[實(shí)用新型]用于電池?zé)峁芾頊y試的可編程模擬發(fā)熱裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201621453321.8
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN206412440U
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚曉軍;陳楨;范玉千
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號: H01M10/42
• 分類號: H01M10/42;H01M10/48
• 代理公司: 江門創(chuàng)穎專利事務(wù)所(普通合伙)44222
• 代理人: 李乃哲,杜海

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種用于模擬電池發(fā)熱并進(jìn)行測試的裝置。

背景技術(shù)

電池特性與溫度顯著相關(guān)，環(huán)境溫度直接影響電池的性能，溫度過高或過低、單體電池間溫差過大都會影響電池內(nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而影響電池組的性能、安全性和使用壽命。對于儲能系統(tǒng)而言，一套智能高效的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)是必不可少的。

正因?yàn)殡姵責(zé)峁芾頁?dān)負(fù)如此重要的責(zé)任，因此在電池組的開發(fā)階段就需要對其溫度場特性進(jìn)行嚴(yán)格的測試，同時(shí)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)成型后，仍需要嚴(yán)格按照國家的相關(guān)測試標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行嚴(yán)格的測試。

現(xiàn)有熱管理測試技術(shù)解決方案則是，將真實(shí)的電池組直接裝入到真實(shí)的儲能系統(tǒng)上，利用充電機(jī)和電機(jī)測功平臺或充放電測試儀模擬實(shí)際運(yùn)行工況，運(yùn)行過程中完成熱管理的測試和檢驗(yàn)。但直接用真實(shí)的電池組測試電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，不僅不方便、成本高，且存在嚴(yán)重的安全隱患。直接利用真實(shí)電池組來模擬各種工況進(jìn)行檢測，不但會對電池組造成永久性的容量損失，而且還存在充放電時(shí)間長、不宜長時(shí)間反復(fù)循環(huán)測試、難以模擬故障狀態(tài)、以及重復(fù)性與可控性差等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種用于電池?zé)峁芾頊y試的可編程模擬發(fā)熱裝置，能夠根據(jù)指令模擬電池組運(yùn)行時(shí)的動態(tài)發(fā)熱、極端時(shí)的熱失控和單體間的不均衡發(fā)熱。

本實(shí)用新型是這樣來實(shí)現(xiàn)上述目的的：

用于電池?zé)峁芾頊y試的可編程模擬發(fā)熱裝置，包括上位機(jī)和多個(gè)單體模擬發(fā)熱裝置，上位機(jī)與每個(gè)單體模擬發(fā)熱裝置通過通信總線連接；上位機(jī)中存儲有電池?cái)?shù)據(jù)庫及工況數(shù)據(jù)庫；每個(gè)單體模擬發(fā)熱裝置設(shè)有分布式控制子板、小型功率模塊、發(fā)熱體以及溫度采集模塊，其中分布式控制子板的通信端口連接至通信總線，分布式控制子板的控制端口連接至小型功率模塊，小型功率模塊的輸出端口連接發(fā)熱體，溫度采集模塊的輸出端口連接至分布式控制子板。

其中，所述分布式控制子板包括通信模塊、MCU、ID設(shè)置模塊，其中通信模塊的通信端口與通信總線連接，通信模塊的輸出端口與MCU連接，ID設(shè)置模塊與MCU的相應(yīng)端口相連，MCU通過I²C隔離及控制模塊與小型功率模塊連接。

其中，所述小型功率模塊包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器及可控電源，數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入端口與分布式控制子板連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端口連接可控電源，可控電源輸出端連接發(fā)熱體。

其中，單體模擬發(fā)熱裝置包括外殼，外殼內(nèi)嵌裝發(fā)熱體以及溫度采集模塊，外殼內(nèi)填充有可導(dǎo)熱的灌封膠。

本實(shí)用新型的有益效果是：相對于真實(shí)的電池組而言，用模擬發(fā)熱裝置來對電池?zé)峁芾磉M(jìn)行檢測有如下優(yōu)點(diǎn)：模擬發(fā)熱裝置的發(fā)熱功率受編程控制，因此能夠?yàn)闇y試提供靈活且嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕鉀Q方案；能夠模擬極端情況下的測試工況，例如大電流充放電時(shí)的發(fā)熱、極端情況下的熱失控、局部發(fā)熱不均等，并且不會對設(shè)備造成永久性的損傷，同時(shí)也不會存在安全隱患；不需損耗電池、測試方便、可重復(fù)性好且能夠模擬各類狀態(tài)。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明：

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是分布式控制子板的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3是小型功率模塊的結(jié)構(gòu)框圖；

圖4是單體模擬發(fā)熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

參照圖1至圖4，所述的模擬電池發(fā)熱裝置包括：上位機(jī)、通信總線和模擬發(fā)熱裝置系統(tǒng)這三部分。

本實(shí)用新型的上位機(jī)主要用于發(fā)熱模型參數(shù)的初始化、測試命令的下達(dá)、在線控制分布式子板、測試數(shù)據(jù)的保存和顯示等功能；上位機(jī)與系統(tǒng)的其它硬件部分主要通過CAN通信模塊連接。其中，本實(shí)用新型的上位機(jī)是個(gè)人計(jì)算機(jī)或者嵌入式系統(tǒng)。本實(shí)用新型的通信接口模塊主要起橋接作用，即實(shí)現(xiàn)由CAN通信總線和模擬發(fā)熱裝置的控制子板組成的CAN通信總線，與上位機(jī)間的雙向通信。

本實(shí)用新型的模擬發(fā)熱裝置由任意各單體模擬發(fā)熱裝置串聯(lián)或并聯(lián)而成，單體模擬發(fā)熱裝置包括分布式控制子板、小型功率模塊、發(fā)熱體和溫度采集模塊。用于模擬電池的發(fā)熱特性，能夠根據(jù)上位機(jī)的指令實(shí)時(shí)在線調(diào)節(jié)發(fā)熱功率；能夠單獨(dú)控制不同單體的發(fā)熱功率，以模擬發(fā)熱不均的現(xiàn)象；能夠采集電池內(nèi)部多點(diǎn)的溫度，并將數(shù)據(jù)反饋給上位機(jī)，裝置具有一定的儲能能力和良好導(dǎo)熱性能。

本實(shí)用新型中單體模擬發(fā)熱裝置的發(fā)熱功率視模擬對象而定，裝置的最大發(fā)熱功率不小于電池在最大倍率放電下的最大發(fā)熱功率，發(fā)熱功率的誤差不大于0.1W，溫度采集的誤差不大于±1°C，最大采集頻率不小于1幀/秒。