本發(fā)明涉及電池特性檢測的裝置，具體是電池組充放電性能測試設備。

背景技術：

隨著新能源汽車技術的深入發(fā)展，需要一個電池組測試和管理平臺研究電池組是否滿足實際車輛的使用要求。利用CAN總線技術，把綜合環(huán)境模擬設備、電池組充放電測試設備和電池組管理設備集成在一起搭建一個平臺，進行綜合環(huán)境下電池組復雜工況的性能測試、管理和剩余壽命預測，通過人機交互界面進行操作和顯示。本發(fā)明的電池組充放電測試方式，與現有方式相比，本發(fā)明在拓撲靈活性、構建成本等方面均有很大的優(yōu)勢，同時添加了電池組自循環(huán)測試、模擬工況下實時數據錄入和人機界面曲線顯示數據變化等功能?？梢源蟠筇岣呦到y(tǒng)運行的實時性、可靠性和精確性。

當前的許多電池測試設備只能對電池組單側進行充電或放電，而不能使電池組進行自循環(huán)充放電。在模擬工況下，電池組充放電過程中對于母線電壓的精度控制效果不是特別理想。

技術實現要素：

本發(fā)明所要解決的是上述背景中提到的技術缺陷，提供了一種電池組充放電性能測試設備。該設備通過單側充放電與自循環(huán)充放電切換電路、升降壓驅動電路的設計，使電池組既可以進行單側充電或放電，又可進行自循環(huán)充放電，省去了人工切換充、放電的步驟，節(jié)省了測試時間，提高了測試效率；同時還能對直流升降壓斬波電路進行閉環(huán)控制，既可以實現模擬閉環(huán)控制又可以實現數字閉環(huán)控制，使母線電壓精確穩(wěn)定在目標值，避免了電池充放過程中對電流電壓信號采集造成干擾，使測量結果更加準確，同時保證了設備的穩(wěn)定性和安全性。

本發(fā)明的技術方案為：

一種電池組充放電性能測試設備，該設備包括三路正15V輸出電源電路、正5V輸出電源電路、主控CPU、信號采集電路、通訊模塊、基于IR2110芯片的升壓驅動電路、直流升壓斬波電路、升降壓驅動電路、直流升降壓斬波電路、基于IR2110芯片的降壓驅動電路、直流降壓斬波電路、人機交互界面和單側充放電與自循環(huán)充放電切換電路；

所述三路正15V輸出電源電路的輸入端連接儲能電池組；三路正15V輸出電源電路輸出端分別連接通訊模塊、正5V輸出電源電路、基于IR2110芯片的升壓驅動電路、升降壓驅動電路、基于IR2110芯片的降壓驅動電路、人機交互界面和單側充放電與自循環(huán)充放電切換電路；

所述三路正15V輸出電源電路包含第一路輸出正15V電源、第二路輸出正15V電源、第三路輸出正15V電源；三路正15V輸出電源電路的輸入端連接儲能電池組，三路正15V輸出電源電路輸出端分別連接通訊模塊、正5V輸出電源電路、基于IR2110芯片的升壓驅動電路、升降壓驅動電路、基于IR2110芯片的降壓驅動電路、人機交互界面和單側充放電與自循環(huán)充放電切換電路；其中第一路輸出正15V電源分別連接基于IR2110芯片的降壓驅動電路和人機交互界面，第二路輸出正15V電源連接升降壓驅動電路，第三路輸出正15V電源分別連接通訊模塊、正5V輸出電源電路、基于IR2110芯片的升壓驅動電路、升降壓驅動電路和單側充放電與自循環(huán)充放電切換電路；

所述正5V輸出電源電路的輸出端連接主控CPU；

所述信號采集電路包含相互獨立的充電電池組信號采集電路、儲能電池組信號采集電路、放電電池組信號采集電路；充電電池組信號采集電路連接外部充電測試電池組，儲能電池組信號采集電路連接外部儲能電池組，放電電池組信號采集電路連接外部放電測試電池組；信號采集電路的輸出端分別連接主控CPU和升降壓驅動電路；

所述通訊模塊包含RS232接口電路、第二CAN接口電路、第一CAN接口電路；RS232接口電路連接人機交互界面，第二CAN接口電路連接外部電池組管理設備，第一CAN接口電路連接外部綜合環(huán)境模擬設備；通訊模塊連接主控CPU；

所述基于IR2110芯片的升壓驅動電路輸出端連接直流升壓斬波電路，基于IR2110芯片的升壓驅動電路還連接主控CPU，直流升壓斬波電路輸入端連接放電測試電池組，直流升壓斬波電路輸出端連接直流升降壓斬波電路，直流升降壓斬波電路分別連接直流降壓斬波電路輸入端、升降壓驅動電路和儲能電池組，基于IR2110芯片的降壓驅動電路分別連接直流降壓斬波電路和主控CPU，升降壓驅動電路連接主控CPU；

所述升降壓驅動電路包括第一升降壓驅動電路和第二升降壓驅動電路；其中第一升降壓驅動電路分別與第三路輸出正15V電源、主控芯片CPU電路、信號采集電路和第二升降壓驅動電路相連，同時第二升降壓驅動電路還連接第三路輸出正15V電源、第二路輸出正15V電源、主控芯片CPU電路和直流升降壓斬波電路；

所述單側充放電與自循環(huán)充放電切換電路分別連接主控CPU、直流升壓斬波電路的輸入端、直流降壓斬波電路的輸出端和第三路輸出正15V電源。

所述單側充放電與自循環(huán)充放電切換電路包括1個繼電器RL1、3個電阻R1～R3、1個二極管D1、1個N溝道MOS管Q1；其中電阻R1一端接第三路輸出正15V電源，另一端接二極管D1的2腳和繼電器RL1的1腳；繼電器RL1的2腳接二極管的1腳和N溝道MOS管Q1的3腳，繼電器RL1的3腳接直流降壓斬波電路的輸出端，繼電器RL1的4腳接直流升壓斬波電路的輸入端，繼電器RL1的3腳還連接充電測試電池組的輸入端；N溝道MOS管Q1的2腳接地GND，N溝道MOS管Q1的1腳接電阻R2的一端和電阻R3的一端；電阻R3的另一端接地GND；電阻R2的另一端接主控CPU的控制端relay。

所述第一升降壓驅動電路包括5個電阻R4～R8、7個電容C1～C7、1個固定頻率脈寬調制其器U1；其中電容C1一端接主控CPU的控制端Vbusset，另一端接固定頻率脈寬調制器U1的3腳；電容C2一端接主控CPU的控制端Vbusset，另一端接固定頻率脈寬調制器U1的3腳；電容C3的一端接地GND，另一端接電阻R4的一端和儲能電池組信號采集電路中分壓端Vbus；電阻R4的另一端接固定頻率脈寬調制器U1的1腳；電容C4的一端接地GND，另一端接固定頻率脈寬調制器U1的2腳；電阻R5的一端接主控CPU的控制端DTC，另一端接固定頻率脈寬調制器U1的4腳；電容C5的一端接地GND，另一端接固定頻率脈寬調制器U1的4腳；電容C6的一端接地GND，另一端接固定頻率脈寬調制器U1的5腳；電阻R6的一端接地GND，另一端接固定頻率脈寬調制器U1的6腳；電容C7的一端接地GND，另一端接固定頻率脈寬調制器U1的12腳；固定頻率脈寬調制器U1的2腳連接主控CPU的控制端Vbusset，7腳、13腳和16腳接地GND，8腳接11腳、12腳和第三路輸出正15V電源，9腳接10腳，15腳接14腳；電阻R8的一端接地GND，另一端接電阻R7的一端、第二升降壓驅動電路中N溝道MOS管Q2的3腳和N溝道MOS管Q3的3腳；電阻R7另一端接固定頻率脈寬調制器U1的10腳。

所述第二升降壓驅動電路包括4個電阻R9～R12、1個電容C8、1個半橋驅動器U2、1個二極管D2、2個N溝道MOS管Q2～Q3；N溝道MOS管Q2的1腳接電阻R9的一端，N溝道MOS管Q2的2腳接半橋驅動器U2的2腳，N溝道MOS管Q2的3腳接第一升降壓驅動電路中電阻R7的一端；電阻R9的另一端接主控CPU的控制端BUKcon；N溝道MOS管Q3的1腳接R11的一端，N溝道MOS管Q3的2腳接半橋驅動器U2的3腳，N溝道MOS管Q3的3腳接第一升降壓驅動電路中電阻R7的一端；電阻R11的另一端接主控CPU的控制端BSTcon；電阻R10的一端接半橋驅動器U2的2腳，另一端接主控CPU的控制端PWMN；電阻R12的一端接半橋驅動器U2的3腳，另一端接主控CPU的控制端PWMN’；電容C8的一端接半橋驅動器U2的6腳，另一端接半橋驅動器U2的8腳；二極管D2的一端接半橋驅動器U2的8腳，另一端接第二路輸出正15V電源；半橋驅動器U2的1腳接第三路輸出正15V電源，4腳接地GND，6腳接地DCGND2，5腳和7腳接直流升降壓斬波電路。

本發(fā)明的有益效果是：與現有技術相比，本發(fā)明的突出的實質性特點和顯著的進步如下：

(1)本發(fā)明使電池組既可以進行單側充電或放電，又可進行自循環(huán)充放電，狀態(tài)可隨意切換。自循環(huán)充放電狀態(tài)使電池組輪流進行充、放電過程，省去了人工切換充、放電的步驟，節(jié)省了測試時間，提高了測試效率。

(2)本發(fā)明通過升降壓驅動電路對直流升降壓斬波電路進行閉環(huán)控制，既可以實現模擬閉環(huán)控制又可以實現數字閉環(huán)控制，通過控制直流升降壓斬波電路使母線電壓精確穩(wěn)定在目標值，避免對電池充放過程中信號采集造成干擾，同時保證了設備的穩(wěn)定性和安全性。

(3)本發(fā)明在測試過程中對采集的電池組數據進行處理后，通過人機交互界面以實時曲線和數字顯示兩種形式體現，更加直觀顯示電池組性能實時變化。

(4)本發(fā)明使用72V電池組供電運行，不需要接入普通220V/50HZ交流電，降低了設備使用要求，在實際應用中只要提供72V供電電池組,設備即可運行，極大的方便了設備使用。

(5)本發(fā)明拓撲靈活性很高，結構簡單易于使用與控制，所需器件都是比較常見的，整套設備成本較低。

附圖說明

圖1是本發(fā)明裝置的結構示意框圖；

圖2是本發(fā)明裝置的單側充放電與自循環(huán)充放電切換電路構成及連接示意圖；

圖3是本發(fā)明裝置的第一升降壓驅動電路8-1構成及連接示意圖；

圖4是本發(fā)明裝置的第二升降壓驅動電路8-2構成及連接示意圖；

圖中，1.三路正15V輸出電源電路；2.正5V輸出電源電路；3.主控CPU；4.信號采集電路；5.通訊模塊；6.基于IR2110芯片的升壓驅動電路；7.直流升壓斬波電路；8.升降壓驅動電路；9.直流升降壓斬波電路；10.基于IR2110芯片的降壓驅動電路；11.直流降壓斬波電路；12.人機交互界面；13.單側充放電與自循環(huán)充放電切換電路；14.充電測試電池組；15.儲能電池組；16.放電測試電池組；17.綜合環(huán)境模擬設備；18.電池組管理設備；1-1.第一路輸出正15V電源；1-2.第二路輸出正15V電源；1-3.第三路輸出正15V電源；4-1.充電電池組信號采集電路；4-2.儲能電池組信號采集電路；4-3.放電電池組信號采集電路；5-1.RS232接口電路；5-2.第二CAN接口電路；5-3.第一CAN接口電路；8-1.第一升降壓驅動電路；8-2.第二升降壓驅動電路；

具體實施方式

圖1所示實施例表明，虛線框內為本發(fā)明的電池組充放電性能測試設備，該設備包括三路正15V輸出電源電路1、正5V輸出電源電路2、主控CPU 3、信號采集電路4、通訊模塊5、基于IR2110芯片的升壓驅動電路6、直流升壓斬波電路7、升降壓驅動電路8、直流升降壓斬波電路9、基于IR2110芯片的降壓驅動電路10、直流降壓斬波電路11、人機交互界面12、單側充放電與自循環(huán)充放電切換電路13；

所述三路正15V輸出電源電路1的輸入端連接儲能電池組15；三路正15V輸出電源電路1輸出端分別連接通訊模塊5、正5V輸出電源電路2、基于IR2110芯片的升壓驅動電路6、升降壓驅動電路8、基于IR2110芯片的降壓驅動電路10、人機交互界面12和單側充放電與自循環(huán)充放電切換電路13；

所述三路正15V輸出電源電路1包含第一路輸出正15V電源1-1、第二路輸出正15V電源1-2、第三路輸出正15V電源1-3；三路正15V輸出電源電路1的輸入端連接儲能電池組15，三路正15V輸出電源電路1輸出端分別連接通訊模塊5、正5V輸出電源電路2、基于IR2110芯片的升壓驅動電路6、升降壓驅動電路8、基于IR2110芯片的降壓驅動電路10、人機交互界面12和單側充放電與自循環(huán)充放電切換電路13；其中第一路輸出正15V電源1-1分別連接基于IR2110芯片的降壓驅動電路10和人機交互界面12，第二路輸出正15V電源1-2連接升降壓驅動電路8，第三路輸出正15V電源1-3分別連接通訊模塊5、正5V輸出電源電路2、基于IR2110芯片的升壓驅動電路6、升降壓驅動電路8和單側充放電與自循環(huán)充放電切換電路13；

所述的第一路輸出正15V電源1-1、第二路輸出正15V電源1-2、第三路輸出正15V電源1-3結構相同，均為輸出正15V電源。

所述正5V輸出電源電路2的輸出端連接主控CPU 3；

所述信號采集電路4包含相互獨立的充電電池組信號采集電路4-1、儲能電池組信號采集電路4-2、放電電池組信號采集電路4-3；充電電池組信號采集電路4-1連接外部充電測試電池組14，儲能電池組信號采集電路4-2連接外部儲能電池組15，放電電池組信號采集電路4-3連接外部放電測試電池組16；信號采集電路4的輸出端(即三個子電路并聯的輸出端)分別連接主控CPU 3和升降壓驅動電路8；

所述通訊模塊5包含RS232接口電路5-1、第二CAN接口電路5-2、第一CAN接口電路5-3；RS232接口電路5-1連接人機交互界面12，第二CAN接口電路5-2連接外部電池組管理設備18，第一CAN接口電路5-3連接外部綜合環(huán)境模擬設備17；通訊模塊5連接主控CPU3；

所述基于IR2110芯片的升壓驅動電路6輸出端連接直流升壓斬波電路7，基于IR2110芯片的升壓驅動電路6還連接主控CPU 3，直流升壓斬波電路7輸入端連接放電測試電池組16，直流升壓斬波電路7輸出端連接直流升降壓斬波電路9，直流升降壓斬波電路9分別連接直流降壓斬波電路11輸入端、升降壓驅動電路8和儲能電池組15，基于IR2110芯片的降壓驅動電路10分別連接直流降壓斬波電路11和主控CPU 3，升降壓驅動電路8連接主控CPU3；

所述升降壓驅動電路8包括第一升降壓驅動電路8-1和第二升降壓驅動電路8-2；其中第一升降壓驅動電路8-1分別與第三路輸出正15V電源1-3、主控芯片CPU電路3、信號采集電路4和第二升降壓驅動電路8-2相連，同時第二升降壓驅動電路8-2還連接第三路輸出正15V電源1-3、第二路輸出正15V電源1-2、主控芯片CPU電路3和直流升降壓斬波電路9；

所述單側充放電與自循環(huán)充放電切換電路13分別連接主控CPU 3、直流升壓斬波電路7的輸入端、直流降壓斬波電路11的輸出端和第三路輸出正15V電源1-3。

圖2所示實施例表明，所述單側充放電與自循環(huán)充放電切換電路13的作用是通過控制繼電器實現電池組單側充放電與電池組自循環(huán)充放電切換。此電路構成及連接方式是：包括1個繼電器RL1、3個電阻R1～R3、1個二極管D1、1個N溝道MOS管Q1；其中電阻R1一端接第三路輸出正15V電源1-3，另一端接二極管D1的2腳和繼電器RL1的1腳；繼電器RL1的2腳接二極管的1腳和N溝道MOS管Q1的3腳，繼電器RL1的3腳接直流降壓斬波電路11的輸出端，繼電器RL1的4腳接直流升壓斬波電路7的輸入端，繼電器RL1的3腳還連接充電測試電池組14的輸入端；N溝道MOS管Q1的2腳接地GND，N溝道MOS管Q1的1腳接電阻R2的一端和電阻R3的一端；電阻R3的另一端接地GND；電阻R2的另一端接主控CPU 3的控制端relay；

圖3所示實施例表明，所述第一升降壓驅動電路8-1的電路構成及連接方式是：包括5個電阻R4～R8、7個電容C1～C7、1個固定頻率脈寬調制其器U1；其中電容C1一端接主控CPU 3的控制端Vbusset，另一端接固定頻率脈寬調制器U1的3腳；電容C2一端接主控CPU3的控制端Vbusset，另一端接固定頻率脈寬調制器U1的3腳；電容C3的一端接地GND，另一端接電阻R4的一端和儲能電池組信號采集電路4-2中分壓端Vbus；電阻R4的另一端接固定頻率脈寬調制器U1的1腳；電容C4的一端接地GND，另一端接固定頻率脈寬調制器U1的2腳；電阻R5的一端接主控CPU 3的控制端DTC，另一端接固定頻率脈寬調制器U1的4腳；電容C5的一端接地GND，另一端接固定頻率脈寬調制器U1的4腳；電容C6的一端接地GND，另一端接固定頻率脈寬調制器U1的5腳；電阻R6的一端接地GND，另一端接固定頻率脈寬調制器U1的6腳；電容C7的一端接地GND，另一端接固定頻率脈寬調制器U1的12腳；固定頻率脈寬調制器U1的2腳連接主控CPU 3的控制端Vbusset，7腳、13腳和16腳接地GND，8腳接11腳、12腳和第三路輸出正15V電源1-3，9腳接10腳，15腳接14腳；電阻R8的一端接地GND，另一端接電阻R7的一端、第二升降壓驅動電路8-2中N溝道MOS管Q2的3腳和N溝道MOS管Q3的3腳；電阻R7另一端接固定頻率脈寬調制器U1的10腳；

圖4所示實施例表明，所述第二升降壓驅動電路8-2的電路構成及連接方式是：包括4個電阻R9～R12、1個電容C8、1個半橋驅動器U2、1個二極管D2、2個N溝道MOS管Q2～Q3；N溝道MOS管Q2的1腳接電阻R9的一端，N溝道MOS管Q2的2腳接半橋驅動器U2的2腳，N溝道MOS管Q2的3腳接第一升降壓驅動電路8-1中電阻R7的一端；電阻R9的另一端接主控CPU 3的控制端BUKcon；N溝道MOS管Q3的1腳接R11的一端，N溝道MOS管Q3的2腳接半橋驅動器U2的3腳，N溝道MOS管Q3的3腳接第一升降壓驅動電路8-1中電阻R7的一端；電阻R11的另一端接主控CPU 3的控制端BSTcon；電阻R10的一端接半橋驅動器U2的2腳，另一端接主控CPU 3的控制端PWMN；電阻R12的一端接半橋驅動器U2的3腳，另一端接主控CPU 3的控制端PWMN’；電容C8的一端接半橋驅動器U2的6腳，另一端接半橋驅動器U2的8腳；二極管D2的一端接半橋驅動器U2的8腳，另一端接第二路輸出正15V電源1-2；半橋驅動器U2的1腳接第三路輸出正15V電源1-3，4腳接地GND，6腳接地DCGND2，5腳和7腳接直流升降壓斬波電路9；

本發(fā)明中所述主控CPU 3中CPU芯片為STM32F103RCT6；人機交互界面12為北京迪文科技有限公司的DMT10600C070_04W觸摸屏，但均不限于此。

本發(fā)明中所有器件連接遵從電氣連接規(guī)范，標號相同的器件引腳連接在一起。

本發(fā)明中升降壓驅動電路8的目的在于實現對直流升降壓斬波電路閉環(huán)控制，本發(fā)明可以實現模擬閉環(huán)控制又可以實現數字閉環(huán)控制。升降壓驅動電路8的工作原理是：

第一升降壓驅動電路8-1中，由固定頻率脈寬調制其器U1通過主控芯片CPU 3的控制端Vbusset接收來自人機交互界面設定的母線電壓要達到的恒定值，與接收的信號采集電路4在母線電壓調節(jié)過程中采集到的母線電壓實際值Vbus進行比較后，進而輸出特定占空比的PWM波到第二升降壓驅動電路8-2中N溝道MOS管Q2、Q3，通過主控芯片CPU 3控制N溝道MOS管Q2、Q3可輸出兩路波形相同的PWM波，通過半橋驅動器U2后變成兩路互補的PWM波對直流升降壓斬波電路9進行控制，使母線電壓精確恒定在目標值，這就實現了母線電壓的模擬閉環(huán)控制；

在不需要第一升降壓驅動電路8-1的情況下，由主控芯片CPU 3接收信號采集電路4在母線電壓調節(jié)過程中采集到的母線電壓實際值Vbus，同時接收人機交互界面設定的母線電壓要達到的恒定值，通過CPU內部的控制程序把兩者進行比較后輸出兩路波形相同的PWM波，經過電阻R10、R11給到第二升降壓驅動電路中半橋驅動器U2的輸入端，通過半橋驅動器U2后變成兩路互補的PWM波對直流升降壓斬波電路9進行控制，使母線電壓精確恒定在目標值，這就實現了母線電壓的數字閉環(huán)控制；

本實施例電池組充放電性能測試設備，所涉及的元器件均由公知的商購途徑獲得。

本發(fā)明未盡事宜為公知技術。