CN208314155U - 动力电池充放电测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型创造涉及电池测试领域，尤其涉及一种动力电池充放电测试仪，包括蓄电池组和分别电连接蓄电池组的多个双向DC/DC变换器，每个双向DC/DC变换器与至少一个动力电池连接，双向DC/DC变换器进行降压时，蓄电池组中的能量给动力电池充电，双向DC/DC变换器进行升压时，动力电池中的能量给蓄电池组充电，从而实现能量的可循环使用，不会形成浪费；测试仅涉及DC‑DC变换，电流损耗将大大降低，故提高动力电池充放电测试仪的充放电效率和等效回馈效率；此外由于蓄电池组提供的能量比较纯净，动力电池充放电测试仪的输出纹波小。

Description

动力电池充放电测试仪

技术领域

本发明创造涉及电池测试领域，尤其涉及一种动力电池充放电测试仪。

背景技术

随着国家大力推广节能减排、绿色出行的政策，电动汽车、电动自行车等电动工具行业得到迅猛发展，因此这些电动设备的核心——动力电池的市场迅速壮大，而动力电池在生产阶段，需使用动力电池充放电测试仪来检测动力电池的充放电性能、电池容量、电池充放电安全性。

传统的动力电池充放电测试仪如图1所示，在充电过程中，测试仪中的AC/DC变换器将电网中的电能转变输出给各个动力电池充电；在放电过程中，动力电池充放电测试仪中的逆变器从各个动力电池处取电，逆变后回馈给电网。然而，上述动力电池充放电测试仪无论在充电还是放电过程中，都存在AC与DC的变换过程，导致动力电池充放电测试仪的输出纹波较大，电流损耗度高。目前常见的应对方法是在AC/DC变换器和逆变器的输出端分别增设滤波器，但滤波性能好的滤波器一是价格不菲，二是滤波器的选用参数难以准确把控。

发明内容

本申请的目的在于提供一种动力电池充放电测试仪的硬件结构，待软件工程师对硬件结构中的电控模块编程后，动力电池充放电测试仪的输出纹波小、充放电效率高。

本申请的目的通过以下技术方案实现：

提供一种动力电池充放电测试仪，包括电控模块、蓄电池组和多个双向DC/DC变换器，每个双向DC/DC变换器设有正电端e1+、负电端e1-、正电端e2+、负电端e2-，蓄电池组的正极分别电连接每个双向DC/DC变换器的正电端e1+，蓄电池组的负极分别电连接每个双向DC/DC变换器的负电端e1-，每个双向DC/DC变换器的正电端e2+和负电端e2-之间均串接有至少一个动力电池，所述电控模块上设有A类PWM输出通道和B类PWM输出通道，每个双向DC/DC变换器上均设有受控端G1来连接A类PWM输出通道，每个双向DC/DC变换器上均设有受控端G2来连接B类PWM输出通道。

进一步地，所述A类PWM输出通道包括多个PWM_A输出通道，每个受控端G1单独连接一个PWM_A输出通道；所述B类PWM输出通道包括多个PWM_B输出通道，每个受控端G2单独连接一个PWM_B输出通道。

进一步地，所述蓄电池组内置有多个蓄电池，各个蓄电池被分成相互串联的多个组，每个组内的蓄电池相互并联。

进一步地，所述双向DC/DC变换器设有电感L、电容C、N沟道MOS管Q1、N沟道MOS管Q2、二极管D1、二极管D2，所述双向DC/DC变换器的正电端e1+与正电端e2+相连从而形成正母线BUS+，所述双向DC/DC变换器的负电端e1-与负电端e2-相连从而形成负母线BUS-，MOS管Q1的D极和S极串接在正母线BUS+上，其S极与同样串接在正母线BUS+的电感L相接，二极管D1的阳极和阴极分别连接MOS管Q1的S极和D极，MOS管Q2的D极连接MOS管Q1的S极，MOS管Q2的SD极连接至负母线BUS-中，二极管D2的阳极和阴极分别连接MOS管Q2的S极和D极，电感L的远离MOS管Q1的一端经由电容C连接至负母线BUS-，MOS管Q1的G端和MOS管Q2的G端分别作为所述两个受控端。

进一步地，每个双向DC/DC变换器的正电端e1+上串接有保险管F。

进一步地，每个双向DC/DC变换器的正电端e2+上串接有开关K。

进一步地，所述动力电池是锂电池、镍氢电池、铅酸电池、铁镍电池、钠氯化镍电池、银锌电池、钠硫电池或镍镉电池。

上述动力电池充放电测试仪中存储有计算机可读存储介质，计算机可读存储介质内存储有程序，该程序被电控模块执行时，实现一种动力电池充放电测试仪的运行方法。该运行方法包括以下步骤：电控模块控制一部分双向DC/DC变换器进行降压，从而给相应的动力电池充电；电控模块同时控制另一部分双向DC/DC变换器进行升压，从而使相应的动力电池放电。

待软件工程师对动力电池充放电测试仪的电控模块编程后，动力电池充放电测试仪具有以下有益效果：

1、双向DC/DC变换器进行降压时，蓄电池组中的能量给动力电池充电，双向DC/DC变换器进行升压时，动力电池中的能量给蓄电池组充电，从而实现能量的可循环使用，不会形成浪费；

2、整个充放电测试过程仅涉及DC-DC变换，电流损耗将大大降低，故提高动力电池充放电测试仪的充放电效率和等效回馈效率；

3、由于蓄电池组提供的能量比较纯净，动力电池充放电测试仪的输出纹波小。

附图说明

利用附图对本申请作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本申请的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为传统动力电池充放电测试仪的***框图。

图2为本申请的动力电池充放电测试仪的***框图。

图3为双向DC/DC变换器的电路示意图。

图4为蓄电池组的内部电路示意图。

具体实施方式

结合以下实施例对本申请作进一步描述。

见图2，动力电池充放电测试仪包括蓄电池组1、电控模块2和多个双向DC/DC变换器3，每个双向DC/DC变换器3设有如图3所示的正电端e1+、负电端e1-、正电端e2+、负电端e2-，蓄电池组1的正极分别电连接每个双向DC/DC变换器3的正电端e1+，蓄电池组1的负极分别电连接每个双向DC/DC变换器3的负电端e1-，每个双向DC/DC变换器3的正电端e2+和负电端e2-之间均串接有一个动力电池4。

见图3，每个双向DC/DC变换器3内都设有电感L、电容C、N沟道MOS管Q1、N沟道MOS管Q2、二极管D1、二极管D2，其中，双向DC/DC变换器3的正电端e1+与正电端e2+相连从而形成正母线BUS+，双向DC/DC变换器3的负电端e1-与负电端e2-相连从而形成负母线BUS-，MOS管Q1的D极和S极串接在正母线BUS+上，其S极与同样串接在正母线BUS+的电感L相接，二极管D1的阳极和阴极分别连接MOS管Q1的S极和D极。MOS管Q2的D极连接MOS管Q1的S极，MOS管Q2的SD极连接至负母线BUS-中，二极管D2的阳极和阴极分别连接MOS管Q2的S极和D极。电感L的远离MOS管Q1的一端经由电容C连接至负母线BUS-，而MOS管Q1的G端即是受控端G1，其上电则MOS管Q1导通；MOS管Q2的G端即是受控端G2，其上电则MOS管Q2导通。当MOS管Q1导通，MOS管Q2截止时，MOS管Q1、二极管D2、电感L等器件构成了BUCK型降压电路，可以实现蓄电池组1对动力电池4的充电。反之，当MOS管Q1截止，MOS管Q2导通时，MOS管Q2、二极管D1、电感L等器件构成了BOOSY型升压电路，可以实现动力电池4对蓄电池组1的充电。

进一步地，每个双向DC/DC变换器3的正电端e1+上串接有一个保险管F，从而对该双向DC/DC变换器进行保护。每个双向DC/DC变换器3的正电端e2+上还串接有一个开关K，工作人员可手动控制开关K的通断来断开该双向DC/DC变换器3与相应的动力电池4之间的连接，其中开关K可采用电控开关，如继电器、MOS管等，也可采用拨动开关。优选地，若开关K为电控开关时，在电控开关与正电端e2+之间还再可串接一个保险管，当电控开关发生故障时形成磁扰时，保险管将自动断开以保护后级的动力电池4。

上文中，电控模块2的内部电路为现有技术，此处不作展开，其中电控模块2的核心为图2中未示出的带有6个PWM输出通道的处理器。处理器上的PWM输出通道可分为A、B两类，其中A类PWM输出通道用于驱动双向DC/DC变换器3的MOS管Q1，B类PWM输出通道用于驱动双向DC/DC变换器3的MOS管Q2。具体地，A类PWM输出通道包括3个PWM_A输出通道，如图3所示的A1、A2、A3；B类PWM输出通道包括3个PWM_B输出通道，如图3所示的B1、B2、B3。A1、B1分别连接双向DC/DC变换器33中MOS管Q1的G端和MOS管Q2的G端，A2、B2分别连接双向DC/DC变换器32中MOS管Q1的G端和MOS管Q2的G端，A3、B3分别连接双向DC/DC变换器31中MOS管Q1的G端和MOS管Q2的G端。如此设置后，处理器可控制动力电池充放电测试仪处于下列三种工作模式：

●模式一：充电模式。此模式下，处理器的PWM_A输出通道A1、A2、A3输出PWM信号，处理器的PWM_B输出通道B1、B2、B3输出低电平，使三个双向DC/DC变换器31、32、33均处于降压状态，则三个动力电池41、42、43同时充电；

●模式二：放电模式。此模式下，A1、A2、A3输出低电平，B1、B2、B3输出PWM信号，使三个双向DC/DC变换器31、32、33均处于升压状态，则三个动力电池41、42、43同时放电；

●模式三：边充边放模式。此模式下，A1、A2、B3输出PWM信号，B1、B2、A3输出低电平，使个双向DC/DC变换器31、32处于降压状态，而双向DC/DC变换器33升压状态，则动力电池43实现放电，动力电池41、42实现充电。其中动力电池43的放电电流与蓄电池组的放电电流汇总后，共同给动力电池41、42充电。当然，边充边放模式不局限于动力电池41、42充电而动力电池43放电。

见图4，蓄电池组1内置有多个蓄电池，各个蓄电池被分成相互串联的多个组，每个组内的蓄电池相互并联，通过组与组之间的串联关系实现输出电压的增强，通过使组内的蓄电池相互并联来实现输出电流的增强，如此蓄电池组1的能量密度得以增大，此外，由于蓄电池组1为多并多串结构，其搭配较为灵活，可根据客户不同的测试需求，通过增加/减少单个蓄电池的手段来简单快捷地搭配出不同能量密度的蓄电池组1。进一步地，优先采用与动力电池4种类相同的蓄电池来组成蓄电池组1。其中，动力电池4是锂电池、镍氢电池、铅酸电池、铁镍电池、钠氯化镍电池、银锌电池、钠硫电池、镍镉电池中的任意一种。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本申请作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本申请技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种动力电池充放电测试仪，包括电控模块，其特征是：还包括蓄电池组和多个双向DC/DC变换器，每个双向DC/DC变换器设有正电端e1+、负电端e1-、正电端e2+、负电端e2-，

蓄电池组的正极电连接每个双向DC/DC变换器的正电端e1+，蓄电池组的负极电连接每个双向DC/DC变换器的负电端e1-，

每个双向DC/DC变换器的正电端e2+和负电端e2-之间均串接有至少一个动力电池，

所述电控模块上设有A类PWM输出通道和B类PWM输出通道，每个双向DC/DC变换器上均设有受控端G1来连接A类PWM输出通道，每个双向DC/DC变换器上均设有受控端G2来连接B类PWM输出通道。

2.根据权利要求1所述的一种动力电池充放电测试仪，其特征是：

所述A类PWM输出通道包括多个PWM_A输出通道，每个受控端G1单独连接一个PWM_A输出通道；

所述B类PWM输出通道包括多个PWM_B输出通道，每个受控端G2单独连接一个PWM_B输出通道。

3.根据权利要求1所述的一种动力电池充放电测试仪，其特征是：所述蓄电池组内置有多个蓄电池，各个蓄电池被分成相互串联的多个组，每个组内的蓄电池相互并联。

4.根据权利要求1所述的一种动力电池充放电测试仪，其特征是：所述双向DC/DC变换器设有电感L、电容C、N沟道MOS管Q1、N沟道MOS管Q2、二极管D1、二极管D2，

所述双向DC/DC变换器的正电端e1+与正电端e2+相连从而形成正母线BUS+，所述双向DC/DC变换器的负电端e1-与负电端e2-相连从而形成负母线BUS-，

MOS管Q1的D极和S极串接在正母线BUS+上，其S极与同样串接在正母线BUS+的电感L相接，二极管D1的阳极和阴极分别连接MOS管Q1的S极和D极，

MOS管Q2的D极连接MOS管Q1的S极，MOS管Q2的SD极连接至负母线BUS-中，二极管D2的阳极和阴极分别连接MOS管Q2的S极和D极，

电感L的远离MOS管Q1的一端经由电容C连接至负母线BUS-，

MOS管Q1的G端和MOS管Q2的G端分别作为所述两个受控端。

5.根据权利要求1或4所述的一种动力电池充放电测试仪，其特征是：每个双向DC/DC变换器的正电端e1+上串接有保险管F。

6.根据权利要求1或4所述的一种动力电池充放电测试仪，其特征是：每个双向DC/DC变换器的正电端e2+上串接有开关K。

7.根据权利要求1所述的一种动力电池充放电测试仪，其特征是：所述蓄电池组中的蓄电池与动力电池的种类相同。

8.根据权利要求1或7所述的一种动力电池充放电测试仪，其特征是：所述动力电池是锂电池、镍氢电池、铅酸电池、铁镍电池、钠氯化镍电池、银锌电池、钠硫电池或镍镉电池。