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CN116224107B - 一种电池测试设备及相关系统 - Google Patents

一种电池测试设备及相关系统 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种电池测试设备及相关系统，该设备包括：变换器、N个电池通道电路和控制器；N为大于1的整数；变换器的第一输出端分别连接N个电池通道电路中每个电池通道电路的第一输入端；变换器的第二输出端分别连接N个电池通道电路中每个电池通道电路的第二输入端；N个电池通道电路的第一输出端和第二输出端分别用于连接待测电池的正极和负极；控制器，用于控制N个电池通道电路中开关管的开闭，以调节待测电池的电流，对待测电池的属性进行测试；待测电池的数量小于或等于N。该设备可以为待测电池提供较高的电流或电压进行测试。

Description

一种电池测试设备及相关系统
技术领域
本申请涉及电气技术领域，尤其涉及一种电池测试设备及相关系统。
背景技术
当前储能电池电压越来越高，其中一些高压电池的电压已经达到1500V。目前可以采用储能变流器(Power Conversion System，PCS)对电压较高的电池进行测试，但是采用PCS的测试方法的测试精度较低。目前还可以采用高压BUCK电路对电压较高的电池进行测试，对电压较高的电池进行测试的BUCK电路得选电压较高的IGBT，此时测试电路的动态响应慢，测试电路电感大，体积大。因此对于电压较高的电池，本领域技术人员需要一种精度较高、动态响应较快的电池测试设备。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请提供了一种电池测试设备及相关系统，用于对电压较高的电池进行测试。
为了实现上述目的，本申请实施例提供的技术方案如下：
本申请实施例提供一种电池测试设备，包括：变换器、N个电池通道电路和控制器；N为大于1的整数；
变换器的第一输出端分别连接N个电池通道电路中每个电池通道电路的第一输入端；变换器的第二输出端分别连接N个电池通道电路中每个电池通道电路的第二输入端；
N个电池通道电路的第一输出端和第二输出端分别用于连接待测电池的正极和负极；
控制器，用于控制N个电池通道电路中开关管的开闭，以调节待测电池的电流，对待测电池的属性进行测试；待测电池的数量小于或等于N。
作为一种可能的实施方式，N个电池通道电路包括第一电池通道电路和第二电池通道电路；待测电池包括第一电池和第二电池；
第一电池通道电路的第一输出端和第二输出端分别连接第一电池的正极和负极；第二电池通道电路的第一输出端和第二输出端分别连接第二电池的正极和负极。
作为一种可能的实施方式，控制器，用于根据第一预设电流和第一电流，控制第一电池通电电路中开关管的开闭；第一电流为流经第一电池的电流；
控制器，用于根据第二预设电流和第二电流，控制第二电池通电电路中开关管的开闭；第二电流为流经第二电池的电流。
作为一种可能的实施方式，N个电池通道电路包括第一电池通道电路和第二电池通道电路；待测电池包括第三电池；
第一电池通道电路的第一输出端和第二电池通道电路的第一输出端均连接第三电池的正极；第一电池通道电路的第二输出端和第二电池通道电路的第二输出端分别连接第三电池的负极。
作为一种可能的实施方式，控制器，用于根据第三预设电流、第三电流、第四电流和第五电流，控制第一电池通电电路和第二电池通电电路中开关管的开闭；
第三电流为第一电池通道电路的第一输出端的电流；第四电流为第一电池通道电路第二输出端的电流；第五电流为第二电池通道电路第一输出端的电流。
作为一种可能的实施方式，设备还包括第一电容；
第一电容的第一端连接变换器的第一输出端；第一电容的第二端连接变换器的第二输出端。
作为一种可能的实施方式，电池通道电路包括第一电感、第二电感、第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管；
第一电感的第一端为电池通道电路的第一输出端，第一电感的第二端分别连接第一开关管的第一端和第二开关管的第一端；第一开关管的第二端为电池通道电路的第一输入端；第二电感的第一端为电池通道电路的第二输出端，第二电感的第二端分别连接第三开关管的第一端和第四开关管的第一端；第四开关管的第二端为电池通道电路的第二输入端；第二开关管的第二端连接第三开关管的第二端。
作为一种可能的实施方式，电池通道电路还包括第二电容和第三电容；
第二电容的第一端连接第一开关管的第二端；第二电容的第二端分别连接第二开关管的第二端和第三电容的第一端；第三电容的第二端连接第四开关管的第二端。
作为一种可能的实施方式，变换器为交流/直流变换器。
根据上述的电流测试装置，本申请还提供了一种电流测试系统，包括上述的电池测试设备和待测电池。
通过上述技术方案可知，本申请具有以下有益效果：
本申请实施例提供了一种电池测试设备，包括：变换器、N个电池通道电路和控制器；N为大于1的整数；变换器的第一输出端分别连接N个电池通道电路中每个电池通道电路的第一输入端；变换器的第二输出端分别连接N个电池通道电路中每个电池通道电路的第二输入端；N个电池通道电路的第一输出端和第二输出端分别用于连接待测电池的正极和负极；控制器，用于控制N个电池通道电路中开关管的开闭，以调节待测电池的电流，对待测电池的属性进行测试；待测电池的数量小于或等于N。
由此可知，本申请实施例提供的电池测试设备，通过将变换器的输出端连接N个电池通道电路。N个电池通道电路可以用于测试一个或多个的电池。当N个电池通道中的多个电池通道并联在同一个待测电池的两侧时，可以为该待测电池提供较高的电流或电压进行测试。进一步地，当N个电池通道电路连接不同的待测电池时，还可以实现对多个电池的同时测试。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种电池测试设备的示意图；
图2为本申请实施例提供的一种电池测试设备的电路图；
图3为本申请实施例提供的一种电池测试设备的控制器的控制逻辑示意图；
图4为本申请实施例提供的一种电池测试设备的电路图；
图5本申请实施例提供的一种电池测试设备的控制器的控制逻辑示意图。
具体实施方式
为了帮助更好地理解本申请实施例提供的方案，在介绍本申请实施例提供的方法之前，先介绍本申请实施例方案的应用的场景。
当前储能电池电压越来越高，其中一些高压电池的电压已经达到1500V。目前可以采用储能变流器(Power Conversion System，PCS)对电压较高的电池进行测试，但是采用PCS的测试方法的测试精度较低。目前还可以采用高压BUCK电路对电压较高的电池进行测试，对电压较高的电池进行测试的BUCK电路得选电压较高的IGBT，此时测试电路的动态响应慢，测试电路电感大，体积大。此外，高压单路测试效率低，每次只能测试一块电池，而多通道可解决此测试效率问题。但是，高压快速多通道问题存在各通道并联的均流问题。因此，本领域技术人员需要一种针对电压较高的电池的精度较高、动态响应较快、可多通道并联运行的电池测试设备。
为了解决上述的技术问题，本申请实施例提供了一种电池测试设备，包括：变换器、N个电池通道电路和控制器；N为大于1的整数；变换器的第一输出端分别连接N个电池通道电路中每个电池通道电路的第一输入端；变换器的第二输出端分别连接N个电池通道电路中每个电池通道电路的第二输入端；N个电池通道电路的第一输出端和第二输出端分别用于连接待测电池的正极和负极；控制器，用于控制N个电池通道电路中开关管的开闭，以调节待测电池的电流，对待测电池的属性进行测试；待测电池的数量小于或等于N。
由此可知，本申请实施例提供的电池测试设备，通过将变换器的输出端连接N个电池通道电路。N个电池通道电路可以用于测试一个或多个电压较高的电池。一方面当N个电池通道电路连接不同的待测电池时，可以实现对多个电池的同时测试，另一方面当N个电池通道中的多个电池通道并联在同一个待测电池的两侧时，可以为该待测电池提供较高的电流或电压进行测试。
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请实施例作进一步详细的说明。
参见图1，该图为本申请实施例提供的一种电池测试设备的示意图。
如图1所示，本身实施例提供的电池测试设备包括：变换器100、N个电池通道电路201-20N和控制器(图中未画出)；N为大于1的整数；
变换器100的第一输出端分别连接N个电池通道电路201-20N中每个电池通道电路的第一输入端；变换器100的第二输出端分别连接N个电池通道电路201-20N中每个电池通道电路的第二输入端；
N个电池通道电路201-20N的第一输出端和第二输出端分别用于连接待测电池的正极和负极；
控制器，用于控制N个电池通道电路201-20N中开关管的开闭，以调节待测电池的电流，对待测电池的属性进行测试；待测电池的数量小于或等于N。
需要说明的是，本申请实施例中待测电池的属性包括待测电池的电量(State OfCharge、SOC)或待测电池的内阻等。在实际的应用过程中控制器可以通过调节N个电池通道电路中开关管的开闭，从而调节流过待测电池的电流，进而实现对待测电池的多种属性的测试。
本申请实施例提供的电池测试设备中，变换器的输出端连接N个电池通道电路。N个电池通道电路可以用于测试一个或多个电池。一方面当N个电池通道电路连接不同的待测电池时，可以实现对多个电池的同时测试，另一方面当N个电池通道中的多个电池通道并联在同一个待测电池的两侧时，可以为该待测电池提供较高的电流或电压进行测试。
下面首先介绍一个N个电池通道电路连接不同的待测电池的示例。
参见图2，该图为本申请实施例提供的一种电池测试设备的电路图。
如图2所示，电池测试设备中的N个电池通道电路具体包括第一电池通道电路201和第二电池通道电路202；待测电池包括第一电池BAT1和第二电池BAT2；第一电池通道电路201的第一输出端和第二输出端分别连接第一电池BAT1的正极和负极；第二电池通道电路202的第一输出端和第二输出端分别连接第二电池BAT2的正极和负极。
需要说明的是，本申请实施例中的变换器可以为三相交流/直流(AC/DC)变换器。本申请实施例中的电池测试设备还包括第一电容C1；第一电容的第一端连接变换器100的第一输出端；第一电容的第二端连接变换器100的第二输出端。
本申请实施例中的电池通道电路，例如第一电池通道电路201可以包括第一电感L1、第二电感L2、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4。第一电感L1的第一端为第一电池通道电路201的第一输出端，第一电感L1的第二端分别连接第一开关管Q1的第一端和第二开关管Q2的第一端；第一开关管Q1的第二端为第一电池通道电路201的第一输入端；第二电感L2的第一端为第一电池通道电路201的第二输出端，第二电感L2的第二端分别连接第三开关管Q3的第一端和第四开关管Q4的第一端；第四开关管Q4的第二端为第一电池通道电路201的第二输入端；第二开关管Q2的第二端连接第三开关管Q3的第二端。
电池通道电路还包括第二电容C2和第三电容C3；第二电容C2的第一端连接第一开关管Q1的第二端；第二电容C2的第二端分别连接第二开关管Q2的第二端和第三电容C3的第一端；第三电容C3的第二端连接第四开关管Q4的第二端。
第二电池通道电路202可以包括第三电感L3、第四电感L4、第五开关管Q5、第六开关管Q6、第七开关管Q7、第八开关管Q8、第三电容C3和第四电容C4。上述元件在第二电池通电电路202中的连接方式与第一电池通道电路201中元件的连接方式类似，本申请实施例在此不再赘述。
参见图3，该图为本申请实施例提供的一种电池测试设备的控制器的控制逻辑示意图。
如图3所示，本申请实施例提供的控制器用于根据第一预设电流Iref1和第一电流If1，控制第一电池通电电路中开关管的开闭。其中，第一电流If1为流经第一电池的电流，第一预设电流为第一电池在测试中的理想电流。控制器，还用于根据第二预设电流Iref2和第二电流If2，控制第二电池通电电路中开关管的开闭。其中，第二电流If2为流经第二电池的电流，第二预设电流Iref2为第二电池在测试中的理想电流。
控制器中第一电流If1和第一预设电流Iref1的差值，经过第一PI模块PI1进行运算后，生成第一电池通电电路中开关管(Q1、Q2、Q3和Q4)的驱动信号。相应地，控制器中第二电流If2和第二预设电流Iref2的差值，经过第二PI模块PI2进行运算后，生成第二电池通电电路中开关管(Q5、Q6、Q7和Q8)的驱动信号。由此可知，本申请实施例中的控制器可以通过控制第一电池通电电路中开关管的开闭，使得第一电流If1接近第一预设电流Iref1，第二电流If2接近第二预设电流Iref2，从而实现对第一电池的属性测试。
本申请实施例中的N个电池通道电路可以连接不同的待测电池，也可以连接同一个待测电池。
参见图4，该图为本申请实施例提供的一种电池测试设备的电路图。
如图4所示，本申请实施例提供的电池测试设备中的N个电池通道电路包括第一电池通道电路201和第二电池通道电路202；待测电池包括第三电池BAT3。本申请实施例中第一电池通道电路201和第二电池通道电路内部的元件与图2中类似，本申请实施例在此不再赘述。
在本申请实施例中，第一电池通道电路201的第一输出端和第二电池通道电路202的第一输出端均连接第三电池BAT3的正极；第一电池通道电路201的第二输出端和第二电池通道电路202的第二输出端分别连接第三电池BAT的负极。
参见图5，该图为本申请实施例提供的一种电池测试设备的控制器的控制逻辑示意图。
如图5所示，本申请实施例提供的控制器用于根据第三预设电流Iref3、第三电流If3、第四电流If4和第五电流If5，控制第一电池通电电路201和第二电池通电电路202中开关管的开闭。其中，第三电流If3为第一电池通道电路201的第一输出端的电流，第四电流If4为第一电池通道电路201第二输出端的电流，第五电流If5为第二电池通道电路202第一输出端的电流，第三预设电流Iref3为第三电池BAT3在测试中的理想电流。
需要说明的是，在本申请实施例中实际流入第三电池BAT3的电流为第三电流If3和第五电流If5，第三电池BAT3流出的电流为第四电流If4和第六电流If6。第六电流If6为第二电池通道电路202第二输出端的电流。本申请实施例中的控制器，通过调节第一电池通道中开关管的驱动信号，使得第三电流If接近第三预设电流Iref3的一半，且通过调节第二电池通道中开关管的驱动信号，使得第五电流If5接近第三预设电流Iref3的一半，从而使得流入第三电池BAT3的电流约为第三预设电流Iref3。
本申请实施例中，还可以调节第一电池通道中开关管的驱动信号，使得第四电流If4接近第三预设电流Iref3的一半。需要说明的是，从第三电池BAT3流出的电流包括第四电流If4和第六电流If6，第四电流If4和第六电流If6的和等于第三电流If3和第五电流If5的和。因此本申请实施例使得第四电流If4的电流值接近第三预设电流Iref3的一半，同时也可以使得第六电流If6的电流值接近第三预设电流Iref3的一半。如此，可以使得从第三电池BAT3中流出的电流较为均匀地分为第四电流If4和第六电流If6，然后分别从第一电池通道电路的第二端和第二电池通道电路的第二端流出，避免了第四电流If4过大或第六电流If6过大导致第一电池通道电路或第二电池通道电路中的元件损坏。
综上所述，本申请实施例提供的电池测试设备，通过将变换器的输出端连接N个电池通道电路。N个电池通道电路可以用于测试一个或多个电压较高的电池。一方面当N个电池通道电路连接不同的待测电池时，可以实现对多个电池的同时测试，另一方面当N个电池通道中的多个电池通道并联在同一个待测电池的两侧时，可以为该待测电池提供较高的电流或电压进行测试。
根据上述实施例提供的电池测试设备，本申请实施例还提供了一种电流测试系统。本申请实施例提供的电池测试系统包括上述实施例中的电池测试设备和待测电池。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法中的全部或部分步骤可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者诸如媒体网关等网络通信设备，等等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的系统相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见系统部分说明即可。
还需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种电池测试设备，其特征在于，包括：变换器、N个电池通道电路和控制器；所述N为大于1的整数；
所述变换器的第一输出端分别连接所述N个电池通道电路中每个电池通道电路的第一输入端；所述变换器的第二输出端分别连接所述N个电池通道电路中每个电池通道电路的第二输入端；
所述N个电池通道电路的第一输出端和第二输出端分别用于连接待测电池的正极和负极；
所述控制器，用于控制所述N个电池通道电路中开关管的开闭，以调节待测电池的电流，对所述待测电池的属性进行测试；所述待测电池的数量小于或等于N；
所述电池通道电路包括第一电感、第二电感、第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管；
所述第一电感的第一端为所述电池通道电路的第一输出端，所述第一电感的第二端分别连接所述第一开关管的第一端和所述第二开关管的第一端；所述第一开关管的第二端为所述电池通道电路的第一输入端；所述第二电感的第一端为所述电池通道电路的第二输出端，所述第二电感的第二端分别连接所述第三开关管的第一端和第四开关管的第一端；所述第四开关管的第二端为所述电池通道电路的第二输入端；所述第二开关管的第二端连接所述第三开关管的第二端。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述N个电池通道电路包括第一电池通道电路和第二电池通道电路；所述待测电池包括第一电池和第二电池；
所述第一电池通道电路的第一输出端和第二输出端分别连接所述第一电池的正极和负极；所述第二电池通道电路的第一输出端和第二输出端分别连接所述第二电池的正极和负极。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述控制器，用于根据第一预设电流和第一电流，控制所述第一电池通电电路中开关管的开闭；所述第一电流为流经所述第一电池的电流；
所述控制器，用于根据第二预设电流和第二电流，控制所述第二电池通电电路中开关管的开闭；所述第二电流为流经所述第二电池的电流。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述N个电池通道电路包括第一电池通道电路和第二电池通道电路；所述待测电池包括第三电池；
所述第一电池通道电路的第一输出端和所述第二电池通道电路的第一输出端均连接所述第三电池的正极；所述第一电池通道电路的第二输出端和所述第二电池通道电路的第二输出端分别连接所述第三电池的负极。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述控制器，用于根据第三预设电流、第三电流、第四电流和第五电流，控制所述第一电池通电电路和所述第二电池通电电路中开关管的开闭；
所述第三电流为所述第一电池通道电路的第一输出端的电流；所述第四电流为所述第一电池通道电路第二输出端的电流；所述第五电流为所述第二电池通道电路第一输出端的电流。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括第一电容；
所述第一电容的第一端连接所述变换器的第一输出端；所述第一电容的第二端连接所述变换器的第二输出端。
7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述电池通道电路还包括第二电容和第三电容；
所述第二电容的第一端连接所述第一开关管的第二端；所述第二电容的第二端分别连接所述第二开关管的第二端和所述第三电容的第一端；所述第三电容的第二端连接所述第四开关管的第二端。
8.根据权利要求1-7任一项所述的设备，其特征在于，所述变换器为交流/直流变换器。
9.一种电流测试系统，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的电池测试设备和待测电池。
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