[发明专利]用于电池热管理测试的可编程模拟发热装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种用于电池热管理测试的可编程模拟发热装置及其控制方法，包括上位机和多个单体模拟发热装置，上位机与每个单体模拟发热装置通过通信总线连接；上位机中存储有电池数据库及工况数据库；每个单体模拟发热装置设有分布式控制子板、小型功率模块、发热装置以及温度采集模块；上位机读取电池数据库及工况数据库并计算获得发热功率数据，然后上位机将发热功率数据经通信总线传输至单体模拟发热装置，单体模拟发热装置中的分布式控制子板控制小型功率模块输出相应的电压及电流至发热装置，控制发热装置发出热量，温度采集模块采集单体模拟发热装置的温度数据并传输给分布式控制子板，分布式控制子板经通信总线将温度数据传输至上位机。

技术领域

本发明涉及一种用于模拟电池发热并进行测试的装置以及方法。

背景技术

电池特性与温度显著相关，环境温度直接影响电池的性能，温度过高或过低、单体电池间温差过大都会影响电池内部的电化学反应，进而影响电池组的性能、安全性和使用寿命。对于储能系统而言，一套智能高效的电池热管理系统是必不可少的。

正因为电池热管理担负如此重要的责任，因此在电池组的开发阶段就需要对其温度场特性进行严格的测试，同时在产品设计成型后，仍需要严格按照国家的相关测试标准对其进行严格的测试。

现有热管理测试技术解决方案则是，将真实的电池组直接装入到真实的储能系统上，利用充电机和电机测功平台或充放电测试仪模拟实际运行工况，运行过程中完成热管理的测试和检验。但直接用真实的电池组测试电池热管理系统，不仅不方便、成本高，且存在严重的安全隐患。直接利用真实电池组来模拟各种工况进行检测，不但会对电池组造成永久性的容量损失，而且还存在充放电时间长、不宜长时间反复循环测试、难以模拟故障状态、以及重复性与可控性差等缺点。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种用于电池热管理测试的可编程模拟发热装置及其控制方法，能够根据指令模拟电池组运行时的动态发热、极端时的热失控和单体间的不均衡发热。

本发明是这样来实现上述目的的：

用于电池热管理测试的可编程模拟发热装置及其控制方法，包括上位机和多个单体模拟发热装置，上位机与每个单体模拟发热装置通过通信总线连接；上位机中存储有电池数据库及工况数据库；每个单体模拟发热装置设有分布式控制子板、小型功率模块、发热装置以及温度采集模块，其中分布式控制子板的通信端口连接至通信总线，分布式控制子板的控制端口连接至小型功率模块，小型功率模块的输出端口连接发热装置，温度采集模块的输出端口连接至分布式控制子板；上位机读取电池数据库及工况数据库并计算获得发热功率数据，然后上位机将发热功率数据经通信总线传输至单体模拟发热装置，单体模拟发热装置中的分布式控制子板控制小型功率模块输出相应的电压及电流至发热装置，控制发热装置发出热量，温度采集模块采集单体模拟发热装置的温度数据并传输给分布式控制子板，分布式控制子板经通信总线将温度数据传输至上位机。

其中，所述分布式控制子板包括通信模块、MCU、ID设置模块，其中通信模块的通信端口与通信总线连接，通信模块的输出端口与MCU连接，ID设置模块与MCU的相应端口相连，MCU通过I²C隔离及控制模块与小型功率模块连接。

其中，所述小型功率模块包括数模转换器及可控电源，数模转换器的输入端口与分布式控制子板连接，数模转换器的输出端口连接可控电源，可控电源输出端连接发热装置。

其中，单体模拟发热装置包括外壳，外壳内嵌装发热装置以及温度采集模块，外壳内填充有可导热的灌封胶。

本发明的有益效果是：相对于真实的电池组而言，用模拟发热装置来对电池热管理进行检测有如下优点：模拟发热装置的发热功率受编程控制，因此能够为测试提供灵活且严谨的解决方案；能够模拟极端情况下的测试工况，例如大电流充放电时的发热、极端情况下的热失控、局部发热不均等，并且不会对设备造成永久性的损伤，同时也不会存在安全隐患；不需损耗电池、测试方便、可重复性好且能够模拟各类状态。