[实用新型]一种单体电池测试模拟装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种单体电池测试模拟装置。

背景技术

能源危机和环境污染使具有高效节能、绿色环保优势的电动汽车发展迅猛，极大促进了动力电池等新兴行业的快速增长。其中，锂离子电池因其高能量密度、低放电率和没有记忆效应，作为动力源广泛应用在电动汽车和混合电动汽车中。研究电池的充放电特性和循环寿命特性，测试电池在不同条件下的性能，对保证电池安全性、提高其利用效率以及开发更合适电动汽车的电机驱动器具有重要的理论意义和工程应用价值。与此同时，电动汽车复杂的运行环境对动力电池品质提出了严苛要求，必须对动力电池予以精确测量，为其建模、特性分析提供数据支撑，从而为电池优化设计、分选、一致性测试以及高效能量管理策略制定提供科学依据。

目前，国内外动力电池测试系统主要有Digatron、AVL、德普电气、新威等，现有的电池测试设备一般功率较大、电流/电压工作幅值较高，难以实现对电池单体进行测试，特别是电池单体的循环寿命测试试验。例如，AVL电池测试设备输出电压为8～800V，输出电流为±600A，峰值功率可到达160kW。总体来说，现有的电池测试设备存在以下问题：①能耗高、效率低；②输出电压较高，难以对电池单体进行测试；③自动化程度不高，稳定性、可靠性较差；④控制简单，部分测试设备只能进行简单的电池充放电试验，不具有对电池进行复杂工况的测试功能；⑤不能够对电池进行模拟；⑥软件功能简单，不具有数据存储的功能。

中国发明专利申请(申请号201220512987.1)提出了一种电池测试仪，该发明只能进行电池内阻和电压的测量，且要求电池电压的范围在60V以上。

中国发明专利申请(申请号201210544381.0)提出了一种电池充放电测试仪，用于对待测电池的充放电性能进行测定，主要包括主控单元、充电单元、放电负载单元和待测电池。但是，该发明只能进行简单地恒流、恒压、恒功率充放电测试，不能够对电池进行复杂工况测试，也不具有模拟电池的功能，且不能用于单体电池测试。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述问题，提出了一种单体电池测试模拟装置，包括微控制器、充电电路和放电电路，能够实现单体电池的恒流、恒压、恒功率充电和恒流、恒功率放电以及能够对单体电池进行自定义Urban Dynamometer Driving Schedule(UDDS)、Dynamic Stress Test(DST)循环工况测试，并且具有模拟电池的功能。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种单体电池测试模拟装置，包括微控制器、充电电路和放电电路，所述充电电路包括滤波器、整流桥、半桥变换器、切换开关、电池模拟模块和电池测试模块；其中，微控制器通过多路选通开关连接电源开关，电源开关连接滤波器，滤波器连接整流桥，整流桥连接半桥变换器，半桥变换器通过测试模拟转换开关连接电池模拟模块和电池测试模块；微控制器通过电压/电流/温度采集模块连接电池模拟模块、电池测试模块和电池单体；电池测试模块连接放电电路。

所述放电电路包括Boost变换电路，所述Boost变换电路包括电容、MOSFET开关、二极管和电感，其中，电容反相串联二极管后与MOSFET开关并联，MOSFET开关一端串联电感后通过一个切换开关连接电池测试模块，MOSFET开关另一端连接电池测试模块；Boost变换电路的电容两端并联有一个电阻。

所述微控制器包括模数转换模块、脉冲宽度调制PWM信号输出端和通用IO端；所述模数转换模块，通过电压/电流/温度采集模块与电池测试模块、电池模拟模块和电池单体连接，用于将电压/电流/温度模拟信号转换成数字信号，作为控制器的输入；

所述脉冲宽度调制PWM信号输出端通过PWM驱动电路连接半桥变换器、切换开关和放电电路，用于产生MOSFET开关的控制驱动信号；

所述通用IO端通过一个多路选通开关与电源开关连接用于接通和断开电网与单体电池测试模拟装置的连接；与电池测试模块的负载开关和电池模拟模块的负载开关连接，用于接通和断开负载与电池测试模块和电池模拟模块的连接。

所述充电电路的半桥变换器采用半桥型高频开关电源电路结构。

所述切换开关采用2位按键式开关，当按键开关处于1时，装置工作在电池模拟模式；当按键开关处于2时，装置工作在电池测试模式。

所述快速切换开关由两个反向串联的MOSFET开关组成，其中，两个MOSFET开关的漏极与漏极相连，两个MOSFET开关的源极一个为输入端，一个为输出端。