[發明專利]電動汽車動力電池組外短路電液復合控制試驗臺及方法

有效

• 申請號: 201810840175.1
• 申請日: 2018-07-27
• 公開（公告）號: CN108919133B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 陳澤宇;楊英;蔡雪;劉承浩
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01R31/382
• 分類號: G01R31/382;G01R31/3842;G01R31/396;G01R31/389;G01R31/02
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

1.一種電動汽車動力電池組外短路電液復合控制試驗臺，其特征在于：包括電池連接器、霍爾傳感器、熱電偶、電壓采集單元、固定接線端子A1、浮動接線端子A2、電磁繼電器K、防爆溫度箱(1)、上位機(2)以及控制器(3)和液壓控制系統(4)；

所述電池連接器用于連接待測試的單體電池，構成并聯或串聯結構；

所述熱電偶貼在電池上，用于讀取實驗過程中待測試的電池溫度，霍爾傳感器連接在電池兩極引出導線上，用于讀取實驗過程中待測試的電池電流，電壓采集單元連接在電池正負極之間，用于采集實驗過程中待測試的電池電壓；

液壓控制系統(4)采用水介質液壓系統，包括水介質液壓泵PW、壓力繼電器D1、雙作用小型液壓缸D2、液壓控制閥組C；水介質液壓泵PW作為動力元件，連接水箱；雙作用小型液壓缸D2作為執行機構；液壓控制閥組C用于實現雙作用小型液壓缸D2的動作控制；壓力繼電器D1實現液壓信號與電信號的轉換，遠程連接控制器(3)；壓力繼電器D1上連接一個指示燈L，用于顯示短路狀態；液壓控制閥組C，包括一個電磁換向閥C1、一個單向閥C2、一個順序閥C3和一個溢流閥C4；電磁換向閥C1是一個電磁操控的兩位四通閥，受控于控制器(3)并促使液壓回路切換，其出口A連接雙作用小型液壓缸D2的有桿腔，出口B經過單向閥C2和順序閥C3的并聯結構后連接雙作用小型液壓缸D2的無桿腔，出口P與出口O則分別連接水介質液壓泵PW和水箱；單向閥C2只允許液體從液壓缸流向換向閥流向運行，而禁止其反向流動；順序閥C3的液控口連接到水介質液壓泵PW的出口；溢流閥C4連接在水介質液壓泵PW出口和水箱之間；

壓力繼電器D1的調定壓力低于順序閥C3的調定壓力，順序閥C3的調定壓力低于溢流閥C4的調定壓力；

上位機(2)放置在防爆溫度箱(1)外并位于遠端，控制器(3)放置在防爆溫度箱(1)外并位于近端，在實驗過程中，動力電池組、電池連接器、霍爾傳感器、熱電偶、均放置于防爆溫度箱(1)內部；上位機(2)用于監測與發送控制指令，控制器(3)用于接收指令并觸發短路事件，上位機(2)通過CAN總線與控制器(3)通訊，控制器(3)連接電磁繼電器，遠程操控電磁繼電器K，并發送指令給液壓控制系統(4)中的電磁換向閥C1，通過電磁繼電器的閉合與液壓回路切換來實現短路故障的觸發與終止控制；

在上位機(2)界面上用戶可選擇“電池組短路實驗”或者“單體電池短路實驗”；電池組短路實驗是通過液壓控制系統(4)實現兩個接線端子A1和A2的接合與分離來進行控制的，電池組正極導線穿過防爆溫度箱(1)后纏繞在固定接線端子A1上，電池組負極導線穿過防爆溫度箱(1)后纏繞在浮動接線端子A2上，其中，固定接線端子A1固定安裝且無法移動，而浮動接線端子A2與雙作用小型液壓缸D2的活塞桿連接且可沿導軌滑動，在液壓作用力下浮動接線端子A2移動，并與固定接線端子A1接觸產生閉合回路；電池單體短路實驗則是通過控制器(3)控制電磁繼電器K閉合來實現，電磁繼電器K的正負極可自由選擇插入任意一節單體電池進行實驗。

2.根據權利要求1所述的電動汽車動力電池組外短路電液復合控制試驗臺，其特征在于：所述電池連接器具體包括一個電池接線插排、開關K1和開關K2；電池接線插排用于安放待測試的電池，其正極位于首節電池上端，且與固定接線端子A1通過導線連接，負極位于末節電池下端，且與浮動接線端子A2通過導線連接；開關K1與開關K2用于實現電池組的串并聯選擇，開關K1連接在第一節單體電池的正極與一節中間單體電池的正極之間，開關K2的固定觸點連接在所述中間單體電池前一節單體電池的負極，開關K2的上位觸點和下位觸點分別連接在所述中間單體電池的正極和最后一節單體電池的負極，當開關K1閉合，開關K2撥向下位觸點時，電池組為并聯連接方式，當開關K1斷開，開關K2撥向上位觸點時，電池組則為串聯連接方式。

3.一種權利要求1所述的電動汽車動力電池組外短路電液復合控制試驗臺的控制方法，其特征在于：包括如下步驟：

S1：首先進行初始化設置：包括初始化電池容量、讀取傳感器數據、設置防爆溫度箱的環境溫度，在控制器上設置短路持續時間s^*，在電池連接器外端的接線端子上選擇待短路的單體電池編號，并進行接線連接，將測試電池連同電池連接器一同放置于防爆溫度箱中并靜置一段時間，使電池溫度內部溫度達到一致且與環境溫度相同，進入步驟S2；

S2：在上位機界面選擇試驗內容，如果電池組短路試驗被選中，則進入步驟S3，如果單體電池短路試驗被選中，則進入步驟S6；

S3：啟動水介質液壓泵PW產生高壓液體，高壓液體抵達順序閥C3之后，由于順序閥C3的阻斷，系統并不進行任何動作，導致壓力持續上升，隨著壓力升高，壓力繼電器D1被觸發，產生一個電信號發送至控制器，點亮短路狀態指示燈L，并在上位機界面上顯示，之后隨著壓力繼續上升，當壓力達到順序閥C3的開啟壓力時，順序閥C3導通推動雙作用小型液壓缸D2外伸，進而推動浮動接線端子A2與固定接線端子A1結合，連接電池組正負極，進入步驟S4；

S4：電池組發生短路，記錄霍爾傳感器、電壓采集單元、熱電偶采集的電流數據、電壓數據與溫度數據，當短路持續時間t到達設定時間，即t≥s^*，執行步驟S5；

S5：控制器發送指令控制電磁換向閥C1切換至右位工作，油路轉換，水介質液壓泵PW的高壓水流進入雙作用小型液壓缸D2的有桿腔，促使雙作用小型液壓缸D2活塞桿內縮，浮動接線端子A2與固定接線端子A1分離，短路過程結束，雙作用小型液壓缸D2有桿腔中的液體經過單向閥C2快速流出，起到快速分離的效果；進入步驟S7；

S6：通過控制器遠程控制電磁繼電器K閉合，電磁繼電器K閉合之后，被選中的單體電池通過電磁繼電器K形成回路，促使該節單體電池短路，記錄霍爾傳感器、電壓采集單元、熱電偶采集的電流數據、電壓數據與溫度數據；當短路持續時間t到達設定時間，即t≥s^*，控制器斷開電磁繼電器K，進入步驟S7；

S7：記錄電池電流、電壓與溫度數據，觀察記錄電池漏液狀態。