CN111175667A - 电池测试*** - Google Patents

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CN111175667A CN201911425880.6A CN201911425880A CN111175667A CN 111175667 A CN111175667 A CN 111175667A CN 201911425880 A CN201911425880 A CN 201911425880A CN 111175667 A CN111175667 A CN 111175667A
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邓波
罗勇
谷扬
孟超
刘卫强
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Abstract

本发明实施例公开了一种电池测试***，该***包括：数据采集模块，与汽车底盘的电池电连接，用于采集汽车底盘的电池***中每个单体电芯的状态信息以及电池***的电流信息；状态信息包括电压信息和温度信息；通讯转换模块，与数据采集模块通讯连接，用于传递数据采集模块采集的状态信息和电流信息；主控模块，与通讯转换模块通讯连接，用于接收通讯转换模块传递的汽车底盘的电池***中每个单体电芯的状态信息，对信息进行分析，并按照预设判断策略判断汽车底盘的电池***的使用情况。通过上述***，可以直接连接汽车底盘的电池，完成对电池的容量、压差、电芯运行一致性等分析，***的模块化设计、集成度高，节约成本，节省空间，方便操作。

Description

电池测试***
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池测试***。
背景技术
近年来，随着新能源汽车的快速发展，动力电池的梯次利用成为一个热门话题，因为随着时间的流逝，电动车的电池在使用一定年限或者次数之后将从车上退役下来。但是由于汽车使用者使用的情况不同而导致替换下来的电池存在很多不确定性，有的底盘里边的电池可能只是少数几个电芯的损坏而导致整个底盘不能使用，有的可能是有一两个电芯与其它电芯的差异性相差较大而导致整个底盘的电量不足以支撑到相应的里程。因此对退役的动力电池进行全面的分析显得尤其重要。
现有的电动汽车使用过程中，其电池管理***(Battery Management System，BMS)是由电池厂家自行设计的，存在技术壁垒。除了电池厂商授权外，基本上难以通过其它方式检测到底盘中电池的信息。现有的电池检测柜测试则需要很大的空间以及复杂的接线，或者需要将底盘的电池拆成电池电芯或者几个电芯构成的电池模组进行测试，对整个底盘测试存在很大的困难。
由此可见，如何设计出一个能快速检测底盘电池信息的测试***，成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供一种电池测试***，能够快速对汽车底盘的电池进行检测，且***的集成度高，可以节约成本、节省空间，便于操作。
一种电池测试***，包括：
数据采集模块，与汽车底盘的电池电连接，用于采集所述汽车底盘的电池***中每个单体电芯的状态信息以及所述电池***的电流信息；所述状态信息包括电压信息和温度信息；
通讯转换模块，与所述数据采集模块通讯连接，用于传递所述数据采集模块采集的所述状态信息和所述电池***电流信息；
主控模块，与所述通讯转换模块通讯连接，用于接收所述通讯转换模块传递的所述汽车底盘的电池***中每个单体电芯的状态信息和所述电池***的电流信息，对所述状态信息和所述电池***的电流信息进行分析，并按照预设判断策略判断所述汽车底盘的电池***的使用情况。
可选的，在其中一个实施例中，还包括电源转换模块，所述电源转换模块与所述通讯转换模块通讯连接，所述电源转换模块与所述汽车底盘的电池以及电网电连接，所述电源转换模块用于将所述电网输出的交流电源与所述电池输出的直流电源进行相互转换；
所述电源转换模块还用于通过所述通讯模块接收所述主控模块发送的控制指令，根据所述控制指令改变转换功率的大小以及电源转换方向。
可选的，在其中一个实施例中，还包括电池控制模块，所述电池控制模块与所述汽车底盘的电池、电源转换模块以及数据采集模块电连接，所述电池控制模块用于控制所述汽车底盘的电池与所述电源转换模块之间的连接通断，并用于在所述电池发生异常状态时切断所述电池与外部的连接。
可选的，在其中一个实施例中，所述电源转换模块包括交直流变换器，所述交直流变换器用于将所述电网输出的交流电源整流为直流电源对所述汽车底盘的电池进行充电，充满至SOC100％；还用于将所述汽车底盘的电池输出的直流电源逆变为交流电源对所述电网进行放电，放电至SOC 0％。
可选的，在其中一个实施例中，所述数据采集模块包括数据采集器主控和数据采集器从控，所述数据采集器从控与所述汽车底盘的电池电连接，用于采集所述汽车底盘的电池中每个单体电芯的状态信息和所述电池***的电流信息；
所述数据采集器主控与所述数据采集器从控、电池控制模块电连接，用于将所述数据采集器从控采集的所述状态信息发送至主控模块，还用于在采集到所述电池发生异常情况时，控制所述电池控制模块切断所述汽车底盘的电池与所述电源转换模块的连接。
可选的，在其中一个实施例中，所述数据采集器从控在断开原电池模组的数据采集连接器和主功率线后，通过采样线连接至所述汽车底盘的电池中的每个单体电芯，并根据采集所述采样线的数据计算出所述采样线对应的每个单体电芯的状态信息和所述电池***的电流信息。
可选的，在其中一个实施例中，所述主控模块还用于根据所述汽车底盘中每个单体电芯的状态信息和所述电池***的电流信息计算所述汽车底盘的电池***的容量、充放电温度、充放电效率和每个单体电芯的内阻；
根据所述状态信息、所述电池***的电流信息和所述汽车底盘的电池***的容量、充放电温度、充放电效率和每个单体电芯的内阻计算每个单体电芯的电池健康程度；
根据所述每个单体电芯的电池健康程度判断所述汽车底盘的电池的使用情况。
可选的，在其中一个实施例中，所述主控模块根据所述每个单体电芯的电池健康程度判断所述汽车底盘的电池的使用情况，包括：
当所述每个单体电芯的电池健康程度大于或等于第一阈值时，判断所述汽车底盘的电池处于正常使用状态；
当存在单体电芯的电池健康程度小于第二阈值时，判断相应的单体电芯处于待修复状态；
当存在大于预设数量的单体电芯的电池健康程度小于第一阈值时，判断所述汽车底盘的电池处于待更换状态。
可选的，在其中一个实施例中，还包括显示模块，所述显示模块与所述主控模块电性连接，用于显示所述汽车底盘中每个单体电芯的状态信息、所述电池***的电流信息以及所述汽车底盘的电池的使用情况。
可选的，在其中一个实施例中，所述通讯转换模块包括通讯转换器，用于与所述主控模块通过网线连接、与所述数据采集模块通过CAN总线或485总线连接、与所述电源转换模块通过485总线连接。
实施本发明实施例，将具有如下有益效果：
上述电池测试***，通过数据采集模块与汽车底盘的电池电连接，用于采集所述汽车底盘的电池中每个单体电芯的状态信息；通过通讯转换模块传递所述数据采集模块采集的所述状态信息；通过主控模块接收所述通讯转换模块传递的所述汽车底盘中每个单体电芯的状态信息和所述电池***的电流信息，对所述状态信息和所述电池***的电流信息进行分析，并按照预设判断策略判断所述汽车底盘的电池的使用情况。通过上述***，可以直接连接汽车底盘的电池，完成对电池的容量、压差、电芯运行一致性等分析，***的模块化设计、集成度高，节约成本，节省空间，方便操作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
其中：
图1为一个实施例中电池测试***的结构框图；
图2为另一个实施例中电池测试***的结构框图；
图3为另一个实施例中电池测试***的结构框图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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申请，并不用于限定本申请。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本申请。
以下提供了一种电池测试***，该电池测试***可以用于对汽车底盘的电池进行测试，该汽车具体可以为电动汽车，或者是混合动力汽车；电池可以是蓄电池或燃料电池，其中蓄电池适用于纯电动汽车，包括铅酸蓄电池、镍氢电池、钠硫电池、二次锂电池、空气电池等；燃料电池专用于燃料电池电动汽车，包括碱性燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池、质子交换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池等。该电池可以作为汽车驱动***的动力源。本实施例提供的电池测试***，能够快速对汽车底盘的电池进行检测，且***的集成度高，可以节约成本、节省空间，便于操作。如图1所示，为一个实施例中电池测试***的结构框图，该***包括数据采集模块110、通讯转换模块120和主控模块130，数据采集模块110与汽车底盘的电池电连接，通讯转换模块120与数据采集模块110通讯连接，主控模块130与通讯转换模块120通讯连接。
其中，数据采集模块110用于采集所述汽车底盘的电池***中每个单体电芯的状态信息以及所述电池***的电流信息；所述状态信息包括电压信息和温度信息。具体的，数据采集模块110可以与汽车底盘的电池中每个单体电芯建立连接，例如通过采样线连接至每个单体电芯；从而采集每个单体电芯的状态信息，如采集每个单体电芯的电压、温度等数据。进一步的，数据采集模块110将采集的数据通过通讯转换模块120传输至主控模块130，以便于主控模块130对采集的数据进行分析。
通讯转换模块120与数据采集模块110通讯连接，用于传递数据采集模块120采集的汽车底盘电池的状态信息和所述电池***的电流信息。具体的，通讯转换模块120用来配合数据采集模块110与主控模块130之间的数据传输，可以将数据采集模块120采集的汽车底盘电池的状态信息发送至主控模块130以便于主控模块130对采集的数据进行分析，也可以将主控模块130发送的控制指令传输至数据采集模块110以控制数据采集模块110的工作。举例来说，通讯转换模块120可以是能够实现不同通讯接口之间完成数据转换的通讯接口转换器，如通讯转换器、串口转换器等。
主控模块130用于接收通讯转换模块120传递的汽车底盘的电池***中每个单体电芯的状态信息和所述电池***的电流信息，对所述状态信息和所述电池***的电流信息进行分析，并按照预设判断策略判断所述汽车底盘的电池的使用情况。具体的，主控模块130可以接收汽车底盘中每个单体电芯的电压以及温度等数据，根据采集的数据计算每个单体电芯的电池健康程度(State Of Health，SOH)，并根据每个单体电芯的电池健康程度判断汽车底盘的电池的使用情况，以实现对汽车底盘的电池的快速测试。
上述电池测试***，可以直接连接汽车底盘的电池，完成对电池的容量、压差、电芯运行一致性等分析，***的模块化设计、集成度高，节约成本，节省空间，方便操作。
在一个实施例中，如图2所示，为另一个实施例中电池测试***的结构框图，该电池测试***还包括电源转换模块230，电源转换模块230与通讯转换模块220通讯连接，电源转换模块230与汽车底盘的电池以及电网电连接，电源转换模块230用于将电网输出的交流电源与电池输出的直流电源进行相互转换。电源转换模块230还用于通过通讯模块220接收主控模块240发送的控制指令，根据所述控制指令改变转换功率的大小以及电源转换方向。其中，电源转换模块230可以完成交流电源与直流电源之间的转换，例如将交流电源整流为直流电源，或者将直流电源逆变为交流电源。电网可以理解为电力***中各种电压的变电所及输配电线路组成的整体，例如国家电网通过工业园提供的380V交流市电。
在一个实施例中，电源转换模块包括交直流变换器，交直流变换器可以用于将电网输出的交流电源整流为直流电源对汽车底盘的电池进行充电，充满至SOC100％；还可以用于将汽车底盘的电池输出的直流电源逆变为交流电源对所述电网进行放电，放电至SOC0％。具体的，在充电时，将交流电源整流为0.5C以上的直流电源，在放电时，将输出的直流电源逆变为0.75C的交流电源，交直流变换器可以通过热电变换、电动系、静电系、电子系等方法进行交流/直流(AC/DC)转换。
利用电网，对电池***进行0.5C以上的充电，充满到SOC 100％后再进行0.75C的放电，放电至SOC 0％截止；进行一个完整的充放电循环。由于做了一个完整的循环，，数据均来自采集的真实数据，没有经过预估，数据准确度很高。
在一个实施例中，如图3所示，为另一个实施例中电池测试***的结构框图，该电池测试***还包括电池控制模块320，电池控制模块320与汽车底盘的电池、电源转换模块340以及数据采集模块310电连接，电池控制模块320用于控制汽车底盘的电池与电源转换模块340之间的连接通断，并用于在所述电池发生异常状态时切断所述电池与外部的连接。具体的，电池控制模块320包括电池控制元器件，通过控制电池控制元器件的通断可以控制电池与外部的连接通断，以保护电池。例如，电池控制模块320可以是电池连接器，还可以是其他具有开关功能的元器件，本实施例对此不进行限定。
在一个实施例中，请继续参阅图3，数据采集模块310包括数据采集器主控314和数据采集器从控312。其中，数据采集器从控312与汽车底盘的电池电连接，用于采集汽车底盘的电池中每个单体电芯的状态信息和所述电池***的电流信息。数据采集器主控314与数据采集器从控312、电池控制模块320电连接，用于将数据采集器从控312采集的状态信息发送至主控模块350，还用于在采集到所述电池发生异常情况时，控制电池控制模块320切断所述汽车底盘的电池与电源转换模块340的连接。
具体的，数据采集器总控312接收数据采集器从控312采集的数据并发送至主控模块350，数据采集器总控312还用于根据采集到的异常数据控制电池控制单元320，使得汽车底盘的电池与电源转换模块340的连接切断，保护汽车底盘的电池。数据采集器从控312可以采集汽车底盘中所有单体电芯的电压信息以及温度信息。
在一个实施例中，通讯转换模块包括通讯转换器，用于与主控模块通过网线连接、与所述数据采集模块通过CAN总线或485总线连接、与所述电源转换模块通过485总线连接。
在一个实施例中，数据采集器从控在断开原电池模组的数据采集连接器和主功率线后，通过采样线连接至所述汽车底盘的电池中的每个单体电芯，并根据采集所述采样线的数据计算出所述采样线对应的每个单体电芯的状态信息和所述电池***的电流信息。举例来说，汽车底盘中的电池含有95个串联在一起的单体电芯，数据采集器从控312通过采样线连接至每个单体电芯，并根据采集采样线的数据计算出每个采样线对应的每个单体电芯的电压和温度等数据，如第一个电芯的电压为U1，其电芯的负极接一个采样线B0，正极接一个采样线B1，则采样线B0与采样线B1之间的压差就是U1。数据采集器从控还可以通过温度采样线采集每个采样线对应的每个单体电芯的温度。
将电池***包的信号采集连接器接到本***的信号采集连接器，跨过原厂的BMS进行信息的采集；利用该***自有的数据采集控制进行数据采集，脱离电动汽车电池***原有的控制盒，并不需要对原厂的CAN协议进行解析，利用该***自有的数据采集控制进行数据采集。
在一个实施例中，主控模块还用于对采集的汽车底盘的电池的数据进行分析。主控模块根据所述汽车底盘的电池***中每个单体电芯的状态信息和所述电池***的电流信息计算所述汽车底盘的电池***的容量、充放电温度、充放电效率和每个单体电芯的内阻；
根据所述状态信息、所述电池***的电流信息和所述汽车底盘的电池***的容量、充放电温度、充放电效率和每个单体电芯的内阻计算每个单体电芯的电池健康程度；
根据所述每个单体电芯的电池健康程度判断所述汽车底盘的电池的使用情况。
其中，电池健康程度可以用来表征电池的电池容量、健康度、性能状态，即电池满充容量相对额定容量的百分比，通常情况下新出厂电池为100％，完全报废为0％。根据每个单体电芯的电池健康程度判断所述汽车底盘的电池的使用情况，能够直接对电池的测试结果进行自动分析，得到直观的电池使用情况分析结果，不需要专业人员进行操作分析，节约成本、方便操作，并且便于维护人员对电池的管理。
在一个实施例中，主控模块可以根据测试到的单体电芯电压信息、温度信息以及电池***的电流信息自动分析判断电池底盘电池的好坏、判断电池底盘内所有电芯的一致性情况。进一步的，主控模块根据所述每个单体电芯的电池健康程度判断所述汽车底盘的电池的使用情况，包括：当所述每个单体电芯的电池健康程度大于或等于第一阈值时，判断所述汽车底盘的电池处于正常使用状态；当存在单体电芯的电池健康程度小于第二阈值时，判断相应的单体电芯处于待修复状态；当存在大于预设数量的单体电芯的电池健康程度小于第一阈值时，判断所述汽车底盘的电池处于待更换状态。
具体的，举例来说，可以通过与新电芯的运行曲线与该测试底盘所有电芯的运行曲线进行对比，判断电池电芯的好坏，对比新电芯的运行电压数据可以预估每个电芯的电池健康程度。其中新电芯指的是刚出厂时的电芯，可以获取新电芯的电压运行曲线，并且根据采集的单体电芯的电压数据绘制电压运行曲线。进一步的，当电池的SOH全体高于85％时，可以回车使用；当个别电芯达不到要求时，可以确定对应的电芯并进行修复或者替换；当大部分电芯的SOH都小于85％时，可以考虑梯次利用，SOH处于70％～85％内的电池可以用于储能领域，SOH处于50％～70％可用于备电领域。当某个电芯与其它电芯的SOH相差较大时，即使没达到SOH的临界值，也表明明该电芯衰减过快，需要进行相应的处理。通过上述判断策略，可以判断电池底盘电池的好坏、判断电池底盘内所有电芯的一致性情况。
在一个实施例中，请继续参阅图3，该电池测试***还包括显示模块360，显示模块360与主控模块350电性连接，用于显示所述汽车底盘中每个单体电芯的状态信息、以及所述汽车底盘的电池的使用情况。
上述电池测试***，通过数据采集模块与汽车底盘的电池电连接，用于采集所述汽车底盘的电池中每个单体电芯的状态信息；通过通讯转换模块传递所述数据采集模块采集的所述状态信息和所述电池***的电流信息；通过主控模块接收所述通讯转换模块传递的所述汽车底盘中每个单体电芯的状态信息和所述电池***的电流信息，对所述状态信息和所述电池***的电流信息进行分析，并按照预设判断策略判断所述汽车底盘的电池的使用情况。通过上述***，可以直接连接汽车底盘的电池，完成对电池的容量、压差、电芯运行一致性等分析，***的模块化设计、集成度高，节约成本，节省空间，方便操作。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电池测试***，其特征在于，包括：
数据采集模块，与汽车底盘的电池电连接，用于采集所述汽车底盘的电池***中单体电芯的状态信息以及所述电池***的电流信息；所述状态信息包括电压信息和温度信息；
通讯转换模块，与所述数据采集模块通讯连接，用于传递所述数据采集模块采集的所述状态信息和所述电池***的电流信息；
主控模块，与所述通讯转换模块通讯连接，用于接收所述通讯转换模块传递的所述汽车底盘的电池***中每个单体电芯的状态信息和所述电池***的电流信息，对所述状态信息和所述电池***的电流信息进行分析，并按照预设判断策略判断所述汽车底盘的电池***的使用情况。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，还包括电源转换模块，所述电源转换模块与所述通讯转换模块通讯连接，所述电源转换模块与所述汽车底盘的电池以及电网电连接，所述电源转换模块用于将所述电网输出的交流电源与所述电池输出的直流电源进行相互转换；
所述电源转换模块还用于通过所述通讯模块接收所述主控模块发送的控制指令，根据所述控制指令改变转换功率的大小以及电源转换方向。
3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，还包括电池控制模块，所述电池控制模块与所述汽车底盘的电池、电源转换模块以及数据采集模块电连接，所述电池控制模块用于控制所述汽车底盘的电池与所述电源转换模块之间的连接通断，并用于在所述电池发生异常状态时切断所述电池与外部的连接。
4.根据权利要求2或3所述的***，其特征在于，所述电源转换模块包括交直流变换器，所述交直流变换器用于将所述电网输出的交流电源整流为直流电源对所述汽车底盘的电池进行充电，充满至SOC100％；还用于将所述汽车底盘的电池输出的直流电源逆变为交流电源对所述电网进行放电，放电至SOC0％。
5.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述数据采集模块包括数据采集器主控和数据采集器从控，所述数据采集器从控与所述汽车底盘的电池电连接，用于采集所述汽车底盘的电池中每个单体电芯的状态信息；
所述数据采集器主控与所述数据采集器从控、电池控制模块电连接，用于将所述数据采集器从控采集的所述状态信息发送至主控模块，还用于在采集到所述电池发生异常情况时，控制所述电池控制模块切断所述汽车底盘的电池与所述电源转换模块的连接。
6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述数据采集器从控在断开原电池模组的数据采集连接器和主功率线后，通过采样线连接至所述汽车底盘的电池中的每个单体电芯，并根据采集所述采样线的数据计算出所述采样线对应的每个单体电芯的状态信息和所述电池***的电流信息。
7.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述主控模块还用于根据所述汽车底盘的电池***中每个单体电芯的状态信息和所述电池***的电流信息计算所述汽车底盘的电池***的容量、充放电温度、充放电效率和每个单体电芯的内阻；
根据所述状态信息、所述电池***的电流信息和所述汽车底盘的电池***的容量、充放电温度、充放电效率和每个单体电芯的内阻计算每个单体电芯的电池健康程度；
根据所述每个单体电芯的电池健康程度判断所述汽车底盘的电池的使用情况。
8.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述主控模块根据所述每个单体电芯的电池健康程度判断所述汽车底盘的电池的使用情况，包括：
当所述每个单体电芯的电池健康程度大于或等于第一阈值时，判断所述汽车底盘的电池处于正常使用状态；
当存在单体电芯的电池健康程度小于第二阈值时，判断相应的单体电芯处于待修复状态；
当存在大于预设数量的单体电芯的电池健康程度小于第一阈值时，判断所述汽车底盘的电池处于待更换状态。
9.根据权利要求7或8所述的***，其特征在于，还包括显示模块，所述显示模块与所述主控模块电性连接，用于显示所述汽车底盘中每个单体电芯的状态信息、所述电池***的电流信息以及所述汽车底盘的电池的使用情况。
10.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述通讯转换模块包括通讯转换器，用于与所述主控模块通过网线连接、与所述数据采集模块通过CAN总线或485总线连接、与所述电源转换模块通过485总线连接。
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