CN105807234A - 电动汽车电池性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车电池性能测试装置，包括温湿度控制***、振动试验台、电池组驱动***、放电负载及能量回收***和数据采集***，电池组置于振动试验台上，通过电池组驱动***给放电负载及能量回收***供电，数据采集***采集放电过程中的特征参量，所述温湿度控制***控制放电过程中电池组周围环境的温湿度。通过模拟电动汽车电池组的工作环境，对试运行过程中的数据进行采集，判断电池组的性能，并采用能量回收***，节约能源。

Description

电动汽车电池性能测试装置

技术领域

本发明属于动力汽车技术领域，具体涉及一种电动汽车电池性能测试装置。

背景技术

电动车由于它的节能性及对环境污染小的优点，已成为21世纪汽车工业的发展方向。动力电池是电动车的核心，其性能直接影响电动车的性能。全世界有很多国家都在对电动车动力电池进行研究，随着电池性能不断地改进，对电动车电池测试技术的要求也越来越高。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种电动汽车电池性能测试装置，本发明设计的动力电池仿真***来模拟汽车在实际运行条件下动力电池的充放电情况，为检验动力电池的性能提供依据。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种电动汽车电池性能测试装置，其特征在于,包括温湿度控制***、振动试验台、电池组驱动***、放电负载及能量回收***和数据采集***，电池组置于振动试验台上，通过电池组驱动***给放电负载及能量回收***供电，数据采集***采集放电过程中的特征参量，所述温湿度控制***控制放电过程中电池组周围环境的温湿度，所述温湿度控制***包括温湿度控制箱以及温湿度传感器，温湿度控制箱包括试验箱、制热设备、制冷设备和加湿设备。

所述电池组驱动***包括驱动电机和驱动电机控制器，驱动电机控制器控制电池组给驱动电机供电。所述数据采集***包括编码器、电流传感器、扭矩传感器、电压传感器，采集电池组放电过程中的驱动电机转速、扭矩，以及放电电压和电流。所述放电负载及能量回收***包括负载电机、负载电机控制器和负载电机冷却系装置、储能蓄电池和充电机，负载电机控制器控制负载电机给储能蓄电池充电，负载电机冷却系装置给负载电机降温，充电机连接储能蓄电池。所述测试装置还包括电池管理***，电池管理***包括电池管理单元和电池控制单元，电池管理单元调节各单体电池之间的均衡充放电，电池控制单元控制电池组总电压和总电流的采集。所述温湿度传感器包括半导体检测单元、二次转换单元和信号处理单元，半导体检测单元包括两个半导体应变片R_ε1和R_ε2，半导体应变片R_ε1和R_ε2设在半径为r₀的圆形膜片上，圆形膜片设在U型支座上，膜片与U型支座间形成一个干燥的空气密封腔，两个半导体应变片受到膜片内外两侧的压力差和温度激励作用下输出电阻响应，二次转换单元将电阻响应信号转换为脉宽信号，信号处理单元通过数据解耦分离出温度、压力和相对湿度数据。所述的半导体应变片R_ε1设置在圆心位置，R_ε2设置在膜片0.89r₀的圆上，两个半导体应变片在气压激励下各自产生的电阻增量数值相同，正负相反。所述二次转换单元包括两个相同的脉冲信号转换电路，一个半导体应变片对应连接一个脉冲信号转换电路，脉冲信号转换电路包括555定时器、电阻R和电容C，电阻R连接在555定时器的2号引脚和3号引脚之间，电容C连接在555定时器的2号引脚上，2号引脚和6号引脚短接，3号引脚和7号引脚短接，555定时器的7号引脚输出脉宽信号到信号处理单元。所述脉冲信号转换电路的脉宽转换公式为τ＝ln2·C·R，式中τ为输出脉宽，R是电路接收的半导体应变片的电阻响应值，C为云母标准电容，脉宽输出τ与各自所接电阻R成正比。所述圆形膜片根据半导体检测单元中的两个半导体应变片的应变变化分为正应变片区和负应变片区，以半径0.63r₀的同心圆为界。

本发明有益效果是:通过模拟电动汽车电池组的工作环境，对试运行过程中的数据进行采集，判断电池组的性能，并采用能量回收***，节约能源；另外，本发明提供的温湿度压力传感器，弹性元件***结构简单、易于实施。通过温度和压差的激励，分离出温度和压力的响应结果。通过数据运算，分解出温度和压力数据，进一步求取湿度，利用一种传感器求解了多种环境因子，相较于传统的传感器只能采集一种单一的数据，有较大的改进。

附图说明

下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1是本发明的具体实施方式的测试装置结构框图。

图2是本发明的具体实施方式的传感器中应变片的安装示意图。

图3是本发明的具体实施方式的传感器的结构示意图。

图4是本发明的具体实施方式的应变片的应变分布图。

图5是本发明的具体实施方式的传感器工作原理结构框图。

图6是本发明的具体实施方式的传感器的信号流程框图。

图7是本发明的具体实施方式的脉宽信号转换电路图。

图中1为U型支座，2为空腔，3为膜片，4为半导体应变片R_ε1，5为半导体应变片R_ε2。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

本发明提供的电动汽车电池性能测试装置采用温湿度控制***来模拟电动车周围环境的温湿度变化；用振动试验台来模拟实际条件下的各种路况；采用电动车驱动***作为动力电池的充放电平台,用大电机作为被测动力电池的放电负载及能量回收***；并通过数据采集获得相关控制参数。本发明的数据采集内容包括：电动机转速、扭矩、电路回路电流、被测电池组总电压、温度、湿度等信号。

本发明的主要思路是：本发明的电动汽车电池性能测试装置包括温湿度控制***、振动试验台、电池组驱动***、放电负载及能量回收***、以及数据采集***，将动力电池组置于振动试验台上，通过温湿度控制***来控制动力电池组周边环境的温湿度，动力电池组给负载供电，通过能量回收***回收能量，在这个过程中，数据采集***采集特征参量。

温湿度控制***包括温湿度控制箱以及温湿度测量传感器，温湿度控制箱包括试验箱、制热设备、制冷设备和加湿设备，控制不同温度与湿度的变化，实现对动力电池组工作环境因子的控制。制热设备是电阻丝导电后在封闭的试验箱内产生热量，实现温度的升高。制冷设备采用蒸汽压缩制冷，其原理是利用氟利昂等液体的蒸发吸热从被冷却物体中吸热而实现制冷。加湿设备是利用水盘力的电热管进行加热产生蒸汽，然后蒸汽进入试验箱中，使得箱内的空气加湿。

振动试验台包括振动台台体、功率放大器、振动控制仪、冷却风机、信号发生器和直流励磁电源，振动试验台是通过将载流体置于磁场中，信号发生器产生交变信号，经功放放大后，输入到动圈，它与磁场作用即产生一个交变的力F，推动振动台台体运动。功率放大器是将来自信号源的小功率信号放大，供给驱动线圈足够的“不失真”功率的驱动电源，在流过驱动线圈、励磁线圈的电流引起导体电阻损耗而发热，导体在驱动线圈交变磁场中因涡流损耗而发热，因此，必须采取冷却措施，本发明使用冷却风机通过强制风冷的方式来给导体降温。

电动汽车电池组驱动***包括驱动电动机和电机控制器，驱动电机控制器为变频器，由于直流电机的效率和转速相对较低，不宜在多尘、潮湿、易燃易爆环境中使用，其换向器维护困难，很难向大容量、高速度发展，且直流电机价格高、体积和重量大，本发明驱动电机采用交流电机，交流电机具有体积小、质量轻、效率高、调速范围宽、可靠性高、价格便宜、维修简单方便，在电动汽车上得到了广泛应用。当电动汽车减速或制动时，驱动电机处在发电制动状态，给电池充电，实现机械能到电能的转换。

放电负载及能量回收***包括可控负载电机、负载电机控制器、负载电机冷却系装置、储能蓄电池、充电机，本发明使用大电机作为负载，并与电机控制器，储能蓄电池仪器组成可控负载***，利用发电机原理实现对动力电池能量的回收。负载电机将回收的能量储存在储能蓄电池上。负载电机的供电不直接从电网取电，而是和电动车的驱动电机一样，使用直流电池供电；储能蓄电池不仅作为负载电机的供电源，同时还把负载电机回收的能量储存起来。在仿真***运行中，由于负载电机和驱动电机的损耗，整个***总的能量会越来越少，最终***将无法正常运行。配备一台大功率充电机，负载给储能蓄电池充电。

电池管理***是用来对蓄电池电池组进行安全监控及有效管理，提高蓄电池的使用效率，增加其使用寿命的，降低运行成本的目的，进一步提高电池组的可靠性的重要保证。电池管理***分电池管理单元和电池控制单元。电池管理单元主要负责电池组内部单节电池的电压的采集和电池组内部温度及各单体电池之间的均衡作用，避免导致个别单体电池的电压过高或过低，保证电池组内多个单节电池的一致性，保证电池组的使用寿命。电池管理单元通过CAN通讯与电池控制单元进行数据交换。电池控制单元负责管理所有电池管理单元，采集电池组的总电压和总电流，进行数据处理，SOC和SOH估算，通过CAN总线与计算机进行数据交换。

数据采集***包括编码器、电流传感器、扭矩传感器、电压传感器，编码器是测量电机转速的传感器，它将信号(如比特流)或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。电流传感器采用霍尔电流传感器，用来采集电池组的充放电电流；扭矩传感器采用国际先进的弹性应变测量技术原理传感器，信号输出及能量导入均采用无接触式传递方式；传感器在测量正、反向扭矩时，无需进行换向及调零，设置传感器信号输出采用多种方式(频率、模拟量、总线方式)传感器信号输出经调整后可直接进入采集***；由于电动车需要的总电压为500V左右，而模拟量采集卡的输入范围为0～10V，因此采用电压变送器来采集电压数据。

本发明提供的温湿度传感器使用解析法从多种激励因素中分离出相应的转换响应，设计了一种由弹性膜片和U型支座组成的温湿度传感器，弹性膜片和U型支座间形成一个干燥空气密封腔，在膜片外表的圆心和靠周边的合适位置各配置了一个半导体应变片。以此装置来接收空气中的多种激励信息，再经过二次变换和信号处理后，就可得到温度，相对湿度和大气压等数据信息。该装置没有传统湿敏元件的时滞长、不稳定性和难以维护保养的问题，在恶劣环境中能保持转换精度和长期稳定性，且便于维护。本发明的温湿度传感器只用应变电阻传感器以转换多种大气状态参数，相比于传统的温湿度传感器，实现了单一的敏感结构具有多种转换功能的设计方法。

所述温湿度传感器包括半导体检测单元、二次转换单元和信号处理单元，半导体检测单元中设有两个半导体应变片R_ε1和R_ε2安装在半径为r₀的圆形膜片上，半导体应变片受压电阻发生变化输出电阻响应，二次转换单元接收半导体检测单元的输出信号，将电阻响应信号转换为脉宽信号，信号处理单元解耦分析二次转换单元的输出信号，分离出温度、相对湿度和大气压数据。

所述半导体检测单元中，两个半导体应变片在气压激励下各自产生的电阻增量数值相同，正负相反，其中一个半导体应变片安装在圆心位置，另一个半导体应变片安装在半径0.89r₀的同心圆的位置上。所述二次转换单元包括两个相同的脉冲信号转换电路，一个半导体应变片对应连接一个脉冲信号转换电路，脉冲信号转换电路包括555定时器、电阻R和电容C，电阻R连接在555定时器的2号引脚和3号引脚之间，电容C连接在555定时器的2号引脚上，2号引脚和6号引脚短接，3号引脚和7号引脚短接，555定时器的7号引脚输出脉宽信号连接到信号处理单元。所述脉冲信号转换电路的脉宽转换公式为τ＝ln2·C·R，式中τ为输出脉宽，R是电路中的电阻，C为云母标准电容，脉宽输出τ与各自所接电阻R成正比。所述圆形膜片根据半导体检测单元中的两个半导体应变片的应变变化分为正应变片区和负应变片区，以半径0.63r₀的同心圆为界。所述信号处理单元中设有GPS单元和大气压数值表，GPS单元连接在信号处理单元上用来定位传感器安装点的经纬度，查询安装点的大气压数值。所述信号处理单元中设有温度饱和水汽分压表，信号处理单元利用温度调用相应的饱和水汽分压值。所述温湿度传感器包括圆柱形的U型支座1，圆形膜片3设置在U型支座1的上表面，圆形膜片3选用黄铜膜片，U型支座1和黄铜膜片之间设有空气密封腔2，两个半导体应变片(包括4和5)安装在黄铜膜片的表面。

所述信号处理单元利用大气中水蒸气分压力与敏感电阻之差，经二次变换后的脉宽及其对始终频率的计数之差成正比，大气环境温度与敏感元件的计数之和呈单值对应函数关系，计算出应变片所受差压值、水蒸气分压值和温度值。所述信号处理单元利用温度饱和水汽分压表，利用温度值调用相应的饱和水汽分压值，根据相对湿度的公式计算出相对湿度。

本发明的温湿度传感器检测模块的具体检测方法如下：步骤一、连接安装传感器电路；步骤二、调整两个半导体应变片的安装位置，使两个半导体应变片受气压激励作用产生的电阻增量相等，正负相反；步骤三、半导体应变片的电阻变化量输入到二次转换单元进行脉宽转换，输出脉宽信号；步骤四、信号处理单元接收二次转换单元输出的脉宽信号，利用道尔顿定律、应变片原理和解析法分析半导体应变片的变化量、温度和水蒸气分压数据，计算出待测点的相对湿度和大气压值。

所述信号处理单元利用大气中水蒸气分压力与敏感电阻半导体应变片之差，经二次变换后的脉宽及其对始终频率的计数之差成正比，大气环境温度与敏感电阻的计数之和的对数成反比关系，计算出应变片所受差压值ΔP、水蒸气分压P_W和温度值t。所述信号处理单元利用温度饱和水汽分压表，根据温度值调用相应的饱和水汽分压值，根据相对湿度的公式计算出相对湿度，式中为相对湿度，P_WS为大气压中在某一温度下的饱和水汽分压力。下文通过公式推导详述本发明的温湿度传感器检测温度、湿度以及气压值的过程。一、大气状态参数

道尔顿定律指出，混合大气的总压力等于各组成气体的分压力之和，如公式(1)所示：

P_M＝P_d+P_W(Pa)(1)

式中P_M(Pa)为混合气体的总压力，P_d(Pa)为干燥大气的分压力，P_W(Pa)为空气中所含水蒸气分压力，其中P_W在P_M占最大份额，为5％左右，故P_M和P_d压力均比较接近标准大气压。

相对湿度的公式为：

式中表示相对湿度，P_WS为大气压在某一温度下，饱和水汽分压力(Pa)，它随温度而变，可通过已知温度查表或由回归拟合曲线方程求得。由公式(1)可得，若通过仪表能测出差压P_M-P_d，即可计算出P_W，再以所测温度，在湿空气密度、水蒸气压力、含湿量对照表中找到P_WS，便可由公式(2)算出相对湿度

二、应变片及其转换特性

传感器中应变片的安装示意图如图2所示，传感器的结构示意图如图3所示，应变片的转换特性及应变分布如图4所示。温湿度传感器为圆柱状结构，外壳包括U型支座1和圆形膜片3，圆形膜片3覆盖在U型支座1上，二者之间形成一个空气密封腔3，两个半导体应变片安装在圆形膜片3上，通过测量半导体应变片的电阻变化计算出温湿度传感器安装环境中的温度、相对湿度和大气压数据。

混合大气压P_M均匀作用于弹性膜片的外表面，于是膜片两侧的差压为：

ΔP＝P_M–P_re＝P_W+P_d–P_re(Pa)(3)

式中P_re＝4·10⁴(Pa)为密封腔中设定的参照压力，标准大气压值为P_d＝101325(Pa)，从而可算出大气中水汽分压力P_W(Pa)。

在差压ΔP作用下，膜片表面上应力和应变的分布如下式所示：

径向应力：

径向应变：

式(4)和(5)中，本发明选用弹性较好的黄铜膜片，E(Pa)为膜片弹性模量，约为7*10¹⁰Pa，μ为泊松比，约为0.33，r₀为圆形膜片3的外半径40(mm)，h为圆形膜片3的膜片厚度0.1(mm)，b为U型支座1的厚度5(mm)，U型支座1的高度为10(mm)，ΔP为作用在膜片两侧的差压(Pa)，r(mm)为应变片位置的半径。

若将已知常数代入(4)式，可得圆心应力σ_r＝0＝8*10⁴*ΔP(Pa)(6)。

应变片的灵敏系数K_ε和转换特性如公式(7)所示：

$\frac{{\mathrm{\ΔR}}_{\mathrm{\ϵ}}}{R_0}=K_{\mathrm{\ϵ}}*\mathrm{\ϵ}---\left(7\right)$

式中R₀为t＝0℃和ε_r＝0时应变片电阻(Ω)，K_ε约为125，ΔR_ε则为应变片在ε_r激励下电阻的变化量(Ω)，将(6)式代入(7)可得：

$\frac{{\mathrm{\ΔR}}_{\mathrm{\ϵ}}}{R_0}={10}^7*\frac{\mathrm{\Δ}P}{E}---\left(8\right)$

若将E＝7*10¹⁰Pa代入式可知，应变片所能输出的相对电阻变化，在最大量程下也只有10^-2量级，故需在装置中加入二次变换和信号处理电路，以获取所需的灵敏度和分辨力。

三、二次变换和信号传送流程

工作原理结构框图如图5所示，温湿度传感器包括半导体检测单元、二次转换单元、信号处理单元，半导体检测单元中设有两个半导体应变片，半导体应变片受压电阻发生变化输出电阻响应，半导体检测单元的输出端连接二次转换单元，二次转换单元接收半导体检测单元的输出信号，二次转换单元将电阻响应信号转换为脉宽信号，二次转换单元的输出端连接信号处理单元，信号处理单元解耦分析二次转换单元的输出信号。

信号流程框图如图6所示，二次转换单元包括两个相同的脉冲信号转换电路，脉冲信号转换电路由555定时器C1和C2组成，二次转换单元和信号处理单元还设有选通开关，选用C3开关，信号处理单元主要组成为C4单片机。图6中R_ε1和R_ε2在P_W和t激励下，各自产生不同的R₁和R₂响应，它们经两个相同的脉冲信号转换电路的C1、C2芯片555变换后，各自产生τ₁和τ₂(S)脉宽输出，该脉宽信号经C3开关选通后再送至C4单片机进行信号处理。脉冲信号转换电路如图7所示，电阻R连接在C定时器555的2号引脚和3号引脚之间，电容C连接在555定时器的2号引脚上，2号引脚和6号引脚短接，3号引脚和7号引脚短接，555定时器的7号引脚输出脉宽信号连接到信号处理单元。由于应变片的不同，两个脉冲电路中的电阻和输出脉宽可以用R₁和R₂、τ₁和τ₂表示。

脉宽转换公式：τ＝ln2·C·R(S)对应到两个脉冲信号转换电路即为：

τ₁＝ln2·C₀·R₁(S)(9)

τ₂＝ln2·C₀·R₂(S)(10)

式中τ₁和τ₂为两个半导体应变片对应的两路脉宽输出信号，R₁和R₂为半导体应变片的电阻变化值计量单位为Ω，C₀(F)为云母标准电容，约为0.72×10^-6F，上式表明脉宽输出与各自所接电阻R₁和R₂成正比。

四、在多因素输入时，合成响应的解耦处理

在τ₁和τ₂中隐含有水汽分压P_W和温度t两种信息，如何能让其在后续的数据处理中分离，需通过数据解耦技术来实现信息分离和复原。

R₁和R₂电阻变化公式为：

$R_1=R_0\·EXP\[B(\frac{1}{T}-\frac{1}{T_0})\]+{\mathrm{\ΔR}}_{\mathrm{\ϵ}1}\left(\mathrm{\Ω}\right)---\left(11\right)$

$R_2=R_0\·EXP\[B(\frac{1}{T}-\frac{1}{T_0})\]+{\mathrm{\ΔR}}_{\mathrm{\ϵ}2}\left(\mathrm{\Ω}\right)---\left(12\right)$

式中R₀＝1000Ω为基准电阻；B＝4850(K)为半导体应变片的阻温系数；T₀＝273(K)为参照温度；T(K)为输入温度；ΔR_ε1和ΔR_ε2分别为R₁和R₂在大气压力激励下各自产生的电阻增量。由以上两式可知，如能让ΔR_ε1和ΔR_ε2数值相同，但正负相反，即(11)和(12)式可变成：

$R_1=R_0\·XEP\[B(\frac{1}{T}-\frac{1}{T_0})\]+{\mathrm{\ΔR}}_{\mathrm{\ϵ}}\left(\mathrm{\Ω}\right)---\left(13\right)$

$R_2=R_0\·EXP\[B(\frac{1}{T}-\frac{1}{T_0})\]-{\mathrm{\ΔR}}_{\mathrm{\ϵ}}\left(\mathrm{\Ω}\right)---\left(14\right)$

将以上两式相减或相加，就可分离出P_W和t两种输入信息，即相加时R1+R2＝f_t(T)，和相减时R1-R2＝f_ε(P_W)，即和与差的结果只与单一输入信息一一对应，ΔR_ε1＝-ΔR_ε2＝ΔR_ε。

参见图2，整个膜片外表面在差压ΔP作用下，以半径r＝0.63r₀为界，区分为正负两个应变区。靠圆心部分内圆为正ε区，而靠周边外圆部分则为负ε区，在此两个区域的合适位置上，可以找到ε数值相等但极性相反的两个点，其一在圆心处，r₁＝0，而另一点经(5)式计算为r₂＝0.89r₀处。在此两点上配置两片性能相同的半导体应变片，并让其中心与膜片上参照点重合，于是就实现了式(13)和(14)的定量关系。

将式(13)加式(14)得

上式中已消除了ε信息对(R₁+R₂)数量上的干扰，然而R₁和R₂分别联接到555芯片的充放电电路中，故已无法将R₁和R₂直接相加，此时就需经过数据运算处理来实现。若让脉宽τ₁和τ₂在单片机中对时钟频率f₀计数，则有计数值N₁和N₂为：

N₁＝τ₁·f₀(16)

N₂＝τ₂·f₀(17)

τ₁+τ₂＝(N₁+N₂)/f₀(S)(18)

联立以上公式，并经过整理可得：

$T=\frac{B}{ln\[\left(EXP\frac{B}{T_0}\right)*\left(\frac{N1+N2}{1000}\right)\]}=\frac{4850}{ln\[5.2*{10}^4*(N1+N2)\]}---\left(19\right)$

摄氏温度：t＝T-273(℃)(20)

式中各常系数是在R₀＝1000Ω，C₀＝7.2*10^-6F和f₀＝10MHZ条件下算出的。从R₁和R₂的二次转换信息中分离出应变和水蒸气分压P_W等信息，将(13)式减去(14)式，可得

R1-R2＝2ΔR_ε＝2R₀K_ε·ε(Ω)(21)

再利用τ₁-τ₂＝(N₁-N₂)/f₀和(5)、(9)、(10)式等联立，经整理可得，

ΔP＝10·(N₁-N₂)(Pa)(22)

公式(19)和(22)即为传感器的两种输入-输出特性方程，均有足够的灵敏度和分辨力。已知式中P_WS可通过温度t经查表或下述回归方程算出，

P_WS＝a·EXP(b·t)(Pa)(23)

式中a为6.16(Pa)，b为0.064(1/℃)为拟合常数，于是得

P_WS＝6.16·EXP(0.064·t)(Pa)(24)

大气压力不是一个定值，随着地区海拔高度的不同而存在差异，同时还随季节温度变化而稍有改变，对P_W计算可近似地用下式描述：

P_W＝ΔP+P_re-Bf(T)+h·8.76(Pa)(25)

式中h为当地海拔高度(m)，系数8.76(Pa/m)为大气压衰减斜率，f(T)为温度修正系数可经过实验测量数据的拟合曲线而加以估算。由于在沿海地区冬夏气压变化比为1.02，而在青海地区冬夏比仅为1.0026。均随温度下降而略有增加。故当不考虑温度微小影响，且在沿海地区时，式(25)可简化为：

P_W＝ΔP+(P_re-B)＝10(N₁-N₂)+(P_re-B)(Pa)(26)

本发明解析过程的理论基础之一是标准大气压为常数，实际的大气压随当地海拔高度而变，当装置使用地区海拔高度与参照高度差异较大时，公式(3)中P_d应通过软件予以校正，以维持水汽分压力的数据转换精度。所以本发明在信号处理单元中设有GPS单元和大气压数值表，GPS单元连接在信号处理单元上用来定位传感器安装点的经纬度，查询安装点的大气压数值即传感器中的干燥空气腔内的分压力，结合信号处理单元计算出的大气中水蒸气分压力值，进而利用公式(1)：P_M＝P_d+P_W(Pa)计算出混合大气的压力值，即安装点的压力值。

至此，温度、相对湿度和大气压的数值都能计算求解出来，本发明提供的温湿度传感器具有结构简单、易于实施。本发明中经解析法得到：大气中水蒸气分压力与敏感电阻之差，即经二次变换后的脉宽及其对始终频率的计数之差，成正比，而大气环境温度则与敏感元件的计数之和的对数成反比关系。本发明解析过程的理论基础是物理大气压为常数，实际的大气压随当地海拔高度而变，当装置使用地区海拔高度与参照高度差异较大时，应通过软件予以校正，以维持水汽分压力的数据转换精度。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电动汽车电池性能测试装置，其特征在于,包括温湿度控制***、振动试验台、电池组驱动***、放电负载及能量回收***和数据采集***，电池组置于振动试验台上，通过电池组驱动***给放电负载及能量回收***供电，数据采集***采集放电过程中的特征参量，所述温湿度控制***控制放电过程中电池组周围环境的温湿度，所述温湿度控制***包括温湿度控制箱以及温湿度传感器，温湿度控制箱包括试验箱、制热设备、制冷设备和加湿设备。

2.根据权利要求1所述的电动汽车电池性能测试装置，其特征在于，所述电池组驱动***包括驱动电机和驱动电机控制器，驱动电机控制器控制电池组给驱动电机供电。

3.根据权利要求1所述的电动汽车电池性能测试装置，其特征在于，所述数据采集***包括编码器、电流传感器、扭矩传感器、电压传感器，采集电池组放电过程中的驱动电机转速、扭矩，以及放电电压和电流。

4.根据权利要求1所述的电动汽车电池性能测试装置，其特征在于，所述放电负载及能量回收***包括负载电机、负载电机控制器和负载电机冷却系装置、储能蓄电池和充电机，负载电机控制器控制负载电机给储能蓄电池充电，负载电机冷却系装置给负载电机降温，充电机连接储能蓄电池。

5.根据权利要求4所述的电动汽车电池性能测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括电池管理***，电池管理***包括电池管理单元和电池控制单元，电池管理单元调节各单体电池之间的均衡充放电，电池控制单元控制电池组总电压和总电流的采集。

6.根据权利要求1所述的电动汽车电池性能测试装置，其特征在于，所述温湿度传感器包括半导体检测单元、二次转换单元和信号处理单元，半导体检测单元包括两个半导体应变片R_ε1(4)和R_ε2(5)，半导体应变片R_ε1(4)和R_ε2(5)设在半径为r₀的圆形膜片(3)上，圆形膜片(3)设在U型支座(1)上，膜片(3)与U型支座(1)间形成一个干燥的空气密封腔(2)，两个半导体应变片受到膜片(3)内外两侧的压力差和温度激励作用下输出电阻响应，二次转换单元将电阻响应信号转换为脉宽信号，信号处理单元通过数据解耦分离出温度、压力和相对湿度数据。

7.根据权利要求6所述的电动汽车电池性能测试装置，其特征在于，所述的半导体应变片R_ε1(4)设置在圆心位置，R_ε2(5)设置在膜片(3)0.89r₀的圆上，两个半导体应变片在气压激励下各自产生的电阻增量数值相同，正负相反。

8.根据权利要求6所述的电动汽车电池性能测试装置，其特征在于，所述二次转换单元包括两个相同的脉冲信号转换电路，一个半导体应变片对应连接一个脉冲信号转换电路，脉冲信号转换电路包括555定时器、电阻R和电容C，电阻R连接在555定时器的2号引脚和3号引脚之间，电容C连接在555定时器的2号引脚上，2号引脚和6号引脚短接，3号引脚和7号引脚短接，555定时器的7号引脚输出脉宽信号到信号处理单元。

9.根据权利要求8所述的电动汽车电池性能测试装置，其特征在于，所述脉冲信号转换电路的脉宽转换公式为τ＝ln2＝C·R，式中τ为输出脉宽，R是电路接收的半导体应变片的电阻响应值，C为云母标准电容，脉宽输出τ与各自所接电阻R成正比。

10.根据权利要求6所述的电动汽车电池性能测试装置，其特征在于，所述圆形膜片(3)根据半导体检测单元中的两个半导体应变片的应变变化分为正应变片区和负应变片区，以半径0.63r₀的同心圆为界。