压状态测试装置和电池组之间是通过一根与电池组配套的连接线连接起来的，其中包括充放电的电流正极、充放电的电流负极、电压采样正极、电压采样负极、通信接口，通信接口可以是CAN或者SPI或者SMBUS或者I2C。所述配套的电池组连接线是依据不同的电池组端口来选定的。
电池组是由多个单节电池采用串联和并联的方式组成的，电池组中单节电池的电压平衡会直接影响电池组的正常使用。例如，n个单节电池B1、B2、B3……Bn，串联组成一个电池组，此处n的值是由实际待测试的电池组而定的；如果此电池组是由4节单电池串联而成，则n值就是4，依次类推。电池组电压状态测试装置最多能读取65535个单节电池的电压，电池组电压状态测试装置是采用16位二进制数来寻址的，故n的最大值为65535。
电池组电压测试分为两种情况：1、电池组中单节电池电压之间的一致性测试；2、电池组中每个单节电池自身的电压幅值范围测试。
电池组中单节电池电压之间的一致性，是指电池组中单节电池的电压值要保持一定的一致性，即如果组成电池组的所有单节电池电压值中最大的减去最小的得到的差值在设定的参考值范围内，就表示此电池电压一致性合格，否则就判断此电池电压一致性不合格。
电池组中单节电池自身电压幅值范围：是指组成电池组的每节电池的电压值都有一个最高标准值(HV)和最低标准值(LV)，如果被测试电池的电压值在最低标准和最高标准之间，则判断该自身电幅值范围合格，否则判断该电池自身幅值范围不合格。
当电池组电压满足了上面两种合格条件之后，就可以判断电池组电压合格。
电池组每个单节电池的电压值可以从2种方式获得：
第一种，通过电池组电压状态测试装置中的MTVS中获得，电池组电压信息。
第二种，通过电池组电压状态测试装置中的GGS，从电池组本身的GasGauge IC的信息数据表中读出电压信息，进行判断。Gas Gauge IC的数据信息参见众多的IC规格书。如：AD7280、AD821X、AD8280、ATA6870、ATA6871、BQ20Z90、BQ76PL536、BQ2060A、BQ20Z70、BQ20Z75、BQ2030、BQ29330、BQ77910、BQ78PL116、BQ76PL102、BQ77PL900、BQ78PL114、ISL78600、ISL78601、LTC6802-1、MAX11080和MAX11068、XC886、OZ890、OZ8920、OZ8930、OZ8940、OZ9310。
以采用TI公司的BQ76PL536芯片协议的电池组为例，可以读出电池组中每节电池电压VCELL1、VCELL2、VCELL3、VCELL4、VCELL5、VCELL6的电压值。
计算机给电池组电压状态测试装置下达测试电池组中单节电池电压之间的一致性命令，电池组电压状态测试装置中的MTVS或者GGS接收命令并处理，可以通过MTVS读出每个单节电池的电压；或者是通过GGS读出电池组GasGauge IC中寄存器中每个单节电池的电压。把测出的电池电压经过电池组电压状态测试装置中的通讯单元传送给计算机，计算机将每个电压以从大到小进行顺序排序或者逆序排序，找出最大电压和最小电压，最大电压减去最小电压后的差值，称为电压最大误差值。此电压最大误差值就是判断电压一致性的重要参数。
判断电压最大误差值具体有以下三种情况：
如图1所示，在对电池组不充电和不放电状态的静止状态下，电池组电压状态测试装置通过MTVS读取电池组内的每节电池的电压值，或通过GGS读出电池组中每节电池的Gas Gauge IC中寄存器中电压值。电池组电压状态测试装置将测得的单节电池电压值传送给计算机，计算机把得到的电压值依次排序对比，找出最大电压和最小电压的差值，计算机把此差值与设定的参考值对比，若此差值小于等于设定的参考数值，计算机就判定此电池组电压一致性达标，反之，则判定为电压一致性不达标，计算机经通讯单元发出对应的判定结果的指令给电池组电压状态测试装置，电池组电压状态测试装置则发送相应的操作指令给声光显示单元，声光显示单元发出声光显示信息显示此节电池电压是否合格，同时计算机显示界面也会显示合格或者不合格信息。
如图2所示，在电池组充电状态下，例如采用1A电流对电池组充电，在充电的过程中，电池组电压状态测试装置通过MTVS读取电池组内的每节电池的电压值，或通过GGS读出电池组中每节电池的Gas Gauge IC中寄存器中电压值。电池组电压状态测试装置将测得的单节电池电压值传送给计算机，计算机将单节电池电压依次排序对比，找出最大电压和最小电压的差值，计算机将此差值与设定的参考值的对比，若此差值小于等于设定的参考数值，计算机就判定此电池组电压的一致性达标，反之，则判定为电压一致性不达标，计算机经通讯单元发出对应的判定结果的指令给电池组电压状态测试装置，电池组电压状态测试装置则发送相应的操作指令给声光显示单元，声光显示单元发出声光显示信息显示此节电池电压是否合格，同时计算机显示界面也会显示合格或者不合格信息。
如图2所示，在电池组放电状态下，例如：采用1A电流对电池组放电，在放电的过程中，电池组电压状态测试装置通过MTVS读取电池组内的每节电池的电压值，或通过GGS读出电池组中每节电池的Gas Gauge IC中寄存器中电压值。电池组电压状态测试装置将测得的单节电池电压值传送给计算机，计算机将单节电池电压依次排序对比，找出最大电压和最小电压的差值，计算机将此差值与设定的参考值的对比，若此差值小于等于设定的参考数值，计算机就判定此电池组电压一致性达标，反之，则判定为电压一致性不达标，则发送相应的操作指令给声光显示单元，声光显示单元发出声光显示信息显示此节电池电压是否合格，同时计算机显示界面也会显示合格或者不合格信息。
电池组中每个单节电池的电压值都有一个最大参考值和最小参考值，即单节电池的电压幅值范围。如果使用中的电池电压值不在这个幅值范围内，就会直接影响整个电池组的正常使用。所以，就需要对电池组中的每个电池电压值进行测试，确定单节电池电压幅值是否达标。
同样的，判断电池组电压幅值范围，也是有三种情况：
如图3所示，在对电池组不充电和不放电状态的静止状态下，电池组电压状态测试装置通过MTVS读取电池组内的每节电池的电压值，或通过GGS读出电池组中每节电池的Gas Gauge IC中寄存器中电压值。电池组电压状态测试装置将测得的单节电池电压值传送给计算机，计算机把接收到的电压跟设定的电压最大参考值和电压最小参考值进行比较，如果电压值在电压最大参考值和电压最小参考值范围内，则判断出此电池组电压幅值达标，否则判定为不达标。计算机经通讯单元发出对应的判定结果的指令给电池组电压状态测试装置，电池组电压状态测试装置则发送相应的操作指令给声光显示单元，声光显示单元发出声光显示信息显示此节电池合格，同时计算机显示界面也会显示合格或者不合格信息。
如图4所示，在电池组充电状态下，例如采用1A电流对电池组充电，在充电的过程中，电池组电压状态测试装置通过MTVS读取电池组内的每节电池的电压值，或通过GGS读出电池组中每节电池的Gas Gauge IC中寄存器中电压值。电池组电压状态测试装置将测得的单节电池电压值传送给计算机，计算机把接收到的电压跟设定的电压最大参考值和电压最小参考值进行比较，如果电压值在电压最大参考值和电压最小参考值范围内，则判断出此电池组电压幅值达标，否则判定为不达标。计算机经通讯单元发出对应的判定结果的指令给电池组电压状态测试装置，电池组电压状态测试装置则发送相应的操作指令给声光显示单元，声光显示单元发出声光显示信息显示此节电池合格，同时计算机显示界面也会显示合格或者不合格信息。
如图4所示，在电池组充电状态下，例如采用1A电流对电池组放电，在放电的过程中，电池组电压状态测试装置通过MTVS读取电池组内的每节电池的电压值，或通过GGS读出电池组中每节电池的Gas Gauge IC中寄存器中电压值。电池组电压状态测试装置将测得的单节电池电压值传送给计算机，计算机把接收到的电压跟设定的电压最大参考值和电压最小参考值进行比较，如果电压值在电压最大参考值和电压最小参考值范围内，则判断出此电池组电压幅值达标合格，否则判定为不达标。计算机经通讯单元发出对应的判定结果的指令给电池组电压状态测试装置，电池组电压状态测试装置则发送相应的操作指令给声光显示单元，声光显示单元发出声光显示信息显示此节电池合格，同时计算机显示界面也会显示合格或者不合格信息。
本发明可以在电池组使用过程中很容易的判断出电池组电压的平衡度是否合格，即可挑选出电池组中不合格的单节电池并更换，这样就可以降低因更换整个电池组而带来的成本问题。
Claims (3)
1.一种电池组电压状态的测试方法，其特征在于包括以下步骤：
A、准备数据处理装置、电池组电压状态测试装置，电池组电压状态测试装置包括充放电机CDS、声光显示单元、通讯单元模组GGS、继电器接点单元、多温度电压采集模块MTVS；
B、电池组电压状态测试装置在电池组静止、充电、放电三种状态下分别读取电池组中每个单节电池在各状态下的电压值，并将读取的电压值数据传送至数据处理装置；
C、数据处理装置将各种状态下的数据归类，作下述两种处理：
其中C1：数据处理装置将同一状态下每个电压值数据以从大到小的顺序或逆序排列，找出最大电压值和最小电压值，记录其差值；将该数值与对应的参考数值对比，若此差值小于等于对应的参考数据，则判定电池组在该状态下一致性达标；反之，则判定该状态下一致性不达标；
C2：数据处理装置将同一状态下每个电压值数据与对应的电压最大参考值和最小参考值进行比较，若电压值在最大参考值与最小参考值的区间范围内，则判定电池组在该状态下幅值达标；反之，则判定该状态下幅值不达标；
D、数据处理装置将对应的判定结果的指令发给电池组电压状态测试装置，电池组电压状态测试装置则发送相应的操作指令给声光显示单元，声光显示单元发出声音和显示信息显示此节电池电压是否合格，同时数据处理装置显示界面也会显示合格或者不合格信息。
2.根据权利要求1所述的电池组电压状态的测试方法，其特征在于：
所述电池电压值由电池组电压状态测试装置内的多温度电压采集模块MTVS采集。
3.根据权利要求1所述的电池组电压状态的测试方法，其特征在于：
所述电池电压值由电池组电压状态测试装置内的通讯单元模组GGS从电池组本身的Gas Gauge IC的信息数据表中读出电压信息。
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