一种电池性能检测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种电池性能检测装置，该电池性能检测装置包括电池模块；与所述电池模块连接，用于实时采集电池模块的电压、电流、温度参数的数据采集模块；与所述电池模块和数据采集模块连接，用于控制单体电池均衡充放电的核心电路的均衡控制模块；与所述数据采集模块连接，用于数据显示存储分析的上位机监控模块。本实用新型通过设置传感器、信号调理电路、采集控制电路、均衡电路和计算机，实现对锂离子动力电池的电流、电压、温度、电池运行状态进行采集，并在上位机中进行分析、显示和存储；此外，本实用新型稳定性和可靠性高，操作方便。
【专利说明】—种电池性能检测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电池检测【技术领域】，尤其涉及一种电池性能检测装置。
【背景技术】
[0002]面临能源和环境的压力，电动汽车以节能、环保而受到各国重视，电动汽车已成为未来汽车术发展的趋势，随着电动汽车的发展，对先进电池的需求和对电池能量管理系统的要求也日益提高，根据电池特性，对电池组实施有效的管理，对于确保电动汽车的安全、保持电池组性能、延长电池组寿命、提高电池使用效率有重要意义。这就使得对动力电池运行过程中各项指标进行实时、准确、长期、连续监测显得非常必要。
[0003]目前的很多BMS大都使用传统测量控制仪器，其功能大多都是由硬件或固化的软件来实现，而且只能通过厂家定义、设置，用户无法随意改变其结构和功能，而且传统的测量方法随着被测对象的增加和需分析的存储信息量增大显得繁琐或者力不从心。应用某一类型的电池时效果很理想，但却难以应用到其它类型的电池上。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于利用一种电池性能检测装置，旨在解决现有测量控制仪器，功能大多都是由硬件或固化的软件来实现，只能通过厂家定义、设置，用户无法随意改变其结构和功能，而且传统的测量方法随着被测对象的增加和需分析的存储信息量增大显得繁琐或者力不从心的问题。
[0005]本实用新型的目的在于提供一种电池性能检测装置，所述电池性能检测装置包括:
[0006]电池模块；
[0007]与所述电池模块连接，用于实时采集电池模块的电压、电流、温度参数的数据采集模块；
[0008]与所述电池模块和数据采集模块连接，用于控制单体电池均衡充放电的核心电路的均衡控制模块；
[0009]与所述数据采集模块连接，用于数据显示存储分析的上位机监控模块。
[0010]进一步，所述数据采集模块还包括:
[0011]用于对温度，回路电流和单体电压进行测量的传感器测量模块；
[0012]用于完成信号的隔离、放大，使其满足数据采集卡的输入要求的信号调理电路；
[0013]用于对传感器采集的信号进行滤波，包括总电压信号的滤波、回路总电流信号的滤波、各电池的温度信号的滤波的滤波电路；
[0014]用于实现温度、回路电流等各类传感信号的数据处理和采集的NI数据采集板卡。
[0015]进一步，所述均衡控制模块还采用LTC6802电池管理芯片。
[0016]进一步，所述传感器测量模块还包括:
[0017]用于对温度进行测量的温度测量模块；[0018]用于对回路电流测量的回路电流测量模块；
[0019]用于对单体电压测量的单体电压测量模块；
[0020]与所述温度测量模块和回路电流测量模块连接，用于实现温度、回路电流等各类传感信号的数据处理和采集的NI数据采集卡；
[0021 ] 与所述单体电压测量模块连接，用于传输单体电压测量数据的接口转换模块。
[0022]进一步，所述电池模块的具体的连接关系为:i#Bl、B2、B3、B4、B5、B6、B7串联，每个电池的负极和正极均通过一个电阻分别与开关S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7连接，开关S2和开关S4、S6的另一端相连接，并经过一个电阻与开关K1、K4连接，开关S1、S3、S5、S7的另一端连接，并与开关K2、K3相连接，开关Kl与开关K2、K4连接，开关K2与开关K3连接，开关K3与开关K4连接，开关Kl和开关K3之间的电压维持在5V。
[0023]进一步，所述电池模块采用专用电池采集芯片LTC6802。
[0024]本实用新型提供的电池性能检测装置，通过设置传感器、信号调理电路、采集控制电路、均衡电路和计算机。该系统可以实现对锂离子动力电池的电流、电压、温度、电池运行状态进行采集，并在上位机中进行分析、显示和存储。可以用于评价电动汽车电池的性能，并可以对电源管理系统的控制策略进行优化，为混合动力车和纯电动汽车的良好运行提供保障，是目前功能较齐全的电动汽车管理系统。该平台实现多型号汽车动力电池的测试，是个开放的测试系统，具有很强的升级扩展能力，较好的解决了现有测量控制仪器，功能大多都是由硬件或固化的软件来实现，只能通过厂家定义、设置，用户无法随意改变其结构和功能，而且传统的测量方法随着被测对象的增加和需分析的存储信息量增大显得繁琐或者力不从心的问题，此外，本实用新型稳定性和可靠性高，操作方便，有着很好的实际应用价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是本实用新型实施例提供的电池性能检测装置的结构框图；
[0026]图2是本实用新型实施例提供的总电压采集示意图；
[0027]图3是本实用新型实施例提供的串联电池组均衡控制图。
【具体实施方式】
[0028]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0029]本实用新型实施例提供了一种电池性能检测装置，该电池性能检测装置包括:
[0030]电池模块，用于提供动力；
[0031]数据采集模块，与电池模块连接，用于实时采集电池模块的电压、电流、温度等参数；
[0032]均衡控制模块，与电池模块和数据采集模块连接，用于控制单体电池均衡充放电的核心电路；
[0033]上位机监控模块，与数据采集模块连接，用于数据显示存储分析。
[0034]作为本实用新型实施例的一优化方案，数据采集模块还包括:
[0035]传感器测量模块，用于对温度，回路电流和单体电压进行测量；[0036]信号调理电路，用于完成信号的隔离、放大，使其满足数据采集卡的输入要求；
[0037]滤波电路，用于对传感器采集的信号进行滤波，包括总电压信号的滤波、回路总电流信号的滤波、各电池的温度信号的滤波；
[0038]NI数据采集板卡，用于实现温度、回路电流等各类传感信号的数据处理和采集。
[0039]作为本实用新型实施例的一优化方案，均衡控制模块还采用LTC6802电池管理芯片。
[0040]作为本实用新型实施例的一优化方案，传感器测量模块还包括:
[0041]温度测量模块，用于对温度进行测量；
[0042]回路电流测量模块，用于对回路电流测量；
[0043]单体电压测量模块，用于对单体电压测量；
[0044]NI数据采集卡，与温度测量模块和回路电流测量模块连接，用于实现温度、回路电流等各类传感信号的数据处理和采集；
[0045]接口转换模块，与单体电压测量模块连接，用于传输单体电压测量数据。
[0046]作为本实用新型实施例的一优化方案，电池模块的具体的连接关系为:电池B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7串联，每个电池的负极和正极均通过一个电阻分别与开关S1、S2、S3、
S4、S5、S6、S7连接，开关S2和开关S4、S6的另一端相连接，并经过一个电阻与开关Kl、K4连接，开关S1、S3、S5、S7的另一端连接，并与开关K2、K3相连接，Kl与K2、K4连接，K2与K3连接，K3与K4连接，Kl和K3之间的电压维持在5V。
[0047]作为本实用新型实施例的一优化方案，电池模块采用专用电池采集芯片LTC6802。
[0048]以下参照附图，对本实用新型作进一步详细描述。
[0049]如图1所示，电池性能检测装置的总体结构图，该系统包括4个部分:电池模块1、数据采集模块2、均衡控制模块3、上位机电池监控模块4 ；
[0050]电池模块1，与均衡控制模块3以及数据采集模块2相连接，由多个方型锂离子动力电池串联的电池组，每个单体的标称容量为11.5Ah;
[0051]数据采集模块2，与电池模块I相连接，由传感器测量模块、信号调理电路、滤波电路、NI数据采集板卡21组成，用于实时采集电池模块的电压、电流、温度等参数；
[0052]其中，传感器测量模块与电池模块I串联电池组相连接，包括温度测量模块22、回路电流测量模块23、单体电压测量模块24，温度测量模块22、回路电流测量模块23与NI数据采集卡21相连接，单体电压测量模块24与接口转换模块25相连接；
[0053]NI数据采集卡24与上位机LABVIEW、均衡控制模块3相连接，用于实现温度、回路电流等各类传感信号的数据处理和采集；接口转换模块25与上位机相连接，用于传输单体电压测量数据。
[0054]均衡控制模块3，与电池模块I和数据采集模块2中的NI数据采集卡24相连接，电池均衡模块电路是控制单体电池均衡充放电的核心电路,它主要由LTC6802电池管理芯片构成。
[0055]上位机监控模块4，包括上位机LABVIE，47、数据显示存储分析48组成。其中，上位机LABVIEW与NI数据采集卡24、接口转换25模块相连接，数据显示、数据存储、数据分析模块与上位机LABVIEW相连接。
[0056]如图2所示，总电压采集示意图，具体连接结构为，输入端接电阻Rl，电阻Rl的另一端经电阻R2接地，电阻R2与隔离光耦并联，隔离光耦与A/D转化电路相连接并输出信号。
[0057]如图3所示的串联电池组均衡控制图，电池則、82、83、84、85、86、87串联，每个电池的负极和正极均通过一个电阻分别与开关S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7相连接。其中开关S2和开关S4、S6的另一端相连接，并经过一个电阻与开关K1、K4相连接。开关S1、S3、
S5、S7的另一端相连接，并与开关K2、K3相连接。其中开关Kl与开关K2、K4相连接，开关K2与开关K3相连接，开关K3与开关K4相连接，开关Kl和开关K3之间的电压维持在5V。
[0058]本实用新型对动力电池单体电压、电池包总电压、电流、温度等信号进行自动采集、分析、显示和存储，本动力电池数据采集系统测量电池的电压、充放电电流和温度，并根据电压状态控制电池的充放电，根据电流大小提供充放电保护，根据温度状态推断电池当前的状态，电池性能检测装置的控制部分主要是根据采集的电压状态而选择充电方式，并且在产生异常状态(如过压、过流、欠压等)时对电池进行保护，防止电池损坏和确保使用安全，通信接口则是管理系统内部各模块之间以及与中央控制系统之间进行信息传输的通道。
[0059]基于LabVIEW的动力电池数据采集系统，用于对至少一种动力电池数据进行采集，该系统包括顺次连接的传感器、信号调理电路、滤波电路、数据采集卡、LTC6802多路电压采集芯片和计算机，所述传感器的输入端接动力电池组。
[0060]上述的电动汽车数据采集系统，所述传感器包括电流传感器、电压传感器、温度传感器，各传感器连接有各自的滤波电路和保护电路。
[0061]为了提高测试的稳定性和可靠性，本实用新型采用的电池电压检测模块具有专用电池检测芯片LTC6802，高电压输入多路转换器和串行接口，每片LTC6802可测量12节串联电池电压，最大允许测量电压60伏，可同时监测全部电池电压或单独监测串联电池中的任一节电池，LTC6802检测芯片通过SPI转串口电路，接到上位机的串口。
[0062]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种电池性能检测装置，其特征在于，所述电池性能检测装置包括: 电池模块； 与所述电池模块连接，用于实时采集电池模块的电压、电流、温度参数的数据采集模块； 与所述电池模块和数据采集模块连接，用于控制单体电池均衡充放电的核心电路的均衡控制模块； 与所述数据采集模块连接，用于数据显示存储分析的上位机监控模块。
2.如权利要求1所述的电池性能检测装置，其特征在于，所述数据采集模块还包括: 用于对温度，回路电流和单体电压进行测量的传感器测量模块； 用于完成信号的隔离、放大，使其满足数据采集卡的输入要求的信号调理电路； 用于对传感器采集的信号进行滤波，包括总电压信号的滤波、回路总电流信号的滤波、各电池的温度信号的滤波的滤波电路； 用于实现温度、回路电流传感信号的数据处理和采集的NI数据采集板卡。
3.如权利要求1所述的电池性能检测装置，其特征在于，所述均衡控制模块还采用LTC6802电池管理芯片。
4.如权利要求2所述的电池性能检测装置，其特征在于，所述传感器测量模块还包括: 用于对温度进行测量的温度测量模块； 用于对回路电流测量的回路电流测量模块； 用于对单体电压测量的单体电压测量模块； 与所述温度测量模块和回路电流测量模块连接，用于实现温度、回路电流传感信号的数据处理和采集的NI数据采集卡； 与所述单体电压测量模块连接，用于传输单体电压测量数据的接口转换模块。
5.如权利要求1所述的电池性能检测装置，其特征在于，所述电池模块的具体的连接关系为:电池則、82、83、84、85、86、87串联，每个电池的负极和正极均通过一个电阻分别与开关S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7连接，开关S2和开关S4、S6的另一端相连接，并经过一个电阻与开关K1、K4连接，开关S1、S3、S5、S7的另一端连接，并与开关K2、K3相连接，开关Kl与开关K2、K4连接，开关K2与开关K3连接，开关K3与开关K4连接，开关Kl和开关K3之间的电压维持在5V。
6.如权利要求1所述的电池性能检测装置，其特征在于，所述电池模块采用专用电池采集芯片LTC6802。
【文档编号】G01R31/36GK203773028SQ201320293038
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2013年5月27日 优先权日:2013年5月27日
【发明者】魏克新, 刘斌, 武斌 申请人:天津理工大学