【技術(shù)領(lǐng)域】

本專利屬于電動(dòng)車領(lǐng)域，具體提供一種電池保護(hù)器和電池保護(hù)器檢測(cè)平臺(tái)。

背景技術(shù)：

隨著國(guó)家對(duì)綠色能源和環(huán)境保護(hù)的重視，電動(dòng)車行業(yè)在我國(guó)得到了越來越大的重視，電動(dòng)具備操作簡(jiǎn)單，價(jià)格實(shí)惠，維修方便等特點(diǎn)，越來越多地得到廣大消費(fèi)者的喜歡。電池保護(hù)器作為電動(dòng)車的核心模塊，更是直接關(guān)系到電池的使用壽命、使用安全、放電效率等一系列主要指標(biāo)，因此，研究發(fā)明一種電池保護(hù)器和電池保護(hù)器檢測(cè)平臺(tái)。

目前針對(duì)電池保護(hù)器檢測(cè)技術(shù)的專利較多，如發(fā)明專利《一種電池保護(hù)板檢測(cè)裝置》(201510385301.5)，包括模擬電池電壓模塊、自耗電電流檢測(cè)模塊、過流保護(hù)流檢測(cè)模塊、評(píng)價(jià)保護(hù)行為模塊、五路外接電源和主控cpu，該發(fā)明主要是測(cè)試電池保護(hù)板的過充保護(hù)電壓、過充恢復(fù)電壓、過放保護(hù)電壓、過放恢復(fù)電壓、自耗電電流和過流保護(hù)電流。發(fā)明專利《一種汽車啟動(dòng)鋰離子電池保護(hù)板檢測(cè)儀》(201310086121.8)包括中央控制模塊、成組開關(guān)、一組以上的單體電池狀態(tài)模組和采樣模塊，中央控制模塊通過成組開關(guān)與采樣模塊連接，采樣模塊通過單體電池狀態(tài)模組對(duì)測(cè)試電池組進(jìn)行采樣。該專利的特點(diǎn)是能夠查看帶電池包的保護(hù)板的單體電池電壓。發(fā)明專利《鋰電池保護(hù)板測(cè)試系統(tǒng)》(201310438034.4)，包括主控制器、切換電路、電壓測(cè)量電路、模擬電池電路、電壓比較電路和可調(diào)直流電流源；其特點(diǎn)為切換電路，即通過切換電路來模擬輸出不同的電池總電壓信號(hào)，該專利能對(duì)電池保護(hù)板過充電、過放電、過電流進(jìn)行保護(hù)。發(fā)明專利《電池保護(hù)板性能測(cè)試儀》(201010596577.5)，包括主控模塊、ad/da轉(zhuǎn)換模塊、繼電器驅(qū)動(dòng)模塊及繼電器模塊、顯示模塊、電源模塊、自耗電測(cè)試模塊。該專利提出的方法主要是完成對(duì)電池保護(hù)板過充、過放、自耗電等參數(shù)的檢測(cè)，該專利的特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)對(duì)電池保護(hù)板自耗電的測(cè)試。發(fā)明專利《一種電池總成下線檢測(cè)平臺(tái)》(201310410538.5)，發(fā)明提出的檢測(cè)平臺(tái)通過接插件與電池總成相連。該平臺(tái)工作時(shí)，人機(jī)交互平臺(tái)界面可實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的變化以及電池總成的驗(yàn)證結(jié)果，且可通過人機(jī)交互平臺(tái)界面對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行操作。電池總成采集電池組信息，通過信號(hào)產(chǎn)生/采集模塊的通信功能向人機(jī)交互界面反饋工作任務(wù)結(jié)果。通過查看輸出結(jié)果，完成對(duì)電池總成各項(xiàng)功能的判斷。全程記錄電池總成生產(chǎn)信息，將記錄的信息進(jìn)行存儲(chǔ)與顯示。該專利針對(duì)電池總成下線檢測(cè)平臺(tái)，檢測(cè)項(xiàng)目為電池總成自身特性和輸出信號(hào)。

上述專利中除《一種電池總成下線檢測(cè)平臺(tái)》外，都是針對(duì)電池保護(hù)板的功能進(jìn)行檢測(cè)， 檢測(cè)的核心功能都是過充電保護(hù)功能，過放電保護(hù)功能，上述專利中都是通過模擬電池總電壓狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)過充電保護(hù)功能、過放電保護(hù)功能的檢測(cè)。

其不同在于《一種電池保護(hù)板檢測(cè)裝置》能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)自耗電電流和過流保護(hù)電流的檢測(cè)；《電池保護(hù)器測(cè)試系統(tǒng)》能夠通過切換電路來模擬不同電池電壓；《電池保護(hù)板性能測(cè)試儀》的發(fā)明要點(diǎn)為自耗電檢測(cè)；《一種汽車啟動(dòng)鋰離子電池保護(hù)板檢測(cè)儀》能夠查看帶電池包的保護(hù)板中每節(jié)單體電池的電壓。《一種電池總成下線檢測(cè)平臺(tái)》的檢測(cè)對(duì)象為電池總成。

在對(duì)上述專利進(jìn)行比較之后，他們的設(shè)計(jì)目的都是對(duì)電池保護(hù)器的功能和部分性能進(jìn)行測(cè)試，都是通過模擬電池總電壓狀態(tài)，讓電池保護(hù)器輸出相應(yīng)的電壓信號(hào)，以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)電池保護(hù)器的檢測(cè)。

其不同點(diǎn)有：

(1)針對(duì)電池保護(hù)器測(cè)試功能不同：《一種電池保護(hù)板檢測(cè)裝置》主要實(shí)現(xiàn)對(duì)電池保護(hù)板過充保護(hù)電壓、過充恢復(fù)電壓、過放保護(hù)電壓、過放恢復(fù)電壓、自耗電電流和過流保護(hù)電流的檢測(cè)；《一種汽車啟動(dòng)鋰離子電池保護(hù)板檢測(cè)儀》主要實(shí)現(xiàn)對(duì)帶電池的保護(hù)板中每節(jié)電池電壓的檢測(cè)；《鋰電池保護(hù)板測(cè)試系統(tǒng)》主要實(shí)現(xiàn)對(duì)電池保護(hù)板過充電保護(hù)功能、過放電保護(hù)功能、過電流保護(hù)功能的檢測(cè)；《電池保護(hù)板性能測(cè)試儀》主要實(shí)現(xiàn)過充保護(hù)功能、過放保護(hù)功能、自耗電的檢測(cè)；《一種電池總成下線檢測(cè)平臺(tái)》主要是現(xiàn)在對(duì)電池總成功能的下線檢測(cè)。

(2)電池模擬方式不同：《一種電池保護(hù)板檢測(cè)裝置》強(qiáng)調(diào)檢測(cè)功能，模擬的電池電壓為電池總電壓；《一種汽車啟動(dòng)鋰離子電池保護(hù)板檢測(cè)儀》通過一組以上的單體電池狀態(tài)模組實(shí)現(xiàn)電池單體電壓的模擬，強(qiáng)調(diào)對(duì)每節(jié)電池進(jìn)行模擬；《鋰電池保護(hù)板測(cè)試系統(tǒng)》通過繼電器切換電路來實(shí)現(xiàn)不同電池總電壓的模擬輸出，不可模擬單體電壓；《電池保護(hù)板性能測(cè)試儀》通過模擬電芯來實(shí)現(xiàn)對(duì)單體電壓的模擬；《一種電池總成下線檢測(cè)平臺(tái)》不具備電池電壓模擬功能。

但是上述專利無法解決均衡測(cè)試問題。本發(fā)明所提出的《一種電池保護(hù)器和電池保護(hù)器檢測(cè)平臺(tái)》注重于實(shí)現(xiàn)對(duì)每節(jié)單體的電壓進(jìn)行模擬，同時(shí)通過隔離電流源，能實(shí)現(xiàn)對(duì)保護(hù)器均衡功能的檢測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種電池保護(hù)器和電池保護(hù)器檢測(cè)平臺(tái)，該平臺(tái)具備可視化操作界面，平臺(tái)通過模擬電池輸出電壓信號(hào)，仿真電池在充放電過程中出現(xiàn)的所有情況，并同時(shí)采集電池保護(hù)器根據(jù)單體電壓的變化反饋的狀態(tài)信號(hào)，以此來判斷電池保護(hù)器是否符合技術(shù)指標(biāo)。

本平臺(tái)包含兩部分，本別是電池保護(hù)器和電池保護(hù)器檢測(cè)平臺(tái)，電池保護(hù)器包含：線性電源、均衡/采集電路、主處理控制器、過充保護(hù)電路、過放保護(hù)電路和can通信模塊。

所述線性電源為dc-dc電源，用于為主處理控制器提供工作電源。

所述均衡/采集電路用于實(shí)現(xiàn)對(duì)每節(jié)電池電壓的采集，同時(shí)實(shí)現(xiàn)能量耗散型均衡功能。

所述主處理控制器與均衡/采集電路進(jìn)行spi通信，并根據(jù)電池單體電壓信號(hào)輸出控制信號(hào)。

所述過充保護(hù)電路，當(dāng)電池出現(xiàn)過充電狀態(tài)，即某節(jié)電池的電壓u≥保護(hù)器過充開啟電壓uc，m和充電器-之間的過充保護(hù)電路斷開。

所述過放保護(hù)電路，當(dāng)電池出現(xiàn)過放電狀態(tài)，即某節(jié)電池的電壓u≤保護(hù)器過放開啟電壓ud，b-和m之間的過放保護(hù)電路就斷開。

所述can通信模塊，與主處理控制器進(jìn)行can通信，并將主處理控制器采集到的電池信息和電池保護(hù)器信息進(jìn)行發(fā)送，信號(hào)包含：?jiǎn)误w電壓、電池總電壓、過充保護(hù)開啟標(biāo)志位、過放保護(hù)開啟標(biāo)志位、故障診斷標(biāo)志位、均衡開啟標(biāo)志位。單體電壓為每節(jié)電池單體的電壓值；電池總電壓為所有電池單體的電壓值之和；過充保護(hù)開啟標(biāo)志位為過充電保護(hù)開啟信號(hào)，若保護(hù)器開啟過充電保護(hù)，該信號(hào)為a1，反之為b1；過放保護(hù)開啟標(biāo)志位為過放電保護(hù)開啟信號(hào)，若保護(hù)器開啟過放電保護(hù)，該信號(hào)為a2，反之為b2；故障診斷標(biāo)志位，當(dāng)電池出現(xiàn)任意兩節(jié)電池單體電壓u1和u2，滿足u1≥uc和u2≤ud時(shí)，該信號(hào)為a3，反之為b3；均衡開啟標(biāo)志位，包含每節(jié)電池單體的均衡信息，若某節(jié)電池單體開啟均衡功能，則對(duì)應(yīng)的均衡信號(hào)為a4，反之為b5。所述電池保護(hù)器具備均衡功能，即當(dāng)某節(jié)電池電壓u與電池平均電池up之差≥δu時(shí)，系統(tǒng)將開啟均衡功能，使該電池與均衡電阻r構(gòu)成串聯(lián)回路，實(shí)現(xiàn)能量耗散型均衡功能。

電池保護(hù)器檢測(cè)平臺(tái)由6個(gè)模塊共同組成：1、可視化操作模塊；2、can通信模塊；3、電壓采集模塊；4、繼電器控制模塊；5、模擬電池單體模塊；6、信號(hào)調(diào)理版模塊。

所述可視化操作模塊，用于查看測(cè)試數(shù)據(jù)和發(fā)出操作指令；具備以下功能：(1)參數(shù)配置：設(shè)置檢測(cè)的電池保護(hù)器的電池單體數(shù)量n，設(shè)置需要檢測(cè)的項(xiàng)目；(2)功能檢測(cè)：查看電池保護(hù)器的檢測(cè)狀態(tài)；(3)報(bào)表查看：查看檢測(cè)內(nèi)容，包括檢測(cè)時(shí)間，檢測(cè)結(jié)果；(4)報(bào)表導(dǎo)出：將檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行導(dǎo)出。

所述can通信模塊，使檢測(cè)平臺(tái)與電池保護(hù)器進(jìn)行can通信，主要目的是獲取保護(hù)器采集到的電池參數(shù)，包括：?jiǎn)误w電壓、總電壓、過充狀態(tài)標(biāo)志位、過放狀態(tài)標(biāo)志位、均衡標(biāo)志位、保護(hù)器環(huán)境溫度。

所述電壓采集模塊，該模塊主要采集3個(gè)電壓變化信號(hào)，分別是：電池過充保護(hù)狀態(tài)電 壓信號(hào)、電池過放保護(hù)狀態(tài)電壓信號(hào)、電池充電均衡狀態(tài)電壓信號(hào)。

所述繼電器控制模塊，用于控制電池保護(hù)器檢測(cè)平臺(tái)信號(hào)調(diào)理版模塊中的繼電器開關(guān)，通過控制繼電器開關(guān)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同的模擬的電池的電壓進(jìn)行采集。

所述模擬電池單體模塊，該模塊由若干個(gè)可調(diào)直流電源構(gòu)成，每個(gè)電源之間相互隔離，每個(gè)可調(diào)直流電源最大輸出電壓為ua，最大驅(qū)動(dòng)電流為i，若可調(diào)直流電源接入負(fù)載為r的電阻，需滿足ua/r≤i，當(dāng)可調(diào)直流電源接入較小的負(fù)載r時(shí)，可調(diào)直流電源通過降壓的方式滿足ua/r≤i。

所述調(diào)理板模塊，用于將電池檢測(cè)平臺(tái)與電池保護(hù)器進(jìn)行連接。

本發(fā)明所述電池保護(hù)器檢測(cè)平臺(tái)，具備過充電保護(hù)檢測(cè)功能和過放電保護(hù)檢測(cè)功能，在進(jìn)行過充電保護(hù)功能檢測(cè)時(shí)，信號(hào)調(diào)理版上的充電機(jī)-端與電池保護(hù)器的充電機(jī)-端連接，系統(tǒng)構(gòu)成了如下回路：模擬電池總正→r1→r2→充電機(jī)-→過充保護(hù)電路→m→模擬電池總負(fù)→模擬電池總正，模擬電池單體模塊將每個(gè)單體電壓賦值為u，且模擬的電池單體電壓u滿足ud＜u＜uc，然后采集r2兩端的電壓值ur1，然后改變某個(gè)模擬的電池單體電壓為ui，滿足ui＞uc，然后電壓采集r2兩端的電壓值ur2，若滿足ur1-ur2＞δur，則過充電保護(hù)功能正常，反之不正常。在進(jìn)行過放電保護(hù)功能檢測(cè)時(shí)，信號(hào)調(diào)理版上的b-端與電池保護(hù)器的b-端連接，系統(tǒng)構(gòu)成了如下回路：模擬電池總正→r3→r4→b-→過放保護(hù)電路→m→模擬電池總負(fù)→模擬電池總正，模擬電池單體模塊將每個(gè)單體電壓賦值為u，且模擬的電池單體電壓u滿足ud＜u＜uc，然后采集r4兩端的電壓值ur3，然后改變某個(gè)模擬的電池單體電壓為ui，滿足ui＜ud，然后采集r4兩端的電壓值變?yōu)閡r4，若滿足ur3-ur4＞δur，則過放電保護(hù)功能正常，反之不正常。

本發(fā)明所述電池保護(hù)器檢測(cè)平臺(tái)，具備均衡測(cè)試功能，通過模擬電池單體模塊將每個(gè)單體電壓賦值為u，且滿足ud≤u≤uc，然后改變某個(gè)模擬的電池單體電壓為ui，使其滿足：ui-up≥δu，此時(shí)該電池對(duì)應(yīng)的均衡功能應(yīng)開啟，模擬的電池就會(huì)因開啟均衡而與均衡電阻構(gòu)成串聯(lián)回路，根據(jù)權(quán)利要求4所述，當(dāng)模擬的電池串入均衡電阻r后，由于均衡電阻r較小，可調(diào)直流電源通過降壓的方式進(jìn)行過載保護(hù)，然后切換繼電器來采集該模擬電池兩端的電壓，若采集的電壓信號(hào)值為ub，且ub＝ui，則認(rèn)為均衡功能未開啟，均衡失敗，若采集的電壓信號(hào)ub＜ui，則認(rèn)為均衡功能開啟，均衡成功。

【附圖說明】

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行說明：

圖1為本發(fā)明提出的一種電池保護(hù)器和電池保護(hù)器檢測(cè)平臺(tái)結(jié)構(gòu)框圖

圖2為本發(fā)明提出的一種電池保護(hù)器和電池保護(hù)器檢測(cè)平臺(tái)系統(tǒng)原理圖

圖3為本發(fā)明提出的一種電池保護(hù)器和電池保護(hù)器檢測(cè)平臺(tái)電池保護(hù)器被動(dòng)均衡原理圖

【具體實(shí)施方式】

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

圖2為本發(fā)明提出的一種電池保護(hù)器和電池保護(hù)器檢測(cè)平臺(tái)系統(tǒng)原理圖。系統(tǒng)包電池保護(hù)器和電池保護(hù)器檢測(cè)平臺(tái)，電池保護(hù)器具備過充電保護(hù)功能、過放電保護(hù)功能和均衡功能，電池保護(hù)器檢測(cè)平臺(tái)含可視化操作模塊，用于查看測(cè)試數(shù)據(jù)和發(fā)出操作指令；can通信模塊，用于收發(fā)can信息，電池保護(hù)器檢測(cè)平臺(tái)通過can通信模塊接收電池保護(hù)器can通信模塊發(fā)出的can信息；電壓采集模塊，用于采集電壓信號(hào)；繼電器控制模塊，用于控制電池保護(hù)器檢測(cè)平臺(tái)信號(hào)調(diào)理版模塊中的繼電器；模擬電池單體模塊，用于模擬電池單體電壓變化信號(hào)；信號(hào)調(diào)理版模塊，用于將電池檢測(cè)平臺(tái)與電池保護(hù)器模塊進(jìn)行連接。

所有模塊按照?qǐng)D2所示的接插件進(jìn)行連接，系統(tǒng)不需要額外的測(cè)試臺(tái)架，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)電池保護(hù)器功能與性能的全面測(cè)試。

第一步，操作人員通過可視化操作界面發(fā)出測(cè)試指令，系統(tǒng)將自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，并對(duì)電池保護(hù)器的各項(xiàng)功能進(jìn)行測(cè)試，在測(cè)試的過程中，操作人員可時(shí)時(shí)查看測(cè)試數(shù)據(jù)，系統(tǒng)在測(cè)試完成后將以報(bào)表的形式導(dǎo)出測(cè)試結(jié)果。

第二步，模擬電池單體模塊開始按照以下電壓變化情況逐個(gè)模擬預(yù)設(shè)狀態(tài)，分別是：充電狀態(tài)→均衡狀態(tài)(n節(jié)單體逐個(gè)均衡測(cè)試)→過充狀態(tài)→放電狀態(tài)→過充恢復(fù)狀態(tài)→過放狀態(tài)→充電狀態(tài)→過放恢復(fù)狀態(tài)→充電狀態(tài)。

第三步，模擬電池單體模塊模擬出電池單體電壓變化的同時(shí)，電壓采集模塊開始采集特殊點(diǎn)電壓值，同時(shí)將采集的電壓值傳輸給可視化操作模塊。

第四布，電池保護(hù)器檢測(cè)平臺(tái)通過can通信模塊與電池保護(hù)器進(jìn)行can通信，通過can通信獲取電池保護(hù)器自身采集到的單體電壓值和各種狀態(tài)的標(biāo)志位，同時(shí)將該值與電壓信號(hào)采集模塊采集到的值進(jìn)行匹配，驗(yàn)證電池保護(hù)器自身對(duì)單體電壓采集的準(zhǔn)確性和各項(xiàng)功能的標(biāo)志位觸發(fā)的準(zhǔn)確性。

第五步，完成上述測(cè)試后，系統(tǒng)自動(dòng)導(dǎo)出測(cè)試報(bào)表，完成測(cè)試。