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    重庆时时彩开奖新闻: 基于阶梯波输入的电池功率测试方法及装置.pdf

    关 键 词:
    基于 阶梯 输入 电池 功率 测试 方法 装置
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    摘要
    申请专利号:

    CN201611235648.2

    申请日:

    2016.12.28

    公开号:

    CN106772089A

    公开日:

    2017.05.31

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G01R 31/36申请日:20161228|||公开
    IPC分类号: G01R31/36; G01R21/06 主分类号: G01R31/36
    申请人: 深圳市森派新能源科技有限公司
    发明人: 李革臣; 王旭东
    地址: 518000 广东省深圳市光明新区高新科技产业园区邦凯路9号邦凯科技工业园厂房C栋
    优先权:
    专利代理机构: 深圳市精英专利事务所 44242 代理人: 葛勤
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201611235648.2

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.06.23|||2017.05.31

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开一种基于阶梯波输入的电池功率测试方法及装置,其中,该基于阶梯波输入的电池功率测试方法包括如下步骤:获取供测试电池功率的阶梯波电压信号;将所述阶梯波电压信号转换成阶梯波电流数据,并将阶梯波电流数据输入待测电池的输入端,以对待测电池进行激励;采集待测电池响应激励输出的测试电压数据;以及根据输入待测电池的阶梯波电流数据以及待测电池输出的阶梯波电压数据,计算出待测电池的功率。本发明的技术方案不需要对待测电池进行大电流、长时间充放电的功率测试,能够缩短待测电池的测试时间,提高测试效率;能够节省测试时电能,优化电能配置。

    权利要求书

    1.一种基于阶梯波输入的电池功率测试方法,其特征在于,所述基于阶梯波输入的电
    池功率测试方法包括如下步骤:
    获取供测试电池功率的阶梯波电压信号;
    将所述阶梯波电压信号转换成阶梯波电流数据,并将阶梯波电流数据输入待测电池的
    输入端,以对待测电池进行激励;
    采集待测电池响应激励输出的测试电压数据;以及
    根据输入待测电池的阶梯波电流数据以及待测电池输出的阶梯波电压数据,计算出待
    测电池的功率。
    2.如权利要求1所述的基于阶梯波输入的电池功率测试方法,其特征在于,所述根据输
    入待测电池的阶梯波电流数据以及待测电池输出的阶梯波电压数据,计算出待测电池的功
    率性能的步骤之后,还包括:
    对计算出的待测电池的功率进行输出显示。
    3.如权利要求2所述的基于阶梯波输入的电池功率测试方法,其特征在于,所述获取供
    测试电池功率的阶梯波电压信号的步骤中,所述阶梯波电压信号中阶梯波的数量为多个。
    4.如权利要求3所述的基于阶梯波输入的电池功率测试方法,其特征在于,所述获取供
    测试电池功率的阶梯波电压信号的步骤中,所述阶梯波电压信号中阶梯波形为二阶或二阶
    以上波形。
    5.如权利要求1至4任一项所述的基于阶梯波输入的电池功率测试方法,其特征在于,
    所述将所述阶梯波电压信号转换成阶梯波电流数据,并将阶梯波电流数据输入待测电池的
    输入端的步骤中,所述待测电池为单个电池或两个电池的串接组合或多个电池的串接组
    合。
    6.一种基于阶梯波输入的电池功率测试装置,其特征在于,所述基于阶梯波输入的电
    池功率测试装置包括:信号产生???、信号转换???、信号采集??橐约靶藕糯砟??;
    所述信号产生???,用于生成供测试电池功率的阶梯波电压信号;
    所述信号转换??橛胄藕挪?榈缌?,用于将所述阶梯波电压信号转换成阶梯波
    电流数据,并将阶梯波电流数据输入待测电池的输入端,以对待测电池进行激励;
    所述信号采集??橛胄藕抛荒?榈缌?,用于采集待测电池响应激励输出的阶梯波
    电压数据;以及
    所述信号处理??榉直鹩胄藕挪杉?榧靶藕抛荒?榈缌?,用于根据输入待测电
    池的阶梯波电流数据以及待测电池输出的阶梯波电压数据,计算出待测电池的功率。
    7.如权利要求6所述的基于阶梯波输入的电池功率测试装置,其特征在于,所述基于阶
    梯波输入的电池功率测试装置还包括通信接口及显示???,所述通信接口的一端与信号处
    理??榈缌?,所述通信接口??榈牧硪欢肆佑邢允灸??;所述显示???,用于对计算出
    的待测电池的功率进行输出显示。
    8.如权利要求7所述的基于阶梯波输入的电池功率测试装置,其特征在于,所述通信接
    口为CAN接口,所述显示??橥ü鼵AN总线与信号处理??榈缌?;或
    通信接口为RS232接口,所述显示??橥ü齊S232总线与信号处理??榈缌?;或
    通信接口为485接口,所述显示??橥ü?85总线与信号处理??榈缌?。
    9.如权利要求8所述的基于阶梯波输入的电池功率测试装置,其特征在于,所述基于阶
    梯波输入的电池功率测试装置还包括输入???,所述输入??橛胪ㄐ沤涌诘缌?,用于向
    信号处理??槭淙肟刂撇问?。
    10.如权利要求9所述的基于阶梯波输入的电池功率测试装置,其特征在于,所述输入
    ??槲淙爰袒蚓哂惺淙牍δ艿拇ッ?。

    说明书

    基于阶梯波输入的电池功率测试方法及装置

    技术领域

    本发明涉及动力电池测试技术领域,尤其涉及一种基于阶梯波输入的电池功率测
    试方法及装置。

    背景技术

    目前,电池在各领域的应用越来越广泛,几乎涵盖了生活、生产、科研的所有领域。
    随着近些年国内外新能源汽车发展迅速,电池的需求量越来越大,对电池的性能要求也越
    来越高。电池的功率性能,是电池系统的最重要的参数,直接影响了电动汽车的动力性。电
    池对于陆地、航海、航空、航天领域,火车、汽车、水面船舶及水下航潜器、飞机及其他飞行器
    及所有应用动力电池的场合,其功率性能也扮演着非常重要的角色。因此,为了更好地利用
    电池,需要准确测试电池的功率性能。

    电池行业中测试动力电池功率性能的方法,大多都采用高倍率充放电方法,即使
    用高倍率大电流对电池充满电,然后再使用高倍率大电流对电池放电至终止电压,然后测
    量电池的温度,评价电池的功率性能。这种方法测量时间很长,需要消耗大量电能。若要测
    量多种不同倍率的功率性能,还要反复测试多次,需要耗费更多的时间,消耗更多的电能。

    有鉴于此,有必要对电池的功率测试方法进行进一步的改进。

    发明内容

    为解决上述至少一技术问题,本发明的主要目的是提供一种基于阶梯波输入的电
    池功率测试方法。

    为实现上述目的,本发明采用的一个技术方案为:提供一种基于阶梯波输入的电
    池功率测试方法,包括如下步骤:

    获取供测试电池功率的阶梯波电压信号;

    将所述阶梯波电压信号转换成阶梯波电流数据,并将阶梯波电流数据输入待测电
    池的输入端,以对待测电池进行激励;

    采集待测电池响应激励输出的测试电压数据;以及

    根据输入待测电池的阶梯波电流数据以及待测电池输出的阶梯波电压数据,计算
    出待测电池的功率。

    优选地,所述根据输入待测电池的阶梯波电流数据以及待测电池输出的阶梯波电
    压数据,计算出待测电池的功率性能的步骤之后,还包括:

    对计算出的待测电池的功率进行输出显示。

    优选地,所述获取供测试电池功率的阶梯波电压信号的步骤中,所述阶梯波电压
    信号中阶梯波的数量为多个。

    优选地,所述获取供测试电池功率的阶梯波电压信号的步骤中,所述阶梯波电压
    信号中阶梯波形为二阶或二阶以上波形。

    优选地,所述将所述阶梯波电压信号转换成阶梯波电流数据,并将阶梯波电流数
    据输入待测电池的输入端的步骤中,所述待测电池为单个电池或两个电池的串接组合或多
    个电池的串接组合。

    为实现上述目的,本发明采用的另一个技术方案为:提供一种基于阶梯波输入的
    电池功率测试装置,包括:信号产生???、信号转换???、信号采集??橐约靶藕糯砟??;

    所述信号产生???,用于生成供测试电池功率的阶梯波电压信号;

    所述信号转换??橛胄藕挪?榈缌?,用于将所述阶梯波电压信号转换成阶
    梯波电流数据,并将阶梯波电流数据输入待测电池的输入端,以对待测电池进行激励;

    所述信号采集??橛胄藕抛荒?榈缌?,用于采集待测电池响应激励输出的阶
    梯波电压数据;以及

    所述信号处理??榉直鹩胄藕挪杉?榧靶藕抛荒?榈缌?,用于根据输入待
    测电池的阶梯波电流数据以及待测电池输出的阶梯波电压数据,计算出待测电池的功率。

    优选地,所述基于阶梯波输入的电池功率测试装置还包括通信接口及显示???,
    所述通信接口的一端与信号处理??榈缌?,所述通信接口??榈牧硪欢肆佑邢允灸?br />块;所述显示???,用于对计算出的待测电池的功率进行输出显示。

    优选地,所述通信接口为CAN接口,所述显示??橥ü鼵AN总线与信号处理??榈?br />连接;或

    通信接口为RS232接口,所述显示??橥ü齊S232总线与信号处理??榈缌?;或

    通信接口为485接口,所述显示??橥ü?85总线与信号处理??榈缌?。

    优选地,所述基于阶梯波输入的电池功率测试装置还包括输入???,所述输入模
    块与通信接口电连接,用于向信号处理??槭淙肟刂撇问?。

    优选地,所述输入??槲淙爰袒蚓哂惺淙牍δ艿拇ッ?。

    本发明的技术方案通过获取供测试电池功率的阶梯波电压信号并转换成阶梯波
    电流数据,然后将阶梯波电流数据输入待测电池的输入端,以对待测电池进行激励;进而采
    集待测电池响应激励输出的测试电压数据;最后根据输入待测电池的阶梯波电流数据以及
    待测电池输出的阶梯波电压数据,计算出待测电池的功率,通过以阶梯波电流数据激励待
    测电池获取激励响应的方式测量待测电池的功率,无需对待测电池进行大电流、长时间充
    放电的功率测试,能够缩短待测电池的测试时间,提高测试效率;能够节省测试时电能,优
    化电能配置。

    附图说明

    为了更清楚地说明本发明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,下面描述中的附图仅仅是本
    发明的一些实施例,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
    根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

    图1为本发明一实施例基于阶梯波输入的电池功率测试方法的流程图;

    图2为本发明另一实施例基于阶梯波输入的电池功率测试方法的流程图;

    图3为本发明一实施例基于阶梯波输入的电池功率测试装置的??榉娇蛲?;

    图4为本发明另一实施例基于阶梯波输入的电池功率测试装置的??榉娇蛲?;

    图5为本发明基于阶梯波输入的电池功率测试装置测试待测电池的波形图。

    本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。

    具体实施方式

    下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
    整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例?;?br />于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其
    他实施例,都属于本发明?;さ姆段?。

    需要说明,本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为
    指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、
    “第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外,各个实施例之间的技术方
    案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合
    出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保
    护范围之内。

    目前,测试电池功率方案通常采用高倍率充放电的方法,即,使用高倍率大电流对
    电池充满电,然后再使用高倍率大电流对电池放电至终止电压,测量电池的温度,评价电池
    的功率性能,造成耗时耗能的问题,考虑测试效率和节能的问题,本发明提出了一种基于阶
    梯波输入的电池功率测试方法,具体方案请参照下述实施例。

    请参照图1,在本发明实施例中,该基于阶梯波输入的电池功率测试方法,包括如
    下步骤:

    步骤S10、获取供测试电池功率的阶梯波电压信号;

    步骤S20、将所述阶梯波电压信号转换成阶梯波电流数据,并将阶梯波电流数据输
    入待测电池的输入端,以对待测电池进行激励;

    步骤S30、采集待测电池响应激励输出的测试电压数据;以及

    步骤S40、根据输入待测电池的阶梯波电流数据以及待测电池输出的阶梯波电压
    数据,计算出待测电池的功率。

    电池作为一种电化学体系,当有不同的信号输入时,电池内部都会产生不同的电
    化学反应,从而输出不用的输出信号。不同特征的输出信号代表了电池的不同特性,因而其
    可以在很大程度上反映电池内部的多种特性参数。因此以不同电流的信号对电池进行激
    励,可以得到不同的电池响应参数,达到测试电池性能的目的。采用梯形波电流信号可以实
    现一个波形测试不同倍率的电池响应性能,测试更准确,更具有实用意义。因此,本发明通
    过以阶梯波电流数据激励待测电池获取激励响应的方式测量待测电池的功率,能够快速、
    节能的完成电池功率的测试。

    本实施例中,阶梯波电压信号的阶梯波个数为一个或一个以上,该阶梯波电压信
    号中单个阶梯波的持续时间可以根据实际的要求来设置。该阶梯波电压信号经过转换处理
    后可以得到的一个或一个以上的阶梯波电流数据。利用该阶梯波电流数据可以为待测电池
    提供激励;在测量待测电池的激励响应后,可根据阶梯波电流数据及对应的阶梯波电压数
    据,计算待测电池的功率。具体的计算的方法,可以是加、减、乘、除、比例、乘方、开方、微分、
    积分等数学运算,也可以采用自动控制领域的最小二乘法、相关分析法、梯度法等优化算法
    来确定电池的功率性能。请参照图5,我们定义功率损失Pg1=(Ud1-Ud0)*Ig1,Pg2=(Ud2-
    Ud0)*Ig2,Pg3=(Ud3-Ud0)*Ig3。这里(Ud1-Ud0)、(Ud2-Ud0)、(Ud3-Ud0)分别是对应于工作
    电流Ig1、Ig2、Ig3的电压降,Pg1、Pg2、Pg3即代表了被测电池对应于工作电流Ig1、Ig2、Ig3
    的功率损失。进一步,Pg=(Pg1+Pg2+Pg3)/3代表了被测电池对应于工作电流Ig1、Ig2、Ig3
    的平均功率损失,达到了测量电池功率性能的目的。

    本发明的技术方案通过获取供测试电池功率的阶梯波电压信号并转换成阶梯波
    电流数据,然后将阶梯波电流数据输入待测电池的输入端,以对待测电池进行激励;进而采
    集待测电池响应激励输出的测试电压数据;最后根据输入待测电池的阶梯波电流数据以及
    待测电池输出的阶梯波电压数据,计算出待测电池的功率,通过以阶梯波电流数据激励待
    测电池获取激励响应的方式测量待测电池的功率,无需对待测电池进行大电流、长时间充
    放电的功率测试,能够缩短待测电池的测试时间,提高测试效率;能够节省测试时电能,优
    化电能配置。

    请参照图2,在一具体的实施例中,所述根据输入待测电池的阶梯波电流数据以及
    待测电池输出的阶梯波电压数据,计算出待测电池的功率性能的步骤S40之后,还包括:

    步骤S50、对计算出的待测电池的功率进行输出显示。

    为了更方便查看,本实施例中,可以通过显示终端对对计算出的待测电池的功率
    进行输出显示。当然,为了更直观的查看待测电池功率性能,还可以继续对计算出的待测电
    池的功率与预设的功率阈值进行判断,来测试电池功率性能的优劣,当计算出的待测电池
    的功率低于预设的功率阈值,表示待测电池的功率较差,判断为不合格产品;当计算出的待
    测电池的功率高于预设的功率阈值,表示待测电池的功率较好,可判断为合格产品,该判断
    结果和计算结果可通过显示终端输出显示。

    在一具体的实施例中,所述获取供测试电池功率的阶梯波电压信号的步骤S10中,
    所述阶梯波电压信号中阶梯波的数量为多个。

    为了实现以一个梯形波电路波形测试不同倍率的待测电池响应性能,本实施例
    中,该阶梯波电压信号中阶梯波的数量为多个,通过对阶梯波电压信号的处理可以得到多
    个阶梯波的电流数据,从而可以提高对待测电池功率测试的精度。

    进一步的,所述获取供测试电池功率的阶梯波电压信号的步骤S10中,所述阶梯波
    电压信号中阶梯波形为二阶或二阶以上波形。

    本实施例中,阶梯波电压信号中阶梯波形可为二阶、三阶或三阶以上波形,阶梯波
    电流数据及阶梯波电压数据的阶梯波均与阶梯波电压信号中阶梯波形的阶数相同。

    进一步的,所述将所述阶梯波电压信号转换成阶梯波电流数据,并将阶梯波电流
    数据输入待测电池的输入端的步骤S20中,所述待测电池为单个电池或两个电池的串接组
    合或多个电池的串接组合。

    本实施例中,该待测电池可以是任意基于化学电源技术的电池,如锂电池等。

    请参照图3和图5,本发明的实施例中,该基于阶梯波输入的电池功率测试装置,包
    括:信号产生???0、信号转换???0、信号采集???0以及信号处理???0;

    所述信号产生???0,用于生成供测试电池功率的阶梯波电压信号Uf;

    所述信号转换???0与信号产生???0电连接,用于将所述阶梯波电压信号Uf转
    换成阶梯波电流数据Ig,并将阶梯波电流数据Ig输入待测电池的输入端,以对待测电池50
    进行激励;

    所述信号采集???0与信号转换???0电连接,用于采集待测电池50响应激励输
    出的阶梯波电压数据Ud;以及

    所述信号处理???0分别与信号采集???0及信号转换???0电连接,用于根据
    输入待测电池50的阶梯波电流数据Ig以及待测电池50输出的阶梯波电压数据Ud,计算出待
    测电池50的功率。

    本实施例中,信号产生???0为DDS(Direct Digital Syn-thesis,直接数字合
    成)任意波形双路信号发生器,同传统的直接频率合成、锁相环间接频率合成方法相比,DDS
    合成方法具有切换时间短、分辨率高的优点。阶梯波电压信号Uf并不能直接加载在待测电
    池50的正负极,而应该通过信号转换???0,将阶梯波电压信号Uf转换成梯形波电流数据
    才能加载到待测电池50的正负极。信号转换???0具体为功率放大器,例如698E功率放大
    器。功率放大器不仅能将阶梯波电压信号Uf转换为阶梯波电流信号,还具有功率放大的作
    用,是一种优选的方案??梢岳斫獾?,该信号转换???0还可以选用其他具有信号转换功能
    的器件或电路。将阶梯波电流数据Ig加载到电池的正负极,电池开始放电,通过信号采集模
    块30可以测量出阶梯波电压数据Ud。信号采集???0采用AD7606数据采集器,其具有16位
    精度200Hz采样频率,可以采集待测电池50的阶梯波电压信号Uf并转换成数字信号输出???br />以理解的,其他具有信号采集功能的器件或电路也是可行方案。该信号处理???0可以为
    数字信号处理器DSP。数字信号处理器由大规?;虺蠊婺<傻缏沸钠槌?、用来完成某
    种信号处理任务的处理器。本实施例中,数字信号处理器采用了TMS320F2812DSP应用系统
    板,TMS320F2812DSP应用系统板带有数模转换器与模数转换器,可以接收阶梯波电路数据
    和待测电池50的阶梯波电压数据Ud,并分析、计算出电池功率性能??梢岳斫獾?,其他具有
    信号处理功能的其他装置也是可以被应用于本发明中的也是可以实现的,例如欧姆龙可编
    程序控制器和数字计算机。

    请参照图5,信号产生???0在t1时刻产生阶梯波电压Uf1,信号转换???0输出
    变为Ig1,输入待测电池50后,待测电池50输出的阶梯波电压由Ud0变化为Ud1。信号产生模
    块10在t2时刻产生阶梯波电压Uf2,信号转换???0输出变为Ig2,输入待测电池50后,待测
    电池50输出的阶梯波电压由Ud1变化为Ud2。信号产生???0在t3时刻产生阶梯波电压Uf3,
    信号转换???0输出变为Ig3,输入待测电池50后,待测电池50输出的阶梯波电压由Ud2变
    化为Ud3。信号产生???0在t4时刻产生电压0,信号转换???0输出变为0,输入待测电池
    50后,待测电池50输出的阶梯波电压由Ud3恢复为Ud0。由于待测电池50的输出功率P等于电
    池的电流I与电压U的乘积,因此,P1=Ud1XIg1,P2=Ud2XIg2,P3=Ud3XIg3。P1、P2、P3即代
    表了被测电池对应于工作电流Ig1、Ig2、Ig3的功率性能选取不同的t1-t4,Ig1-Ig4,可以测
    得电池不同用途的功率性能。进一步分析可知,对应于电流的变化,电池输出电压的变化曲
    线的形状,也代表了不同的功率性能。

    请参照图4,在一具体的实施例中,所述基于阶梯波输入的电池功率测试装置还包
    括通信接口60及显示???0,所述通信接口60的一端与信号处理???0电连接,所述通信
    接口60??榈牧硪欢肆佑邢允灸??0;所述显示???0,用于对计算出的待测电池50的
    功率进行输出显示。

    本实施例中,通过显示???0可以方便查看待测电池50的功率,当然,根据具体的
    需求,该显示???0还可以显示待测电池50功率测试的结果,如合格与不合格等。该显示模
    块70可以为液晶显示器、CRT显示器以及LED显示器。

    进一步的,所述通信接口60为CAN接口,所述显示???0通过CAN总线与信号处理
    ???0电连接。

    在一并列的方案中,该通信接口60还可以为RS232接口,所述显示???0通过
    RS232总线与信号处理???0电连接。

    在一并列的方案中,该通信接口60还可以为485接口,所述显示???0通过485总
    线与信号处理???0电连接。

    本实施例中,通信接口60可以采用CAN接口、RS232接口及485接口中的任一一种,
    显示???0与信号处理???0可以通过CAN总线、RS232总线及485总线的方式中的任一种
    接线方式进行通讯连接。

    请参照图4,在一具体的实施例中,所述基于阶梯波输入的电池功率测试装置还包
    括输入???0,所述输入???0与通信接口60电连接,用于向信号处理???0输入控制参
    数数据。进一步的,所述输入???0为输入键盘或具有输入功能的触摸屏。

    本实施例中,通过输入???0可以方便向信号处理???0输入控制参数,以便于
    信号处理???0对待测电池50的测试。该输入???0可以是输入键盘,也可以是其他带有
    键盘输入功能的终端,如触摸屏。

    以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本
    发明的发明构思下,利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用
    在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利?;し段?。

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    本文标题:基于阶梯波输入的电池功率测试方法及装置.pdf
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