CN111812538A - 一种动力电池评估*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种动力电池评估***，包括电池PACK、MCU微控单元和电池检测模组，将电池PACK组装于电池检测模组中，检测内容包括SOH内温检测、SOC容量检测、电池内阻检测和电芯化学检测，并根据检测得到的数据计算出该动力电池的荷电状态、内阻大小，最大充放电容量等数据，并根据该数据，由单片机及其***进行整合并计算，并最终根据其各项性能参数通过评估报告生成模块生成被测退役动力电池的整体评估报告，由MCU微控单元整体控制动力电池的性能评估，操作简便且流程快速方便，且每项检测数据均采用多种检测方式进行对比，生成的评估报告更加详细且全面具体，适合大批量退役动力电池的检测。

Description

一种动力电池评估***
技术领域
本发明涉及动力电池技术领域，特别涉及一种动力电池评估***。
背景技术
动力电池即为工具提供动力来源的电源，多指为电动汽车、电动列车、电动自行车、高尔夫球车提供动力的蓄电池，其主要区别于用于汽车发动机起动的起动电池，多采用阀口密封式铅酸蓄电池、敞口式管式铅酸蓄电池以及磷酸铁锂蓄电池，其主要应用于汽车或摩托车行业内发动机的启动点火和为车载电子设备提供电能的作用，具有高能量、高功率和高能量密度特点，其工作温度范围宽，使用寿命较长，一般可达到5-10年，是汽车或摩托车行业内一种安全可靠的新兴动力电源，退役动力电池的评估主要从荷电状态(SOC)、内阻、容量、循环寿命和一致性等方面对动力电池进行一个整体的性能评估，从而判断该退役动力电池的回收价值，现有技术的退役动力电池在回收后，需要进行其内部结构和性能的评估，而各项评估的系数需要通过各类设备进行长时间的检测，并记录数据，最后根据数据人工整合评估报告，该方式所消耗的评估检测时间较长，不利于数据的整合对比及大批量动力电池的评估检测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种动力电池评估***，其中电池PACK组装于电池检测模组中，并由MCU微控单元控制进行一系列动力电池性能检测，其检测内容包括SOH内温检测、SOC容量检测、电池内阻检测和电芯化学检测，并根据检测得到的数据计算出该动力电池的荷电状态、内阻大小，最大充放电容量等数据，并根据该数据，由单片机机器***进行整合并计算，并最终根据其各项性能参数通过评估报告生成模块生成被测退役动力电池的整体评估报告，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种动力电池评估***，包括电池PACK、MCU微控单元和电池检测模组，所述电池PACK安装于电池检测模组中，所述电池检测模组与MCU微控单元连接。
优选的，所述电池PACK包括电池盖、正极接口、隔膜、负极接口、内置化学电芯、电池壳和冷却液，所述电池壳的外侧安装电池盖，所述电池壳的上下两端分别设有正极接口和负极接口，所述电池壳的内侧分别安装隔膜、内置化学电芯和冷却液。
优选的，所述MCU微控单元包括单片机及其***、电源接口、触摸屏接口、视频接口、I/O信号线、SPI接口、JTAG接口、存储接口、CAN总线接口、USB端口组和网络接口，所述单片机及其***负责数据的记录和处理功能，所述电源接口外部连接直流电源，所述触摸屏接口外部连接触摸屏，所述视频接口通过视频输出线连接LCD显示屏，所述I/O信号线外部连接PIO扩展模块，所述SPI接口外部连接AD/DA器件，所述JTAG接口连接模块检测设备，所述存储接口处安装外接存储器，所述CAN总线接口外部连接CAN接口设备，所述USB端口组外部连接USB接口设备，所述网络接口连接于以太网。
优选的，所述电池检测模组包括电池型号识别模块、SOH内温检测模块、SOC容量检测模块、内阻检测模块、电芯化学检测模块和评估报告生成模块，所述电池型号识别模块分别连接于SOH内温检测模块、SOC容量检测模块、内阻检测模块和电芯化学检测模块，所述SOH内温检测模块、SOC容量检测模块、内阻检测模块和电芯化学检测模块的后侧分别连接于评估报告生成模块。
优选的，所述SOH内温检测模块包括内温传感器模块、测量计数器模块和内温变化数据处理模块。
优选的，所述SOC容量检测模块包括开路电压测量模块、负载电流检测模块、内阻提取与处理模块和恒流放电计算模块。
优选的，所述内阻检测模块包括直流放电检测模块、交流阻抗检测模块和数据记录模块。
优选的，所述电芯化学检测模块包括充电循环模块、放电循环模块和数据记录与寿命预测模块。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提出的一种动力电池评估***，将电池PACK组装于电池检测模组中，并由MCU微控单元控制进行一系列动力电池性能检测，其检测内容包括SOH内温检测、SOC容量检测、电池内阻检测和电芯化学检测，并根据检测得到的数据计算出该动力电池的荷电状态、内阻大小，最大充放电容量等数据，并根据该数据，由单片机及其***进行整合并计算，并最终根据其各项性能参数通过评估报告生成模块生成被测退役动力电池的整体评估报告，本发明结构完整合理，由MCU微控单元整体控制动力电池的性能评估，操作简便且流程快速方便，且每项检测数据均采用多种检测方式进行对比，生成的评估报告更加详细且全面具体，适合大批量退役动力电池的检测。
附图说明
图1为本发明的检测流程图；
图2为本发明的电池PACK的内部结构框架图；
图3为本发明的MCU微控单元的***架构模块图；
图4为本发明的电池检测模组的流程模块图；
图5为本发明的SOH内温检测模块的内部模块图；
图6为本发明的SOH内温的检测趋势曲线图；
图7为本发明的SOC容量检测模块的内部模块图；
图8为本发明的内阻检测模块的内部模块图；
图9为本发明的电芯化学检测模块的内部模块图。
图中：1、电池PACK；101、电池盖；102、正极接口；103、隔膜；104、负极接口；105、内置化学电芯；106、电池壳；107、冷却液；2、MCU微控单元；21、单片机及其***；22、电源接口；23、触摸屏接口；24、视频接口；25、I/O信号线；26、SPI接口；27、JTAG接口；28、存储接口；29、CAN总线接口；210、USB端口组；211、网络接口；3、电池检测模组；31、电池型号识别模块；32、SOH内温检测模块；321、内温传感器模块；322、测量计数器模块；323、内温变化数据处理模块；33、SOC容量检测模块；331、开路电压测量模块；332、负载电流检测模块；333、内阻提取与处理模块；334、恒流放电计算模块；34、内阻检测模块；341、直流放电检测模块；342、交流阻抗检测模块；343、数据记录模块；35、电芯化学检测模块；351、充电循环模块；352、放电循环模块；353、数据记录与寿命预测模块；36、评估报告生成模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，一种动力电池评估***，包括电池PACK1、MCU微控单元2和电池检测模组3，电池PACK1安装于电池检测模组3中，电池检测模组3与MCU微控单元2连接。
请参阅图2，电池PACK1包括电池盖101、正极接口102、隔膜103、负极接口104、内置化学电芯105、电池壳106和冷却液107，电池壳106的外侧安装电池盖101，电池壳106的上下两端分别设有正极接口102和负极接口104，电池壳106的内侧分别安装隔膜103、内置化学电芯105和冷却液107。
请参阅图3，MCU微控单元2包括单片机及其***21、电源接口22、触摸屏接口23、视频接口24、I/O信号线25、SPI接口26、JTAG接口27、存储接口28、CAN总线接口29、USB端口组210和网络接口211，单片机及其***21负责数据的记录和处理功能，可将电池检测模组3中的检测数据整合储存并处理，并将处理报告输出至评估报告生成模块36，电源接口22外部连接直流电源，由直流电源通过电源接口22对整个***和设备进行供电，触摸屏接口23外部连接触摸屏，通过触摸屏实现MCU微控单元2的可视化操作，视频接口24通过视频输出线连接LCD显示屏，LCD显示屏内显示电池检测模组3在检测过程中的实时数据和最终评估结果的显示，I/O信号线25外部连接PIO扩展模块，主要用于数据或信号的传输，SPI接口26外部连接AD/DA器件，由AD/DA器件实现数据的模数转换，JTAG接口27连接模块检测设备，JTAG接口27可允许多组器件同时串联，JTAG接口27用于连接电池检测模组3，并可对退役动力电池进行多项同时检测，存储接口28处安装外接存储器，运用外接存储器对检测数据进行实时备份，CAN总线接口29外部连接CAN接口设备，通过CAN总线接口29实现***与设备的连接兼容性，USB端口组210外部连接USB接口设备，网络接口211连接于以太网，通过以太网实时更新动力电池的型号信息。
请参阅图4，电池检测模组3包括电池型号识别模块31、SOH内温检测模块32、SOC容量检测模块33、内阻检测模块34、电芯化学检测模块35和评估报告生成模块36，当电池PACK1接入电池检测模组3中时，由电池型号识别模块31识别该动力电池，并将其型号信息通过视频接口24传输至LCD显示屏显示，电池型号识别模块31分别连接于SOH内温检测模块32、SOC容量检测模块33、内阻检测模块34和电芯化学检测模块35，其中SOH内温检测模块32用于整个检测过程中对动力电池的温度变化数据进行收集并整理，SOC容量检测模块33用于检测动力电池的最大充电容量，内阻检测模块34用于检测动力电池的内阻大小及内阻的损耗量，电芯化学检测模块35则通过恒流的充放电循环，来估算该动力电池的剩余寿命，SOH内温检测模块32、SOC容量检测模块33、内阻检测模块34和电芯化学检测模块35的后侧分别连接于评估报告生成模块36，检测完毕后，各类数据通过单片机及其***21收集并整理，并通过评估报告生成模块36整合生成动力电池性能评估报告，并借由LCD显示屏显示。
请参阅图5-图6，SOH内温检测模块32包括内温传感器模块321、测量计数器模块322和内温变化数据处理模块323，通过内温传感器模块321实时监测动力电池在各项检测活动中的温度变化，通过测量计数器模块322对监测时间节点进行记录，并将数据整合至内温变化数据处理模块323中，由内温变化数据处理模块323生成动力电池内温与时间的曲线图。
请参阅图7，SOC容量检测模块33包括开路电压测量模块331、负载电流检测模块332、内阻提取与处理模块333和恒流放电计算模块334，其中开路电压测量模块331利用动力电池的开路电压与SOC的对应关系，通过检测动力电池的开路电压来估算其SOC容量的大小；负载电流检测模块332则是通过负载电流的积分来估算SOC容量的大小，通过对动力电池实施单次的恒流充电与放电操作，测量其充入电池和放电的电量，从而测定电池任意时刻的剩余电量；内阻提取与处理模块333则通过提取内阻检测模块34中该电池的测定内阻数据，来估算其SOC容量；恒流放电计算模块334则利用神经网络法，在动力电池进行恒流放电的数据作为训练样本，随机选择若干个时间节点，对其中的变量进行变更，来估算其SOC容量的大小。
请参阅图8，内阻检测模块34包括直流放电检测模块341、交流阻抗检测模块342和数据记录模块343，其中，由直流放电检测模块341对动力电池进行瞬间大电流放电操作，并在放电过程中测量动力电池两端的瞬间压降，最后通过欧姆定律计算出动力电池的实际内阻；由交流阻抗检测模块342对动力电池注入小幅值的正弦波电流或电压信号，通过监测动力电池的响应信号来推算动力电池的内阻；由数据记录模块343将直流放电检测模块341和交流阻抗检测模块342检测所获得的的数据记录储存。
请参阅图9，电芯化学检测模块35包括充电循环模块351、放电循环模块352和数据记录与寿命预测模块353，利用充电循环模块351和放电循环模块352对动力电池先进行单次的充电，并进行特定温度或电流状态下的放电，记录其放电完毕时的电压，在对其进行重复的充电与放电测试，直至动力电池的充电最大值小于额定电量的80％时终止，利用数据记录与寿命预测模块353记录其循环过程中各项参数，并推算出该动力电池的循环寿命数及内部电芯的充放电的性能。
本发明的工作原理：本发明动力电池评估***，将电池PACK1组装于电池检测模组3中，并由MCU微控单元2控制进行一系列动力电池性能检测，其检测内容包括SOH内温检测、SOC容量检测、电池内阻检测和电芯化学检测，并根据检测得到的数据计算出该动力电池的荷电状态、内阻大小，最大充放电容量等数据，并根据该数据，由单片机及其***21进行整合并计算，并最终根据其各项性能参数通过评估报告生成模块36生成被测退役动力电池的整体评估报告。
综上所述：本发明动力电池评估***，将电池PACK1组装于电池检测模组3中，并由MCU微控单元2控制进行一系列动力电池性能检测，其检测内容包括SOH内温检测、SOC容量检测、电池内阻检测和电芯化学检测，并根据检测得到的数据计算出该动力电池的荷电状态、内阻大小，最大充放电容量等数据，并根据该数据，由单片机及其***21进行整合并计算，并最终根据其各项性能参数通过评估报告生成模块36生成被测退役动力电池的整体评估报告，本发明结构完整合理，由MCU微控单元2整体控制动力电池的性能评估，操作简便且流程快速方便，且每项检测数据均采用多种检测方式进行对比，生成的评估报告更加详细且全面具体，适合大批量退役动力电池的检测。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种动力电池评估***，包括电池PACK(1)、MCU微控单元(2)和电池检测模组(3)，其特征在于：所述电池PACK(1)安装于电池检测模组(3)中，所述电池检测模组(3)与MCU微控单元(2)连接。
2.如权利要求1所述的一种动力电池评估***，其特征在于：所述电池PACK(1)包括电池盖(101)、正极接口(102)、隔膜(103)、负极接口(104)、内置化学电芯(105)、电池壳(106)和冷却液(107)，所述电池壳(106)的外侧安装电池盖(101)，所述电池壳(106)的上下两端分别设有正极接口(102)和负极接口(104)，所述电池壳(106)的内侧分别安装隔膜(103)、内置化学电芯(105)和冷却液(107)。
3.如权利要求1所述的一种动力电池评估***，其特征在于：所述MCU微控单元(2)包括单片机及其***(21)、电源接口(22)、触摸屏接口(23)、视频接口(24)、I/O信号线(25)、SPI接口(26)、JTAG接口(27)、存储接口(28)、CAN总线接口(29)、USB端口组(210)和网络接口(211)，所述单片机及其***(21)负责数据的记录和处理功能，所述电源接口(22)外部连接直流电源，所述触摸屏接口(23)外部连接触摸屏，所述视频接口(24)通过视频输出线连接LCD显示屏，所述I/O信号线(25)外部连接PIO扩展模块，所述SPI接口(26)外部连接AD/DA器件，所述JTAG接口(27)连接模块检测设备，所述存储接口(28)处安装外接存储器，所述CAN总线接口(29)外部连接CAN接口设备，所述USB端口组(210)外部连接USB接口设备，所述网络接口(211)连接于以太网。
4.如权利要求1所述的一种动力电池评估***，其特征在于：所述电池检测模组(3)包括电池型号识别模块(31)、SOH内温检测模块(32)、SOC容量检测模块(33)、内阻检测模块(34)、电芯化学检测模块(35)和评估报告生成模块(36)，所述电池型号识别模块(31)分别连接于SOH内温检测模块(32)、SOC容量检测模块(33)、内阻检测模块(34)和电芯化学检测模块(35)，所述SOH内温检测模块(32)、SOC容量检测模块(33)、内阻检测模块(34)和电芯化学检测模块(35)的后侧分别连接于评估报告生成模块(36)。
5.如权利要求4所述的一种动力电池评估***，其特征在于：所述SOH内温检测模块(32)包括内温传感器模块(321)、测量计数器模块(322)和内温变化数据处理模块(323)。
6.如权利要求4所述的一种动力电池评估***，其特征在于：所述SOC容量检测模块(33)包括开路电压测量模块(331)、负载电流检测模块(332)、内阻提取与处理模块(333)和恒流放电计算模块(334)。
7.如权利要求4所述的一种动力电池评估***，其特征在于：所述内阻检测模块(34)包括直流放电检测模块(341)、交流阻抗检测模块(342)和数据记录模块(343)。
8.如权利要求4所述的一种动力电池评估***，其特征在于：所述电芯化学检测模块(35)包括充电循环模块(351)、放电循环模块(352)和数据记录与寿命预测模块(353)。
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